In order to establish fundamental data for stream restoration and environmental flow, we investigated inhabitation and species diversity of fish to substrate size in the typical streams of Geum River Basin. Field monitoring including fish sampling was conducted from October 2007 to October 2009. Sub...
In order to establish fundamental data for stream restoration and environmental flow, we investigated inhabitation and species diversity of fish to substrate size in the typical streams of Geum River Basin. Field monitoring including fish sampling was conducted from October 2007 to October 2009. Substrate size was determined according to six different : silt (Si), sand (Sa), fine gravel (Fg), coarse gravel (Cg), cobbles (Co) and boulders (Bo). A total number of fish caught in the 18 sites was 7,649 representing 10 families 50 species, and Si, Sa, Fg, Cg, Co and Bo stations occupied 30, 29, 38, 30, 27 and 17 species, respectively. The most frequently found species in number was pale chum (Zacco platypus, 29.7%, n=2,275) followed by Z. koreanus (22.5%, n=1,720) in total stations. Biological diversity with increase of substrate size from the dominance of part species showed higher values as dominance index, lower and diversity, richness and evenness index. Index of biological integrity (IBI) and qualitative habitat evaluation index (QHEI) scores decreased with increase of substrate size. Therefore, it is necessary to make an effort on stream rehabilitation with evaluation of physical habitat condition by indicator species in order to maintain biodiversity and perform ecological restoration.
In order to establish fundamental data for stream restoration and environmental flow, we investigated inhabitation and species diversity of fish to substrate size in the typical streams of Geum River Basin. Field monitoring including fish sampling was conducted from October 2007 to October 2009. Substrate size was determined according to six different : silt (Si), sand (Sa), fine gravel (Fg), coarse gravel (Cg), cobbles (Co) and boulders (Bo). A total number of fish caught in the 18 sites was 7,649 representing 10 families 50 species, and Si, Sa, Fg, Cg, Co and Bo stations occupied 30, 29, 38, 30, 27 and 17 species, respectively. The most frequently found species in number was pale chum (Zacco platypus, 29.7%, n=2,275) followed by Z. koreanus (22.5%, n=1,720) in total stations. Biological diversity with increase of substrate size from the dominance of part species showed higher values as dominance index, lower and diversity, richness and evenness index. Index of biological integrity (IBI) and qualitative habitat evaluation index (QHEI) scores decreased with increase of substrate size. Therefore, it is necessary to make an effort on stream rehabilitation with evaluation of physical habitat condition by indicator species in order to maintain biodiversity and perform ecological restoration.
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제안 방법
각 변수는 최적(200~162), 최적-양호(161~149), 양호(148~104), 양호-보통(103~91), 보통 (90~46), 보통-악화(44~33) 및 악화(<32)상태로구분하였으며, 각 10개의 점수를 합산하여 하천의 물리적 건강성을 평가하였다.
각각의 지표점수를 합산하여 최적(50~47), 최적-양호(46~43), 양호(42~38), 양호-보통 (37~35), 보통(34~29), 보통-악화(28~26), 악화 (25~18), 악화-최악(17~14) 및 최악(<13)으로 분류 하였다.
따라서 본 연구에서는 금강수계를 대상으로 물리적 서식지 조건인 하상재료의 크기에 따라 18개 지점을 선정하여, 각각의 조건에 대한 출현한 어종의 종다양성과 서식지를 평가하였다.
본류 및 지류에서 하상재료 조사를 기초로 하여, 우효섭(2004)와 Wentworth (1922)의 사립자 크기 등급에 따라 실트(silt, Si, <0.062 mm), 모래(sand, Sa, 0.062~2.0 mm), 가는자갈(fine gravels, Fg, 2.0~16.0 mm), 굵은자갈(coarse gravels, Cg, 16.0~64.0 mm), 호박돌(cobbles, Co, 64.0~256.0 mm) 및 전석(boulders, Bo, >256.0 mm)으로 분류하였다.
투망은 정량적 조사를 수행하기 위하여 20회씩 동일하게 투척하였으며, 족대는 하천 좌 · 우안 식생주변과 호박돌 주변에서 채집하였다. 소, 여울 및 유수역에서 투망의 투척 횟수는 가급적 횟수를 같게 하였으며, 족대의 채집 시간도 동일하게 실시하였다. 조사는 하류로부터 상류로 올라가면서 하천을 지그재그(zigzag)로 채집하였다.
어류채집은 조사정점 상 · 하류 각각 200 m 구간에서 60분씩 실시하였으며, 소(pool), 여울(riffle) 및 흐름이 있는 곳(run)을 모두 포함하여 조사하였다.
또한 사진촬영으로 구분되지 않는 모래이하의 크기는 상법에 따라 D50으로 분석하였다. 조사된 자료를 기초로 하여 각각의 하상재료에 따른 3개 지점씩 선정한 후 어류 모니터링을 실시하였다.
조사된자료를기초로각지점에서우점종(dominant species) 및 아우점종(subdominant species)을 구분하였고, 군집분석은 어종의 개체수를 기준으로 우점도(dominance index, Simpson, 1949), 종다양도(diversity index, Pielou, 1975), 균등도(evenness index, Pielou, 1975) 및 풍부도(richness index, Margalef, 1968)를 산출하였다.
조사방법은 50×50 cm 방형구를 사용하여 카메라로 지점 당 30개 이상 촬영한 후, 컴퓨터 화면에서 각각의 하상재료 크기를 측정 및 계수하여 면적비율로 하상분포도를 산출하였다.
투망은 정량적 조사를 수행하기 위하여 20회씩 동일하게 투척하였으며, 족대는 하천 좌 · 우안 식생주변과 호박돌 주변에서 채집하였다.
하상재료 조사는 봄(2~3월)과 가을(10~11월)에 2회 실시하였다. 조사방법은 50×50 cm 방형구를 사용하여 카메라로 지점 당 30개 이상 촬영한 후, 컴퓨터 화면에서 각각의 하상재료 크기를 측정 및 계수하여 면적비율로 하상분포도를 산출하였다.
환경유량과 하천복원을 위한 기초자료를 확립하고자 금강수계에서 2007년 10월~2009년 10월까지 하상재료에 따른 어류의 종다양성 및 서식지 평가를 실시하였다. 하상재료는 6단계로 실트(Si), 모래(Sa), 가는자갈(Fg), 굵은자갈(Cg), 호박돌(Co) 및 전석(Bo)으로 구분하여, 각각 3개 지점에 대하여 어류 모니터링을 실시하였다. 조사결과 모든 지점에서 채집된 어류는 10과 50종 7,649개체였다.
환경유량과 하천복원을 위한 기초자료를 확립하고자 금강수계에서 2007년 10월~2009년 10월까지 하상재료에 따른 어류의 종다양성 및 서식지 평가를 실시하였다. 하상재료는 6단계로 실트(Si), 모래(Sa), 가는자갈(Fg), 굵은자갈(Cg), 호박돌(Co) 및 전석(Bo)으로 구분하여, 각각 3개 지점에 대하여 어류 모니터링을 실시하였다.
대상 데이터
본 조사는 2007년 10월부터 2009년 10월까지 금강수계의 주요지점을 선정하여 어류 및 하상재료를 조사하였다. 채집지점은 본류, 초강천, 석천, 미호천, 논산천, 보청천, 갑천, 유구천, 지천, 삽교천, 정읍천 및 만경강을 포함한 총 18개 지점이다(Fig.
세 어종에 대하여 서식 환경 조건은 여울이 형성되어 있는 서식지를 선호하는 것으로 나타나 하천 정비 및 각종 수환경 개선 사업시에 이러한 서식환경은 활용되어야 한다고 하였다(허 등, 2009b; 허 등, 2010). 본 조사에서도이 세 어종은 여울이 존재하는 곳에 서식하였으며, 하상재료가 Cg과 Co 지점에서 주로 채집이 되었다. 감돌고기의 경우, 이 등(2004)에 의하면 수심 0.
어류의 채집은 투망(망목크기, 5×5 mm) 및 족대(3×3 mm)를 사용하였다.
소, 여울 및 유수역에서 투망의 투척 횟수는 가급적 횟수를 같게 하였으며, 족대의 채집 시간도 동일하게 실시하였다. 조사는 하류로부터 상류로 올라가면서 하천을 지그재그(zigzag)로 채집하였다. 현장에서 채집된 어류는 동정이 가능한 종은 현장에서 확인한 후 방류하였으며, 동정이 불가능한 종은 10% 포르말린 용액에 고정하여 연구실에서 김익수와 박종영(2002)의 문헌을 참고하였다.
본 조사는 2007년 10월부터 2009년 10월까지 금강수계의 주요지점을 선정하여 어류 및 하상재료를 조사하였다. 채집지점은 본류, 초강천, 석천, 미호천, 논산천, 보청천, 갑천, 유구천, 지천, 삽교천, 정읍천 및 만경강을 포함한 총 18개 지점이다(Fig. 1). 조사지점의 행정구역명 다음과 같다.
환경부에서 지정한 멸종위기야생동물(endangered species)로 감돌고기(Pseudopungtungia nigra)와 꾸구리(Gobiobotia macrocephala), 돌상어(G. brevibarba)가 출현하였다. 세 어종에 대하여 서식 환경 조건은 여울이 형성되어 있는 서식지를 선호하는 것으로 나타나 하천 정비 및 각종 수환경 개선 사업시에 이러한 서식환경은 활용되어야 한다고 하였다(허 등, 2009b; 허 등, 2010).
이론/모형
생물보전지수(index of biological integrity, IBI)는 생태지표 4개, 먹이습성지표 3개 및 풍부도및 건강성지표 3개로 구성된 총 8~10개의 지표를 사용하였으며, 각 지표에 대한 점수분류(1~5점) 및 기준 선정(하천차수 및 어류 습성 등)은 Karr (1981)와 안광국 등(2001)이 제시한 방법을 이용하였다. 각각의 지표점수를 합산하여 최적(50~47), 최적-양호(46~43), 양호(42~38), 양호-보통 (37~35), 보통(34~29), 보통-악화(28~26), 악화 (25~18), 악화-최악(17~14) 및 최악(<13)으로 분류 하였다.
현장에서 채집된 어류는 동정이 가능한 종은 현장에서 확인한 후 방류하였으며, 동정이 불가능한 종은 10% 포르말린 용액에 고정하여 연구실에서 김익수와 박종영(2002)의 문헌을 참고하였다. 어류의 검색 및 분류체계는 Nelson (1994)의 방법에 따라 정리하였다.
정량적서식지평가지수(qualitative habitat evaluation index, QHEI)는 Plafkin et al. (1989)의 방법에 10개의 항목을 선택하여 적용하였다. 각 변수는 최적(200~162), 최적-양호(161~149), 양호(148~104), 양호-보통(103~91), 보통 (90~46), 보통-악화(44~33) 및 악화(<32)상태로구분하였으며, 각 10개의 점수를 합산하여 하천의 물리적 건강성을 평가하였다.
조사는 하류로부터 상류로 올라가면서 하천을 지그재그(zigzag)로 채집하였다. 현장에서 채집된 어류는 동정이 가능한 종은 현장에서 확인한 후 방류하였으며, 동정이 불가능한 종은 10% 포르말린 용액에 고정하여 연구실에서 김익수와 박종영(2002)의 문헌을 참고하였다. 어류의 검색 및 분류체계는 Nelson (1994)의 방법에 따라 정리하였다.
성능/효과
김익수와 박종영(2002)과 손영목과 송호복(2006)의 보고에서와 같이, 모래무지는 먹이로 모래에 붙어있는 소형 무척추동물 등을 흡입하여 걸러먹는 습성을 가지고 있어, 이 어종은 모래와 많은 연관성을 가지고 있는 것으로 나타났다. Fg의 유수역과 여울에서 돌마자(Microphysogobio yaluensis)가 각각 13.6%와 11.1% 출현하였다. 손영목과 송호복(2006)에 의하면 돌마자는 동해로 유입되는 하천을 제외한 우리나라 모든 수역에서 모래와 가는자갈로 이루어진 하상재료와 서식지는 주로 여울에 서식한다고 하였다.
0 이상(매우양호)으로 평가한다. 가장 높은 값을 보였던 Cg 지점은 불량으로 나타났으며, 다른 지점도 이와 유사한 것으로 평가되었다. 균등도와 풍부도도 우점도가 높은 Bo 지점에서 가장 낮은 값을 보였으며, 나머지 지점에서는 다양도와 유사한 경향을 보였다(Fig.
각 하상재료에 따른 서식지 유형(여울, 소 및 유수 역)에서 어류의 출현율은 하상재료가 작아질수록 소에서 높게 나타났으며, 하상재료가 커질수록 여울에서 출현하는 비율이 증가하였다. 그러나 전체적으로 유수역에서 분포율이 가장 높게 나타났다.
전체 어종중 피라미와 참갈겨니가 우점 및 아우점종으로 확인되었다. 따라서 금강수계에서 피라미는 모든 하상재료에서 가장 광범위하게 출현하는 것으로 확인되었다.
4%)이고, 금강수계에 서식하는 고유종은 33종이라고 하였다. 따라서 본 조사에서는 전체어종에 비하여 상대적으로 고유종이 많이 채집되어 출현율이 높게 나타난 것으로 사료된다.
Si와 Sa 지점에서 우점 및 아우점종으로 출현한 모래무지는 서해와 남해로 흐르는 하천에 광범위하게 분포하고, 모래 속을 파고 드는 습성을 보이는 어류로 보고되고 있다(김익수와 박종영, 2002; 손영목과 송호복, 2006). 본 조사에서 모래무지는 모든 하상재료에서 출현하였으나, Fg를 중심으로 그 이상에서는 출현율이 감소되는 것으로 나타났다. 김익수와 박종영(2002)과 손영목과 송호복(2006)의 보고에서와 같이, 모래무지는 먹이로 모래에 붙어있는 소형 무척추동물 등을 흡입하여 걸러먹는 습성을 가지고 있어, 이 어종은 모래와 많은 연관성을 가지고 있는 것으로 나타났다.
본 조사에서 채집된 50종 중 개체수 구성비가 가장 높은 종은 피라미(Zacco platypus)로 29.7% (2,275개체)을 차지하여 우점종으로 나타났으며, 주로 Si, Sa, Fg 및 Cg 지점에서 높게 나타났다. 아 우점종은 참갈겨니(Z.
본 조사에서 확인된 한국고유종(Korea endemic species)은 각시붕어(Rhodeus uyekii), 칼납자루 (Acheilognathus koreensis), 쉬리(Coreoleuciscus splendidus), 참종개(Iksookimia koreensis), 꺽지(Coreoperca herzi) 등 23종으로 46%였다. 손과 송(2006)은 담수어류 215종 중 한국고유종은 61종(28.
또한 허준욱 등(2009a)은 하천차수가 커질수록 어류 종수와 생물양이 증가하는 것으로 보고하였다. 본 조사에서도 이러한 경향은 뚜렷하게 나타났으며, 한 종이 차지하는 우점률이 하류보다는 상류에서 높게 나타났다. 이러한 이유로 상류에서 우점도가 높게 나타나고 이와 반대로 다양도, 균등도 및 풍부도는 하류로 갈수록 값이 증가되는 것으로 나타났다.
생물다양도에서 하상재료가 커짐에 따라 우점도는 특정종의 우세로 높아지는 값을 보였으며, 다양도, 풍부도 및 균등도 등은 하상재료가 작아짐에 따라 높아졌다. IBI와 QHEI는 하상재료가 작아짐에 따라 값이 낮아지는 것으로 나타났다.
생물다양도에서 하상재료가 커짐에 따라 우점도는 특정종의 우세로 높아지는 값을 보였으며, 다양도, 풍부도 및 균등도 등은 하상재료가 작아짐에 따라 높아졌다. 생물보전지수(IBI)와 정량적서식지평가지수(QHEI)는 하상재료가 작아짐에 따라 값이 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 생물다양성을 유지하고 생태적 하천복원을 위해서는 각 어종에 대한 물리적 서식 조건을 자세하게 파악하여 서식지 조성에 필요한 노력을 해야 할 것이다.
서식지 형태(소, 여울 및 유수역)에 따른 어류의 분포는 가장 광범위 하게 출현하였던 피라미와 참갈겨니가 높은 출현을 보였으며, 모래무지는 Fg 이하의 소와 유수역에서 높은 출현율을 보였다. 돌마자는 Fg의 여울과 유수역에서 아우점종으로 출현하여 여울과 밀접한 관련이 있는 것으로 확인되었다.
조사지점에서 채집된 어류는 총 10과 50종 7,649개체였다(Table 2). 어류의 종다양성에서는각각 Si 30종, Sa 29종, Fg 38종, Cg 30종, Co 27종, Bo 17종으로 Fg에서 가장 많은 종이 출현하였다. 과(family)로는 잉어과(Cyprinidae) 어류가 34종으로 전체 채집된 어종의 68%, 미꾸리과 (Cobitidae)가 4종으로 8%를 차지하였다.
본 조사에서도 이러한 경향은 뚜렷하게 나타났으며, 한 종이 차지하는 우점률이 하류보다는 상류에서 높게 나타났다. 이러한 이유로 상류에서 우점도가 높게 나타나고 이와 반대로 다양도, 균등도 및 풍부도는 하류로 갈수록 값이 증가되는 것으로 나타났다.
채집종은 각각 Si 30종, Sa 29종, Fg 38종, Cg 30종, Co 27종 및 Bo 17종이 출현하였다. 전체 어종중 피라미(Zacco platypus)와 참갈겨니(Z. koreanus)가 우점 및 아우점종으로 확인되었다. 생물다양도에서 하상재료가 커짐에 따라 우점도는 특정종의 우세로 높아지는 값을 보였으며, 다양도, 풍부도 및 균등도 등은 하상재료가 작아짐에 따라 높아졌다.
출현한 어류의 종다양성에서는 각각 Si 30종, Sa 29종, Fg 38종, Cg 30종, Co 27종, Bo 17종으로 Fg에서 가장 많았다. 전체 어종중 피라미와 참갈겨니가 우점 및 아우점종으로 확인되었다. 따라서 금강수계에서 피라미는 모든 하상재료에서 가장 광범위하게 출현하는 것으로 확인되었다.
하상재료는 6단계로 실트(Si), 모래(Sa), 가는자갈(Fg), 굵은자갈(Cg), 호박돌(Co) 및 전석(Bo)으로 구분하여, 각각 3개 지점에 대하여 어류 모니터링을 실시하였다. 조사결과 모든 지점에서 채집된 어류는 10과 50종 7,649개체였다. 채집종은 각각 Si 30종, Sa 29종, Fg 38종, Cg 30종, Co 27종 및 Bo 17종이 출현하였다.
조사지점에서 채집된 어류는 총 10과 50종 7,649개체였다(Table 2). 어류의 종다양성에서는각각 Si 30종, Sa 29종, Fg 38종, Cg 30종, Co 27종, Bo 17종으로 Fg에서 가장 많은 종이 출현하였다.
조사결과 모든 지점에서 채집된 어류는 10과 50종 7,649개체였다. 채집종은 각각 Si 30종, Sa 29종, Fg 38종, Cg 30종, Co 27종 및 Bo 17종이 출현하였다. 전체 어종중 피라미(Zacco platypus)와 참갈겨니(Z.
따라서 이들 종에 대한 생태적 지위와 물리적 서식지 등에 대하여 심도 있는 연구가 필요하다. 천연기념물(natural monument)은 확인되지 않았으며, 외래어종(exotic species)은 Fg 이하에서 떡붕어(Carassius cuvieri) 0.6%와 생태계 교란종인 배스(Micropterus salmoides)가 0.3% 확인되었다.
본 조사에서는 금강수계에서 하상재료에 따른 어류의 종다양성 및 서식지 평가를 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 출현한 어류의 종다양성에서는 각각 Si 30종, Sa 29종, Fg 38종, Cg 30종, Co 27종, Bo 17종으로 Fg에서 가장 많았다. 전체 어종중 피라미와 참갈겨니가 우점 및 아우점종으로 확인되었다.
후속연구
돌마자는 Fg의 여울과 유수역에서 아우점종으로 출현하여 여울과 밀접한 관련이 있는 것으로 확인되었다. 피라미와 참갈겨니는 하상재료에 따라 우점 및 아우점종으로 확인되어, 추후 하천형태, 차수 및 하상 재료와의 연관성에 대하여 심도 있는 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하천에서 어류의 서식은 무엇의 영향을 받는가?
하천에서 어류의 서식(inhabitation)은 주변 환경 조건이 산간 및 평야지대에 따라 영향을 받으며, 특히 평야지대에 서식하는 어종일수록 환경요인에 대한 내성이 강한 것으로 보고하였다(Hubbs and Hettler, 1964; Matthews and Hill, 1980). 수계 시스템은 발원지로부터 하구까지 지속적으로 물리적 변동에 따라 흐름이 변화하고, 각각에 서식하는 어류의 종다양성(species diversity)도 변화 될 수 있다.
우리나라의 산간계곡 하천의 구조적 특징은?
수계 시스템은 발원지로부터 하구까지 지속적으로 물리적 변동에 따라 흐름이 변화하고, 각각에 서식하는 어류의 종다양성(species diversity)도 변화 될 수 있다. 우리나라의 산간계곡 하천은 폭이 좁고 유속이 빠르며, 하상재료(substrate size)는 전석 (boulders)과 호박돌(cobbles)로 대부분 이루어져 있다. 하류로 내려갈수록 폭과 수심은 증가하며, 유속이 느려지고 하상재료의 사립자 크기는 작아지는게 일반적이다.
하천에 서식하는 어류들의 최적의 서식장소는 무엇에 따라 달라지는가?
하천에 서식하는 어류들도 물리적인 조건에 따라서식하는 종들이 다르며, 각각의 조건에 적응하며 살아간다. 한편, 하천에 서식하는 어류는 종특이성 (species specificity)이 있어 먹이습성, 서식지 형태 및 하상재료의 구성 등에 따라 최적의 서식장소가 달라질 수 있다. 일반적으로 산간계곡 하천보다는 하류로 갈수록 출현어종 수와 양이 많아지는데, 이는 하폭이 넓어지고 유량이 증가하여 어류가 서식할 수 있는 미소서식지가 다양하기 때문인 것으로 보고되고 있다(이광열 등, 2006; 허준욱 등, 2009a).
참고문헌 (23)
김익수, 박종영, 2002, 한국의 민물고기, 교학사, 466 pp.
손영목, 송호복, 2006, 금강의 민물고기, 지성사, 239 pp.
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Hubbs, C. and Hettler, W.F., 1964, Observations on the tolerance of high temperatures and low dissolved oxygen in natural waters by Crenichthys baileyi, The Southwestern Naturalist, 9, 245-248.
Margalef, R., 1968, Perspectives in Ecological Theory, Chicago, 111pp.
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Pielou, E.C., 1975, Ecological Diversity, Wiley, New York, 165pp.
Plafkin, J.L., M.T. Barbour, K.D. Porter, S.K. Gross, and R.M. Hughes, 1989, Rapid assessment protocols for use in streams and rivers: binthic macroinvertebrats and fish, EPA/444/4-89-001, Office of Water Regulations and Standards, U.S.EPA, Washington, DC, USA.
Simpson, E.H., 1949, Measuremwnt of diversity, Nature, 163, 688.
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