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문제 정의
- 본 연구에서는 횡성호와 횡성호 상·하류지역의 저서성 대형무척추동물의 군집구조와 섭식기능군 및 서식기능군의 특성을 분석하고, 생물학적 수질 평가와 지표종의 선정으로 횡성호 일대의 하천생태계 복원 및 보전을 위한 기초자료로 제공하고자 한다.
제안 방법
- 각 조사지점의 유량과 물리적인 환경을 고려하여 횡성호의 상류와 하류는 계류형 정량채집망인 Surber sampler (30×30㎝, 망목 0.2㎜)를 이용하여 조사지점별 riffle과 run/pool에서 3회씩 정량 채집하였다.
- 군집분석은 조사지점별로 정량적으로 채집된 자료로부터 출현한 분류군의 수를 비교하여 출현종수, 출현개체수, 우점종, 우점도(McNaughton, 1967), 다양도(Shannon-Weaver, 1949), 균등도(Pielou, 1975), 풍부도(Margalef, 1958)를 산출하였다.
- 기능군의 분석은 출현종을 기준으로 조사지점별 섭식기능군(Funtional Feeding Groups, FFGs) 및 서식기능군(Habitat Oriented Groups, HOGs)을 분석하였다(Ro and Chun, 2004; Merritt et al., 2008).
- 조사시기는 저서성 대형무척추동물의 계절별, 우화시기의 특성을 고려하여 2010년 3월부터 10월까지 총 3회의 조사를 계절별로 실시하였으며, 각 조사 시기는 다음과 같다.
- 조사지역의 군집구조를 파악하기 위하여 우점종 및 아우점종을 파악하였으며, 우점도지수, 다양도지수, 균등도지수 및 풍부도지수를 분석하였다. 횡성호 하류에서 군집구조가 가장 안정된 것으로 분석되었으며, 횡성호에서 상대적으로 매우 낮은 군집지수를 나타내었다(Table 3).
- 조사지점별 유사성을 분류하고자 유사도 (Bray and Curtis, 1957) 분석을 실시하였으며, 횡성호 상·하류 및 횡성호에서 대표적으로 서식 가능한 지표종을 선정하기 위해 종과 개체수를 고려한 유역별 지표종을 분석하였다.
- 2㎜)를 이용하여 Surber sampler의 면적과 동일하게 채집하였다. 조사지점별 정확한 저서성 대형무척추동물상을 파악하기 위하여 Hand net(망목 0.5㎜)를 사용하여 다양한 미소서식처에서 정성채집을 병행하였다. 채집된 저서성 대형무척추동물은 현장에서 99% 에틸알코올에 고정한 다음 실험실로 운반․고르기(sorting)한 후 80% 에틸알코올에 보존하였다.
- 물리적 수환경의 조사는 1차조사시기인 2010년 3월에 실시하였다. 줄자와 레이저 거리측정계(Nikon LASER 1200S)를 이용하여 조사지역의 유폭을 측정하였으며, 수심은 막대자를 이용하였다. 유속은 Craig(1987)가 고안한 방법으로 측정하여 적용하였고, 하상구조물의 계측 및 분류는 Cummins(1962)의 방법을 적용하여 boulder, cobble, pebble, gravel, silt/sand의 5단계로 구분하여 상대적인 구성비율을 측정하였다.
- , 2010). 횡성호 일대에서 출현한 수서곤충(Aquatic Insect)을 대상으로 섭식기능군(FFGs) 및 서식기능군(HOGs)을 분석하였다(Figure 7, 8).
- 횡성호는 Dredge sampler (30×50㎝, 망목 0.2㎜)를 이용하여 Surber sampler의 면적과 동일하게 채집하였다.
대상 데이터
- 물리적 수환경의 조사는 1차조사시기인 2010년 3월에 실시하였다. 줄자와 레이저 거리측정계(Nikon LASER 1200S)를 이용하여 조사지역의 유폭을 측정하였으며, 수심은 막대자를 이용하였다.
- 조사지점은 강원도 횡성군 청일면과 갑천면 일대의 횡성호 상류(유입하천) 2개지점(US: Upper Stream, St. 1∼2), 횡성호 2개지점(HL: Heongseong Lake, St. 3∼4), 횡성호 하류 2개지점(DS: Down Stream, St. 5∼6)을 선정하여 정량조사 및 정성조사를 병행하였다.
데이터처리
- 통계 분석은 SPSS(ver. 12.0 KO for windows)을 이용하여 횡성호 일대의 유역별 유의성을 ANOVA test를 통해 검증하였다. ‘PC-ORD’ (ver.
이론/모형
- ‘PC-ORD’ (ver. 4.25; McCune and Mefford, 1999)를 이용하여 횡성호 및 횡성호 상·하류의 종조성 차이를 DCA (Detrended Correspondence Analysis)(Hill and Gauch, 1980) 서열법으로 분석하였으며, 그룹별 유의성은 MRPP (Multiple Responses Permutation Procedure) 기법으로 검증하였다.
- 줄자와 레이저 거리측정계(Nikon LASER 1200S)를 이용하여 조사지역의 유폭을 측정하였으며, 수심은 막대자를 이용하였다. 유속은 Craig(1987)가 고안한 방법으로 측정하여 적용하였고, 하상구조물의 계측 및 분류는 Cummins(1962)의 방법을 적용하여 boulder, cobble, pebble, gravel, silt/sand의 5단계로 구분하여 상대적인 구성비율을 측정하였다.
- 저서성 대형무척추동물의 생물학적 수질 및 환경질 평가를 위하여 저서성 대형무척추동물의 생태점수(ESB, Ecological Score of Benethic Macroinvertebrate Community)를 이용한 수환경평가지수를 적용하였다.
- 저서성 대형무척추동물의 채집은 수생태계 건강성 조사및 평가방법에 준하였다(Ministry of Environment, 2006). 각 조사지점의 유량과 물리적인 환경을 고려하여 횡성호의 상류와 하류는 계류형 정량채집망인 Surber sampler (30×30㎝, 망목 0.
- (2008) 등을 참고로 하여 동정하였다. 특히 곤충류 중 꼬마하루살이과(Family Baetidae)는 Bae et al.1998)을 참고하였고, 깔따구과(Family Chironomidae)는 Wiederholm(1983)을 이용하여 동정하였다.
성능/효과
- 조사시기별 분류군의 종구성비율은 유사한 양상을 나타내었으며, 하루살이목에서 가장 우세하게 출현하였고, 파리 목과 날도래목에서 그 다음을 차지하였다. 개체밀도는 1차 조사시 파리목에서 가장 높게 나타내었으며, 2차조사시에는 하루살이목과 날도래목에서 높게 출현하였는데 이는 하루살이목과 날도래목의 생활사와 연관성이 높으며, 다수의 Nymph가 출현한 결과이다. 3차조사시에는 횡성호에서 집중적으로 출현한 꼬마물벌레(Micronecta sedula)의 영향으로 노린재목에서 높게 나타내었다.
- 개체수 밀도는 횡성호 상·하류에서 하루살이목, 파리목, 날도래목이 높게 차지하였으며, 상류지역에서 횡성호와 하류지역에 비하여 개체수 현존율이 높았다.
- 63%)이 곤충강에서 차지하였다(Table 2). 곤충강 중에서 주요 분류군인 EPT (하루살이목-강도래목-날도래목; Ephemeropteralecoptera-Trichoptera) 그룹에서 50종이 출현하여 전체 출현종의 60.24%를 차지하였으며, 횡성호 상류지역에서 38종(45.78%), 횡성호에서 6종(7.23%), 횡성호 하류지역에서 39종(46.99%)이 출현하였다. 횡성호 상류지역의 저서성 대형무척추동물은 총 4문 4강 11목 28과 56종 2,399개체로 평균 27종 800개체, 횡성호에서는 총 3문 4강 7목 12과 16종 510개체로 평균 8종 170개체, 횡성호 하류지역에서는 총 4문 6강 13목 33과 62종 626개체로 평균 35종 220개체가 출현하였다.
- 군집지수의 분석 결과 횡성호 하류에서 지수가 높고, 군집이 안정된 것으로 분석되었는데 이는 횡성댐에서 규칙적인 방류에 따라 수위의 안정성이 유지되고, 수온의 변화폭이 적어(Kim et al., 2005) 저서성 대형무척추동물에 미치는 영향이 상대적으로 적었기 때문인 것으로 생각된다. 한편, 가는 입자로 구성된 단순한 하상구조와 미소서식처의 부족은 저서성 대형무척추동물의 종다양성을 감소시키는 원인으로 작용한다(Allan, 1995; Stoffele et al.
- 균등도지수는 횡성호 하류에서 평균 0.82(±0.04)를 나타내었으며, 조사지점별 균등하게 분산되어 있는 것으로 분석되었다.
- 다양도지수는 횡성호 하류에서 평균 3.10(±0.08)을 나타내었으며, 조사지점별 3 이상의 안정된 군집구조를 유지하고 있는 것으로 분석되었다.
- , 1992). 본 연구에서도 횡성호에서 clingers는 출현하지 않았으며, 상대적으로 burrowers가 높은 비율로 출현하였다.
- 28)로 하류에서 다소 높게 나타내었으며, 빈부수성의 오수생물계열과 환경상태가 양호한 수역으로 판정되었다(Table 3). 상류는 St. 1에 비해 수질오염이 진행중인 St. 2에서 수환경 등급이 낮은 것으로 평가되어 수질오염이 저서성 대형무척추동물 분포에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 하류는 매우양호한 수역으로 평가되는 St.
- 3㎧로 상류보다 빠른 편이었으며, 하상구조는 호박돌과 자갈 및 잔자갈이 비교적 고르게 분포하고 있었다. 상류에 비하여 하류수역이 유폭이 넓고, 수심도 깊은 것으로 조사되었으며, 댐의 방류량에 따라 유폭, 수심, 유속 등에 영향을 미칠 것으로 예상되나 하상구조에는 큰 변화가 없을 것으로 판단된다.
- 설명율이 높은 I축상의 배열을 살펴보면, 횡성호 상·하류는 왼편, 횡성호는 비교적 먼 거리의 오른편에 위치하여 종조성이 상·하류와 상이한 것으로 분석되었다.
- 우점도지수는 횡성호 하류에서 평균 0.30(±0.00)으로 가장 안정되었으며, 횡성호 상류에서는 평균 0.49(±0.14)를 나타내었다.
- 우점종 및 아우점종을 분석한 결과 횡성호 상류에서는 깔따구류(Chironomidae spp.), 줄날도래(Hydropsyche kozhantschikovi), 꼬마줄날도래(Cheumatopsyche brevilineata), 횡성호에서는 꼬마물벌레(Micronecta sedula), 깔따구류(Chironomidae spp.), 횡성호 하류에서는 등줄하루살이(Uracanthella rufa), 깔따구류(Chironomidae spp.), 줄날도래(Hydropsyche kozhantschikovi)로 분석되었다. 우점도지수는 횡성호 하류에서 평균 0.
- 유속은 0.2∼1.1㎧로 다소 완만한 편이었으며, 하상구조는 큰돌과 호박돌 및 자갈로 구성되어 있었으나 횡성호의 유입부로 갈수록 자갈과 모래의 구성비가 높아질 것으로 판단된다.
- 유역별 종조성은 횡성호 상·하류의 경우 하루살이목에서 가장 높고, 파리목과 날도래목이 다음을 차지하였으며, 횡성호의 경우 St. 3에서는 하루살이목이 높았고, St. 4에서는 파리목이 높은 것으로 분석되었다.
- 조사기간 동안 채집된 저서성 대형무척추동물은 총 5문 8강 17목 43과 83종이 조사되었다(Table 2). 출현분류군중 편형동물문과 유선형동물문에서 각각 1종(1.
- 조사시기별 분류군의 종구성비율은 유사한 양상을 나타내었으며, 하루살이목에서 가장 우세하게 출현하였고, 파리 목과 날도래목에서 그 다음을 차지하였다. 개체밀도는 1차 조사시 파리목에서 가장 높게 나타내었으며, 2차조사시에는 하루살이목과 날도래목에서 높게 출현하였는데 이는 하루살이목과 날도래목의 생활사와 연관성이 높으며, 다수의 Nymph가 출현한 결과이다.
- 조사기간 동안 채집된 저서성 대형무척추동물은 총 5문 8강 17목 43과 83종이 조사되었다(Table 2). 출현분류군중 편형동물문과 유선형동물문에서 각각 1종(1.21%), 환형동물문 2종(2.41%), 연체동물문 6종(7.23%), 절지동물문 73종87.95%)이 조사되었으며, 절지동물문 중 72종(98.63%)이 곤충강에서 차지하였다(Table 2). 곤충강 중에서 주요 분류군인 EPT (하루살이목-강도래목-날도래목; Ephemeropteralecoptera-Trichoptera) 그룹에서 50종이 출현하여 전체 출현종의 60.
- 풍부도지수는 횡성호 하류에서 평균 7.90(±0.88)을 나타내었으며, St. 6에서 출현종이 가장 풍부한 것으로 분석되었다.
- 횡성호 상·하류 및 횡성호를 비교 그룹으로 한 MRPP 분석 결과 상·하류의 종조성 차이(A=0.016, p=0.1080)는 유의하지 않은 것으로 분석되었으나 횡성호와 상·하류는 유의한 차이(상류, A=0.052, p=0.0179; 하류, A=0.067, p=0.0030)를 나타내었다.
- 횡성호 상·하류와 횡성호에서 출현한 저서성 대형무척추동물의 종조성을 DCA 서열법으로 분석한 결과 I 및 Ⅱ축의 설명율은 각각 30%와 7%였으며, 조사지역의 분포무게중심(centroid)과 표준오차로 표현하였다(Figure 9).
- 횡성호 상·하류와 횡성호의 지표종(Indicator Species)을 분석한 결과 상류에서는 두점하루살이(Ecdyonurus kibunensis), 부채하루살이(Epeorus pellucidus), 꼬마줄날도래(Cheumatopsyche brevilineata) 등 3종, 하류에서는 곳체다슬기(Semisulcospira gottschei), 강하루살이(Rhoenanthus coreanus), 긴다리여울벌레류(Stenelmis sp.) 등 3종, 횡성호에서는 줄새우(Palaemon paucidens), 꼬마물벌레(Micronecta sedula) 등 2종이 유의한 지표종으로 분석되었다(Table. 4).
- 횡성호 상·하류의 ESB 지수는 평균 62(±20.26)와 69(±25.28)로 하류에서 다소 높게 나타내었으며, 빈부수성의 오수생물계열과 환경상태가 양호한 수역으로 판정되었다(Table 3).
- 횡성호 상·하류의 서식기능군은 유수역의 특성상 clingers가 차지하는 비율이 높았으며, swimmers와 burrowers가 다음을 차지하였다.
- 횡성호 상·하류의 섭식기능군은 collector-gatherers와 collector- filterers가 대부분을 차지하였으며, scrapers와 predators는 상류에 비하여 하류에서 상대적으로 높은 것으로 분석되었다.
- 횡성호 상류에서는 평균 2.16±0.26)으로 비교적 안정된 군집양상을 나타내었으며, 횡성호에서는 평균 1.04(±0.01)로 불안정한 군집구조를 유지하고 있는 것으로 분석되었다.
- 횡성호 상류에서는 평균 7.07(±2.67)을 나타내었으며, 횡성호에서는 평균 1.54(±0.32)로 개체수에 비하여 출현종이 빈약한 것으로 분석되었다.
- 99%)이 출현하였다. 횡성호 상류지역의 저서성 대형무척추동물은 총 4문 4강 11목 28과 56종 2,399개체로 평균 27종 800개체, 횡성호에서는 총 3문 4강 7목 12과 16종 510개체로 평균 8종 170개체, 횡성호 하류지역에서는 총 4문 6강 13목 33과 62종 626개체로 평균 35종 220개체가 출현하였다.
- 또한 cobble과 pebble 하상이 gravel과 sand 하상보다 출현종이높으며, 하상구조물이 가는 입자로 구성된 지역은 산소의 이용과 물리적인 서식환경의 제한으로 저서성 대형무척추동물의 종다양성이 매우 낮은 것으로 알려져 있다(Allan, 1995). 횡성호 역시 호소의 물리적 서식처 환경(유량, 유속, 수심 및 하상구조물 등)의 특성상 빈약한 종다양성을 유지하고 있었으며, 꼬마물벌레(Micronecta sedula)와 깔따구류(Chironomidae spp.)를 비롯한 정수역의 서식환경에 적응한 특정종이 대량 번식할 가능성이 높은 것으로 판단된다. 일반적으로 댐에 의한 방류는 댐 하류지역의 하상구조물에 영향을 미치며, 종다양성을 감소시키는 것으로 알려져 있으나(Kondolf, 1997; Camargo and Voelz, 1998) 본 연구에서는 하류지역에서 상류지역보다 종다양성이 높은 것으로 분석되었다.
- 횡성호 일대의 다양성(종풍부도, 다양도지수 [H'])을 ANOVA test로 분석한 결과 종풍부도 및 다양도지수 모두 횡성호 하류, 횡성호 상류, 횡성호 순으로 높게 나타내었고, 횡성호는 상류 및 하류와 비교하여 유의하게 낮은 것으로 분석되었다(Figure 6).
- 조사지역의 군집구조를 파악하기 위하여 우점종 및 아우점종을 파악하였으며, 우점도지수, 다양도지수, 균등도지수 및 풍부도지수를 분석하였다. 횡성호 하류에서 군집구조가 가장 안정된 것으로 분석되었으며, 횡성호에서 상대적으로 매우 낮은 군집지수를 나타내었다(Table 3).
- 횡성호는 collector-gatherers와 predators가 상대적으로 높은 것으로 분석되었으며, 횡성호 상·하류에 비하여 섭식 기능군이 단순하였다.
- 횡성호는 줄새우(Palaemon paucidens), 꼬마물벌레 (Micronecta sedula), 깔따구류(Chironomidae spp.) 등 상대적으로 용존산소의 영향이 적고, 내성이 강한 파리목(Diptera)과 대기중의 산소를 이용하는 노린재목(Hemiptera)에서 개체수 밀도가 높은 것으로 분석되었으며(Figure 4, 5), 조사시기별 3∼11종으로 다양한 종조성을 나타내고 있는 상·하류의 종풍부도와는 큰 차이를 나타내었다.
- 횡성호는 평균 9(±5.43)로 α-중부수성의 오수생물계열을 나타내었으며, 환경상태가 매우불량한 수역으로 판정되어 단순한 바닥물질 조성과 황폐화된 나대지의 발달이 저서성 대형무척추동물의 분포에 높은 악영향을 미치고 있음을 시사하였다.
후속연구
- , 2007)의 경우 52종이 출현하여 매우 높은 종풍부도를 나타냈으나 이는 조사시기 및 조사지점수의 차이가 크게 작용하며, 나대지가 발달한 횡성호에 비하여 팔당호는 복잡한 만입부와 수생식물이 발달한 연안대가 풍부하였기 때문인 것으로 판단된다. 결과적으로 깊은 수심, 저수량, 바닥물질의 낮은 이질성, 수생식물의 빈약, 나대지의 발달 등이 횡성호에 서식하는 저서성 대형무척추동물의 종풍부도에 높은 영향을 미치는 주요 원인으로 추정되지만 이는 댐호 및 인공호에 대한 더욱 다양한 조사 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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