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문제 정의
- 따라서 본 연구조사는 환경부 멸종위기야생생물 채취, 보관 승인을 받아 2013년 6월부터 8월까지 3회에 걸처 두드럭조개가 서식하고 있는 금강 중상류 지역 (천내습지) 에서 서식지 평가를 위하여 하천의 물리적 구조인 하천단면, 수심, 유속, 하상재료 및 서식지 유형 등을 조사하였다. 또한 두드럭조개의 크기, 무게 및 연령을 기록하였으며, 이러한 자료를 기초로 하여, 두드럭조개의 서식지적합도지수 (Habitat suitability index, HSI) 와 물리적서식지모의시스템 (physical habitat simulation system, PHAMSIM) 에 의한 최적 생태유량을 산정하여, 이 종의 복원을 위한 생물학적 기초자료를 확보하고자 하였다.
- 따라서 본 연구조사는 환경부 멸종위기야생생물 채취, 보관 승인을 받아 2013년 6월부터 8월까지 3회에 걸처 두드럭조개가 서식하고 있는 금강 중상류 지역 (천내습지) 에서 서식지 평가를 위하여 하천의 물리적 구조인 하천단면, 수심, 유속, 하상재료 및 서식지 유형 등을 조사하였다. 또한 두드럭조개의 크기, 무게 및 연령을 기록하였으며, 이러한 자료를 기초로 하여, 두드럭조개의 서식지적합도지수 (Habitat suitability index, HSI) 와 물리적서식지모의시스템 (physical habitat simulation system, PHAMSIM) 에 의한 최적 생태유량을 산정하여, 이 종의 복원을 위한 생물학적 기초자료를 확보하고자 하였다.
제안 방법
- 셋째, 하천 정보를 컴퓨터로 저장하여 전체면적에 대한 해당 수심, 유속 및 하상재료 범위가 차지하는 면적을 백분율로 산정한다. 넷째, 하천 횡단면 측량 지역에서의 두드럭조개 채집을 실시한다. 채집은 상법에 따라 실시하며, 현장에서 즉시 동정, 크기 및 마리수를 계수한다.
- 두드럭조개 개체가 채집된 각각의 지점에 대하여 휴대용 유속계를 이용하여 수심 (m) 및 유속 (m/s) 을 측정하였으며, 저질은 크기별로 실트 (silt, < 0.062 mm), 모래 (sand, 0.062-2.0 mm), 가는자갈 (fine gravels, 2.0-16.0 mm), 굵은자갈 (coarse gravels, 16.0-64.0 mm), 호박돌 (cobbles, 64.0-256.0 mm) 및 전석 (boulders, > 256.0 mm) 으로 구분하여 비율 (%) 을 기록하였다.
- 물리적서식지모의시스템 (physical habitat simulation system, PHABSIM, 2002) 을 이용하여 흐름특성 (유량-유속, 수심 등) 의 변화에 대한 하도구간 내 두드럭조개의 물리적 서식지 변화를 예측하여, 두드럭조개에 대한 유량-가용서식지면적 관계를 통해 서식에 필요한 최적 유량을 산정하였다 (Petts and Maddock, 1998). 두드럭조개를 중심으로 하는 생태유량의 산정은 수위, 유량 및 하천단면 등의 현장 조사 결과와 본 조사에서 작성한 HSI 및 PHABSIM에 적용하여 두드럭조개 가용서식지면적 (WUA) -유량관계 곡선을 작성하였다.
- 하천 특성과 단면측정 자료를 2회 이상 조사하여 HSI 산정에 이용하며, 산정방법으로 이분법 및 단일변량곡선 (univariate curve) 을 사용하였다. 따라서 본 연구에서는 하상재료에 대하여는 이분법을 수심과 유속에 대하여는 단일변량곡선을 적용하여 HSI를 산출하였다. HSI 기준은 미국 워싱턴주 어류 및 야생동물국에서 제시한 "Instream flow study guidelines (1995)" 를 기초로 하여 지수로 산정하였다.
- 현장에서 측정된 자료를 기초로 하여 각장에 대한 각고, 각폭 및 전중의 상대성장식을 구하였다. 또한 각장 크기별 수심과 유속관계를 산정하였다.
- 서식지적합도지수 (habitat suitability index, HSI) 는 조사구간에서 두드럭조개 채집시 측정한 수심, 유속 및 하상재료에 대하여 채집한 개체수를 기준으로 산정하였다. 조사기간 동안 채집된 개체수와 하천 단면정보를 조합하여 최대값을 1.
- 측량시 수심과 유속을 조사하여 유량을 산정한다. 셋째, 하천 정보를 컴퓨터로 저장하여 전체면적에 대한 해당 수심, 유속 및 하상재료 범위가 차지하는 면적을 백분율로 산정한다. 넷째, 하천 횡단면 측량 지역에서의 두드럭조개 채집을 실시한다.
- 서식지적합도지수 (habitat suitability index, HSI) 는 조사구간에서 두드럭조개 채집시 측정한 수심, 유속 및 하상재료에 대하여 채집한 개체수를 기준으로 산정하였다. 조사기간 동안 채집된 개체수와 하천 단면정보를 조합하여 최대값을 1.0으로 하고, 나머지는 최대값에 대한 상대비율로 설정하였다. 하천 특성과 단면측정 자료를 2회 이상 조사하여 HSI 산정에 이용하며, 산정방법으로 이분법 및 단일변량곡선 (univariate curve) 을 사용하였다.
- 조사지역에서 두드럭조개를 잠수 및 휴대용 수경을 이용하여 직접 채집하였다. 채집된 개체는 현장에서 즉시 vernier caliper로 각장 (shell length: SL), 각고 (shell height: SH), 각폭 (shell width: SW) 을 0.
- 조사지역에서 두드럭조개를 잠수 및 휴대용 수경을 이용하여 직접 채집하였다. 채집된 개체는 현장에서 즉시 vernier caliper로 각장 (shell length: SL), 각고 (shell height: SH), 각폭 (shell width: SW) 을 0.01 mm 까지 측정하고, 전자저울로 전중 (total weight: TW) 을 0.01 g 까지 측정하였다. 연령은 패각의 윤륵을 이용하여 사정하였으며 조사 후채집지에 즉시 재방류 하였다.
- 넷째, 하천 횡단면 측량 지역에서의 두드럭조개 채집을 실시한다. 채집은 상법에 따라 실시하며, 현장에서 즉시 동정, 크기 및 마리수를 계수한다. 다섯째, 각 단면적별 관측기대치를 산정한다.
- 여섯째, HSI를 산정한다. 최종 HSI는 조사시 이러한 순서를 반복하여 적합도를 산정하고, 다른 연구자의 참고문헌 또한 전문가와 논의를 통해 최종적으로 지수를 산정하였다. 이러한 과정에 의해 나타난 각 지수값은 생태유량산정에 적용시켰다.
- 둘째, 하천 횡단면과 폭을 측량한다. 측량시 수심과 유속을 조사하여 유량을 산정한다. 셋째, 하천 정보를 컴퓨터로 저장하여 전체면적에 대한 해당 수심, 유속 및 하상재료 범위가 차지하는 면적을 백분율로 산정한다.
- 0 mm) 으로 구분하여 비율 (%) 을 기록하였다. 현장에서 측정된 자료를 기초로 하여 각장에 대한 각고, 각폭 및 전중의 상대성장식을 구하였다. 또한 각장 크기별 수심과 유속관계를 산정하였다.
대상 데이터
- 본 조사 지점은 본류로부터 이어지는 상류 긴 여울을 형성하여, 수심이 0.1-0.6 m, 유속이 0-1.0 m/s, 하상재료는 모래-굵은자갈로 이루어져 있다. 국립수산학원 (2009) 에서 보고한 것과 같이, 본 조사 지점에서도 하천 형태에서 여울이 발달되어 있고, 수생식물에서는 줄말이 번성하고 있었다.
- 01 g 까지 측정하였다. 연령은 패각의 윤륵을 이용하여 사정하였으며 조사 후채집지에 즉시 재방류 하였다.
- 이 지점의 유속은 완만하며, 하상재료는 모래, 자갈, 호박돌 및 전석으로 구성되어 있다. 조사구간은 2개의 여울과 유수역 및 소가 형성되어 있으며, 하천 좌안과 우안에 다년생 초목류와 버들류가 서식하고 있다. 여름철 수생식물의 번식이 발달되고 있으며, 주변에 습지가 잘 보존되어 있어 인위적 교란이 많지 않은 지점이다.
- 조사지역은 충청북도 금산군 제원면 천내리에 위치한 금강 중상류에 위치하고 있다 (Fig. 1). 이 지점의 유속은 완만하며, 하상재료는 모래, 자갈, 호박돌 및 전석으로 구성되어 있다.
- 조사지점에서 채집된 두드럭조개는 총 34개체였으며, 평균 각장은 73.1 ± 18.4 mm (28.5-102.0 mm), 각고는 66.3 ±16.6 mm (27.0-91.5 mm), 각폭은 35.7 ± 9.5 mm (12.3-49.8 mm), 전중은 131.6 ± 72.3 g (15.2-281.0 g) 및 연령은 4.8 ± 1.3 (2.0-7.0) 이었다 (Table 1).
데이터처리
- 여름철 수생식물의 번식이 발달되고 있으며, 주변에 습지가 잘 보존되어 있어 인위적 교란이 많지 않은 지점이다. Surfer 8 프로그램을 이용하여 조사지역의 수심 및 유속 분포도를 작성하였다 (Fig. 2).
이론/모형
- HSI 기준은 미국 워싱턴주 어류 및 야생동물국에서 제시한 "Instream flow study guidelines (1995)" 를 기초로 하여 지수로 산정하였다.
- HSI와 생태유량 산정을 위한 자료는 허와 김 (2009) 이 제시한 방법으로 실시하였다. 첫째, 조사지점을 선정하여 사전 답사 및 조사 위치를 확인한다.
- 물리적서식지모의시스템 (physical habitat simulation system, PHABSIM, 2002) 을 이용하여 흐름특성 (유량-유속, 수심 등) 의 변화에 대한 하도구간 내 두드럭조개의 물리적 서식지 변화를 예측하여, 두드럭조개에 대한 유량-가용서식지면적 관계를 통해 서식에 필요한 최적 유량을 산정하였다 (Petts and Maddock, 1998). 두드럭조개를 중심으로 하는 생태유량의 산정은 수위, 유량 및 하천단면 등의 현장 조사 결과와 본 조사에서 작성한 HSI 및 PHABSIM에 적용하여 두드럭조개 가용서식지면적 (WUA) -유량관계 곡선을 작성하였다.
- 0으로 하고, 나머지는 최대값에 대한 상대비율로 설정하였다. 하천 특성과 단면측정 자료를 2회 이상 조사하여 HSI 산정에 이용하며, 산정방법으로 이분법 및 단일변량곡선 (univariate curve) 을 사용하였다. 따라서 본 연구에서는 하상재료에 대하여는 이분법을 수심과 유속에 대하여는 단일변량곡선을 적용하여 HSI를 산출하였다.
성능/효과
- 하상재료 또한 모래부터 호박돌로 혼합하여 구성되어지는 서식지에서 모두 채집되어 협소한 하상재료가 아님을 확인하였다. 결과적으로 두드럭조개는 본 조사 지점에서 깊은 수심이 0.6 m 이므로 서식범위가 협소한 것으로 나타났으나, 위의 물리적 조건 (여울)과 생물학적 조건 (줄말 등) 을 만족한다면 이 보다 더 깊은 수심에서도 서식이 가능할 것으로 판단된다. 유속은 광범위에서 서식하고 있는 것으로 확인되어 여울, 유수역 및 소 부근에도 다른 서식 조건이 만족된다면 서식하는데 큰 문제가 없을 것으로 생각된다.
- 최적 생태유량에서 횡단면의 각 셀에 대한 서식지 면적을 2차원적으로 표현하였을 때 조사지점에서 파란색은 두드럭조개가 서식하기에 좋지 않은 조건이며, 주황색은 두드럭조개가 서식하는 조건이 좋아진다는 것을 의미한다. 따라서 본 조사지점에서는 2.1 cms 일 때 하류 중앙부근에 두드럭조개가 서식하기에 적당한 물리적 조건이 조성되는 것으로 모의되었다.
- 국립수산학원 (2009) 에서 보고한 것과 같이, 본 조사 지점에서도 하천 형태에서 여울이 발달되어 있고, 수생식물에서는 줄말이 번성하고 있었다. 본 조사 지점에서 채집된 크기 (각장) 에 대한 수심은 0.3-0.6 m 에서 채집되었으며, 0.3 m 이하에서는 서식하지 않는 것으로 확인되었다. 유속은 수심과 같이 협소한 범위를 보이지 않았고, 0-1.
- 본 조사 지점은 금강본류의 샛강 형태를 보이고 있는 곳으로 여울과 주변 환경이 두드럭조개 서식에 적합한 장소로 판단된다. 그러나 최근 두드럭조개의 서식지인 여울수역은 하천개발 등으로 점차적으로 감소되고 있으며, 개체군 보존을 위하여 이 지역과 같은 미소서식지인 여울수역의 자연성을 유지하는 것이 필요할 것으로 보인다.
- 국립수산 과학원 (2009) 보고에 의하면, 각장 1년생 25 mm 이하, 2년생 30-40 mm, 3년생 40-55 mm, 4년생 55-70 mm, 5년생 70-80 mm, 6년생 80-90 mm, 7년생 90-100 mm 및 8년생 이상은 105 mm로 보고하였다. 본 조사에서는 8년생 이상은 채집되지 않았으나 7년생까지 채집되어 만 1년생부터 7년생까지 분포하는 것으로 확인되었다.
- 수심과 유속관계는 수심은 일정한 범위를 보였으나, 유속은 다양하게 나타났다. 본 채집지점에서 두드럭조개의 선호 하상재료는 모래부터 호박돌이 혼합된 지역에서 서식하고 있는 것으로 확인되었다.
- 산정된 HSI를 적용하여 PHABSIM 모의 결과, 최적 생태 유량은 2.1 cms 로 나타났으며, 이때 가용서식지면적 (weighted usable area, WUA) 은 3,730 m2/1000 m 로 모의되었다 (Fig. 7). 최적 생태유량에서 횡단면의 각 셀에 대한 서식지 면적을 2차원적으로 표현하였을 때 조사지점에서 파란색은 두드럭조개가 서식하기에 좋지 않은 조건이며, 주황색은 두드럭조개가 서식하는 조건이 좋아진다는 것을 의미한다.
- 생태유량 산정결과 본 조사 지점의 최적유량은 2.1 cms 로 모의되었다. 이 유량이 흘러갈 때 이 지점의 두드럭조개의 서식할 수 있는 면적이 가장 넓다는 것을 의미한다.
- 5 m/s 까지 비슷한 비율로 조사되었다. 이러한 자료를 기초로 하여 두드럭 조개의 HSI 값은 수심 0.4-0.5 m, 유속 0.3-0.5 m/s 및 하상재료는 모래-굵은자갈로 나타났다.
- 조사지점의 단면 측정 결과, 0.3-0.4 m 에 해당되는 수심의단면적이 63.2%로 가장 많았고, 다음으로 0.4-0.5 m 로 18.7%로 나타났다. 대부분 수심 범위는 0.
- 채집된 각장으로 연령을 추정한 결과, 4.8 ± 1.3년생으로 나타났으며, 최소 2년생부터 최대 7년생이 채집되었다.
후속연구
- 그러나 최근 두드럭조개의 서식지인 여울수역은 하천개발 등으로 점차적으로 감소되고 있으며, 개체군 보존을 위하여 이 지역과 같은 미소서식지인 여울수역의 자연성을 유지하는 것이 필요할 것으로 보인다. 또한 단기적인 조사보다는 장기적인 모니터링을 실시하여 금강수계의 두드럭조개 서식지 분포를 파악하고, 그 분포 서식지에 대한 보존방안도 마련해야 할 것이다.
- 최근 하천 공사 등으로 금강을 비롯한 다른 하천들도 많은 교란이 발생되어 두드럭조개와 같은 보호 및 관리되어야 할 종들이 개체수와 미소서식지가 감소하고 있다. 이 종은 환경부지정 멸종위기야생생물Ⅰ급 종으로 복원을 위해서는 현재 서식하고 있는 지점을 잘 보호 및 관리를 실시해야할 것이다.
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