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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 다양한 인공구조물이 설치된 웅천 천에 분포하는 어류상을 정밀조사하고, 서식환경과 어류군집과의 관계를 분석하였다. 이를 통하여 하천에 설치된 인공구조물의 어도 유무, 그리고 인근 폐광으로 인한 수질오염이 어류군집의 분포에 미치는 영향과 수생태계 보호 방안에 대하여 논의하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 다양한 인공구조물이 설치된 웅천 천에 분포하는 어류상을 정밀조사하고, 서식환경과 어류군집과의 관계를 분석하였다. 이를 통하여 하천에 설치된 인공구조물의 어도 유무, 그리고 인근 폐광으로 인한 수질오염이 어류군집의 분포에 미치는 영향과 수생태계 보호 방안에 대하여 논의하고자 한다.
제안 방법
- 각 지점별 어류의 군집특성을 분석하기 위해 우점도 (McNaughton, 1967), 종다양도(Shannon and Weaver, 1963), 균등도(Pielou, 1966), 종풍부도(Margalef, 1958)를 산출하였으며 어류군집의 지점별 유사도 분석은 R 소프트웨어(ver. 3.0.1, R development core team, 2013)에서 Cluster package (Maechler, 2013)의 'agnes'함수를 사용하여 분석 하였다.
- 어류상은 각 조사지점마다 정량적 조사를 실시하기 위하여 투망(망목 7 ㎜ × 7 ㎜, 15회), 족대(망목 6 ㎜ × 6 ㎜, 30분)를 이용하였다.
- , 2008)에서 ‘cca' 함수를 사용하였다. 이때 독립변수는 조사시기별 조사지점 10개소의 유폭, 수온, 수소이온농도, 용존산소량, 전기전도도, 염도 등 총 6개였으며 종속변수는 출현어종별 개체수를 log(S+1) (S는 개체수)로 변환한 값을 사용하였다.
- 조사 시기는 풍수기와 갈수기 및 어류의 산란시기 전‧후를 기준으로 결정하여 2011년 한 해 동안 4월 27~28일, 7월 19~20일, 8월 29~31일, 10월 26~28일에 총 4회 조사를 실시하였다. 조사지점은 상류부터 하류까지 다양한 서식지가 포함될 수 있도록 2~3㎞ 간격으로 선정하였으며, 중하류에 어도가 설치된 보령댐과 어도가 설치되지 않은 대형보의 영향을 받는 지점을 포함하여 총 10개의 조사지점을 선정하였으며(Figure 1), 조사지점의 행정구역, 위도 및 경도는 아래와 같다.
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2. 서식지의 환경특성 조사
조사지점별 수계의 화학적 특성을 조사하기 위하여 수질 측정기(YSI model 580, USA)를 사용하여 수온, pH, 용존산소량(DO), 전기전도도(Conductivity), 염도(Salinity) 등을 측정하였다. 어류 서식환경의 물리적 특성을 조사하기 위해 하폭, 유폭, 수심, 하상구조를 측정하였으며, 하천형태는 Kani(1994)의 방법으로 구분하였고, 하상구조는 Cummins (1962)의 방법을 적용하였다.
- 어류상은 각 조사지점마다 정량적 조사를 실시하기 위하여 투망(망목 7 ㎜ × 7 ㎜, 15회), 족대(망목 6 ㎜ × 6 ㎜, 30분)를 이용하였다. 채집된 개체를 현장에서 동정하여 방류하였으며, 일부개체는 10% 포르말린 수용액으로 고정한 후 실험실로 운반하여 동정하였다. 어류의 동정 및 학명적용은 Kim and Park(2002), Kim et al.
대상 데이터
- 조사 시기는 풍수기와 갈수기 및 어류의 산란시기 전‧후를 기준으로 결정하여 2011년 한 해 동안 4월 27~28일, 7월 19~20일, 8월 29~31일, 10월 26~28일에 총 4회 조사를 실시하였다. 조사지점은 상류부터 하류까지 다양한 서식지가 포함될 수 있도록 2~3㎞ 간격으로 선정하였으며, 중하류에 어도가 설치된 보령댐과 어도가 설치되지 않은 대형보의 영향을 받는 지점을 포함하여 총 10개의 조사지점을 선정하였으며(Figure 1), 조사지점의 행정구역, 위도 및 경도는 아래와 같다.
데이터처리
- 어류군집과 서식환경요인간의 관계를 분석하기 위하여 정준대응분석(canonical correspondence analysis, CCA)을 실시했으며 R 소프트웨어의 CCA package (González et al., 2008)에서 ‘cca' 함수를 사용하였다.
이론/모형
- 어류의 동정 및 학명적용은 Kim and Park(2002), Kim et al.(2005)를 참고하였고, Nelson(2006)의 분류체계에 따라 정리하였다.
- 조사지점별 수계의 화학적 특성을 조사하기 위하여 수질 측정기(YSI model 580, USA)를 사용하여 수온, pH, 용존산소량(DO), 전기전도도(Conductivity), 염도(Salinity) 등을 측정하였다. 어류 서식환경의 물리적 특성을 조사하기 위해 하폭, 유폭, 수심, 하상구조를 측정하였으며, 하천형태는 Kani(1994)의 방법으로 구분하였고, 하상구조는 Cummins (1962)의 방법을 적용하였다.
성능/효과
- 전체 웅천천 조사 수역 내에서 총 6목 12과 36종 7,864개체의 어류가 채집되었다(Table 2). Cyprinidae의 어류가 19종(52.7%)으로 가장 많았으며 그 다음으로 Cobitidae 4종(11.1%), Siluridae, Bagridae, Gobiidae가 각각 2종 (5.6%) 등의 순으로 출현하였다. Zacco platypus (23.
- koreensis, Misgurnus mizolepis 등이 있었다(Figure 5). M. salmoides는 전기전도도와 염도가 다소 높은 하류역에 분포하고 있었으며 이 종과 동소적으로 분포하는 종으로는 고유종인 Squalidus gracilis majimae 와 O. interrupta이 있었다.
- 6%) 등의 순으로 출현하였다. Zacco platypus (23.4%)가 가장 우점하였고, 아우점종은 Zacco koreanus (20.5%), 그 외에 Tridentiger brevispinis (15.6%), Rhinogobius brunneus (5.9%), Squalidus gracilis majimae (5.3%)의 순으로 우세하였다. 채집된 어류 중 우리나라 고유종으로는 Rhodeus uyekii, Acheilognathus yamatsutae, Coreoleuciscus splendidus, S.
- 3℃로 가장 낮았으며 최상류에서 하류로 갈수록 점차 높아지는 경향을 보였다. pH는 계절별로 일정하지 않은 패턴을 보였으나 상류, 중류보다 하류에서 높아지는 경향이 있었다. DO농도의 경우 8월에 5.
- 웅천천에서 최근 20년 동안 담수어류상이 급격히 변화하여 멸종위기종 및 일부 고유종의 출현이 확인되지 않고 있다(Jeon, 1977; Choi, 1987; Hong, 1999; Byeon, 2000; Oh, 2007). 기존조사에서는 서식이 확인되었으나 본 조사에서 출현하지 않은 멸종위기종 및 고유종은 P. nigra, S. chankaensis tsuchigae, L. andersoni, L. obesus, O. platycephala, C. herzi 등 이었다. 이들 고유종과 멸종위기종은 서식환경에 민감하게 반응하는데 부사방조제, 보령댐 축조로 인해 하상이 변하고 수질이 악화되어 웅천천에 더 이상 출현하지 않게 된 것으로 판단된다.
- 8%로 확인되었다. 멸종위기종 등의 법적보호종은 출현하지 않았으며, 외래도입종인 Micropterus salmoides의 서식이 확인되었다. 본 조사에서 처음으로 확인된 종으로는 Acheilognathus rhombeus, Z.
- 본 조사를 통해 처음으로 발견된 종으로는 A. rhombeus, Z. koreanus, H. nipponensis, O. sinensis, S. scherzeri, M. salmoides 등 총 6종이 있었다. 이 중 A.
- 멸종위기종 등의 법적보호종은 출현하지 않았으며, 외래도입종인 Micropterus salmoides의 서식이 확인되었다. 본 조사에서 처음으로 확인된 종으로는 Acheilognathus rhombeus, Z. koreanus, Hypomesus nipponensis, Oryzias sinensis, Siniperca scherzeri, M. salmoides 등 6종이었다(Table 3).
- (2002)의 연구와도 유사하였다. 본 조사에서는 기수역을 포함하지 않았기 때문에 T. fasciatus, L. japonicus, C. urotaenius, T. obscurus는 출현하지 않았으며, 그 외 L. costata, O. latipes 역시 조사방법의 차이로 발견되지 않은 것으로 보인다.
- 7은 전기전도도, 염도, pH와 음의 관계를 보였다. 상류수역인 St.1, St.2, St.3은 유폭과의 상관관계는 낮았으며 pH, 전기전도도, 염도와 양의 관계, 수온과는 음의 관계를 갖는 것으로 나타났다. 최상류인 St.
- 유폭은 pH, 전기전도도, 염도와 거의 직각의 위치에 있어 이들과는 상관관계가 약한 것으로 보였다. 수온은 전기전도도, 염도, pH와 음의 상관관계를 보였으며 전기전도도와 염도의 위치는 거의 일치하여 매우 높은 상관관계가 있었다. 하류수역인 St.
- 웅천천은 하천연장이 34㎞로, 서해로 유입되는 독립하천중 비교적 큰 편이며 본 조사를 통해 총 36종의 어류가 채집되었다(Table 2). 인근의 서해로 유입되는 소규모 독립하천인 대천천에서 42종의 어류가 출현했으나(Song et al.
- 44였다(Figure 3). 웅천천의 조사수역별 어류군집을 분석한결과 종다양도지수는 최상류인 St.1과 St.2에서 각각 1.50으로 가장 낮았으며, 최상류에서 댐으로 갈수록 높아졌고 댐에서 하류로 인접할수록 낮아지는 경향을 보였다. 균등도지수는 최상류에서 St.
- 2%를 반영하였다. 유폭은 pH, 전기전도도, 염도와 거의 직각의 위치에 있어 이들과는 상관관계가 약한 것으로 보였다. 수온은 전기전도도, 염도, pH와 음의 상관관계를 보였으며 전기전도도와 염도의 위치는 거의 일치하여 매우 높은 상관관계가 있었다.
- 이전 조사에서는 분포가 확인되었으나(Jeon, 1977; Choi, 1987; Hong et al., 1999; Byeon, 2000; Oh, 2007) 본 조사에서 확인 되지 않은 종으로는 고유종이자 멸종위기야생생물 I급인 Pseudopungtungia nigra와 Liobagrus obesus 2종, 고유종인 Squalidus chankaensis tsuchigae, Liobagrus andersoni, Coreoperca herzi, Odontobutis platycephala 등 4종, 회유종인 Anguilla japonica와 Plecoglossus altivelis 2종, 기수역에 분포하는 Trachidermus fasciatus, Lateolabrax japonicus, Chaenogobius urotaenius, Tridentiger obscurus 등 4종, 그 외 Lefua costata와 Oryzias latipes 2종 등 총 14종이었다(Table 3).
- 전기전도도는 강수량이 많아지는 7월에 66~196 ㎲/㎝의 범위를 보였고, 갈수기인 4월과 10월에 85~238 ㎲/㎝로 더 높았다. 전반적으로 중류를 제외한 상류, 하류에서 전기전도도가 높은 경향을 보였으며, 특히 하류보다 상류에서 더욱 높게 나타났다. 염도는 전체적으로 전기전도도와 비슷한 패턴을 보여 7월에 0.
- 전체 웅천천 조사 수역 내에서 총 6목 12과 36종 7,864개체의 어류가 채집되었다(Table 2). Cyprinidae의 어류가 19종(52.
- 전체적으로 종 다양도지수, 균등도지수, 종풍부도지수가 상류보다 중·하류에서 높은 경향을 보였으며 우점도지수는 상류 및 하류보다 중류에서 더 낮게 나타났다.
- 정준상관분석으로 웅천천의 서식환경요소에 따른 어류 분포를 분석한 결과, 상류와 하류에서 전기전도도와 염도가 높게 나타나 해당 수역의 수질이 오염되어 있었으며, 하류보다 상류에서 더욱 심한 것으로 나타났다. 일반적인 하천과 달리 상류의 수질이 오염되어 있는 이유는 웅천천의 발원지인 성주산에 성주광업소의 석탄채광으로 인해 광물입자가 하천에 유입되었기 때문인 것으로 보인다(Choi, 1987).
- 6으로 넘어가면서 급격히 증가하였고, 그 이후의 지점에서 최하류로 갈수록 다시 감소하였다. 종풍부도지수는 종다양도지수와 유사한 경향을 보여 상류에서 최하류로 갈수록 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 우점도지수는 최상류인 St.
- 3%)의 순으로 우세하였다. 채집된 어류 중 우리나라 고유종으로는 Rhodeus uyekii, Acheilognathus yamatsutae, Coreoleuciscus splendidus, S. gracilis majimae, Z. koreanus, Hemiculter eigenmanni, Iksookimia koreensis, Silurus microdorsalis, Pseudobagrus koreanus, Odontobutis interrupta 등 10종이 채집되었으며, 전체 출현종의 27.8%로 확인되었다. 멸종위기종 등의 법적보호종은 출현하지 않았으며, 외래도입종인 Micropterus salmoides의 서식이 확인되었다.
- 3은 유폭과의 상관관계는 낮았으며 pH, 전기전도도, 염도와 양의 관계, 수온과는 음의 관계를 갖는 것으로 나타났다. 최상류인 St.1, St.2에서 전기전도도와 염도값이 매우 높게 나타났으며 이러한 환경에서 서식하는 어류로는 S. microdorsalis, C. splendidus, I. koreensis, Misgurnus mizolepis 등이 있었다(Figure 5). M.
- 수온은 전기전도도, 염도, pH와 음의 상관관계를 보였으며 전기전도도와 염도의 위치는 거의 일치하여 매우 높은 상관관계가 있었다. 하류수역인 St.8, St.9, St.10은 유폭과 양의 상관관계를 보였으며 최하류인 St.10에서는 전기전도도, 염도, pH와 양의 관계를, 중류수역인 St.4, St.5, St.6, St.7은 전기전도도, 염도, pH와 음의 관계를 보였다. 상류수역인 St.
- 회유종인 A. japonica와 P. altivelis의 서식 역시 본 조사에서는 확인되지 않았다. 1997년에 부사방조제가 축조되면서 A.
후속연구
- (2012)의 연구에 의하면 광산폐수에 버들치를 노출시킨 실험군과 노출되지 않은 대조군을 비교했을 때 대조군의 장기조직의 손상은 발견되지 않은 반면, 실험군에서는 간 조직이 영향을 받았다고 한다. 따라서 추후 웅천천 상류에 서식하는 어류의 장기손상여부에 대한 연구도 필요할 것으로 보인다.
- koreensis에 대한 적극적인 보호조치가 요구된다. 또한 웅천천의 상류수역은 상수원보호구역으로 지정되어 있어 보령시에서 웅천천 정화사업을 실시하였지만 본 연구에서는 아직 수질이 오염 되어 있는 것으로 확인되었기 때문에 앞으로 더욱 적극적인 회복방안이 필요할 것이다.
- 즉, 채광으로 인한 수질오염은 1955년부터 서서히 진행되어 호황기인 1970년대 말에 가속화 되었으며 1990년에는 폐광이 되었음에도 20년이 지난 현재까지도 지속되고 있는 것으로 판단된다. 수질오염이 발생된 상류수역에도 M. mizolepis, 그리고 고유종인 S. microdorsalis, C. splendidus, I. koreensis 등이 서식하고 있었고, M. mizolepis를 제외한 고유종들은 오염에 내성이 강한 종이 아니지만 광산폐수가 다량으로 유입되던 1970~80년대에도 이들 고유종이 서식이 확인되었으며, 이러한 이유에 관하여 향후 광산폐수가 수질오염에 민감한 종의 내성에 미치는 영향 등을 연구할 필요가 있을 것으로 보인다. 또한 An et al.
- 특히 웅천천 내에서 C. herzi와 P. nigra를 비롯한 많은 고유종의 서식이 어려워진 상황을 고려했을 때, 현재 남아 있는 고유종 S. microdorsalis, C. splendidus, I. koreensis에 대한 적극적인 보호조치가 요구된다. 또한 웅천천의 상류수역은 상수원보호구역으로 지정되어 있어 보령시에서 웅천천 정화사업을 실시하였지만 본 연구에서는 아직 수질이 오염 되어 있는 것으로 확인되었기 때문에 앞으로 더욱 적극적인 회복방안이 필요할 것이다.
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