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문제 정의
- 그러므로 본 연구에서는 모래하천인 내성천에서 영주댐 운영 이후에 어류상의 변화를 추적하기 위한 기초선 (baseline) 자료를 마련하기 위하여, 영주댐이 건설 중인 2014년부터 2016년까지 댐 하류 하천에서 댐 운영이전에 어류의 생물상과 군집구조 및 서식 환경을 파악하고자 하였다.
제안 방법
- 하상구조는 Cummins (1962)의 방법을 참조하여 각 조사지에서 50 cm × 50 cm 방형구를 설치하고 방형구 내에서 가장 우세한 하상 입자를 기록하였다. 각 단면의 평균 유속과 평균 수심을 산출하고 다시 이값의 평균으로 각 조사지점의 대표치로 산출하였다. 각 조사지점에서 하상구조의 대표치는 각 단면에서 하상 입자의 상대적 빈도를 구하고 이 빈도를 전체 조사지점에서 평균을 계산하여 산출하였다.
- 각 조사지점에서 곤충 군집의 종다양도 지수 (H')와 종균등도 지수 (E')를 산출하였다.
- 각 단면의 평균 유속과 평균 수심을 산출하고 다시 이값의 평균으로 각 조사지점의 대표치로 산출하였다. 각 조사지점에서 하상구조의 대표치는 각 단면에서 하상 입자의 상대적 빈도를 구하고 이 빈도를 전체 조사지점에서 평균을 계산하여 산출하였다. 조사지점의 저수로 폭은 5개의 횡단면에서 측정하여 평균하였다.
- 저수로의 식생 분포는 정수식물 (emergent macrophytes)와 목본식물 (overhanging tree)의 2가지 식생형으로 구분하여 식생 피복도를 조사하였다. 각 횡단면의 양안에서 상･하류 5 m의 구간을 관찰하여 식생형별로 식생이 피복하는 하안 길이는 백분율을 측정하였다.
- 내성천의 식생사주와 나지사주에서 곤충 군집구조를 종다양성으로 비교하였다. 각 조사지점에서 곤충 군집의 종다양도 지수 (H')와 종균등도 지수 (E')를 산출하였다.
- 종균등도지수는 군집의 최대 Shannon 종다양도 지수에 대한 실제 종다양도 지수의 비율로서 표시하였다 (Pielou 1975). 내성천의 어류의 서식환경을 파악하기 위하여, 각 조사지점의 환경 자료를 이용하여 주요인분석 (principal component analysis, PCA)를 실시하였다. 조사기간에 총 6번의 조사시기에 각 조사지점별 환경요인을 입력자료로 하여 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen et al.
- 선정된 조사지점에서 매조사시 투망 (망목 7 mm × 7 mm)을 15회 투척하고 족대 (망목 4 mm × 4 mm)를 30분간 사용하여 어류를 정량적으로 채집하였다.
- 유속은 유속계 (Flowatch, JDC Electronic SA, Switzerland)를 사용하여 측정하였다. 수심은 막대자를 이용하여 측정하였다. 하상구조는 Cummins (1962)의 방법을 참조하여 각 조사지에서 50 cm × 50 cm 방형구를 설치하고 방형구 내에서 가장 우세한 하상 입자를 기록하였다.
- 어류 및 환경 조사는 2014년 7월부터 2016년 5월까지 총 6회에 걸쳐 실시하였다. 선정된 조사지점에서 매조사시 투망 (망목 7 mm × 7 mm)을 15회 투척하고 족대 (망목 4 mm × 4 mm)를 30분간 사용하여 어류를 정량적으로 채집하였다.
- 각 조사지점에서 등간격으로5곳에 횡단면을 설치하였다. 이 단면을 따라서 2m 간격으로 유속, 수심 및 하상구조를 조사하였다. 유속은 유속계 (Flowatch, JDC Electronic SA, Switzerland)를 사용하여 측정하였다.
- 조사지점의 저수로 폭은 5개의 횡단면에서 측정하여 평균하였다. 저수로의 식생 분포는 정수식물 (emergent macrophytes)와 목본식물 (overhanging tree)의 2가지 식생형으로 구분하여 식생 피복도를 조사하였다. 각 횡단면의 양안에서 상･하류 5 m의 구간을 관찰하여 식생형별로 식생이 피복하는 하안 길이는 백분율을 측정하였다.
- 조사기간에 총 6번의 조사시기에 각 조사지점별 환경요인을 입력자료로 하여 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen et al. 2015)의 ‘rda’ 함수로 PCA를 수행하였다.
- 각 조사지점에서 하상구조의 대표치는 각 단면에서 하상 입자의 상대적 빈도를 구하고 이 빈도를 전체 조사지점에서 평균을 계산하여 산출하였다. 조사지점의 저수로 폭은 5개의 횡단면에서 측정하여 평균하였다. 저수로의 식생 분포는 정수식물 (emergent macrophytes)와 목본식물 (overhanging tree)의 2가지 식생형으로 구분하여 식생 피복도를 조사하였다.
- 하상구조는 Cummins (1962)의 방법을 참조하여 각 조사지에서 50 cm × 50 cm 방형구를 설치하고 방형구 내에서 가장 우세한 하상 입자를 기록하였다.
대상 데이터
- 내성천과 서천에서 2014년 7월부터 2016년 5월까지 각 조사시기에 따른 조사지점별 출현 어종의 수도 자료를 이용하여 비모수다차원척도법 (NMDS)을 수행하였다 (Fig. 5). 어류 종의 배열에서는 1축의 왼쪽에 돌마자 (M.
- 내성천에서 2014년 7월부터 2016년 5월까지 어류 종의 수도 변화를 직선회귀 분석으로 파악하였다 (Fig. 4). 최근에 꺽지와 쉬리의 상대수도는 증가하였고, 돌고기의 상대수도는 유의하지는 않으나 증가하는 경향이었다.
- 본 연구에서 영주댐으로부터 하류 10 km 구간에서 5개의 조사지점을 선정하였고, 대조지소로서 서천 하류에서 1개 조사지점을 추가하였다 (Fig. 1). 내성천의 조사지점 S1는 댐 직하류의 미림교 상류에 위치하며 이곳의 하류에 보가 설치되어 있었다 (Fig.
- 조사 대상 하천인 내성천은 낙동강의 제 1지류 하천으로 본류는 경상북도 봉화군에서 발원하여 경상북도 예천군에서 낙동강과 합류하며 유로연장은 108 km이다 (Fig. 1). 지류 하천으로는 상류로부터 낙화암천, 토일천, 서천, 옥계천, 석관천, 한천, 금천이 있다.
- 조사지점 S2는 조사지점 S1과 미림교 하류의 나지 사주 부근에 위치하고 있었다. 조사지점 S3는 무섬교 상류 1 km에 위치하며 사행구간으로 사주가 발달하여있다. 조사지점 S4는 수도리 무섬마을 하류에 위치하고 있다.
- 조사지점 S3는 무섬교 상류 1 km에 위치하며 사행구간으로 사주가 발달하여있다. 조사지점 S4는 수도리 무섬마을 하류에 위치하고 있다. 조사지점 S5는 석탑교 상류에 위치하며 좌안에 나지 사주가 넓게 발달하여 있다.
- 조사지점 S4는 수도리 무섬마을 하류에 위치하고 있다. 조사지점 S5는 석탑교 상류에 위치하며 좌안에 나지 사주가 넓게 발달하여 있다. 서천 하류에 위치한 조사지점 S6는 석잠교 하류에 위치하고 서천은 상류에 댐이 없는 비조절하천이다.
이론/모형
- 군집구조의 조사지점 사이 거리는 Bray-Curits 방식 (Bray and Curtis 1957)으로 산출하여 NMDS를 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen et al. 2015)의 ‘metaMDS’ 함수로 수행하였다.
- 군집구조의 조사지점 사이 거리는 Bray-Curits 방식 (Bray and Curtis 1957)으로 산출하여 NMDS를 R 환경 (R Development Core Team2013)에서 Vegan package (Oksanen et al. 2015)의‘metaMDS’ 함수로 수행하였다.
- 2015)의 ‘rda’ 함수로 PCA를 수행하였다. 또한 어류 군집 구조를 파악하기 위하여, 어류종별 수도 자료를 이용하여 비계량형 다차원척도법 (non-metric multidimensional scaling,NMDS)를 실시하였다. 군집구조의 조사지점 사이 거리는 Bray-Curits 방식 (Bray and Curtis 1957)으로 산출하여 NMDS를 R 환경 (R Development Core Team2013)에서 Vegan package (Oksanen et al.
- 2015)의 ‘rda’ 함수로 PCA를 수행하였다. 또한 어류 군집 구조를 파악하기 위하여, 어류종별 수도 자료를 이용하여 비계량형 다차원척도법 (non-metric multidimensional scaling,NMDS)를 실시하였다. 군집구조의 조사지점 사이 거리는 Bray-Curits 방식 (Bray and Curtis 1957)으로 산출하여 NMDS를 R 환경 (R Development Core Team2013)에서 Vegan package (Oksanen et al.
- 미국 환경청의 하천 표준 조사법 (Lazorchak et al. 1998, Barbour et al. 1999)을 참조하여 어류 서식처의 환경 요인을 조사하였다. 각 조사지점에서 등간격으로5곳에 횡단면을 설치하였다.
- 채집된 어류는 현장에서 동정하고 계수한 후에 방류하였다. 어류의 동정은 Kim and Park (2002)과 Kim et al. (2005)을 따랐다
- 각 조사지점에서 곤충 군집의 종다양도 지수 (H')와 종균등도 지수 (E')를 산출하였다. 종다양도는 자연로그를 이용한 Shannon의 종다양도 지수를 사용하였다 (Shannon 1948). 종균등도지수는 군집의 최대 Shannon 종다양도 지수에 대한 실제 종다양도 지수의 비율로서 표시하였다 (Pielou 1975).
성능/효과
- 내성천과 서천의 전체 조사 지점에서 출현한 어류 중에서 상대수도 (relative abundance)는 피라미 (Zaccoplatypus) (51.9%) > 끄리 (Opsariichthys uncirostrisamurensis) (7.3%) > 모래무지 (6.6%) > 참마자 (6.0%) >돌고기 (Pungtungia herzi) (5.6%)의 순이었다 (Table 3).
- 내성천과 서천의 조사지점별 출현 종수는 평균 18.4종이었다 (Table 3). 출현종수는 영주댐의 직하류인 조사지점 S1에서 21종으로서 가장 많았다.
- 이들 감소 경향의 종 중에서 기름종개와 흰수마자는 전형적인 모래 하상에 서식하는 어종이었다. 따라서 건설중인 영주댐의 하류에서는 자갈 하상 서식종은 증가하고 모래 하상 서식종은 감소하는 것으로 판단된다
- 따라서 피라미가 전체 수도의 절반 이상을 차지하는 우점종이었다. 모든 조사지점에서 우점종은 피라미이었다 (Table 4). 아우점종은 내성천의 S1과 서천의 S6에서는 끄리이었고, S2에서는 쉬리 (Coreoleuciscussplendidus), S3에서는 참마자, S4와 S5에서는 모래무지이었다.
- 이들 종은 자갈 하상에서 서식하는 특성을 지니고 있다. 반면에 끄리와 기름종개의 상대수도는 감소하였고, 흰수마자도 유의하지는 않으나 감소하는 경향이었다. 이들 감소 경향의 종 중에서 기름종개와 흰수마자는 전형적인 모래 하상에 서식하는 어종이었다.
- 수로변의 총 길이에 대한 정수식물이 피복하는 길이의 백분율 (Cins)은 상류의 조사지점인 S1, S2 및 S3에서는 7% 이상으로서 하류 조사지점보다 높았다 (Table 2). 버드나무 등의 목본식물의 수관에 의한 피복율 (Ccnp)는 0-4%의 범위로 낮았다.
- 5c). 시간의 경과에 따라서 사주에 목본 피복율이 증가하는 것으로 나타났다
- 영주댐 운영 전인 2014년 7월부터 2016년 5월까지 내성천의 댐 하류와 서천에서 채집된 어류는 총 10과23속 26종이었다 (Table 3). 이러한 결과는 영주댐 하류 내성천 조사 구간에서 보고된 Yang and Kwon(1992)의 22종 및 Kang et al.
- 버드나무 등의 목본식물의 수관에 의한 피복율 (Ccnp)는 0-4%의 범위로 낮았다. 이상의 결과로 보아, 본 조사지점에서 사주에는 식생이 아직 번성하지 않은 것으로 판단된다.
- 이상의 결과로 보아서, 앞으로 영주댐이 운영됨에 따라서 모래 하상 지표종이 하상 환경 변화에 크게 영향을 받을 것으로 생각된다. 그러므로 영주댐 하류 하천에서 환경과 어류상의 변화를 지속적으로 모니터링하여 모래하천의 생태계 보전을 위한 기초자료를 확보하여야 할 것으로 생각된다.
- 5b). 조사시기의 경과를 표시하고 있는 화살표는 대체로 오른쪽 위로 향하여 전체 조사지점에서 시간 경과에 따라서 일정한 방향으로 어류 군집의 변화가 일어나는 것으로 판단되었다. 비모수다차원척도법 (NMDS) 배열에서 환경요인의 영향을 나타낸 그림에서도 시간의 경과가 오른쪽 위로 나타났다 (Fig.
- 3). 조사지점 S1과 S2는 수심이 깊고, 하상에 보다 진흙, 큰자갈, 호박돌, 전석이 많으며 정수식물 피복율이 높았다. 반면에 조사지점 S4와 S5는 수로 폭이 넓고, 유속이 빠르며, 모래와 자갈의 함량이 많고, 목본식물 피복율이 높은 경향이었다.
- 4종이었다 (Table 3). 출현종수는 영주댐의 직하류인 조사지점 S1에서 21종으로서 가장 많았다. 특히 떡붕어, 큰입배스, 쏘가리가 이곳에서만 발견되었다.
후속연구
- 이상의 결과로 보아서, 앞으로 영주댐이 운영됨에 따라서 모래 하상 지표종이 하상 환경 변화에 크게 영향을 받을 것으로 생각된다. 그러므로 영주댐 하류 하천에서 환경과 어류상의 변화를 지속적으로 모니터링하여 모래하천의 생태계 보전을 위한 기초자료를 확보하여야 할 것으로 생각된다.
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