[논문]섬강 수계에서 하천 형태복잡도와 토지이용, 수질 및 부착규조류 군집 분포와의 관계

민한나; 김난영; 김미경; 이상우; 황길순; 황순진

[국내논문] 섬강 수계에서 하천 형태복잡도와 토지이용, 수질 및 부착규조류 군집 분포와의 관계
Relation of Stream Shape Complexity to Land Use, Water Quality and Benthic Diatoms in the Seom River Watershed 원문보기

한국하천호수학회지= Korean journal of limnology, v.45 no.1, 2012년, pp.110 - 122

민한나 (건국대학교 환경과학과) , 김난영 (건국대학교 환경과학과) , 김미경 (건국대학교 환경과학과) , 이상우 (건국대학교 환경과학과) , 황길순 ((주)한라기술연구소) , 황순진 (건국대학교 환경과학과)

초록
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본 연구는 섬강 수계 하천에서 하천의 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포와의 관계를 자연지리, 토지이용도, 수리, 수질요인들과의 관계를 통해 분석하였다. 하천의 형태복잡도는 하천의 입지(고도)와 하폭 그리고 주변의 토지이용도와 밀접한 관계를 나타냈으며, 동시에 하천의 수질과도 유의한 관계를 보여주었다. 즉, 형태복잡도가 높은 하천은 숲과 농경지의 이용도가 높았으며, 반면 형태복잡도가 낮은 하천에서는 도시 이용도가 높게 나타났다. 한편, 형태복잡도가 높을수록 하천의 영양염의 농도가 낮은 결과를 나타냈다. 섬강 수계에서 출현한 부착규조는 총 145 분류군(2목 3아목 8과 26속 125종 15변종 2품종 3아종)이 출현하였다. 하천의 형태복잡도 차이에 관계없이 부착규조류 군집의 종조성과 우점종의 차이는 크지 않았으나 밀도와 지표종의 차이는 뚜렷하게 나타났다. 부착규조류 지표종은 낮은 형태복잡도를 가진 지점들에서 호오탁성종의 상대밀도가 높았던 반면, 복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 종수와 상대밀도가 더욱 높았다. 부착규조류 생물지수(TDI, DAIpo)를 이용해 생물학적 수질을 평가한 결과 형태복잡도가 낮은 지점들에서의 수질이 상대적으로 불량하게 나타났다. 특히, BOD, TP, $PO_4$-P 농도는 DAIpo와 높은 상관관계를 나타냈다. 결론적으로, 섬강 수계 하천의 형태복잡도는 부착조류 군집의 분포와 밀접한 관계를 보여주었으며, 보다 직접적으로 이들의 관계는 형태복잡도의 차이를 결정짓는 주변 토지이용의 형태가 하천수질에 영향을 미쳐 나타난 것으로 이해되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study examined the benthic diatom community distribution, land cover/use and water quality in relation to stream shape complexity (SSC) in the Seom River watershed. SSC showed a significant relation to the riparian land cover/use pattern and also water quality variables of the studied streams. Streams with high stream shape complexity (HSC) appeared to have a high proportion of forest and farmland, while streams having a low stream shape complexity (LSC) appeared to have high proportion of city. Streams with lower SSC showed higher nutrients concentration in the stream waters. Benthic diatom species composition and dominant species appeared to be similar regardless of SSC differences among the studied streams, while the variation of diatom density was manifested with SSC. The relative abundance of dominant benthic diatoms varied with SSC. Saprophilic diatoms were dominant in the streams of LSC, while saproxenic diatoms were dominant in the streams of HSC. During the evaluation of biological water quality using the benthic diatom indices, Trophic Diatom Index (TDI) and Diatom Assemblage Index to organic water pollution (DAIpo), the streams of LSC generally showed poorer water quality than those of MSC (Middle stream shape complexity) and HSC. In particular, BOD, TP, and $PO_4$-P showed significant relationships with DAIpo. In conclusion, shape complexity of streams in the Seom River watershed showed a close relation with benthic diatom distribution. This relation seemed to primarily be resulted from the effect of proximate factors, such as water quality, which might be affected by the land use types determining the degree of SSC.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 하천의 형태복잡도가 하천 수중에 서식하는 부착규조류 군집에 미치는 영향을 이해하고자 수행하였으며 이를 위해, (1) 하천의 하안 형상을 프랙탈 기하학을 이용하여 형태복잡도로 나타내었고, (2) 형태복잡도 차이에 따른 토지이용 및 환경요인과의 상관관계를 분석하였으며, (3) 형태복잡도별로 부착규조류 군집 분포의 특성과 생물학적 수질 상태를 분석하였다.

가설 설정

이러한 가장자리의 에너지 및 물질에 대한 조절효과는 가장자리의 투과성과 흐름의 속성에 의해 결정된다(Wiens, 1992; Forman, 1995; Cadenasso and Pickett, 2000). 유역에서 유출되는 토지이용의 잔류 물질이 수리∙수문학적 흐름에 의해 하천에 유입된다고 가정하면, 이러한 흐름은 하천의 형태복잡도(stream shape complexity) 및 하천 내의 생물의 구성과 수생태계에 영향을 미칠 것이다.

제안 방법

본 연구는 2009~2010년 2년에 결쳐 수행하였으며, 매해 봄(5월), 가을(9월)을 포함하여 총 4회 조사를 실시하였다. 조사지점은 섬강수계 본류 5개 지점과 지류 16개 지점을 포함하는 총 21개 지점(S1~S21)을 선정하였다.
하천의 형태복잡도를 도출하기 위해 토지피복분류도(환경부, 2007) GIS 벡타파일을 Autocad drawing 형식파일로 변환하였다. 각 조사지점을 기준으로 하천의 하안이 buffer zone에 충분히 포함될 수 있도록 반경 1 km 버퍼(buffer)를 생성하여 중첩시켰다(Fig.
기질 상표면의 75 cm²의 면적을 칫솔로 긁어내어 증류수에 희석하여 채집하였다. 시료는 엽록소-a (Chl-a) 및 회분을 제거한 유기물 건중량(Ash-free dry-matter, AFDM)을 분석하는데 사용하였으며, 일부는 formalin 용액으로 고정하여 종 동정 및 밀도 분석에 이용하였다.
부착규조류의 AFDM 분석을 위해 먼저 증류수로 세척한 후 유리섬유 여과지(Whatman GF/F)를 100℃의 Dry oven에서 24시간 건조 후 실온으로 냉각한 후에 무게를 측정하였다. 건조한 유리섬유 여과지에 시료 일정량을 여과한 후, 100℃의 Dry oven에 2시간 건조한 후 실온으로 냉각한 후 무게를 측정하고, 500℃의 Furnace에서 1시간 동안 태웠다.
건조한 유리섬유 여과지에 시료 일정량을 여과한 후, 100℃의 Dry oven에 2시간 건조한 후 실온으로 냉각한 후 무게를 측정하고, 500℃의 Furnace에서 1시간 동안 태웠다. 이 때 500℃에서 연소 후 실온으로 냉각한 다음 측정한 무게, 100℃에서 건조 후 실온으로 냉각한 후 측정한 무게와 초기 유리섬유 여과지 자체의 무게의 차이로 부착규조류의 AFDM을 계산하였다(APHA, 1995). 부착규조류의 Chl-a 분석을 위해 시료를 Whatman GF/F로 여과하여 마쇄하였다.
마쇄한 여과지를 원심분리 튜브에 넣고 일정량의 Acetone (90%)을 더한 후 24시간 동안 암상태에서 냉장보관(4℃)하였다. 추출된 Chl-a 상등액을 얻기 위해, 1,647 rpm에서 20분간 원심분리한 후, 일정량을 이용하여 흡광광도계(spectrophotometer)의 630 nm, 645 nm, 663 nm, 750 nm 파장에서 측정하여 Chla를 계산하였다(APHA, 1995). 부착규조류의 종조성을 파악하기 위해 채집된 시료는 산(HNO₃, K₂Cr₂O₇) 처리 후 Mount media로 영구 표본을 제작하였고(MOE/NIER, 2010), 광학현미경(Axiostar plus, Zeiss, Germany)을 이용하여 1,000배 하에서 검경, 동정하였다(Patrick and Reimer, 1966; Krammer and Lange-Bertalot, 1986, 1988, 1991a, b; Watanabe, 2006).
부착규조류의 종조성을 파악하기 위해 채집된 시료는 산(HNO₃, K₂Cr₂O₇) 처리 후 Mount media로 영구 표본을 제작하였고(MOE/NIER, 2010), 광학현미경(Axiostar plus, Zeiss, Germany)을 이용하여 1,000배 하에서 검경, 동정하였다(Patrick and Reimer, 1966; Krammer and Lange-Bertalot, 1986, 1988, 1991a, b; Watanabe, 2006). 부착규조류 밀도는 각 시료에서 최소 200 피각 이상을 계수하여 밀도를 계산하였다.
단, Kelly and Whitton (1995)이 제시한 민감도와 지표값은 국내 실정에 맞게 수정한 값을 이용하였다(MOE/NIER, 2010). 부착규조 유기오탁 지수(Diatom Assemblage Index to organic Water Polluton, DAIpo)의 계산은 Watanabe and Asai (1990)가 제시한 방법을 따랐으며, 각 부착규조류의 유기오염에 대한 내성도를 기준으로 호오 탁성종(SPT: saprophilous taxa), 광적응성종(IDT: Indifferent taxa), 호청수성종(SXT: saproxenous taxa)의 3군으로 분류하였으며, 이들의 상대빈도를 근거로 지수를 계산하였다.
본 연구는 섬강 수계 하천에서 하천의 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포와의 관계를 자연지리, 토지이용도, 수리, 수질요인들과의 관계를 통해 분석하였다. 하천의 형태복잡도는 하천의 입지(고도)와 하폭 그리고 주변의 토지이용도와 밀접한 관계를 나타냈으며, 동시에 하천의 수질과도 유의한 관계를 보여주었다.
수온, 용존산소(Dissolved oxygen; DO), pH, 전기전도도(Electric conductivity; EC), 탁도(Turbidity)는 YSI 6920 (Yellow Springs Instruments, Ohio, USA), 유속은 Swoffer-2201 (Swoffer Instruments, USA), 하폭과 수심은 자를 이용하여 현장에서 직접 측정하였다. 서식처 평가를 위한 구간 규모의 수변환경은 토지이용/피복도(도시, 농지, 숲, 축사) 백분율로 기록하였다(US EPA, 2002).
추출된 Chl-a 상등액을 얻기 위해, 1,647 rpm에서 20분간 원심분리한 후, 일정량을 이용하여 흡광광도계(spectrophotometer)의 630 nm, 645 nm, 663 nm, 750 nm 파장에서 측정하여 Chla를 계산하였다(APHA, 1995). 부착규조류의 종조성을 파악하기 위해 채집된 시료는 산(HNO₃, K₂Cr₂O₇) 처리 후 Mount media로 영구 표본을 제작하였고(MOE/NIER, 2010), 광학현미경(Axiostar plus, Zeiss, Germany)을 이용하여 1,000배 하에서 검경, 동정하였다(Patrick and Reimer, 1966; Krammer and Lange-Bertalot, 1986, 1988, 1991a, b; Watanabe, 2006). 부착규조류 밀도는 각 시료에서 최소 200 피각 이상을 계수하여 밀도를 계산하였다.
이러한 값은 선행연구(Ceter for Aquatic Ecosystem Restoration, 2011)에서 제시된 우리나라 전국 하천의 형태복잡도와 유사한 범위를 보였다. 우리나라 전국 하천의 형태복잡도는 최소값 1.006, 최대값 1.436, 평균 1.219, 표준편차 0.080 (n=523)의 기술통계량을 나타냈고(Ceter for Aquatic Ecosystem Restoration, 2011), 이를 기초로 본 연구에서 하천의 형태복잡도 유형을 낮은 형태복잡도(Low Shape Complexity, LSC: 1.006~1.176), 중간 형태복잡도(Middle Shape Complexity, MSC: 1.176~1.263), 높은 형태복잡도(High Shape Complexity, HSC: 1.263~1.436)의 3가지 유형으로 설정하였다.

대상 데이터

본 연구는 2009~2010년 2년에 결쳐 수행하였으며, 매해 봄(5월), 가을(9월)을 포함하여 총 4회 조사를 실시하였다. 조사지점은 섬강수계 본류 5개 지점과 지류 16개 지점을 포함하는 총 21개 지점(S1~S21)을 선정하였다. 또한 본류의 수질특성에 영향을 미칠 수 있는 지류와 합류부를 선정하였다(Fig.
조사지점은 섬강수계 본류 5개 지점과 지류 16개 지점을 포함하는 총 21개 지점(S1~S21)을 선정하였다. 또한 본류의 수질특성에 영향을 미칠 수 있는 지류와 합류부를 선정하였다(Fig. 1).
부착규조류 채집을 위해 수심 20~30 cm 깊이의 여울에서 지름 10~20 cm 크기의 자연석(기질)을 채집하였다. 기질 상표면의 75 cm²의 면적을 칫솔로 긁어내어 증류수에 희석하여 채집하였다.
Table 1. Physiography, land use and stream shape complexity of the study sites in the streams of Seom River from May 2009 to September 2010.
본 연구의 섬강 수계에 해당하는 21개 지점은, 선행 연구에 근거하여 복잡도별로 각각 7지점씩 선정하였다. 형태복잡도가 가장 높게 나타난 지점은 S1이었으며, 고도가 403 m로 섬강 수계의 상류에 위치하는 지점이다.

데이터처리

2). 하천 선형을 그리드(Grid) 형태로 변환하여 추출한 후, 공간통계 프로그램 Fragstats 3.3을 이용하여 하천의 형태복잡도를 계산하였다(McGarigal and Marks, 1995; Lee et al., 2000). 형태복잡도는 Fragstats 3.
하천의 형태복잡도와 환경요인 및 부착규조류와의 관계분석을 위하여 Pearson’s 상관분석 기법을 사용하였다.
하천의 형태복잡도별 환경요인과 부착조류 군집구조를 비교하기 위하여 분산분석(ANOVA) 및 Tukey’s HSD test를 실시하였고, 유의수준은 p⁄0.05로 하였다.

이론/모형

, 2000). 형태복잡도는 Fragstats 3.3 프로그램에서 반영되는 여러 지수들 중 FRAC 지수(식 1)를 사용하였다. FRAC_MIN(Mean)은 반경 1 km 버퍼에서 선형조각이 여러 개 일 때, 조각들의 프랙탈 값의 합을 조각의 개수로 나눈 평균값이다(Lee and Hwang, 2007).
수온, 용존산소(Dissolved oxygen; DO), pH, 전기전도도(Electric conductivity; EC), 탁도(Turbidity)는 YSI 6920 (Yellow Springs Instruments, Ohio, USA), 유속은 Swoffer-2201 (Swoffer Instruments, USA), 하폭과 수심은 자를 이용하여 현장에서 직접 측정하였다. 서식처 평가를 위한 구간 규모의 수변환경은 토지이용/피복도(도시, 농지, 숲, 축사) 백분율로 기록하였다(US EPA, 2002). 영양염 분석은 Standard Methods (APHA, 1995)에 준하였으며, 질산성 질소(Nitrate nitrogen; NO₃-N)는 Cadmium reduction 법으로 측정하였고, 총질소(Total nitrogen; TN)는 알칼리성 과망산칼륨의 존재하에 120℃에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 다음 자외선 흡광광도계(Optizen 2020UV, MECASYS, Korea)를 이용하여 측정하였다.
영양염 분석은 Standard Methods (APHA, 1995)에 준하였으며, 질산성 질소(Nitrate nitrogen; NO₃-N)는 Cadmium reduction 법으로 측정하였고, 총질소(Total nitrogen; TN)는 알칼리성 과망산칼륨의 존재하에 120℃에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 다음 자외선 흡광광도계(Optizen 2020UV, MECASYS, Korea)를 이용하여 측정하였다. 인산염인(phosphate; PO₄-P)은 Ascorbic acid method로 측정하였고, 총인(Total phosphorus; TP)은 persulfate (K₂S₂O₈)으로 분해한 후, Ascorbic acid 법으로 측정하였다. 생물화학적 산소요구량(Biochemical oxygen demand; BOD)은 Winkler-azide법에 의거하여 20℃ 암조건의 항온배양기에서 5일 동안 배양한 후, 배양 전과 후 O₂ 농도의 차이로 계산하였다(APHA, 1995).
인산염인(phosphate; PO₄-P)은 Ascorbic acid method로 측정하였고, 총인(Total phosphorus; TP)은 persulfate (K₂S₂O₈)으로 분해한 후, Ascorbic acid 법으로 측정하였다. 생물화학적 산소요구량(Biochemical oxygen demand; BOD)은 Winkler-azide법에 의거하여 20℃ 암조건의 항온배양기에서 5일 동안 배양한 후, 배양 전과 후 O₂ 농도의 차이로 계산하였다(APHA, 1995).
부착규조류 영양염 지수(Trophic Diatom Index, TDI)의 계산은 Kelly and Whitton (1995)의 방법에 따라 부착 규조류 종별 민감도(s)와 지표값(v)을 고려하여 산출하였다. 단, Kelly and Whitton (1995)이 제시한 민감도와 지표값은 국내 실정에 맞게 수정한 값을 이용하였다(MOE/NIER, 2010).
서식처 평가를 위한 구간 규모의 수변환경은 토지이용/피복도(도시, 농지, 숲, 축사) 백분율로 기록하였다(US EPA, 2002). 영양염 분석은 Standard Methods (APHA, 1995)에 준하였으며, 질산성 질소(Nitrate nitrogen; NO₃-N)는 Cadmium reduction 법으로 측정하였고, 총질소(Total nitrogen; TN)는 알칼리성 과망산칼륨의 존재하에 120℃에서 유기물과 함께 분해하여 질산이온으로 산화시킨 다음 자외선 흡광광도계(Optizen 2020UV, MECASYS, Korea)를 이용하여 측정하였다. 인산염인(phosphate; PO₄-P)은 Ascorbic acid method로 측정하였고, 총인(Total phosphorus; TP)은 persulfate (K₂S₂O₈)으로 분해한 후, Ascorbic acid 법으로 측정하였다.

성능/효과

즉, 하천 형태복잡도별로 평균 고도는 LSC유형의 하천에서 111.8±7.9 m, MSC 하천에서 155.3±13.2 m, HSC하천에서 174.4±20.0 m로나타나, 형태복잡도가 높아질수록 고도도 높아지는 경향을 보여주었으며, 그 차이는 매우 유의하게 나타났다(F=4.885, p<0.005) (Table 2).
형태복잡도가 가장 높게 나타난 지점은 S1이었으며, 고도가 403 m로 섬강 수계의 상류에 위치하는 지점이다. 또한 하폭이 25 m로 좁고, 하천주변 토지이용은 농경지, 숲, 도시, 축사 순으로 나타났고, 하천의 하안 형태는 굴곡이 높은 곡선형으로 나타났다(Table 1). 반면에 형태복잡도가 가장 낮게 나타난 지점은 S12였으며, 섬강 수계의 중∙하류부에 위치하는 지점으로 고도 109 m, 하폭 112 m로 나타났다.
하천의 자연지리학적 특성(고도와 하폭)과 토지이용도(도시, 농지, 숲 및 축사)는 전반적으로 하천의 형태복잡도와 유의한 상관관계를 나타내었다(Fig. 3). 이 중에서도시이용도는 하천의 형태복잡도와 가장 높은 상관성을 보였으며, 그 다음으로 농지의 이용도도 높은 상관관계를 나타내었다.
3). 이 중에서도시이용도는 하천의 형태복잡도와 가장 높은 상관성을 보였으며, 그 다음으로 농지의 이용도도 높은 상관관계를 나타내었다. 고도와 하폭도 하천의 형태복잡도와 매우 밀접한 관계를 보였다.
이러한 하천이 위치한 지리, 지형적 특성과 함께 관련되는 토지이용 형태는 하천 형태복잡도 유형별 차이를 유도하는 것으로 나타났다(Table 2). 즉, 하천 형태복잡도별로 평균 고도는 LSC유형의 하천에서 111.
하폭은 평균적으로 LSC유형의 하천에서 130.9±16.5 m, MSC하천에서 91.7±18.1 m, HSC하천는 67.9±41.0 m로 나타났는데, 형태복잡도가 높아질수록 하폭이 좁아지는 패턴을 보였으며 복잡도별로 유의한 차이를 나타냈다(F=4.572, p<0.013) (Table 2).
형태복잡도별 평균 AFDM은 LSC유형의 하천에서 0.9±0.3 mg∙cm-2, MSC하천에서 0.7±0.1 mg∙cm-2, HSC하천에서 0.5±0.1 mg∙cm-2로 나타났으며, 복잡도별로 매우 유의한 차이를 나타냈다(Table 2).
수질항목 중에서는 EC, TN, TP, PO4- P가 복잡도 유형의 변화에 따라 유의한 차이를 보여주었으며, 특히 PO4-P의 차이가 가장 뚜렷하였다(F=8.662, p<0.001).
조사대상 하천에서의 수질환경 항목들 (전기전도도, BOD, 질소, 인)은 하천의 형태복잡도와 유의한 상관관계를 나타내었다(Fig. 3). 이중에서 인산염인(PO₄-P)이 가장 높은 상관성을 보였으며(r=-0.
3). 이중에서 인산염인(PO₄-P)이 가장 높은 상관성을 보였으며(r=-0.389), 그 다음으로 총인(r=-0.344), 총질소(r=-0.292), 질산성 질소(r=-0.262), 전기전도도(r=-0.233) 순으로 유의한 관계를 나타냈다 (Fig. 3). 영양염 중에서는 인의 농도분포가 질소보다 상대적으로 높은 상관성을 보여주었으며, 모든 수질항목은 형태복잡도와 음의 상관관계를 나타냈다.
3). 영양염 중에서는 인의 농도분포가 질소보다 상대적으로 높은 상관성을 보여주었으며, 모든 수질항목은 형태복잡도와 음의 상관관계를 나타냈다.
수온, pH, 탁도, 용존산소량(DO)는 형태복잡도별로 뚜렷한 차이를 보이지 않았지만, 전기전도도(EC), 생물학적 산소요구량(BOD), 영양염(TN, NO₃-N, TP, PO₄-P)은 형태복잡도가 낮아질수록 농도가 감소하는 경향을 나타냈다(Table 2). LSC유형의 하천은 전기전도도와 영양염 농도가 매우 높게 나타났으며, 특히, 영양염 중 총인(TP), 인산염인(PO₄-P)이 상대적으로 매우 높게 나타났다.
-P)은 형태복잡도가 낮아질수록 농도가 감소하는 경향을 나타냈다(Table 2). LSC유형의 하천은 전기전도도와 영양염 농도가 매우 높게 나타났으며, 특히, 영양염 중 총인(TP), 인산염인(PO₄-P)이 상대적으로 매우 높게 나타났다. 반면에 MSC와 HSC유형의 하천은 비교적 양호한 수질상태를 나타냈다(Table 2).
부착조류의 AFDM, Chl-a, 현존량(밀도) 모두 조사대상 하천의 형태복잡도와 유의한 음의 상관성을 나타냈다(Fig. 3). 형태복잡도별 평균 AFDM은 LSC유형의 하천에서 0.
부착규조류의 평균밀도는 LSC유형의 하천에서 552,600 cells∙ cm^-2, MSC하천에서 194,600 cells∙cm^-2, HSC하천에서 169,000 cells∙cm^-2로 나타났다. 부착규조류의 AFDM, Chl-a, 밀도 등 모든 생물학적 항목은 형태복잡도가 낮을수록 높아지는 패턴을 보였으며, 그 차이는 낮은 복잡도를 보이는 하천에서 가장 뚜렷하였고, 중간 및 높은 형태복잡도 유형의 하천간의 차이는 유의하지 않았다(Table 2).
섬강 수계의 전체 21개 조사지점에서 부착규조류는 2목 3아목 8과 26속 126종 15변종 2품종 3아종으로 총 145분류군이 출현하였다. 가장 높은 밀도를 보인 종은 Achnanthes convergens로 전체 조사지점의 25.
형태복잡도별로 영양염지수 (TDI)는 LSC유형의 하천에서 37.1±4.5, MSC하천에서 46.6±3.6, HSC하천에서 61.3±2.4로 나타났다.
HSC유형의 하천에서 가장 높은(F=11.532, p<0.001) TDI 값을보였으나, LSC와 MSC하천간의 차이는 크지 않았다.
섬강 수계의 전체 21개 조사지점에서 부착규조류는 2목 3아목 8과 26속 126종 15변종 2품종 3아종으로 총 145분류군이 출현하였다. 가장 높은 밀도를 보인 종은 Achnanthes convergens로 전체 조사지점의 25.4%에서 우점하였으며, 두 번째로 보편적인 종은 Achnanthes minutissima로 전체 조사지점의 15.2%로 나타났다(Fig. 4).
LSC유형의 하천에서 출현한 부착규조류는 2목 3아목 8과 22속 88종 7변종 1아종으로 총 96분류군이 관찰되었다. 가장 높게 출현하였던 종은 Achnanthes convergens 로 28.
LSC유형의 하천에서 출현한 부착규조류는 2목 3아목 8과 22속 88종 7변종 1아종으로 총 96분류군이 관찰되었다. 가장 높게 출현하였던 종은 Achnanthes convergens 로 28.2%의 상대밀도를 나타냈고, Nitzschia amphibia는 18.0%로 출현하였다(Fig. 4). 그 외에 Achnanthes minutissima (5.
7%) 등을 포함한 5 분류군이 높게 출현하였다. MSC유형의 하천에서 출현한 부착규조류는 2목 3아목 7과 18속 87종 11변종 1품종 3아종으로 총 102 분류군이 관찰되었다. MSC에서 Cymbella silesica (18.
MSC유형의 하천에서 출현한 부착규조류는 2목 3아목 7과 18속 87종 11변종 1품종 3아종으로 총 102 분류군이 관찰되었다. MSC에서 Cymbella silesica (18.7%), Achnanthes convergens (18.4%), Achnanthes minutissima (18.0%), Nitzschia amphibian (11.2%) 등 4 분류군이 고르게 우점하였다. HSC유형의 하천에서 출현한 부착규조류는 2목 3아목 8과 21속 85종 10변종 1품종 1아종으로 총 97분류군으로 나타났다.
2%) 등 4 분류군이 고르게 우점하였다. HSC유형의 하천에서 출현한 부착규조류는 2목 3아목 8과 21속 85종 10변종 1품종 1아종으로 총 97분류군으로 나타났다. 가장 높게 출현하였던 종은 Achnanthes minutissima로 39.
HSC유형의 하천에서 출현한 부착규조류는 2목 3아목 8과 21속 85종 10변종 1품종 1아종으로 총 97분류군으로 나타났다. 가장 높게 출현하였던 종은 Achnanthes minutissima로 39.5%의 높은 밀도를 나타냈고, 그 다음으로 Achnanthes convergens (25.4%), Nitzschia amphibia (9.1%), Cymbella silesica (4.5%)의 순으로 나타났다(Fig. 4). 특히, LSC와 MSC유형의 하천에서 출현하였던 Navicula subminuscula는 HSC하천에서 출현하지 않았다.
01). 특히, Navicula subminuscula는 수질이 양호하게 나타났던 HSC유형의 하천에서 출현하지 않았는데, 이 종을 비롯한 Nitzschia amphibia, Gomphonema parvulum는 수질의 오염도가 높은 LSC하천에서 높게 출현하였다(Fig. 5).
조사하천에서 출현한 부착규조류의 오염지표성은 하천 형태복잡도에 따라 다른 결과를 나타냈다. LSC유형의 하천에서 호오탁성종(Sprophilous taxa, SPT)은 5.0%, 광적응성종(Indifferent taxa, IDT)은 79.8%, 호청수성종(Saproxenous taxa, SXT)은 15.2%의 구성비를 나타냈다(Table 2). MSC유형의 하천에서 호오탁성종 3.
2%의 구성비를 나타냈다(Table 2). MSC유형의 하천에서 호오탁성종 3.0%, 광적응성종 54.2%, 호청수성종 42.8%의 구성비를 나타냈다(Table 2). HSC유형의 하천에서 호오탁성종 1.
4%의 구성비를 나타냈다. 호청수성종의 빈도가 가장 높게 나타났고, 호오탁성종은 보다 LSC유형의 하천에 비해 적게 출현하였다.
섬강 수계의 부착규조류 생물지수들은 하천의 형태복잡도와 유의한 상관관계를 나타냈다(Fig. 3). 두 지수 모두 형태복잡도와 양의 상관성을 나타냈으며, 영양염 지수 (TDI) 보다 유기오탁 지수(DAIpo)에서 상관관계가 더욱 높고 뚜렷하였다.
3). 두 지수 모두 형태복잡도와 양의 상관성을 나타냈으며, 영양염 지수 (TDI) 보다 유기오탁 지수(DAIpo)에서 상관관계가 더욱 높고 뚜렷하였다. 부착규조류 지수(TDI, DAIpo)에 의한 생물학적 수질을 평가할 때, 형태복잡도가 높아질수록 수질이 양호하게 나타났다.
두 지수 모두 형태복잡도와 양의 상관성을 나타냈으며, 영양염 지수 (TDI) 보다 유기오탁 지수(DAIpo)에서 상관관계가 더욱 높고 뚜렷하였다. 부착규조류 지수(TDI, DAIpo)에 의한 생물학적 수질을 평가할 때, 형태복잡도가 높아질수록 수질이 양호하게 나타났다.
본 연구의 결과는 일차적으로 자연 지형에 의해 형성된 하천의 형태복잡도가 하천 주변의 토지이용/피복도 패턴과 밀접한 관계가 있으며, 또한 토지이용에 따른 하천 형태 및 경관의 변화는 하천의 환경상태와 생물 군집의 분포에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다. 이러한 결과는 하천이 아닌 정수역(호소)에서도 유사한 결과를 나타내어(Lee and Hwang, 2007), Stevensen (1997)이 지적한 바와 같이 육상생태계와 수생태계가 인접하는 지역(가장자리, 전이생태계)의 구조적 특성, 즉 복잡성 혹은 단순성이 수계내의 수질과 수리 및 생물학적 특성을 결정짓는 scale 인자로 작용할 수 있음을 보여주었다.
섬강 수계 조사대상 하천의 형태복잡도는 하폭, 고도, 토지이용도의 모든 항목(도시, 농경지, 숲, 축사)과 유의한 상관성을 나타냈다. 형태복잡도가 높은 하천 지점의 주변은 대부분 숲이나 농경지로 이용되고 있으며, 형태복잡도가 낮은 하천에서는 도시 이용도가 매우 높은 결과를 나타냈다.
형태복잡도가 높은 하천 지점의 주변은 대부분 숲이나 농경지로 이용되고 있으며, 형태복잡도가 낮은 하천에서는 도시 이용도가 매우 높은 결과를 나타냈다. 도시 이용도가 높게 나타난 즉, 낮은 형태복잡도 (LSC)유형의 하천에서는 전기전도도와 모든 수질항목이 매우 높은 값을 나타냈으며, 특히 인(TP, PO₄-P)이 질소에 비해 상대적으로 높은 농도를 보였다. 반면, 중간 혹은 높은 형태복잡도를 가진 조사지점들은 비교적 양호한 수질 상태를 나타냈다.
직접적인 인과성을 증명하기는 어렵지만 본 연구의 결과는 하천의 형태복잡도가 수중에 서식하는 부착규조류의 군집조성과 현존량에도 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다. 즉, 형태복잡도가 낮을수록 부착규조류의 현존량이 증가하였고 주요한 종의 구성도 호오탁성종들이 우세하게 나타났다.
직접적인 인과성을 증명하기는 어렵지만 본 연구의 결과는 하천의 형태복잡도가 수중에 서식하는 부착규조류의 군집조성과 현존량에도 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다. 즉, 형태복잡도가 낮을수록 부착규조류의 현존량이 증가하였고 주요한 종의 구성도 호오탁성종들이 우세하게 나타났다. 이는 보다 직접적으로는 이화학적 환경요인의 영향을 받은 것으로 판단된다.
한편으로 토지이용/피복도와 수질 항목간의 상관성은 매우 유의한 관계를 갖는 것으로 분석되었다. 토지이용도 중 도시 이용도는 모든 수질 항목에서 높은 상관성을 보였으며, 도시화 증가에 따라 수질을 악화시키는 것으로 나타났다.
, 2001). 본 연구의 결과에서 하천의 형태복잡도가 높을수록 부착규조류의 밀도가 낮아지는 패턴을 보였는데(Fig. 3), 이는 지리, 수리 혹은 물리적 요소보다는 이화학적 환경요인의 영향을 더욱 크게 받았을 것으로 판단된다. 부착규조류의 성장 촉진 혹은 억제에 유속과 빛과 같은 수리 혹은 물리적 요소의 영향도 있었을 것으로 추정되나(Horner and Welch, 1981; Stevenson et al.
본 연구의 결과는 형태복잡도에 따라 부착조류의 종의 분포에 차이가 있었으며 일부종들은 오염지표성을 반영하였다(Table 2, Fig. 6). 즉, 형태복잡도가 낮은 하천 지점들에서는 호오탁성종 출현 비율이 높게 나타난 반면, 형태복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 수 및 상대밀도가 높게 나타났다(Table 2).
6). 즉, 형태복잡도가 낮은 하천 지점들에서는 호오탁성종 출현 비율이 높게 나타난 반면, 형태복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 수 및 상대밀도가 높게 나타났다(Table 2). 또한 부착규조류를 이용한 생물지수 TDI, DAIpo를 복잡도별로 비교해 볼 때, HSC 및 MSC유형의 하천보다 LSC하천에서 수질이 더 악화된 결과를 나타냈다.
즉, 형태복잡도가 낮은 하천 지점들에서는 호오탁성종 출현 비율이 높게 나타난 반면, 형태복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 수 및 상대밀도가 높게 나타났다(Table 2). 또한 부착규조류를 이용한 생물지수 TDI, DAIpo를 복잡도별로 비교해 볼 때, HSC 및 MSC유형의 하천보다 LSC하천에서 수질이 더 악화된 결과를 나타냈다. 이러한 결과 역시 형태복잡도에 따른 수질변화에 직접적인 원인이 있을 것으로 판단되었다.
부착규조류는 다양한 환경 스트레스에 대한 적응력을 가지고 있어(Stevenson, 1997), 수질의 변화와 영양염의 증가에 기인하여 종 조성이 변화된다는 결과가 보고된 바 있다(Kim, 2007). 본 연구 결과는 전반적으로 영양염 지수(TDI)가 유기오탁 지수(DAIpo)보다 수질을 더 불량하게 평가하였다. 이는 영양염 지수의 민감도와 지표값이 하천에서 출현하는 종들의 상대적인 풍부도와 오염민감도를 통계적으로 규정한 수치이기 때문이다(Lenoir and Coste, 1996).
결론적으로, 섬강수계 하천의 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포와의 관계는 직접적인 인과성에 기인하기보다는 형태복잡도와 직접 관련이 있는 자연지형 및 토지이용도(즉, 오염원 분포)가 하천의 수질에 영향을 미침으로써 나타나는 현상으로 유추된다. 즉, 형태복잡도 구배에 따른 부착규조류 군집 특성은 제한적으로 해석되지만, 복잡도별 토지이용의 특성에 따라 수질의 영향을 주는 것으로 이해되며, 아울러 하천관리에 있어서 토지이용 및 하천의 형태복잡도와 연계한 방안을 모색해야 할 것으로 판단된다.
본 연구는 섬강 수계 하천에서 하천의 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포와의 관계를 자연지리, 토지이용도, 수리, 수질요인들과의 관계를 통해 분석하였다. 하천의 형태복잡도는 하천의 입지(고도)와 하폭 그리고 주변의 토지이용도와 밀접한 관계를 나타냈으며, 동시에 하천의 수질과도 유의한 관계를 보여주었다. 즉, 형태복잡도가 높은 하천은 숲과 농경지의 이용도가 높았으며, 반면 형태 복잡도가 낮은 하천에서는 도시 이용도가 높게 나타났다.
하천의 형태복잡도는 하천의 입지(고도)와 하폭 그리고 주변의 토지이용도와 밀접한 관계를 나타냈으며, 동시에 하천의 수질과도 유의한 관계를 보여주었다. 즉, 형태복잡도가 높은 하천은 숲과 농경지의 이용도가 높았으며, 반면 형태 복잡도가 낮은 하천에서는 도시 이용도가 높게 나타났다. 한편, 형태복잡도가 높을수록 하천의 영양염의 농도가 낮은 결과를 나타냈다.
한편, 형태복잡도가 높을수록 하천의 영양염의 농도가 낮은 결과를 나타냈다. 섬강 수계에서 출현한 부착규조는 총 145 분류군(2목 3아목 8과 26속 125종 15변종 2품종 3아종)이 출현하였다. 하천의 형태복잡도 차이에 관계없이 부착규조류 군집의 종조성과 우점종의 차이는 크지 않았으나 밀도와 지표종의 차이는 뚜렷하게 나타났다.
섬강 수계에서 출현한 부착규조는 총 145 분류군(2목 3아목 8과 26속 125종 15변종 2품종 3아종)이 출현하였다. 하천의 형태복잡도 차이에 관계없이 부착규조류 군집의 종조성과 우점종의 차이는 크지 않았으나 밀도와 지표종의 차이는 뚜렷하게 나타났다. 부착 규조류 지표종은 낮은 형태복잡도를 가진 지점들에서 호오탁성종의 상대밀도가 높았던 반면, 복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 종수와 상대밀도가 더욱 높았다.
하천의 형태복잡도 차이에 관계없이 부착규조류 군집의 종조성과 우점종의 차이는 크지 않았으나 밀도와 지표종의 차이는 뚜렷하게 나타났다. 부착 규조류 지표종은 낮은 형태복잡도를 가진 지점들에서 호오탁성종의 상대밀도가 높았던 반면, 복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 종수와 상대밀도가 더욱 높았다. 부착규조류 생물지수(TDI, DAIpo)를 이용해 생물학적 수질을 평가한 결과 형태복잡도가 낮은 지점들에서의 수질이 상대적으로 불량하게 나타났다.
부착 규조류 지표종은 낮은 형태복잡도를 가진 지점들에서 호오탁성종의 상대밀도가 높았던 반면, 복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 종수와 상대밀도가 더욱 높았다. 부착규조류 생물지수(TDI, DAIpo)를 이용해 생물학적 수질을 평가한 결과 형태복잡도가 낮은 지점들에서의 수질이 상대적으로 불량하게 나타났다. 특히, BOD, TP, PO₄-P 농도는 DAIpo와 높은 상관관계를 나타냈다.
특히, BOD, TP, PO₄-P 농도는 DAIpo와 높은 상관관계를 나타냈다. 결론적으로, 섬강 수계 하천의 형태복잡도는 부착조류 군집의 분포와 밀접한 관계를 보여주었으며, 보다 직접적으로 이들의 관계는 형태복잡도의 차이를 결정짓는 주변 토지이용의 형태가 하천수질에 영향을 미쳐 나타난 것으로 이해되었다.
그외에 Nitzschia amphibian(r=-0.320), Gomphonema parvulum (r=-0.272), Navicula subminuscula(r=-0.274)는 형태복잡도가 높을수록 종 출현밀도가 낮아지는 음의 상관성을 나타냈다(p<0.01).
한편으로 토지이용/피복도와 수질 항목간의 상관성은 매우 유의한 관계를 갖는 것으로 분석되었다. 토지이용도 중 도시 이용도는 모든 수질 항목에서 높은 상관성을 보였으며, 도시화 증가에 따라 수질을 악화시키는 것으로 나타났다. 반면에 숲, 농경지, 축사 이용도는 수질 항목들 간의 음의 관계를 나타냈는데, 선행 연구에서 보고되었던 토지이용-수질과의 관계에 대한 분석과도 일치하는 결과를 나타냈다(Tong and Chen, 2002; Jung et al.

후속연구

실제로 본 연구의 결과는 조사한 다양한 요소들간의 직접적인 인과관계를 증명한 것은 아니므로 결과의 일반성과 적용성에 제한이 있음은 부정하기 어렵다. 그러나 하천의 형태복잡도에 따른 여러 관련 인자들의 일정한 경향과 통계적 유의성은 직접적인 인과성에 대한 최소한의 경험적 결과로 가치를 인정할 수 있으며, 연구 결과를 통해 과학적 객관성과 예측성을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
결론적으로, 섬강수계 하천의 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포와의 관계는 직접적인 인과성에 기인하기보다는 형태복잡도와 직접 관련이 있는 자연지형 및 토지이용도(즉, 오염원 분포)가 하천의 수질에 영향을 미침으로써 나타나는 현상으로 유추된다. 즉, 형태복잡도 구배에 따른 부착규조류 군집 특성은 제한적으로 해석되지만, 복잡도별 토지이용의 특성에 따라 수질의 영향을 주는 것으로 이해되며, 아울러 하천관리에 있어서 토지이용 및 하천의 형태복잡도와 연계한 방안을 모색해야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	하천의 형태복잡도와 관계를 보여주는 것은 어떤 것이 있을까요?	본 연구는 섬강 수계 하천에서 하천의 형태복잡도와 부착규조류 군집 분포와의 관계를 자연지리, 토지이용도, 수리, 수질요인들과의 관계를 통해 분석하였다. 하천의 형태복잡도는 하천의 입지(고도)와 하폭 그리고 주변의 토지이용도와 밀접한 관계를 나타냈으며, 동시에 하천의 수질과도 유의한 관계를 보여주었다. 즉, 형태복잡도가 높은 하천은 숲과 농경지의 이용도가 높았으며, 반면 형태복잡도가 낮은 하천에서는 도시 이용도가 높게 나타났다.
	형태복잡도에 따라 종의 분포에 차이는 어떤 것이 있나요?	6). 즉, 형태복잡도가 낮은 하천 지점들에서는 호오탁성종 출현 비율이 높게 나타난 반면, 형태복잡도가 높은 지점들에서는 호청수성종의 수 및 상대밀도가 높게 나타났다(Table 2). 또한 부착규조류를 이용한 생물지수 TDI, DAIpo를 복잡도별로 비교해 볼 때, HSC 및 MSC유형의 하천보다 LSC하천에서 수질이 더 악화된 결과를 나타냈다.
	프랙탈 기하학은 무슨 방법론인가요?	프랙탈 기하학은 실제 세계를 순수 수학의 틀로 추상하는 것이 아니라 불규칙적이고 무질서한 것으로 보이는 현상에 대한 질서와 규칙성을 이해하는 하나의 방법론이다. Tarboton et al.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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