계류에서 보가 저서성 대형무척추동물 군집에 미치는 효과를 확인하기 위해 도림천 상류에서 계단식 구간(100m 당 3.02개의 보)과 비계단식 구간(100m 당 0.96개의 보)을 나누어 저서성 대형무척추동물을 정성, 정량 조사하였다. 평균 유속은 계단식 구간(0.043m/s) 보다 비계단식 구간(0.149m/s)에서 더 빨랐다. 정수역을 선호하는 파리목(Diptera)는 비계단식 구간(32%)보다 계단식 구간(78.3%)에서 더 많이 출현하였다(p<.05). 유수역을 선호하는 하루살이목(Ephemeroptera)는 계단식 구간(4.5%)보다 비계단식 구간(14.1%)에서 더 풍부하게 출현하였다(p=.203). 날도래목(Trichoptera)는 종에 따라 출현하는 빈도가 다르게 나타났다. 주워먹는 무리(gathering-collector)비계단식 구간보다 계단식 구간에서 1.8배나 많이 출현하였다(p<.05). 반면 걸러 먹는 무리(filtering-collector)는 계단식 구간에서 약 4.4배 더 많이 출현하였다(p=.124). 균등도 지수(J')는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 0.41과 0.77로 나타났다. 수환경을 평가하는 데 이용되는 한국오수생물지수 KSI는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 4.0과 2.4이었다. 군집의 균형성을 나타내는 EPT/C 지수는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 0.1과 0.7으로 나타났다. 본 연구는 저서성 대형무척추동물의 다양성을 유지하기 위해서는 소형보를 계류에 설치할 것을 제안한다.
계류에서 보가 저서성 대형무척추동물 군집에 미치는 효과를 확인하기 위해 도림천 상류에서 계단식 구간(100m 당 3.02개의 보)과 비계단식 구간(100m 당 0.96개의 보)을 나누어 저서성 대형무척추동물을 정성, 정량 조사하였다. 평균 유속은 계단식 구간(0.043m/s) 보다 비계단식 구간(0.149m/s)에서 더 빨랐다. 정수역을 선호하는 파리목(Diptera)는 비계단식 구간(32%)보다 계단식 구간(78.3%)에서 더 많이 출현하였다(p<.05). 유수역을 선호하는 하루살이목(Ephemeroptera)는 계단식 구간(4.5%)보다 비계단식 구간(14.1%)에서 더 풍부하게 출현하였다(p=.203). 날도래목(Trichoptera)는 종에 따라 출현하는 빈도가 다르게 나타났다. 주워먹는 무리(gathering-collector)비계단식 구간보다 계단식 구간에서 1.8배나 많이 출현하였다(p<.05). 반면 걸러 먹는 무리(filtering-collector)는 계단식 구간에서 약 4.4배 더 많이 출현하였다(p=.124). 균등도 지수(J')는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 0.41과 0.77로 나타났다. 수환경을 평가하는 데 이용되는 한국오수생물지수 KSI는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 4.0과 2.4이었다. 군집의 균형성을 나타내는 EPT/C 지수는 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 0.1과 0.7으로 나타났다. 본 연구는 저서성 대형무척추동물의 다양성을 유지하기 위해서는 소형보를 계류에 설치할 것을 제안한다.
To determine the effects of small dam on benthic macro-invertebrate community, benthic macro-invertebrates were surveyed with both quantitative and qualitative collecting methods from 4 sites at a terraced interval (3.02 small dams per 100 m) and from 5 sites at a non-terraced interval (0.96 small d...
To determine the effects of small dam on benthic macro-invertebrate community, benthic macro-invertebrates were surveyed with both quantitative and qualitative collecting methods from 4 sites at a terraced interval (3.02 small dams per 100 m) and from 5 sites at a non-terraced interval (0.96 small dams per 100 m) in upper reach of Dorim stream, Seoul. The average water flow rate was higher at the non-terraced interval (0.149 m/s) than at the terraced interval (0.043 m/s). Diptera, which prefer slow water flow or lentic habitats, appeared more abundantly in the terraced interval (78.3%) than in the non-terraced interval (32.0%)(p<.05). Ephemeroptera, which prefer fast water flow or lotic habitats, appeared more abundantly in the non-terraced interval (14.1%) than in the terraced interval (4.5%)(p=.203). There was a difference in species distribution of Trichoptera in terraced and non-terraced intervals depending on preferred environment. In the terraced interval, the occupancy ratio of gathering-collector was 1.8 times higher than in the non-terraced interval (p<.05). In contrast, filtering-collector appeared to be about 4.4 times higher rate in the terraced interval (p=.124). The evenness indexes (J′) were found to be 0.41 and 0.77, respectively in terraced area and non-terraced intervals. KSI, evaluating biological water quality, showed an average of 4.0 and 2.4 respectively in terraced and non-terraced intervals. EPT/C index, indicating the balance of the community, showed an average of 0.1 and 0.7 respectively in terraced and non-terraced intervals. It suggests that we should make small dams in order to maintain biodiversity of benthic macro-invertebrates.
To determine the effects of small dam on benthic macro-invertebrate community, benthic macro-invertebrates were surveyed with both quantitative and qualitative collecting methods from 4 sites at a terraced interval (3.02 small dams per 100 m) and from 5 sites at a non-terraced interval (0.96 small dams per 100 m) in upper reach of Dorim stream, Seoul. The average water flow rate was higher at the non-terraced interval (0.149 m/s) than at the terraced interval (0.043 m/s). Diptera, which prefer slow water flow or lentic habitats, appeared more abundantly in the terraced interval (78.3%) than in the non-terraced interval (32.0%)(p<.05). Ephemeroptera, which prefer fast water flow or lotic habitats, appeared more abundantly in the non-terraced interval (14.1%) than in the terraced interval (4.5%)(p=.203). There was a difference in species distribution of Trichoptera in terraced and non-terraced intervals depending on preferred environment. In the terraced interval, the occupancy ratio of gathering-collector was 1.8 times higher than in the non-terraced interval (p<.05). In contrast, filtering-collector appeared to be about 4.4 times higher rate in the terraced interval (p=.124). The evenness indexes (J′) were found to be 0.41 and 0.77, respectively in terraced area and non-terraced intervals. KSI, evaluating biological water quality, showed an average of 4.0 and 2.4 respectively in terraced and non-terraced intervals. EPT/C index, indicating the balance of the community, showed an average of 0.1 and 0.7 respectively in terraced and non-terraced intervals. It suggests that we should make small dams in order to maintain biodiversity of benthic macro-invertebrates.
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문제 정의
이에 습지생태계의 확보를 위하여 계류에 설치한 소형보가 저서성 대형무척추동물 군집에 미친 영향을 확인하여 보고자 하였다. 저서성 대형무척추동물은 수환경에 따른 특정 종의 유무, 종수와 개체수의 분포 등 군집구조의 차이가 뚜렷하여 생물학적 지표종으로써 하천 생태계의 환경을 평가할 때 주로 사용되고 있다(Kim et al.
본 연구에서는 계류에 소형보가 설치된 후 상당한 시간이 경과하여 생태계가 완전히 평형상태에 도달한 장소를 선택하여 보의 효과를 확인하고자 하였다. 하나의 계류에 구간별로 소형보가 밀집된 부분과 없는 부분으로 나누어 소형보의 효과를 확인하고자 하였다.
본 연구에서는 계류에 소형보가 설치된 후 상당한 시간이 경과하여 생태계가 완전히 평형상태에 도달한 장소를 선택하여 보의 효과를 확인하고자 하였다. 하나의 계류에 구간별로 소형보가 밀집된 부분과 없는 부분으로 나누어 소형보의 효과를 확인하고자 하였다. 관악산에서 발원하는 도림천의 상류 구간에는 설치된 보로 인해 계단식 지형이 형성되어 있어 유속이 느려지거나 물이 고여 있는 구간이 존재한다.
관악산에서 발원하는 도림천의 상류 구간에는 설치된 보로 인해 계단식 지형이 형성되어 있어 유속이 느려지거나 물이 고여 있는 구간이 존재한다. 이에 본 연구에서는 보가 설치된 구간과 설치되지 않은 구간에서 저서성 대형무척추동물의 군집 특성을 분석하여 보가 가지는 생물서식공간의 특성을 보여주고, 이를 통하여 계류의 보가 생물다양성 증진에 미치는 효과를 제시하고자 하였다.
5 mm의 정량 채집망인 Surber net (30 cm × 30 cm)을 사용하여 총 3600 cm2에서 채집하였다. 정성채집은 다양한 환경에 서식하는 저서성 대형무척추동물을 채집하는 것을 목적으로 하며, 망목지름 0.7 mm 뜰채(직경 20 cm)를 이용하여 5분 동안 다양한 환경에서 채집했다. 채집된 표본은 현장에서 70% 알코올로 고정하여 보관하였다.
제안 방법
100개의 지표생물군에 오탁계급치와 지표가중치를 부여해 출현개체수를 적용하여 한국오수생물지수(KSI)를 측정하여 하천 환경의 수생태계 건강성을 평가하였다(Won et al., 2006). 각 조사 장소별 KSI를 산출한 결과 0.
그러나 이와 같은 단점보다는 소형보가 설치되어 유속이 느려진 구간이 형성되면 유속이 빠른 곳과는 다른 섭식기능군이 출현한다는 것이 더 중요하다고 판단된다. 다양한 기능군의 서식을 유도하고, 하천의 흐름이 거의 없는 갈수기에 저서성 무척추동물의 생존을 보존하기 위해서는 계류의 중간에 소형보를 만들어 관리하는 것을 제안한다.
지형적 환경은 site 1~4와 site 5~9로 나누어 인공적으로 만들어진 모든 낙차보의 높이와 낙차보 사이의 거리를 각각 측정하여, 낙차보의 높이를 낙차보 사이의 거리로 나눈 값에 100을 곱하여 하천의 길이 당 체류하는 상대적 물의 양을 구하였다.
대상 데이터
본 연구에서 서울시 관악산 제 4야영지에서 신림동 봉림교까지 약 4.4 km의 도림천에서 2015년 9월에 조사하였다. 도림천의 수변과 하상은 인위적으로 정비되어 하천의 횡단면은 직각의 형태에 가깝다.
다만, 소형보를 이용하여 물막이를 한 부분에는 평탄면과 보 앞의 물웅덩이 형태가 반복되며 계단식으로 나타난다. 낙차보에 의해 계단식 지형이 뚜렷하게 나타나는 관악산 제 4야영지부터 서울대학교 정문 근처까지의 계단식 구간에서 4 장소(site 1-4)와 계단식 지형이 비교적 나타나지 않는 삼성교부터 봉림교까지의 비계단식 구간에서 5 장소(site 5-9)를 조사하였다(Fig. 1). Site 4와 site 5사이는 복개되어 도로로 이용되고 있으며, site 5와 인접한 상류에서 한강물이 인위적으로 유입된다.
정량채집은 각 조사 장소에서 하천의 모습을 대표하는 4개의 지점에서 망목지름 0.5 mm의 정량 채집망인 Surber net (30 cm × 30 cm)을 사용하여 총 3600 cm2에서 채집하였다.
데이터처리
군집 분석은 종균등도지수를 산출하였다(Margalef, 1958; Jeong et al., 2005). 섭식기능군을 분석할 때는 Won et al.
조사지를 통하여 수집된 자료를 SPSS(Statistical Package for Social Sciences) V20(IBM Corp, US)을 사용하여 계단식 구간(site 1~4)과 비계단식 구간(site 5~9) 사이에 유의미한 차이가 있는지 t-test를 실시하였다.
이론/모형
유속은 하천에 탁구공을 띄워 5 m를 이동하는 동안 걸리는 시간을 이용하여 표면 유속을 측정하는 방법인 부자법(float method)으로 5회 반복 측정하였다(Kim et al., 2006).
저서성 대형무척추동물의 분류는 Kim et al. (2013)을 기준으로 하였고, 수서 곤충의 동정은 Won et al. (2005), 하루살이목의 동정은 Bae (2010)를 기준으로 사용하였다. 잠자리목의 동정은 Jung (2011), Bae (2011), Bae et al.
섭식기능군을 분석할 때는 Won et al.(2005)의 기준을 사용하였다. 또한 생물학적 환경 평가를 위해 KSI(Won et al.
(2005)의 기준을 사용하였다. 또한 생물학적 환경 평가를 위해 KSI(Won et al., 2006)와 군집의 균형성을 나타내는 EPT/C 지수[ratio of EPT(하루살이-강도래-날도래군) to Chironomidae](Kim et al., 2012)를 구하였다.
성능/효과
조사 지점을 두 구간으로 나누어(site 1~4와 site 5~9) 각 조사 장소에서 관찰되는 낙차보의 개수, 낙차보와 다음 낙차보 사이의 거리 및 낙차보의 높이를 조사한 결과, site 1~4에서는 100 m 당 3.02개의 낙차보가, site 5~9에서는 100 m 당 0.96개의 낙차보가 조사되어 site 5~9에서 낙차보가 더 많은 비율로 발견되었음을 확인할 수 있었다.
도림천의 9개 장소에서 출현한 저서성 대형무척추동물은 총 4문 6강 13목 26과 33속 37종에 이른다. 분류군별로는 절지동물문 1강 6목 18과 25속 28종(75.7%), 연체동물문 2강 3목 4과 4속 5종(13.5%), 환형동물문 2강 3목 3과 3속 3종(8.1%), 편형동물문 1강 1목 1과 1속 1종(2.7%)으로 나타났으며, 전체 분류군 중 수서곤충류가 75.7%로 가장 많은 종이 분포하는 것으로 나타났다. 수서곤충의 목별 출현종수는 하루살이목 7과 12속 15종(53.
7%로 가장 많은 종이 분포하는 것으로 나타났다. 수서곤충의 목별 출현종수는 하루살이목 7과 12속 15종(53.6%), 날도래목 4과 5속 5종(17.9%), 파리목 3과 3속 3종(10.7%), 잠자리목 2과 3속 3종(10.7%), 강도래목, 노린재목 각각 1과 1속 1종(3.6%) 순으로 출현하였다. 하루살이-강도래-날도래군(EPT-group)이 75%, 파리목을 더하면 85.
6%) 순으로 출현하였다. 하루살이-강도래-날도래군(EPT-group)이 75%, 파리목을 더하면 85.7%를 차지하여 이들 분류군이 저서성 대형무척추동물 종류의 거의 대부분을 차지하였다. 이러한 수서곤충 분류군의 조성비는 한국 하천의 일반적인 양상이라고 할 수 있으며, Bae et al.
파리목(Diptera)의 평균 개체수 비율은 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 78.3%와 32.0%로 비계단식 구간에 비해 계단식 구간에서 높은 비율로 출현하였다(p<.05)(Fig. 3).
각 지점별로 속 수준에서 분포비율을 분석한 결과 GC의 출현비율이 비계단식 구간에 비해 계단식 구간에서 약 1.8배 높게 나타났다(p<.05).
도림천 전체 수계의 전 조사 장소에서 정량채집(장소당 Surber sampling 4회, 총 9장소)에 의하여 채집된 저서성 대형무척추동물의 총 개체수 현존량은 414개체로 절지동물문 328개체(79.2%), 환형동물문 68개체(16.4%), 연체동물문 17개체(4.1%), 편형동물문 1개체(0.2%)의 순으로 나타났다. 수서곤충의 개체수 현존량은 328개체로 파리목 251개체(76.
2%)의 순으로 나타났다. 수서곤충의 개체수 현존량은 328개체로 파리목 251개체(76.5%), 하루살이목 45개체(13.7%), 날도래목 3개체(7.0%), 잠자리목 7개체(2.1%), 강도래목과 노린재목 각각 1개체(0.3%)의 순으로 나타났다.
하루살이목(Ephemeroptera)의 평균 개체수 비율이 계단식 구간과 비계단식 구간에서 각각 4.5%와 14.1%로 나타났다(p=.203)(Fig. 3). 이는 비계단식 구간에는 원활한 수량이 공급되는 데 반해 계단식 구간에서는 보가 유수를 가로 막아 물의 흐름이 지연되거나 정체되는 수역이 조성되고 원활한 수량이 공급되지 못하여 비교적 유수를 선호하는 하루살이목의 출현비율이 다소 적은 것으로 판단된다(Shim, 2011).
4). 각 조사 장소의 섭식기능군의 상대출현 개체수는 평균적으로 주워먹는 무리(Gathering-Collector, GC)가 50% 이상의 높은 부분을 차지하고 있었다. 각 지점별로 속 수준에서 분포비율을 분석한 결과 GC의 출현비율이 비계단식 구간에 비해 계단식 구간에서 약 1.
, 2006). 각 조사 장소별 KSI를 산출한 결과 0.90~4.15의 범위로 나타났으며, site 6(0.90)이 최적의 수질 A 등급으로 확인되었다. site 9(2.
90)이 최적의 수질 A 등급으로 확인되었다. site 9(2.34)가 양호의 수질 B 등급, site 5(2.47)와 site 7(2.48)이 보통의 수질 C 등급으로 확인되었으며, site 1~4와 site 8이 KSI 3.90 이상의 불량의 수질 D 등급으로 확인되었다(Fig. 6). 계단식 구간과 비계단식구간에서의 KSI 지수는 각각 4.
EPT 분류군(하루살이목 Ephemeroptera, 강도래목 Plecoptera, 날도래목 Trichoptera)은 환경에 민감한 반응을 보이는 생물군이며, 반대로 깔따구과(Chironomidae)는 오염에 대한 내성이 높다는 점을 활용하여 해당 생물 군집이 서식하는 환경의 오염도를 보여줄 수 있는 EPT/C 지수(Kim et al., 2012; Plafkin et al., 1989)를 각 지점별로 조사한 결과, 비계단식 구간(site 6의 경우 깔따구류가 출현하지 않음)에서 계단식 구간보다 전반적으로 높게 나타났다(Fig. 7). 계단식 구간과 비계단식 구간에서 EPT/C의 평균값은 각각 0.
소형보를 설치할 경우 갈수기에는 물웅덩이의 역할을 하여 습지식물이나 양서류의 서식지를 제공한다는 것은 잘 알려져 있다. 본 연구는 계류에 설치한 보가 주워먹는 섭식 기능군의 저서성 대형무척추동물 서식에 크게 기여함을 보여주었다. 이와 같이 한 계절의 조사 결과만을 통해서도 도심 또는 도시 주변의 계류의 일정구간에 보를 촘촘히 설치할 경우 습지식물이나 양서류뿐만 아니라 저서성 대형무척추동물의 생물다양성 증진에도 크게 기여할 수 있음을 확인하였다.
본 연구는 계류에 설치한 보가 주워먹는 섭식 기능군의 저서성 대형무척추동물 서식에 크게 기여함을 보여주었다. 이와 같이 한 계절의 조사 결과만을 통해서도 도심 또는 도시 주변의 계류의 일정구간에 보를 촘촘히 설치할 경우 습지식물이나 양서류뿐만 아니라 저서성 대형무척추동물의 생물다양성 증진에도 크게 기여할 수 있음을 확인하였다.
후속연구
이는 계단식 구간에서 정수역 또는 유속이 느린 지역이 차지하는 비율이 높아 상류로부터 유입된 오염물들이 저부에 퇴적되어 수질오염을 가중시킨 것으로 판단되며(Han, 2003), 이러한 오염도를 반영하는 저서성 대형무척추동물 군집이 형성되면서 나타난 결과라고 보인다. 저서성 대형무척추동물이 다양한 오염원에 반응하지만 연구가 진행된 계단식 구간에는 외부의 오염원이 존재하지 않았으므로, 본 연구에서 저서성 대형무척추동물을 이용한 수질 평가는 유기물에 의해 결정된 수질로 한정해야 할 것이다. 이와 같이 KSI만으로 수생태계 건강성을 평가하는 것은 다양한 환경 조건을 반영하지 않을 수도 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
소규모 생물서식공간 조성의 목표는 무엇인가?
최근 각종 개발 사업으로 인한 생태계 및 자연환경의 훼손이 심해지면서 국내외에서는 황폐해진 도시환경을 개선하고자 소규모 생물서식공간(Biotop)을 조성하여 생물다양성을 증진하고 생물종의 안정적인 서식처를 확보하는 등 생태적 측면에서의 다양한 노력이 이루어지고 있다(Park and Ding, 2008). 대표적으로 서울시에서 생태계 네트워크 구축 및 자연환경복원의 일환으로 남산 천일약수터 지역과 동쪽 계곡부에 친환경 공법으로 도심 내 생태계의 모태 역할을 할 수 있는 습지, 물웅덩이 형태로 생물서식공간을 조성하여 생태계 회복을 기대하였다(Kang and Lee, 2006).
생물서식공간의 조성 또는 관리의 효과가 검증될 수 있는 조건은?
, 2004). 이와 같이 관리 계획 또는 서식공간 조성 방안이 제시된 후 계획을 반영한 사업이 실시되고 이후의 상황이 지속적으로 모니터링되어야 조성 또는 관리의 효과가 검증될 수 있다. 다른 생물서식공간 조성에 대한 효과 검증이 없는 것과 마찬가지로 물웅덩이 형태의 생물서식공간 조성이 저서성 대형무척추동물의 분포에 어떠한 영향을 미쳤는지에 대한 검증 또한 미흡한 실정이다.
서울시 소규모 생물서식공간 조성의 예시와 목표는 무엇인가?
최근 각종 개발 사업으로 인한 생태계 및 자연환경의 훼손이 심해지면서 국내외에서는 황폐해진 도시환경을 개선하고자 소규모 생물서식공간(Biotop)을 조성하여 생물다양성을 증진하고 생물종의 안정적인 서식처를 확보하는 등 생태적 측면에서의 다양한 노력이 이루어지고 있다(Park and Ding, 2008). 대표적으로 서울시에서 생태계 네트워크 구축 및 자연환경복원의 일환으로 남산 천일약수터 지역과 동쪽 계곡부에 친환경 공법으로 도심 내 생태계의 모태 역할을 할 수 있는 습지, 물웅덩이 형태로 생물서식공간을 조성하여 생태계 회복을 기대하였다(Kang and Lee, 2006).
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