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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 무심천의 상류에서 부터 하류까지 총 9개 지점을 선정하여 수서곤충의 EPT 풍부도, EPT 비율, EPT 종수 및 개체수를 지점별로 비교분석하였고 수서곤충의 섭식기능군은 하천차수에 의해 비교분석을 실시하였다. 또한, 수서곤충의 종 조성에 따른 UPGMA 분석으로 조사 지점간 유사도를 비교하여 무심천 하천생태계의 기초자료 및 무심천의 생물학적 모니터링을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 수서곤충의 정량채집은 Surber net(30×30㎠; mesh size 200㎛)을 이용하여 급류대(riffle)에서 1회, 채수대(pool) 또는 완류대(run)에서 1회, 즉 지점 당 2회 실시하였다. 그외에 정성채집은 Modified D-frame dip net(mesh size 200㎛)를 이용하여 다양한 미소서식처에서 지점 당 2회 실시하였으며 조사지역의 특성에 따라 다양한 서식처에서 채집한것을 정량 및 정성시료로 활용하여 수서곤충상을 파악하였으며 그 중 정량채집하여 분석한 자료만을 이용하였다. 하상구조는 50㎝×50㎝ 방형구를 사용하여 무작위적으로 10개의 지소를 선정․측정하였으며 Cummins(1962)의 방법에 따라 돌의 크기를 분류하였다.
- 따라서, 본 연구는 무심천의 상류에서 부터 하류까지 총 9개 지점을 선정하여 수서곤충의 EPT 풍부도, EPT 비율, EPT 종수 및 개체수를 지점별로 비교분석하였고 수서곤충의 섭식기능군은 하천차수에 의해 비교분석을 실시하였다. 또한, 수서곤충의 종 조성에 따른 UPGMA 분석으로 조사 지점간 유사도를 비교하여 무심천 하천생태계의 기초자료 및 무심천의 생물학적 모니터링을 제시하고자 하였다.
- 수서곤충의 정량채집은 Surber net(30×30㎠; mesh size 200㎛)을 이용하여 급류대(riffle)에서 1회, 채수대(pool) 또는 완류대(run)에서 1회, 즉 지점 당 2회 실시하였다.
- 하천차수(하순)에 따른 섭식기능군 조성 비율은 하순 Ⅰ(지점 2), 하순 Ⅱ(지점 1), 하순 Ⅲ(지점 4, 5), 하순 Ⅳ(지점 3, 6, 7, 8, 9)로 구분하여 조사하였다(Figure 7). 하순 I은 육식하는무리(35.
대상 데이터
- 무심천은 청원군 가덕면에서 발원하여 청주시 중심부를 지나 청주시 원평동에서 금강의 지류인 미호천에 합류되는 전장 34.6㎞의 준용 하천이다. 그러나 무심천은 급속한 도시화와 산업화로 인해 1991년 이후 급격히 하천자정능력을 상실할 만큼 오염되어졌고 1993년 이후 하수종말처리장 건설로 수환경질 Ⅲ급수를 유지할 수 있었다.
- 조사지역은 무심천의 최상류인 낭성면부터 하류인 청주시 흥덕구의 미호천 합류부까지 총 9개 지점을 선정하여 조사하였다(Figure 1). 조사 기간은 2004년 6월(1차), 8월(2차), 10월(3차) 등 총 3차례에 걸쳐 이루어졌으며, 무심천의 9개 조사지점의 각 지점별 하천차수는 1/25,000 지도를 기준으로 나타내었으며 조사지 현황은 Table 1과 같다.
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1. 조사지 개황 및 조사기간
조사지역은 무심천의 최상류인 낭성면부터 하류인 청주시 흥덕구의 미호천 합류부까지 총 9개 지점을 선정하여 조사하였다(Figure 1). 조사 기간은 2004년 6월(1차), 8월(2차), 10월(3차) 등 총 3차례에 걸쳐 이루어졌으며, 무심천의 9개 조사지점의 각 지점별 하천차수는 1/25,000 지도를 기준으로 나타내었으며 조사지 현황은 Table 1과 같다.
- 무심천의 전체 수계에서 정량 및 정성 채집한 수서곤충은총 8목 36과 71종 2,469개체가 조사되었다. 조사지점 중에서 본류이며 상류에 위치한 지점 1에서는 13과 18종 151개체, 지점 2에서는 16과 24종 166개체, 지점 3에서는 23과 44종 441개체, 지점 4에서는 17과 27종 183개체, 지점 5에서는 20과 33종 219개체, 지점 6에서는 22과 32종 275개체가 조사되었다. 그리고 도심을 관통하여 흐르는 지점 7에서는 21과 34종 539개체, 지점 8에서는 14과 19종 357개체이었으며, 무심천의 최하류인 지점 9에서는 11과 14종 138개체가 각각 조사되었다.
데이터처리
- 섭식기능군의 조성비교는 하천차수 (Stream order)에 의해 분석하였다. 출현종을 근거로 한 지점간의 유사도는 Jaccard(1908)의 유사도지수를 이용하였고 유사도지수를 기준으로 각 지점간의 거리를 비가중평균 연결법(Unweighted Paired Group Method using Arithmetic average; UPGMA)으로 집괴분석하였다(NTSYS-pc ver. 2.01).
이론/모형
- 하상구조는 50㎝×50㎝ 방형구를 사용하여 무작위적으로 10개의 지소를 선정․측정하였으며 Cummins(1962)의 방법에 따라 돌의 크기를 분류하였다. EPT 비율, EPT 풍부도는 Resh and Grodhaus(1983)에 의한 방법에 따랐고 섭식기능 군의 분류 및 분석은 기존의 문헌(Kawai, 1985; 윤일병, 1988; 1995; 윤일병 등, 1992a; 1992b)을 사용하였으며 깔따구류는 붉은형(red type)과 흰형(white type)인 두가지 형태로 분류하였다. 섭식기능군의 조성비교는 하천차수 (Stream order)에 의해 분석하였다.
- EPT 비율, EPT 풍부도는 Resh and Grodhaus(1983)에 의한 방법에 따랐고 섭식기능 군의 분류 및 분석은 기존의 문헌(Kawai, 1985; 윤일병, 1988; 1995; 윤일병 등, 1992a; 1992b)을 사용하였으며 깔따구류는 붉은형(red type)과 흰형(white type)인 두가지 형태로 분류하였다. 섭식기능군의 조성비교는 하천차수 (Stream order)에 의해 분석하였다. 출현종을 근거로 한 지점간의 유사도는 Jaccard(1908)의 유사도지수를 이용하였고 유사도지수를 기준으로 각 지점간의 거리를 비가중평균 연결법(Unweighted Paired Group Method using Arithmetic average; UPGMA)으로 집괴분석하였다(NTSYS-pc ver.
- 하상구조는 50㎝×50㎝ 방형구를 사용하여 무작위적으로 10개의 지소를 선정․측정하였으며 Cummins(1962)의 방법에 따라 돌의 크기를 분류하였다.
성능/효과
- 그리고 분류군별 종 조성은 하루살이목이 7과 20종 (29.58%)으로 가장 많은 분포를 보여주었으며, 날도래목 7과 13종(18.31%), 잠자리목 7과 12종(16.9%), 파리목이 7과 11종(15.49%), 노린재목 3과 5종(7.04%), 딱정벌레목 2과 4종(5.63%), 뱀잠자리목 2과 3종(4.23%), 강도래목 1과 3종(2.82%) 순으로 출현하였다(Figure 2b). 이 중에서 하루살이-강도래-날도래군(EPT-group)이 50.
- 44로 가장 낮게 나타났다. 따라서 지점 9에서 가장 낮은 비율로 나타나 수환경질이 다른 지점에 비해 가장 양호하지 않는 것으로 나타났으며 반면에 지점 3은 다른 지점에 비해 상대 적으로 수환경질이 가장 양호한 것으로 나타났다(Table 2, Figure 3).
- 무심천 수서곤충의 섭식기능군은 써는무리(shredders), 긁어먹는무리(scrappers), 잡아먹는무리(predator), 거르는 무리(collector-filterers), 줍는무리(collector-gatherers) 등이 조사되었고, 조사지점별 각 섭식기능군의 조성은 Table 3과 Figure 6과 같다. 무심천 수서곤충의 섭식기능군은 잡아먹는무리(33.39%), 긁어먹는무리(30.75%), 줍는무리(21.58%), 거르는무리(9.42%), 써는무리(4.84%) 등의 순으로 나타났고, 낙엽과 대형무기물질이 풍부한 계류형 하천인지점 1, 2, 3에서는 써는무리가 다른 지점에 비해 비교적 높게 나타났다. 그러나 전반적으로 써는 무리가 다른 섭식 군에 비해 상대적으로 적은비율을 차지한 것은 낙엽과 대형 무기물질이 적은 계절적 영향을 받은 것으로 보여 지며 우리나라의 계절적 특성상 10월 말 이후에 낙엽이 지므로 11월 이후의 조사에서는 썰고, 뜯어먹는 무리가 많이 나타날 것으로 보여 진다(배연재 등, 2003).
- 무심천의 전체 수계에서 정량 및 정성 채집한 수서곤충은총 8목 36과 71종 2,469개체가 조사되었다. 조사지점 중에서 본류이며 상류에 위치한 지점 1에서는 13과 18종 151개체, 지점 2에서는 16과 24종 166개체, 지점 3에서는 23과 44종 441개체, 지점 4에서는 17과 27종 183개체, 지점 5에서는 20과 33종 219개체, 지점 6에서는 22과 32종 275개체가 조사되었다.
- 본 연구 결과에 의하면 수환경의 질이 다소 불량한 지점 9를 포함한 하류유역의 경우에는 수서곤충의 군집구조 EPT 풍부도, EPT 비율, EPT 수 뿐만 아니라 섭식기능군의 조성에도 영향을 주는 것으로 나타났다. 아직까지 EPTgroup을 이용한 수환경의 생태학적 모니터링과 섭식기능군과 같이 하천의 연속성을 보여주는 연구는 국내에서 드물게 연구되고 있어 기초 자료를 비교하여 연구하는데 어려움이 있다.
- 이와 같이 섭식기능군은 서식처 유형과 먹이자원의 종류에 따라 적응하게 되며, 또한, 계절에 따라 섭식기능군 조성에 차이가 나타나는 것으로 보고 되었다(Rosenberg and Resh, 1993; Merritt and Cummins, 1996). 본 조사에서 조사지점별 섭식기능군의 차이는 나타나지 않았으나, 비교적 상류수역인 지점 3과 최하류인 지점 9에서는 섭식기능군 조성 비율이 차이를 보였다(Figure 6). 지점 3은 잡아먹는무리(36.
- 수서곤충의 EPT 비율를 분석한 결과 지점 3에서 0.72로 비교적 높게 나타났으며 지점 4(0.71), 지점 6(0.69), 지점 8(0.68), 지점 5(0.66), 지점 2와 7(0.60), 지점 1(0.31), 지점 9(0.03) 등으로 나타났다. EPT 풍부도는 지점 3에서 3.
- 이 중에서 지점 3에서 총 44종으로 가장 많은 종이 출현하였으며, 무심천 최하류인 지점 9에서는 14종으로 종의 출현이 가장 낮게 나타났다(Figure 2a). 수서곤충의 분류군별 개체수의 구성비는 파리목이 919개체(37.22%)로 가장 많이 차지하였으며, 다음으로는 날도래목 711개체(28.8%), 하루살이목 513개체(20.78%), 잠자리목 204개체(8.26%), 노린재목 76개체(3.08%), 딱정벌레목 21개체(0.85%), 뱀잠자리목 17개체(0.69%), 강도래목 8개체(0.32%)의 순으로 나타났다(Figure 2a).
- 그리고 도심을 관통하여 흐르는 지점 7에서는 21과 34종 539개체, 지점 8에서는 14과 19종 357개체이었으며, 무심천의 최하류인 지점 9에서는 11과 14종 138개체가 각각 조사되었다. 이 중에서 지점 3에서 총 44종으로 가장 많은 종이 출현하였으며, 무심천 최하류인 지점 9에서는 14종으로 종의 출현이 가장 낮게 나타났다(Figure 2a). 수서곤충의 분류군별 개체수의 구성비는 파리목이 919개체(37.
- 82%) 순으로 출현하였다(Figure 2b). 이 중에서 하루살이-강도래-날도래군(EPT-group)이 50.71%를 차지하였으나 비교적 자연 서식처가 잘 보존된 중규모 하천인 가평천의 74.4% EPT 비율(배연재 등, 2003)과 비교하여 보면 비교적 낮은 비율을 보여주는 것으로 나타났다.
- EPT 개체수는 지점 7에서 가장 높게 나타났으며 지점 9에서 가장 낮게 나타났다(Figure 4). 종수와 개체수를 이용한 EPT를 동시에 비교해 보았을 때 지점 3과 6은 비교적 비슷한 양상을 보여주었으나 지점 7과 8은 EPT 종수에 비해 EPT 개체수가 심하게 증가되는 현상을 보였다. 이와 같은 결과는 지점 7, 8은 무심천의 도심부로서 유기물 유입에 의한 깔따구류와 줄날도래류의 생산력 증가 즉, 내성이 강한 종의 증가가 두드러지게 나타나는 것은 오염부하로 수환경적 생태가 불안정한 상태를 의미하는 것으로 보여 진다.
후속연구
- 아직까지 EPTgroup을 이용한 수환경의 생태학적 모니터링과 섭식기능군과 같이 하천의 연속성을 보여주는 연구는 국내에서 드물게 연구되고 있어 기초 자료를 비교하여 연구하는데 어려움이 있다. 따라서 좀 더 활발한 하천 연구의 일환으로 EPTgroup과 섭식기능군에 대한 연구가 필요하다고 보여 지며 이와 같은 연구는 더 나아가 보전되고 복원되어져야할 하천에 대한 의미 있는 자료로 활용되어질 것으로 보여 진다.
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