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섬진강 하류역에 서식하는 어류의 군집구조 및 공간 규모에서 종 다양성
Community Structure and Species Diversity of Fish across Spatial Scales in the Lower Reach of Seomjin River 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.21 no.11, 2012년, pp.1361 - 1369  

허만규 (동의대학교 분자생물학과) ,  서정윤 (창원대학교 환경공학과) ,  주우홍 (창원대학교 생물학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A biological assessments of fish community structure were carried out in the lower reach of Seomjin River from May 2009 to November 2010. The collected fish from the six surveyed sites were 63 species belonging to 24 families, and 10 orders. Although species was different depending on sites, the num...

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제안 방법

  • 각 조사지점에서 하상 및 토양 속에 서식하고 있는 저서성대형무척추동물의 채집을 위해 수심 30 ㎝이하의 수역에서는 망목 지름 0.5 ㎜의 Surber net (Surber, 1937)을 사용하여 주로 여울에서 약 10 ㎝깊이로 3회씩 정량채집(25 ㎝ x 25 ㎝, 50 ㎝ x 50 ㎝)을 하고, 수심이 30 ㎝ 이상의 수역에서는 망목지름이 800 × 900㎛인 Turtox Dip Nets (Wildco, USA)을 사용하여 약 10 ㎝의 깊이까지 채집하며, 채집된 샘플은 연구실로 운반하여 저서성 대형무척추동물을 추출하였고, 10%중성포르말린으로 고정시킨다.
  • 채집된 시료는 선상에서 즉시 1 ㎜ 간격의 체로 체질하여 체에 남은 시료 들은 모두 고정액으로 고정하였다. 고정한 시료를 실험실로 운반하여 해부현미경으로 동정, 계수한 후 목록을 작성하였다.
  • 본 연구에서는 섬진강 하류 유역에 서식하는 어류, 어류의 주된 섭식대상자인 플랑크톤과 저서성무척추동물의 종조성을 조사하고 이를 기반으로 지점별 군집구조, 군집안정성 그리고 종 다양성 등을 분석하였다. 본 지역의 조사결과는 각 하천생태계의 생물학적 특성은 향후, 하천생태계의 지속적인 모니터링을 통한 종의 조성과 변화, 하천의 관리방안과 생물다양성 보존 및 친수 공간 조성에 중요한 기초정보를 제공할 수 있을 것이다.
  • 본 조사 시기는 2009년 5월에서 11월로 어류의 산란이나 수서곤충류의 우화시기(봄, 가을) 등을 고려하여 종조성이 가장 풍부한 시기를 집중 조사하였다.
  • 부유성 식물플랑크톤은 각 조사지점에서 정성적 및 정량적 분석을 위해서 변형된 Van Dorn 채수기를 이용하여 채집하고 농도가 5%가 되도록 현장에서 고정하였다. 고정된 시료는 실험실에서 유리침전관을 사용하여 72시간 침전시킨 후 전체 부피가 20 mL가되도록 농축시켰다.
  • 하천수질과 저질은 어류 및 무척무동물의 조사지점과 지점별 사이를 포함하여 총 5개 지점, 5개 항목 (pH, BOD, DO, COD, SS)에 대해 조사하였다. 섬진강 하류는 해수가 유입되어 갈수기에는 하류 내로 유입되어 염분 농도를 추가 조사하였다.
  • 고정된 시료는 실험실에서 유리침전관을 사용하여 72시간 침전시킨 후 전체 부피가 20 mL가되도록 농축시켰다. 시료의 관찰은 전체 20 mL로 농축된 시료 중에서 1 mL을 뽑아서 Sedgewick Rafter Counting Chamber를 이용하여 광학현미경으로 40~400배로 검경하며, 종의 분류는 한국담수조류도감 (Chung, 1993) 등의 문헌을 기초로 하여 종의 수준까지 동정하였다.
  • 어류의 생태에 미치는 유량 및 염분은 한국수문조사연보 유량편 내용을 인용하였으며, 염분의 경우 수질조사로 병행하였다.
  • 저서동물은 어류의 먹이로서 또는 해역환경의 지표생물로 널리 이용되고 있으며, 본 조사지의 주변해역에서 grab방식으로 저서생물을 채취ㆍ분석하였고 조사수역내의 각 정점의 저서생물군집의 구조를 파악하기 위하여 저서생물채집기(Van-Veen Grab/0.05㎡)를 사용하여 정량채집 하였다. 채집된 시료는 선상에서 즉시 1 ㎜ 간격의 체로 체질하여 체에 남은 시료 들은 모두 고정액으로 고정하였다.
  • 하천수질과 저질은 어류 및 무척무동물의 조사지점과 지점별 사이를 포함하여 총 5개 지점, 5개 항목 (pH, BOD, DO, COD, SS)에 대해 조사하였다. 섬진강 하류는 해수가 유입되어 갈수기에는 하류 내로 유입되어 염분 농도를 추가 조사하였다.

대상 데이터

  • 2009년 5월과 11월 조사에서 10목, 24과 63종이 채집되었다(Table 2). 가장 많은 종은 잉어목 잉어과로 28종이였다(Fig.
  • 1. The surveyed sites of water (W) and sediments (S) for fish in the lower reach of Seomjin river.
  • 섬진강 하류에서 어류는 이동성이 크게 넓지 않지만 종에 따라서는 자기영역을 벗어나는 경우가 있다. 따라서 이를 감안하여 충분한 거리를 이격하여 하천의 환경에 큰 영향을 주는 유입부와 각 호소별 수계의 대표성을 가진 6곳에서 조사가 수행되었으며, 각 조사 지점의 행정구역 명칭은 다음과 같다(Table 1, Fig. 1)

이론/모형

  • 다양도지수(Diversity Index, H')는 Margalef(1958) 의 정보이론(information theory)에 의하여 유도된 Shannon-Weaver function (H') (1949)을 Lloyd와 Ghelardi (1964)가 변형한 공식을 이용하여 식(2)을 산출하였다(Pielou, 1966, 1969).
  • 동물플랑크톤의 채집에는 conical plankton net (구경지름 30 ㎝, 망목 55 ㎛)를 사용하여 10 m씩 3회 수평 예망한 후 현장에서 최종농도가 4%가 되도록 중성포르말린으로 고정시킨 다음 실험실로 운반하여 분석하며 동물플랑크톤의 동정은 한국담수동물플랑크톤 도감(Jo, 1993)을 참조하였다.
  • 풍부도지수(Richness index, RI)는 총 개체수와 총 종수를 사용하여 군집의 상태를 표현하는 지수로서 지수의 값이 높을수록 종 조성이 균형을 이루고 환경 상태가 양호하다는 것을 전제로 하고 있다. 본 연구에서는 대표-적인 지수인 Margalef(1958)의 방식을 이용하여 식(3)을 산출하였다.
  • 어류의 채집은 대부분이 투망(6×6 ㎜ 망목)과 족대 (4×4 ㎜ 망목), 저인망을 이용하였으며, 지역에 따라 투망을 한 지역에서 10회까지, 족대도 10회 기준으로 조사 수역의 조건에 따라 정량적으로 조사하며 채집된 표본은 동일한 종이 많을 때는 몇 개체만을 남기고 대부분 다시 방류하였고, 보존 표본은 채집 즉시 10%포르말린 수용액에 고정한 다음 실험실에서 종을 동정하며 종의 동정은 한국동식물도감(Kim, 1997)을 참조하였으며, 분류체계는 Nelson (1994)에 의한다.
  • 우점도지수(Dominance Index, DI)는 각 지역별로 관찰된 개체수에 의거하여 우점종 2종을 선정하여 McNaughton's dominance index (DI)를 이용하여 식 (1)을 산출하였다(McNaughton, 1967).
  • 이때 각 다양도 지수는 군집 내 모든 종의 개체수가 동일할 때, 최대가 되므로 결국 균등도 지수는 군집 내 종 구성의 균일한 정도를 나타내는 것으로 Pielou (1975)의 방식을 이용 하여 앞의 Shannon의 다양도 지수(H')와 종수(S)로 식 (4)를 산출하였다.
  • 전 조사지점에서 앞서 조사한 생물적 요인(식물성 및 동물성 플랑크톤)과 무생물적 요인(환경적 요인)이 미치는 정도는 SMATR freeware (Warton 등, 2006) 를 사용하여 표준화된 중요 축을 사용하였다.
  • 5 ㎜의 Surber net (Surber, 1937)을 사용하여 주로 여울에서 약 10 ㎝깊이로 3회씩 정량채집(25 ㎝ x 25 ㎝, 50 ㎝ x 50 ㎝)을 하고, 수심이 30 ㎝ 이상의 수역에서는 망목지름이 800 × 900㎛인 Turtox Dip Nets (Wildco, USA)을 사용하여 약 10 ㎝의 깊이까지 채집하며, 채집된 샘플은 연구실로 운반하여 저서성 대형무척추동물을 추출하였고, 10%중성포르말린으로 고정시킨다. 추출된 저서성대형무척추동물은 Olympus SZ 7(최대 56배율) 실체 현미경을 이용하여 관찰하고, 동정 및 분류는 한국동식물도감 제30권 동물편(수서곤충류) (Education Ministry, 1988) 등에 따라 실시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
하천생태계에서 퇴적물의 유․무기물 함량이 증가하거나 독성물질에 의한 화학적 오염은 무엇의 주요 원인인가? 하천생태계에서 퇴적물의 유․무기물 함량이 증가하거나 독성물질에 의한 화학적 오염은 서식처 교란의 주요 요인이다. 이에 따라 어류의 주요 먹이원인 플랑크톤이나 저서성대형무척추동물은 이런 오염원에 매우 민감하게 반응하기 때문에 종수와 개체수의 분포등 군집구조의 차이가 뚜렷하여 중요한 생물학적 지표로 이용된다(Hynes, 1963; Kehde와 Wilhm, 1972).
우리나라 하천 생태계의 실정은? 하천 생태계는 인근 및 상류지역의 인구 증가와 그에 따른 생태계 교란으로 수질오염을 유발하는 많은 요인으로 인해 수량 감소와 수질의 저하가 발생하고 있다. 우리나라의 전반적인 현상으로 불투수층의 확대에 따른 하천으로 유입되는 수량이 해를 거듭할수록 감소되는 경향을 보이며, 자정작용을 넘어선 지류에서 토사누적이 가속화되어 수질오염이 더욱 가속화되고 있는 실정이다(NIDP, 1998).
하천 생태계의 수량 감소와 수질의 저하가 발생하는 원인은? 하천 생태계는 인근 및 상류지역의 인구 증가와 그에 따른 생태계 교란으로 수질오염을 유발하는 많은 요인으로 인해 수량 감소와 수질의 저하가 발생하고 있다. 우리나라의 전반적인 현상으로 불투수층의 확대에 따른 하천으로 유입되는 수량이 해를 거듭할수록 감소되는 경향을 보이며, 자정작용을 넘어선 지류에서 토사누적이 가속화되어 수질오염이 더욱 가속화되고 있는 실정이다(NIDP, 1998).
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참고문헌 (22)

  1. Chung, J., 1993, Illustration of freshwater algae of Korea, Academy Pub. Co., 1-469. 

  2. Education Ministry, 1988, Illustrated encyclopedia of fauna & flora of Korea, Vol 30 (Freshwater Fishes), Education Ministry. 

  3. Hynes, H. B. N., 1963, Imported organic matter and secondary productivity in streams. Proc. 16th Int. Congr. Zool., 4, 324-329 

  4. Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIDP), 1998, Study on the sediment yield estimation due to land development(I), NIDP-97-04, 1-315. 

  5. Jawad, L., 2003, Impact of environmental change on the freshwater fish Fauna of Iraq, Inter. J. of Environ. Stud., 60, 581-593. 

  6. Jo, K. S., 1993, Illustration of freshwater zooplankton of Korea, Academy Pub. Co., 1-388. 

  7. Kehde, P. M., Wilhm, J. L., 1972, The effects of grazing by snails on community structure of periphyton in laboratory streams, Am. Midl. Nat., 87, 8-24. 

  8. Kim, I. S., 1997, Illustrated encyclopedia of fauna & flora of Korea, Education Ministry, 1-629 

  9. Kim, H. S., 1977, Illustrated encyclopedia of fauna & flora of Korea, Vol 19, Education Ministry, 1-414. 

  10. Lloyd, M., Ghelord, R. J., 1964, A table for calculation the "Equitability" component of species diversity, J. Anim. Ecol., 33, 217-225. 

  11. Margalef, R., 1958, Information theory in ecology, Gen. Sys., 3, 36-71. 

  12. McNaughton, S. J., 1967, Relationship among functional properties of California Glassland, Nature, 216, 144-168. 

  13. Nelson, J. S., 1994, Fishes of the world, John Wiley and Sons Inc., New York, 3rd edition, 1-600. 

  14. Pielou, E. C., 1966, The measurement of diversity in different types of biological collections. J. Theroret. Biol., 13, 131-144. 

  15. Pielou, E. C., 1969, An introduction to mathematical ecology, New York, John Wiley, 1-326. 

  16. Pielou, E. C., 1975, Ecological diversity, John Wiley and Sons, NY, 1-165. 

  17. Shajan, K. P., 2001, Geochemistry of bottom sediments from a river-estuary-shelf mixing zone on the tropical southwest coast of India, Bull. Geol. Survey of Japan, 52, 371-382. 

  18. Shannon, C. E., Weaver, W., 1949, The mathematical theory of communication, University Illinois Press, Urbana, IL., 1-326. 

  19. Singh, A. K., Hasnain, S. I., 1999, Environmental geochemistry of Damodar River basin, east coast of India, Environ. Geology, 37, 124-136. 

  20. Tejerina-Garro, F. L., Maldonado, M., Ibanez, C., Pont, D., Roset, N., Oberdorff, T., 2005, Effects of natural and anthropogenic environmental changes on riverine fish assemblages: a framework for ecological assessment of rivers, Brazilian Arch. of Biol. and Tech., 48, 91-108. 

  21. Surber, E. W., 1937, Rainbow trout and bottom fauna production in one mile of stream, Trans. Am. Fish. Soc., 66, 193-202. 

  22. Warton, D. I., Wright, I. J., Falster, D. S., Westoby, M., 2006, Bivariate line fitting methods for allometry, Biolog. Rev., 81, 259-291. 

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