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문제 정의
- , 2019), 분류학적 어려움으로 인해 군집 조성에 대한 연구는 제한적으로 진행되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 4대강 보를 중심으로 서식하는 깔따구의 종조성과 수환경의 이화학적 요인들의 상관성 분석을 통해 각 서식 환경 차이에 의한 깔따구 군집 조성의 변화를 확인하고자 하였다.
- , 2015) 하지만, 국내에서는 아과별 분포, 서식 환경 등의 기초 연구에 대해 보고되지 않았다. 본 연구는 국내 4대강에 위치한 보 환경에서 서식하는 깔따구를 대상으로 군집 분포와 종조성, 환경요인들과의 관계에 대해 파악하고자 하였다. 본 연구에서 확인한 깔따구의 아과별 개체밀도, 우점종 및 군집지수는 IP와 SJ가 유사하며 JS, GG 그리고 DS에서 유사하게 나타나 지역별 뚜렷한 개체분포의 차이가 확인되었다.
- 국내 하천에서 발생하는 준설 및 보 건설은 하천 연속성 차단과 교란을 유도하여 수서 생물서식환경에 변화를 가져온다. 본 연구에서는 4대강 보(이포보, IP; 세종보, SJ; 죽산보, JS; 강정고령보, GG; 달성보, DS)에 서식하는 깔따구 군집 분포를 조사하고 서식환경에 영향을 주는 여러 환경인자를 측정하였다. 조사 지역 중 IP, SJ은 다른 조사 지역에 비해 WT, pH, TOC, Chl-a가 낮은 수준을 보였으며, 깔따구 개체수 결과에서는 Chironominae, Orthocladinae, Tanypodinae가 비교적 균등한 수준으로 관찰되었다.
제안 방법
- WT, DO, pH는 각 조사 정점에서 휴대용 다항목측정기 (YSI Model 556MPS)를 통해 측정하였으며, 현장 표층수 (2 L)를 무균 채수병에 채수하여 실험실로 운반 후 수질오염 공정시험기준 (NIER, 2017)에 따라 TN, TP, TOC, 그리고 Chl-α 분석을 각각 실시하였다.
- 서식 환경에 따른 깔따구 군집 조성 및 수환경 측정은 한강 상류에 위치한 이포보 (IP; 37°24ʹ17.78ʺN, 127°32ʹ21.86ʺE), 금강에 위치한 세종보 (SJ; 36°28ʹ18.74ʺN, 127°15ʹ40.90ʺE), 영산강에 위치한 죽산보 (JS; 34°58ʹ19.29ʺN, 126°37ʹ31.28ʺE), 낙동강에 위치한 강정고령보 (GG; 35°50ʹ24.42ʺN, 128°27ʹ37.09ʺE)와 달성보 (DS; 35°44ʹ4.90ʺN, 128°25ʹ2.06ʺE)에서 각 조사 수역의 보를 중심으로 보 상방, 보 하방, 보와 보 사이, 그리고 주요발생지점 등 4개 정점으로 구분하여 각각 진행하였다(Fig. 1).
- 이화학 자료는 수온 (Water temperature, WT), 용존산소 (Dissolved oxygen, DO), pH, 총 질소 (Total nitrogen, TN), 총인 (Total phosphorus, TP), 총유기탄소 (Total organic carbon, TOC), Chlorophyll-α (Chl-α)를 분석하였다.
- 보와 보 사이는 조사 대상 보와 하류에 위치한 보의 중간지점으로, 조사 대상 보에서 약 1,000 m 이상 이격이 발생하는 지점으로 선정하였으며, 주요발생지점은 기존 문헌을 통해 선정하였다 (NIER, 2015, 2016). 조사 시기는 2018년 3월부터 10월까지 매월 1회씩, 총 8회 조사를 실시하였다.
- 채집 후 Sieve (mesh size 0.5 mm)를 통해 포집하였으며, 현장에서 90% 에틸알코올로 고정 후 실험실로 이동하여 종 수준으로 “수환경오염지표인 깔따구과 개론(Kwak, 2015)”을 참고하여 동정하였다.
- 현장에서 깔따구 채집은 각 정점별 0.5 m, 1.0 m의 수심에서 Ponar Grab (20 × 25 cm)을 사용하여 3회 정량 채집하였다.
대상 데이터
- 1. Location of the survey area (IP: Ipo weir, Han river; SJ: Sejong weir, Gum river; JS: Juksan weir, Yeongsan river; GG: Gangjeong-goryung weir, Nakdong river, DS: Dalsung weir, Nakdong river, A: upper part of weir, B: lower part of weir, C: main point of outbreak, D: between weir to weir).
- 1). 보와 보 사이는 조사 대상 보와 하류에 위치한 보의 중간지점으로, 조사 대상 보에서 약 1,000 m 이상 이격이 발생하는 지점으로 선정하였으며, 주요발생지점은 기존 문헌을 통해 선정하였다 (NIER, 2015, 2016). 조사 시기는 2018년 3월부터 10월까지 매월 1회씩, 총 8회 조사를 실시하였다.
데이터처리
- 깔따구 군집과 환경요인에 대한 상관성 파악, 집괴 분석 (cluster analysis)은 R (ver. 3.6.1) 프로그램을 사용하였다. 상관성 분석은 Pearson’s method로 유의수준 (p-value) P<0.
- 분석을 위해 log+1을 이용하여 자료변환 (data transformation)을 실시하였으며, 모든 데이터에 대한 정규성 검정 (test of normalize)을 진행하였다. 또한, 환경요인 집단 간의 비교를 위해 one-way ANOVA (analysis of variance)를 실시하고 Tuckey와 Duncan method를 통해 사후 검증하였다.
- 05 이내에서 진행하였으며, 조사 정점별 특성 파악을 위한 집괴분석 (Cluster analysis)은 Ward’s linkage method 와 Euclidean distance를 적용하였다. 분석을 위해 log+1을 이용하여 자료변환 (data transformation)을 실시하였으며, 모든 데이터에 대한 정규성 검정 (test of normalize)을 진행하였다. 또한, 환경요인 집단 간의 비교를 위해 one-way ANOVA (analysis of variance)를 실시하고 Tuckey와 Duncan method를 통해 사후 검증하였다.
- 상관성 분석은 Pearson’s method로 유의수준 (p-value) P<0.05 이내에서 진행하였으며, 조사 정점별 특성 파악을 위한 집괴분석 (Cluster analysis)은 Ward’s linkage method 와 Euclidean distance를 적용하였다.
이론/모형
- 종 수준으로 동정된 깔따구를 대상으로 McNaughton’s dominant index를 활용한 우점도 지수(Dominant index, DI)와 Shannon-Weaner function을 이용한 다양도 지수 (Hʹ)를 각각 산출하였으며 (Shannon and Weaner, 1949), 종 풍부도 지수(Species richness index, RI)와 균등도지수(Evenness index, Jʹ)를 Margalef(1958)와 Pielou (1975)에 의해 정의된 방법을 각각 사용하여 산출하였다.
성능/효과
- 전체 조사 정점에서 관찰된 깔따구는 총 3아과 18속 25종이 출현하였다. Chironominae의 출현 종수는 IP에서 12종으로 가장 많은 종수를 보였으며 JS는 7종으로 가장 낮은 종수를 나타내었다. Orthocladinae와 Tanypodinae의 종수는 조사 정점별 큰 차이가 없었다 (Table 1).
- 또한, 조사 정점 간 우점종은 뚜렷한 차이를 나타냈다 (Table 2). IP는 T. akamushi가 25.8%로 Orthocladinae가 우점하였으며, SJ에선 T. punctipennis가 34.1%로 Tanypodinae가 우점함을 나타내었다. 그러나, JS, GG, DS는 Chironominae가 약 45% 비율로 조사 정점 내 우점을 보였다.
- Orthocladinae와 Tanypodin는 TP를 제외한 대부분의 환경요소들과 음의 상관성을 가지고 있었으며, 특히 WT, TOC, 그리고 Chl-α와 모두 통계적으로 유의한 수준 (P<0.05)의 상관성이 확인되었다.
- 49로 다른 정점에 비해 높게 나타났다. TN과 TP의 정점 간 유의성은 통계적으로 나타나지 않았지만, TN은 IP (평균 4.98 mg L-1), TP는 GG (평균 0.06 mg L-1) 에서 전체 조사 지점 중 각각 가장 낮은 농도를 보였다. TOC는 각 조사 지점별 농도 차이가 뚜렷하게 관찰되었으며 (P<0.
- TOC는 각 조사 지점별 농도 차이가 뚜렷하게 관찰되었으며 (P<0.001), 특히 IP와 SJ에서 각각 평균 2.64 mg L-1, 3.19 mg L-1로 다른 조사 지점에 비해 상대적으로 낮은 농도를 보였다.
- pH는 정점 간 유의한 차이성을 보였으며 (P<0.001), 특히 낙동강에 위치한 GG와 DS가 각각 8.55, 8.49로 다른 정점에 비해 높게 나타났다.
- 각 정점에서 채집된 깔따구과 중 Chironominae는 본 연구에서 측정된 이화학 자료들과 통계적인 유의성이 확인되지 않았으나, WT, DO, pH, TN과는 양의 상관성을 보였으며, TP, TOC, Chl-α 등 유기물 관련 환경인자들과는 음의 상관성을 보이는 것으로 확인되었다 (Table 4).
- 반면, JS, GG, DS는 Chironominae가 높은 비율로 우점하며, TOC와 Chl-a의 농도가 높게 나타났다. 각 조사 정점에 대한 깔따구 군집 조성의 특징과 환경요인을 반영한 집괴분석 결과 4대강 보는 3개의 그룹으로 구분되었으며, 이는 정점별 환경 차이와 깔따구의 대악 및 하순기절의 구조에 따른 먹이원 선호도 차이와 일치하였다. 따라서 본 연구에서는 연구 정점 간 먹이원의 차이에 의해 깔따구의 군집 구조의 차이가 나타나는 것을 확인하였으며, 향후 각 깔따구 과 별 주 먹이원에 대한 연구에 대한 필요성을 제시한다.
- 각 환경요인의 정점 간 유의성은 다양한 경향을 보이는 것으로 확인되었다 (Fig. 2). WT는 IP와 SJ에서 각각 평균 17.
- 그룹 1은 영산강에 위치한 JS으로 환경 요인 중 높은 WT, TN, Chl-α와 Chironominae가 우점하고 있는 특성을 보이고 있었으며, 그룹 2는 환경요인 중 WT, pH, TOC이 높으며 Chironominae가 다른 아과에 비해 높은 개체수가 확인된 낙동강에 위치한 GG와 DS로 형성되었다.
- 그룹 1은 영산강에 위치한 JS으로 환경 요인 중 높은 WT, TN, Chl-α와 Chironominae가 우점하고 있는 특성을 보이고 있었으며, 그룹 2는 환경요인 중 WT, pH, TOC이 높으며 Chironominae가 다른 아과에 비해 높은 개체수가 확인된 낙동강에 위치한 GG와 DS로 형성되었다. 그룹 3은 한강에 위치한 IP와 금강에 위치한 SJ으로 환경요인 중 WT, TOC, Chl-a가 상대적으로 낮은 수준을 보였다. 깔따구 개체수는 Chironominae 뿐 아니라 Orthocladine와 Tanypodinae가 비슷한 수준으로 출현하였다.
- , 2012). 따라서 본 연구에서 조사 지점별로 뚜렷하게 나타난 환경요인인 TOC, Chl-a가 식물플랑크톤 혹은 유기 쇄설물 등 크기가 적은 유기물량을 지시할 수 있음을 고려할 때, 출현한 깔따구 분포의 차이는 섭식 형태의 차이에 의한 각 아과별 선호도가 높은 먹이원의 조성 차이가 잘 반영된 결과로 보여진다.
- 본 연구에서 Chironomina가 우점하고 있던 JS, GG, DS는 TOC와 Chl-α의 농도가 높은 것으로 나타났으며, 이는 주변에 위치한 도시와 농경지에서 유입되는 다양한 유기물질에 의한 결과로 사료된다. 따라서 본 연구에서 확인된 깔따구 아과별 유의성을 보인 환경요인 (WT, TOC, Chl-a)과 이러한 환경요인을 바탕으로 그룹이 나뉜 집괴 분석 결과는 조사 지역에 따른 환경적 특성과 깔따구의 아과별 서식 환경의 선호도가 잘 반영된 것으로 생각된다.
- 19 mg L-1로 다른 조사 지점에 비해 상대적으로 낮은 농도를 보였다. 또한, JS, GG는 각각 평균 3.93 mg L-1, 3.91 mg L-1로 비슷한 수준을 보였으며, DS는 3.19 mg L-1로 조사 지점 중 가장 높게 나타났다. Chl-a는 IP에서 평균 6.
- 조사 지역 중 IP, SJ은 다른 조사 지역에 비해 WT, pH, TOC, Chl-a가 낮은 수준을 보였으며, 깔따구 개체수 결과에서는 Chironominae, Orthocladinae, Tanypodinae가 비교적 균등한 수준으로 관찰되었다. 반면, JS, GG, DS는 Chironominae가 높은 비율로 우점하며, TOC와 Chl-a의 농도가 높게 나타났다. 각 조사 정점에 대한 깔따구 군집 조성의 특징과 환경요인을 반영한 집괴분석 결과 4대강 보는 3개의 그룹으로 구분되었으며, 이는 정점별 환경 차이와 깔따구의 대악 및 하순기절의 구조에 따른 먹이원 선호도 차이와 일치하였다.
- 본 연구에서 Chironomina가 우점하고 있던 JS, GG, DS는 TOC와 Chl-α의 농도가 높은 것으로 나타났으며, 이는 주변에 위치한 도시와 농경지에서 유입되는 다양한 유기물질에 의한 결과로 사료된다.
- 본 연구는 국내 4대강에 위치한 보 환경에서 서식하는 깔따구를 대상으로 군집 분포와 종조성, 환경요인들과의 관계에 대해 파악하고자 하였다. 본 연구에서 확인한 깔따구의 아과별 개체밀도, 우점종 및 군집지수는 IP와 SJ가 유사하며 JS, GG 그리고 DS에서 유사하게 나타나 지역별 뚜렷한 개체분포의 차이가 확인되었다.
- 풍부도(RI)는 DS와 IP가 높은 것으로 확인되었다. 우점도 지수가 높은 JS는 균등도, 풍부도, 그리고 균등도 등에서 가장 낮은 값을 보이는 특징이 확인되었다.
- 전체 조사 정점에서 관찰된 깔따구는 총 3아과 18속 25종이 출현하였다. Chironominae의 출현 종수는 IP에서 12종으로 가장 많은 종수를 보였으며 JS는 7종으로 가장 낮은 종수를 나타내었다.
- Orthocladinae와 Tanypodinae의 종수는 조사 정점별 큰 차이가 없었다 (Table 1). 조사 정점별 개체밀도는 IP, JS, GG에서 약 20,000 ind. m-2로 유사한 반면, SJ와 DS는 각각 16,870 ind. m-2, 13,190 ind. m-2로 낮은 수준을 보였다 (Fig. 3). 또한, 조사 정점 간 우점종은 뚜렷한 차이를 나타냈다 (Table 2).
- 본 연구에서는 4대강 보(이포보, IP; 세종보, SJ; 죽산보, JS; 강정고령보, GG; 달성보, DS)에 서식하는 깔따구 군집 분포를 조사하고 서식환경에 영향을 주는 여러 환경인자를 측정하였다. 조사 지역 중 IP, SJ은 다른 조사 지역에 비해 WT, pH, TOC, Chl-a가 낮은 수준을 보였으며, 깔따구 개체수 결과에서는 Chironominae, Orthocladinae, Tanypodinae가 비교적 균등한 수준으로 관찰되었다. 반면, JS, GG, DS는 Chironominae가 높은 비율로 우점하며, TOC와 Chl-a의 농도가 높게 나타났다.
- 조사 지역별로 채집된 깔따구 개체수를 통해 산출한 생물지수에서 우점도 지수(DI)는 GG와 JS가 높은 수준을 보인 반면, 다양도 지수(Hʹ)와 균등도(Jʹ)는 IP가 가장 높은 수준을 보이고 있었다(Table 3). 풍부도(RI)는 DS와 IP가 높은 것으로 확인되었다.
후속연구
- 각 조사 정점에 대한 깔따구 군집 조성의 특징과 환경요인을 반영한 집괴분석 결과 4대강 보는 3개의 그룹으로 구분되었으며, 이는 정점별 환경 차이와 깔따구의 대악 및 하순기절의 구조에 따른 먹이원 선호도 차이와 일치하였다. 따라서 본 연구에서는 연구 정점 간 먹이원의 차이에 의해 깔따구의 군집 구조의 차이가 나타나는 것을 확인하였으며, 향후 각 깔따구 과 별 주 먹이원에 대한 연구에 대한 필요성을 제시한다.
- 본 연구에서 확인된 기초생산자의 생체량 (Chl-a) 및 유기물의 지표 (TOC)와 아과별 깔따구의 군집 조성의 상관성은 추후 깔따구의 군집 조성을 활용한 서식지 평가를 위해서 각 아과별 먹이원에 대한 자세한 정보의 필요성을 제시하고 있다.
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