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문제 정의
- 이러한 하천생태계의 지속적인 교란은 환경변화에 내성이 높은 종들이 우점하게 되어 결국에는 어류 군집의 변화를 가져오게 된다. 따라서 환경변화에 적응력이 높은 지표종을 대상으로 개체군의 생육특성을 분석하는 것이 필요하며, 본 연구의 서식처 유형별로 모두 출현하고 있는 피라미를 대상으로 홍천강의 개체군 연구에 사용하고자 한다.
- 본 연구는 홍천강의 서식처 유형별 9개 지점을 대상으로 어류상 및 어류군집의 생태적 특성을 분석하고, 피라미 개체군의 생육특성을 밝혀, 우리나라의 하천 복원 및 생물서식처 조성시 필요한 기초자료를 제공하고자 수행되었다.
제안 방법
- 군집분석은 각 조사지점에서 출현한 종과 개체수를 기준으로 우점도(McNaughton, 1967), 다양도(Shannon-Weaver, 1949), 균등도(Pielou, 1966), 풍부도(Margalef, 1958)를 산출하였다.
- 0보다 높게 나타난 것으로 보아 조사지역의 피라미 개체군은 비교적 안정적인 생육상태를 유지하고 있는 것으로 확인되었다. 또한 전장-체중 상관도 분석과 함께 피라미 개체군의 비만도 지수를 산출하였다. 비만도 지수는 어류에 필요한 풍부한 먹이원의 유무와 먹이원을 이용한 에너지의 축적량을 나타내는 지수이다(Seo, 2005).
- 서식처 유형별로 출현한 피라미(Zacco platypus)를 대상으로 전장-체중 상관관계를 이용한 피라미 개체군의 전장-체중 상관도와 비만도 지수를 분석하였다. 어류의 전장-체중 상관도와 비만도 지수는 어류의 건강상태 및 생식능력의 정도를 파악할 수 있으며, 서식처등급, 수질, 먹이 이용능력 등의 다양한 정보를 제공하는 지표로 사용된다(Anderson and Gutreuter, 1983; Busacker et al.
- 서식처내 물리⋅화학적 특성분석은 현장조사와 실험실 분석으로 구분하였다.
- 서식처내 물리⋅화학적 특성분석은 현장조사와 실험실 분석으로 구분하였다. 수심, 유속, 하상구조는 2009년 8월에 현장에서 조사하였고, 이 중 수심 및 유속은 조사지점별로 1m의 간격을 두고 횡단 측량을 실시하였다. 수심은 Total Station(탑콘 DT-209P)을 이용하여 실시하였고, 유속은 Flowmeter Potable FLO-MATE(2000)을 이용하였다.
- 어류의 채집은 정량조사를 위하여 투망(5㎜×5㎜)과 족대(4㎜×4㎜)를 각각 15회, 40분간 실시하였다.
- 하천복원 기술개발연구원의 기준(Ecoriver21, 2009)을 따라 샛강(Side channel, St. 1), 개방형 하도습지(Channel connected pool, St. 2), 댐형 웅덩이(Dam type pool, St. 3), 낙차형 웅덩이(Substrate type pool, St. 4), 평여울(Run, St. 5), 급여울(Riffle, St. 6), 사행형 웅덩이(Meander type pool, St. 7), 거석형 웅덩이(Rock Type Pool, St. 8), 폐쇄형 하도습지(Channel unconnected pool, St. 9)로 구분하였다.
- 홍천강의 전 서식처 유형에서 출현한 피라미를 지표종으로 선정하여 본 종의 생육상태를 파악하고자 전장-체중 상관도와 비만도 지수를 분석하였다(Figure 4). 일반적으로 전장-체중 상관도의 회귀계수 b값은 3.
- 하상구조물의 계측 및 분류는 Cummins(1962)의 방법을 적용하여 boulder, cobble, pebble, gravel, silt/sand의 5단계로 구분하여 상대적인 구성비율을 측정하였다. 화학적 특성은 총 3차례에 걸쳐 현장에서 수온, pH, EC, DO 등을 Hach-HQ40d를 이용하여 측정하였으며, 실험실에서는 SS, BOD, COD, T-N, T-P 등을 수질공정시험법에 준하여 분석하였다.
대상 데이터
- (1991)은 홍천강 상류 수역의 추계 어류상, Choi and Kim(2004)은 홍천강 수계 전반에 관한 어류의 분포상에 관하여 연구하였다. 본 연구 하천인 홍천강은 강원도 홍천군 서석면 생곡리에서 발원하여 춘천시 남면 가정리에서 북한강과 합류하는 한강의 지류로 총 연장은 약 120 km에 달하며, 유량이 풍부한 하천이다(Yang et al., 1991).
- 북한강으로 합류하는 홍천강의 중·상류 구간 중 약 4.5km를 서식처 유형별 9개 지점으로 나누어 실시하였다.
- , 2007). 조사지점별 채집된 피라미는 전장 8㎝ 이상의 성체를 이용하여 각 조사시기마다 30마리씩 선정하여 분석하였다. 홍천강의 서식처 유형별 피라미의 전장-체중 상관도를 분석한 결과, 회귀계수 b값이 3.
- 조사지점은 각 서식처 유형을 달리하는 총 9개의 조사지점을 선정하였으며, 각 조사지점의 행정구역 및 서식처 유형별 GPS(WGS) 좌표는 Table 1, Figure 1과 같다.
- 현장조사 기간은 2009년 8월부터 2010년 4월까지 총 3회에 걸쳐 실시하였으며, 각 조사시기는 다음과 같다.
- 홍천강의 전 조사지점에서 채집된 어종은 총 6과 21종 1,033개체가 조사되었다(Table 4). 서식처 유형별 출현 종수는 샛강(t.
이론/모형
- BioDiversity Pro(Version 2)를 이용하여 조사지점별 유사성을 분류하고자 유사도(Bray and Curtis, 1957) 분석을 실시하였으며, Group linkage method는 Ward(1963)와 Ward and Hook(1963)의 방법을 따랐다. 주성분 분석(Principal Components Analysis)은 PC-ORD(Version 5)를 이용하여 Kaiser(1958, 1961)의 방법을 따랐으며, 서식처 유형들 간의 관계를 분석하였다.
- 수심, 유속, 하상구조는 2009년 8월에 현장에서 조사하였고, 이 중 수심 및 유속은 조사지점별로 1m의 간격을 두고 횡단 측량을 실시하였다. 수심은 Total Station(탑콘 DT-209P)을 이용하여 실시하였고, 유속은 Flowmeter Potable FLO-MATE(2000)을 이용하였다. 하상구조물의 계측 및 분류는 Cummins(1962)의 방법을 적용하여 boulder, cobble, pebble, gravel, silt/sand의 5단계로 구분하여 상대적인 구성비율을 측정하였다.
- 채집된 어류는 현장에서 동정 후 대부분 방류하였고, 일부 세밀한 동정을 요하는 개체만 10% Formalin 용액으로 고정한 후 실험실로 운반하였다. 어류의 동정은 국내에서 발표된 검색표(Kim, 1997; Kim and Park, 2002; Kim et al., 2005)를 이용하였고, 분류체계는 Nelson(2006)을 따랐다.
- , 1990; Ney, 1993). 전장-체중 상관도(Length-weight relationship)는 Anderson and Gutreuter(1983)의 W = aTLb(W = weight, TL = Total length, a, b = parameter)를 따랐으며, 비만도 지수(Condition factor, K)는 Anderson and Neumann(1996)의 K = W/TL3(W = weight, TL = Total length)을 적용하였다.
- BioDiversity Pro(Version 2)를 이용하여 조사지점별 유사성을 분류하고자 유사도(Bray and Curtis, 1957) 분석을 실시하였으며, Group linkage method는 Ward(1963)와 Ward and Hook(1963)의 방법을 따랐다. 주성분 분석(Principal Components Analysis)은 PC-ORD(Version 5)를 이용하여 Kaiser(1958, 1961)의 방법을 따랐으며, 서식처 유형들 간의 관계를 분석하였다. 어종의 약명에서 속명은 첫 글자, 종명은 앞에서 3글자만 이용하여 표기하였다.
- 수심은 Total Station(탑콘 DT-209P)을 이용하여 실시하였고, 유속은 Flowmeter Potable FLO-MATE(2000)을 이용하였다. 하상구조물의 계측 및 분류는 Cummins(1962)의 방법을 적용하여 boulder, cobble, pebble, gravel, silt/sand의 5단계로 구분하여 상대적인 구성비율을 측정하였다. 화학적 특성은 총 3차례에 걸쳐 현장에서 수온, pH, EC, DO 등을 Hach-HQ40d를 이용하여 측정하였으며, 실험실에서는 SS, BOD, COD, T-N, T-P 등을 수질공정시험법에 준하여 분석하였다.
성능/효과
- Axis 1에서는 사행형 웅덩이(MTP)와 상관성이 가장 높은 것으로 분석되었으며, Axis 2는 폐쇄형 하도습지(CUP)와 상관성이 높게 나타나 각 지점들과 어류들을 위치시켰다. Axis 1과 상관성이 가장 높게 나타난 사행형 웅덩이의 서식처 유형은 붕어(C. aur), 묵납자루(A. sig)와 같이 유속이 다소 느리고, 수초대 및 수변부가 제공된 서식처 유형과 상관성이 매우 높게 나타났으며, 낙차형 웅덩이(STP)와 급여울(Riffle)의 서식처 유형은 배가사리(M. lon), 꺽지(C. her), 참갈겨니(Z. kor), 쉬리(C. spl), 퉁가리(L. and), 돌고기(P. her), 끄리(O. u. a)들과 같이 유속이 비교적 빠르고 하상에 자갈의 비율이 비교적 높게 구성된 유수역의 특징이 나타나는 서식처들과의 상관성이 높은 것으로 분석되었다. 평여울(Run), 샛강(SC), 개방형 웅덩이(CCP)의 서식처 유형은 참종개(I.
- 서식처 유형별로는 피라미와 돌고기(Pungtungia herzi)가 전 조사지점에서 확인되었고, 참갈겨니와 참마자(Hemibarbus longirostris)가 8개 지점, 돌마자가 7개 지점에서 확인되었다. 개체수 구성비가 1.0% 미만인 어종으로는 붕어(Carassius auratus), 가는돌고기, 묵납자루 등을 포함하여 총 11종으로 확인되었다(Figure 3).
- 6%로 분석되었다(Figure 5). 결과적으로 서식처 유형별로 크게 두개의 그룹으로 구분이 되었으며, A그룹은 급여울, 낙차형 웅덩이, 평여울, 댐형웅덩이, B그룹은 사행형 웅덩이, 개방형 웅덩이, 거석형 웅덩이로 구분되었다. A그룹은 서식처 유형별 유속이 비교적 빠른 여울부 및 낙차의 특성이 나타나는 유수역의 서식처들로 구분되었으며, B그룹은 유속이 비교적 완만하여 물의 흐름이 느린 특성을 나타내는 서식처들로 구분되었다.
- (1991)은 8과 24종, Choi and Kim(2004)은 11과 52종이 출현하였으며, 본 조사에서는 7과 24종이 조사되었다. 과거의 기록과 비교해보면 과거에는 출현하였으나 본 조사에서 출현하지 않은 종은 다묵장어(Lempetra reissneri), 뱀장어(Aguilla japonica), 잉어(Cyprinus carpio) 등을 포함하여 총 33종이었다. 본 조사에서 이들 종이 출현하지 않은 것은 과거의 조사지역과 본 조사지역이 일치하지 않아 확인되지 않았거나 도로공사, 하상정비, 제방축조 등의 각종 하천공사로 인해 수환경이 교란되었기 때문이며, 특히 본 조사시 홍천강의 중·상류 구간 중 약 4.
- 균등도지수는 0.44(St. 7)∼0.88(St. 9)로 폐쇄형 하도습지에서 출현종이 가장 균등하게 분포하고 있는 것으로 나타났으며, 풍부도지수는 1.57(St. 2)∼2.42(St. 6)로 급여울에서 개체 수에 비하여 종풍부성이 가장 높은 것으로 분석되었다.
- 아우점종으로는 샛강, 낙차형 웅덩이에서 참갈겨니, 개방형 하도습지, 댐형 웅덩이에서 피라미, 평여울에서 돌마자, 급여울, 사행형 웅덩이, 거석형 웅덩이에서 돌고기, 폐쇄형 하도습지에서 참마자가 아우점하고 있는 것으로 조사되었다. 대부분의 서식처 유형에서 참갈겨니와 피라미가 경쟁하며 서식하고 있는 것으로 확인되었으며, 폐쇄형 하도습지에서 우점 및 아우점한 버들치와 참마자는 본류의 범람으로 인하여 유입된 것으로 판단된다. 홍천강의 서식처 유형별 군집분석 결과 우점도지수는 0.
- 물리적 수환경 분석 결과 유폭은 평여울(St. 5)과 급여울(St. 6)에서 100∼150m로 가장 넓으며, 사행형웅덩이(St. 7)에서 60∼80m로 비교적 좁은 것으로 확인되었다.
- , 2005), 본 연구에서 우리나라 하천의 평균 고유종 빈도보다 매우 높은 고유성을 유지하였다. 법적보호종은 멸종위기야생동물 II급인 묵납자루와 가는돌고기 2종(9.5%)이 확인되었다.
- 부유물질(SS)은 0.4∼5.6mgL-1로 전기전도도와 마찬가지로 샛강에서 비교적 높은 상태를 나타냈으며, 다른 서식처 유형보다 유기물의 유입량이 높은 것으로 나타났다.
- 분류군별 출현종은 잉어과(Cyprinidae)에서 16종(66.7%)으로 가장 높게 출현하였으며, 꺽지과(Centropomidae), 동사리과(Odontobuitidae)에서 각각 2종(9.5%), 미꾸리과(Cobitidae), 메기과(Siluridae), 퉁가리과(Amblycipitidae)에서 각각 1종(4.8%)이 조사되었다(Figure 2).
- 참갈겨니는 물이 맑고 하천 중·상류의 물의 흐름이 비교적 완만한 곳에서 서식하는 특성을 가지고 있어 유속이 완만한 홍천강의 대부분의 조사지점에서 참갈겨니가 서식하기 적합한 것으로 조사되었다. 서식처 유형별 우점종은 샛강, 낙차형 웅덩이, 급여울에서 피라미, 개방형 하도습지, 평여울, 사행형 웅덩이, 거석형 웅덩이에서 참갈겨니, 댐형 웅덩이에서 돌마자, 폐쇄형 하도습지에서 버들치가 우점종으로 확인되었다. 이중 샛강과 개방형 하도습지에서 우점율이 상대적으로 높게 나타났는데 이는 유속이 없거나 느린 정수역 구간에서 우점종에 속하는 치어가 높게 출현하였기 때문이다.
- 홍천강의 전 조사지점에서 채집된 어종은 총 6과 21종 1,033개체가 조사되었다(Table 4). 서식처 유형별 출현 종수는 샛강(t. 1)에서 3과 10종 125개체, 개방형 하도습지(St. 2)에서 3과 10종 310개체, 댐형 웅덩이(St. 3)에서 3과 9종 109개체, 낙차형 웅덩이(St. 4)에서 2과 9종 51개체, 평여울(St. 5)에서 4과 9종 67개체, 급여울(St. 6)에서 5과 11종 62개체, 사행형 웅덩이(St. 7)에서 3과 11종 188개체, 거석형 웅덩이(St. 8)에서 2과 9종 77개체, 폐쇄형 하도습지(St. 9)에서 3과 9종 44개체가 확인되었다. 조사지점 중 급여울과 사행형 웅덩이에서 11종으로 가장 많은 종이 출현하였지만 홍천강의 서식처 유형별 종수는 9∼11종으로 유사한 종수를 나타내었다.
- 20%) 등의 순으로 나타났다. 서식처 유형별로는 피라미와 돌고기(Pungtungia herzi)가 전 조사지점에서 확인되었고, 참갈겨니와 참마자(Hemibarbus longirostris)가 8개 지점, 돌마자가 7개 지점에서 확인되었다. 개체수 구성비가 1.
- 조사지점 중 급여울과 사행형 웅덩이에서 11종으로 가장 많은 종이 출현하였지만 홍천강의 서식처 유형별 종수는 9∼11종으로 유사한 종수를 나타내었다.
- Choi and Kim(2004)은 홍천강을 전반적으로 조사하였으며, 계절별 조사를 통하여 어류상과 어류군집을 나타내었다. 지금까지 홍천강에서 기록된 종은 총 12과 55종이었다. 과거의 어류상과 비교해 보면 Choi(1986)에 의해서는 10과 41종, Byeon(1988)은 8과 28종, Yang et al.
- 참갈겨니는 물이 맑고 하천 중·상류의 물의 흐름이 비교적 완만한 곳에서 서식하는 특성을 가지고 있어 유속이 완만한 홍천강의 대부분의 조사지점에서 참갈겨니가 서식하기 적합한 것으로 조사되었다.
- 출현어종 중 한국고유종은 묵납자루(Acheilognathus signifer), 쉬리(Coreoleuciscus splendidus), 배가사리(Microphysogobio longidorsalis), 돌마자(M. yaluensis), 가는돌고기(Pseudopungtungia tenuicorpa), 긴몰개(Squalidus gracilis majimae), 참갈겨니(Zacco koreanus), 참종개(Iksookimia koreensis), 미유기(Silurus microdorsalis), 퉁가리(Liobagrus andersoni), 꺽지(Coreoperca herzi), 얼룩동사리(Odontobuitis interrupta), 동사리(O. platycephala) 등 총 13종(61.9%)으로 확인되었다. 국내 하천 수계에서 나타나는 한국고유종의 출현 빈도는 평균 28.
- 출현종에 따른 유사도 분석 결과 개방형 하도습지(CCP)와 사행형 웅덩이(MTP)가 66.2%로 유사성이 가장 높은 것으로 확인되었으며, 다음으로 댐형 웅덩이(DTP)와 평여울(Run)이 56.8%, 낙차형 웅덩이(STP)와 급여울(Riffle)이 56.6%로 분석되었다(Figure 5). 결과적으로 서식처 유형별로 크게 두개의 그룹으로 구분이 되었으며, A그룹은 급여울, 낙차형 웅덩이, 평여울, 댐형웅덩이, B그룹은 사행형 웅덩이, 개방형 웅덩이, 거석형 웅덩이로 구분되었다.
- 수심은 1∼119㎝로 서식처 유형별 차이가 크게 나타났다. 평균 유속은 개방형 하도습지(St. 2)에서 0.07m/sec로 가장 느리고, 낙차형 웅덩이(St. 4)에서 2.16m/sec로 가장 빠른 것으로 확인되었다. 하상구조는 평여울, 급여울, 거석형 웅덩이(St.
- a)들과 같이 유속이 비교적 빠르고 하상에 자갈의 비율이 비교적 높게 구성된 유수역의 특징이 나타나는 서식처들과의 상관성이 높은 것으로 분석되었다. 평여울(Run), 샛강(SC), 개방형 웅덩이(CCP)의 서식처 유형은 참종개(I. kor), 미유기(S. mic), 피라미(Z. pla), 가는돌고기(P. ten), 동사리(O. pla), 돌마자(M. yal)들과 같이 유속이 급여울 보다는 느리나 하상구조가 비교적 다양한 서식처들과 상관성이 높게 나타났다. 한편, 폐쇄형 하도습지(CUP)는 긴몰개(S.
- 9)로 서식처 유형별 다소 불안정한 군집양상을 나타내고 있었다. 폐쇄형 하도습지에서 가장 안정된 군집구조를 나타내고 있었으며, 상대적으로 사행형 웅덩이에서 가장 불안정한 군집구조를 유지하고 있는 것으로 확인되었다. 균등도지수는 0.
- 16m/sec로 가장 빠른 것으로 확인되었다. 하상구조는 평여울, 급여울, 거석형 웅덩이(St. 8)에서 비교적 다양한 것으로 조사되었으며, 댐형 웅덩이(St. 3)와 낙차형 웅덩이는 상대적으로 모래(sand)가 높은 비율을 차지하고 있었다. 홍천강의 서식처 유형 중 급여울 지점은 다른 서식처 유형과 비교하여 유폭이 넓고 수심이 낮으며, 유속이 비교적 빠르고 하상구조가 가장 다양한 것으로 조사되었다(Table 2).
- 홍천강에서 출현한 어종 중 개체수 비율이 가장 높게 나타난 어종은 참갈겨니로 443개체(42.89%)가 확인되었고, 그 다음으로는 피라미 217개체(21.01%), 돌마자 126개체(12.20%) 등의 순으로 나타났다. 서식처 유형별로는 피라미와 돌고기(Pungtungia herzi)가 전 조사지점에서 확인되었고, 참갈겨니와 참마자(Hemibarbus longirostris)가 8개 지점, 돌마자가 7개 지점에서 확인되었다.
- 3)와 낙차형 웅덩이는 상대적으로 모래(sand)가 높은 비율을 차지하고 있었다. 홍천강의 서식처 유형 중 급여울 지점은 다른 서식처 유형과 비교하여 유폭이 넓고 수심이 낮으며, 유속이 비교적 빠르고 하상구조가 가장 다양한 것으로 조사되었다(Table 2). 서식처 유형별 평균 수온은 12.
- 홍천강의 서식처 유형별 군집분석 결과 우점도지수는 0.48(St. 9)∼0.81(St. 7), 다양도지수는 1.06(St. 7)∼1.94(St. 9)로 서식처 유형별 다소 불안정한 군집양상을 나타내고 있었다.
- 비만도 지수는 어류에 필요한 풍부한 먹이원의 유무와 먹이원을 이용한 에너지의 축적량을 나타내는 지수이다(Seo, 2005). 홍천강의 서식처 유형별 비만도 지수의 분석 결과 기울기가 양의 값인 0.0022로 안정적인 개체군을 형성하고 있는 것으로 분석되었다. 도심하천인 탄천(Choi et al.
- 홍천강의 서식처 유형별 수질 분석 결과 샛강에서 유기물 함량이 다소 높은 것으로 나타났으며, 중·상류 유역의 특성상 대부분 유사한 수질환경을 유지하고 있는 것으로 분석되었다(Table 3).
- 홍천강의 서식처 유형별 우점종과 아우점종을 분석한 결과 전체 구간에서 참갈겨니가 우점종으로 확인되었으며, 피라미가 아우점하였다(Table 6). 참갈겨니는 물이 맑고 하천 중·상류의 물의 흐름이 비교적 완만한 곳에서 서식하는 특성을 가지고 있어 유속이 완만한 홍천강의 대부분의 조사지점에서 참갈겨니가 서식하기 적합한 것으로 조사되었다.
- 홍천강의 서식처 유형별 주성분 분석 결과 크게 2개의 그룹으로 구분되었으며, 2개의 축(Axis)은 각각 24.26%, 22.66%의 고유값으로 나타나 총 고유값 46.92%로 분석되었다(Figure 6). Axis 1에서는 사행형 웅덩이(MTP)와 상관성이 가장 높은 것으로 분석되었으며, Axis 2는 폐쇄형 하도습지(CUP)와 상관성이 높게 나타나 각 지점들과 어류들을 위치시켰다.
- 조사지점별 채집된 피라미는 전장 8㎝ 이상의 성체를 이용하여 각 조사시기마다 30마리씩 선정하여 분석하였다. 홍천강의 서식처 유형별 피라미의 전장-체중 상관도를 분석한 결과, 회귀계수 b값이 3.27로 양호한 값을 나타내었으며, 회귀계수 b값이 3.0보다 높게 나타난 것으로 보아 조사지역의 피라미 개체군은 비교적 안정적인 생육상태를 유지하고 있는 것으로 확인되었다. 또한 전장-체중 상관도 분석과 함께 피라미 개체군의 비만도 지수를 산출하였다.
후속연구
- 7%)이 낮게 나타나 우점율 및 군집지수의 변동은 지역별 하천에 따른 차이를 보였다. 또한 국내에서 발표된 서식처 유형별 어류상에 대한 논문(Lee et al., 2009; Choi et al., 2011; Lee et al., 2012)의 서식처에 따른 우점종 및 군집지수는 하천별 차이가 있었으며, 서식처 유형 보다는 조사하천 구간의 지역적 특이성이 더욱 높았지만 이는 좀 더 다양한 하천의 조사결과와의 비교가 필요하다.
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