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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 팔당호에서의 동물플랑크톤 군집 변화를 이해하기 위하여 몬순 기후에 의한 강우 사상(rainfall pattern)과 팔당댐의 유량변화가 동물플랑크톤의 개체수와 종 조성 및 천이양상에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 반면에 여름철 강우가 집중되는 시기에는 유역 강우량과 팔당댐 수문기작에 따른 방류량 변화에 따라 크게 달라지는 것으로 나타났다. 따라서 팔당호의 동물플랑크톤 천이 양상에 가장 크게 영향을 주는 인자라고 판단된 수온, 팔당댐 방류량, 동물플랑크톤의 주요 먹이원인 식물플랑크톤 현존량(Chl. a)과 동물플랑크톤 개체수간의 상관관계를 계절에 따라 분석하였다(Table 3).
- 팔당댐 앞 대표지점에서 매주 조사 시에 수온, pH, 용존 산소(DO), 전기전도도, 투명도는 현장측정기(Hydrolab-minisonde 4e, YSI-6600D)를 이용하여 현장에서 측정하였으며, 표층수를 채수하여 실험실로 옮긴 후 Standard method (APHA, 1994)에 따라 Chlorophyll a 농도를 측정하였다. 90% 아세톤을 용매로 하여 암냉소에서 색소를 추출한 후 흡광도 663 nm, 645 nm, 630 nm, 750 nm에서 측정하였다(PerkinElmer, USA).
대상 데이터
- 동물플랑크톤은 키타하라식 정량 플랑크톤 네트(망목:0.06 mm)를 이용하여 하층부터 표층까지 수직 예망하여 채집하였다. 채집 동물플랑크톤 시료는 폴리에스틸렌 병에 담아 현장에서 중성 포르말린액(20%)을 이용하여 최종농도 5%로 고정하였다.
- 본 연구는 남한강, 북한강 및 경안천이 합류되어 호수를 이루는 팔당호(37° 30′N, 127° 20′E)를 대상으로 하였다.
- 조사지점은 팔당댐 앞을 정점으로 하여 2004년 3월부터 2006년 12월까지 매주 1회 조사하였고 동절기 결빙 시기인 1~2월은 제외하였다(Fig. 1).
- 90% 아세톤을 용매로 하여 암냉소에서 색소를 추출한 후 흡광도 663 nm, 645 nm, 630 nm, 750 nm에서 측정하였다(PerkinElmer, USA). 팔당댐의 강우량, 유입량, 방류량 자료는 국가수자원관리종합정보시스템(www.wamis.go.kr)에 게재된 댐 운영정보의 일 자료를 이용하였다.
성능/효과
- 3~5월까지의 봄 동안은 팔당호의 유역 강우가 미약하였기 때문에 팔당댐의 방류량이 적었고 수리학적 체류시간이 20일 정도로 길어짐에 따라 수체가 안정화되어 있어 동물플랑크톤의 증가는 수온 상승과 양의 상관성(r=0.339)을 보였다(Table 3).
- 6~8월까지의 여름 동안은 유역 강우에 따른 팔당댐 방류량의 변화가 동물플랑크톤 개체수와 음의 상관성(r=-0.376)을 보였고, 방류량이 많을수록 동물플랑크톤이 하류로 떠내려가 크게 감소하는 특성을 보였다. 몬순 기후 지역에서 집중강우는 수체의 수리학적 상태를 변화시키고(Keckeis et al.
- 강우 이후에는 수체가 안정화되면서 소형 동물플랑크톤인 윤충류를 중심으로 개체수가 다시 증가하였으며 가을에는 윤충류 가운데 Polyarthra vulgaris의 점유율이 높게 나타났다. 가을에 동물플랑크톤 군집 개체수는 2004년에 26 Ind.
- 팔당호는 남한강, 북한강, 경안천의 세 하천이 합류되어 팔당댐에 의해 체류되면서 형성된 호수로 수심이 얕고, 저수량이 적을 뿐만 아니라 한강의 중하류부에 위치하고 있어 유역으로부터 공급되는 유량의 계절적 변동이 매우 큰 호수이다(HRERC, 2004). 본 연구 기간 동안 팔당호의 수리학적 체류시간은 3.8일로 계절에 따라 유량 변동이 컸으며 이러한 수체의 변화는 수생태계를 구성하는 생물군 중 동물플랑크톤의 천이 과정에도 큰 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.
- 온대호수에서 수온이 낮은 겨울에는 동물플랑크톤이 먹이원으로 이용할 수 있는 식물플랑크톤이 적고 성장률이 느린 요각류 유생과 소수의 성체만이 존재하며, 지각류는 퇴적층에서 휴지기를 보내기 때문에 거의 출현하지 않는다고 하였다(Agbeti and Smol, 1995). 본 연구의 결과, 겨울로 갈수록 수온 하강에 의해 동물플랑크톤 군집 개체수는 점차적으로 감소하였고 세 분류군 가운데 상대우점도가 컸던 윤충류의 감소폭이 두드러졌다. 겨울 동안 윤충류는 평균 43 Ind.
- 봄에는 윤충류가 90% 이상의 우점율을 보였으며 주요 우점종은 Keratella cochlearis, Polyarthra vulgaris로 조사되었다. 윤충류 중에서 봄에 우점율이 가장 큰 종은 Keratella cochlearis로 동물플랑크톤 군집에서 25% 이상의 점유율을 나타냈다(Fig.
- 봄철에 크기가 작고 세대교번이 빠른 윤충류가 급속히 증가하여 연중 최대 개체수를 나타냈으며, 이후 몸체가 큰 요각류와 지각류로 천이되었다. 봄에는 윤충류가 우점하여 점유율이 90% 이상으로 나타났으며 제1우점종은 Keratella cochlearis였다. 요각류는 주로 유생(Copepodid, Nauplius)의 형태로 존재하였으며 지각류는 Bosmina longirostris가 주로 출현하였다.
- 집중호우 이후 수체가 안정화됨에 따라 동물플랑크톤 군집 회복은 성장이 빠른 윤충류를 위주로 이루어졌으며 가을 이후 수온 변화에 따라 동물플랑크톤 군집 밀도가 점차 감소하고 겨울에는 요각류 유생(Copepodid, Nauplius)의 우점 비율이 증가하였다. 불완전한 개방형 생태계를 이루고 있는 팔당호의 특성상 동물플랑크톤 군집 변화는 기상 변화와 수리∙수문학적 요인에 크게 영향을 받고 있었으며, 특히 여름에는 국지성 집중호우의 빈도와 수량에 따라 동물플랑크톤의 군집 변화가 크게 좌우되었다.
- 2006년에는 봄에 25 μgC L-1, 여름에 27 μgC L-1, 가을에 46 μgC L-1, 겨울에 19 μgC L-1로 가을에 가장 많았다. 생체량으로 평가한 우점종은 봄에는 지각류 Bosmina longirostris였으며 가을에는 지각류 Daphnia galeata였다. 특히, 2006년 가을에는 지각류 생체량이 31 μgC L-1로 66%의 점유율을 보였다.
- 세대교번이 빠른 윤충류의 대량 증식 이후 동물플랑크톤 군집 개체수는 감소하였다가 6월에 수온이 20℃ 이상으로 상승하면서 요각류와 지각류의 개체수가 증가하였고 여름 강우가 시작되기 전까지 윤충류도 재증식하는 양상을 보였다. 요각류는 유생(Copepodid, Nauplius)의 출현비율이 높은 가운데 성체 중에서는 Cyclops vicinus가 주로 출현하였으며 지각류는 Bosmina longirostris, Bosminopsis deitersi, Daphnia galeata가 주로 출현하였는데 수온이 상승함에 따라 고온에서 주로 출현하는 Diaphanosoma brachyurum의 개체수도 증가하였다.
- 봄에는 윤충류가 90% 이상의 우점율을 보였으며 주요 우점종은 Keratella cochlearis, Polyarthra vulgaris로 조사되었다. 윤충류 중에서 봄에 우점율이 가장 큰 종은 Keratella cochlearis로 동물플랑크톤 군집에서 25% 이상의 점유율을 나타냈다(Fig. 4). 세대교번이 빠른 윤충류의 대량 증식 이후 동물플랑크톤 군집 개체수는 감소하였다가 6월에 수온이 20℃ 이상으로 상승하면서 요각류와 지각류의 개체수가 증가하였고 여름 강우가 시작되기 전까지 윤충류도 재증식하는 양상을 보였다.
- 여름에는 집중호우의 영향으로 수체가 교란되고 팔당댐의 수문조작에 따른 방류량 증가로 동물플랑크톤이 하류로 떠내려가 동물플랑크톤 개체수는 급감하였다. 집중호우 이후 수체가 안정화됨에 따라 동물플랑크톤 군집 회복은 성장이 빠른 윤충류를 위주로 이루어졌으며 가을 이후 수온 변화에 따라 동물플랑크톤 군집 밀도가 점차 감소하고 겨울에는 요각류 유생(Copepodid, Nauplius)의 우점 비율이 증가하였다. 불완전한 개방형 생태계를 이루고 있는 팔당호의 특성상 동물플랑크톤 군집 변화는 기상 변화와 수리∙수문학적 요인에 크게 영향을 받고 있었으며, 특히 여름에는 국지성 집중호우의 빈도와 수량에 따라 동물플랑크톤의 군집 변화가 크게 좌우되었다.
- 집중호우가 빈번했던 7~8월에는 하루에도 수 회 이상 수체가 완전히 교체되는 수리학적 특성을 보였고, 이로 인해 동물플랑크톤은 하류로 떠내려가거나 성장이 억제되어 개체수가 크게 감소하였다. 여름에 동물플랑크톤 군집 개체수는 2004년에 216 Ind.
- 팔당댐의 유입량과 방류량의 변화는 강우사상과 밀접한 관련을 나타내어 강우가 집중되는 여름 동안 유입 ∙ 방류량 역시 크게 증가하였다. 특히, 집중호우가 발생하는 시점에는 강우와 유입 ∙ 방류량 간의 일 변화가 동일하게 나타나 유역에 집중되는 많은 양의 강우와 상류댐 수문조작에 의한 유량이 팔당댐 수문을 통해 그대로 하류로 방류되는 특성을 보였다. 강우가 집중되는 7~8월 동안에 1,000 m3 sec-1 이상의 유입 ∙ 방류량을 기록하여 강우량의 변동과 일치하였고 특히, 첨두유량은 일 최대 강우량과 동일하였으며 유입 ∙ 방류량 간의 차이는 없었다.
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