서 론

우리나라 서·남해에는 내륙과 인접한 많은 섬들이 산재되 어 있으며, 이들 섬들의 독립된 소하천에는 각 종의 담수어 류가 서식하고 있다. 또한 외부의 다른 하천과는 고립되어 있어 수계 내 서식하는 담수어류는 섬과 섬 사이뿐만 아니 라 섬 내의 하천 간에서도 서로 격리되어 분포하고 있기 때문에 섬의 담수어류 자료는 각 하천의 어류상 뿐만 아니 라 섬의 생성과 연관된 지사학적 사건, 어류의 지리분포, 하천 생태적 특징 등을 연구하는데 귀중한 자료를 제공해 주기도 한다(Son and Song, 1998). 이러한 섬들은 그 면적 에 따라서 소하천의 규모가 비교적 작고, 하천길이가 짧은 특징을 가지고 있다. 소하천들은 우리나라 산과 강을 연결 해주는 연결 통로로서의 핵심 역할을 하는 하천을 말한다 (Haigh et al., 2004; Wipfli et al., 2007). 일반적으로 소하 천은 전체 국토 또는 유역면적에서 그 해당 범위가 매우 넓고, 자연적으로나 사회적으로 다양한 특성을 지니게 된 다. 통계자료에 의하면 우리나라 국가 및 지방하천의 연장 은 총 26,841㎞이나, 소하천은 35,815㎞로, 오히려 소하천 연장길이가 국가 및 지방 하천에 비하여 1.2배 긴 것으로 나타나(Cheong et al., 2011; Ahn et al., 2011), 우리나라 소하천의 적절한 관리가 하류하천과 유역관리에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Harding et al., 1999). 또한, 잘 보전된 산림지대의 소하천은 고유종 및 멸종위기 종들이 서식할 수 있는 생물서식처로서의 역할을 하는 것으 로 보고되고 있다(Haigh et al., 1999; Wipfli et al., 2007). 그럼에도 불구하고, 국내 소하천들은 경작지나 주거지역 및 위락시설 조성 등 하천 주변의 토지 이용이 고도화되어 있 고(Seo, 2009), 이에 따른 과다한 용수의 이용 및 미처리된 오수가 유입되어 하천수의 고갈과 각종 수질 오염을 유발하 고 있다(Yang and Choi, 2001; Hwang and Lee, 2005).

연구 대상지역인 남해도는 면적 357.66㎢로 우리나라에 서 다섯 번째로 큰 섬이며, 북쪽으로는 하동군과 사천시, 동쪽으로는 통영시, 서쪽으로는 전남 광양시와 여수시, 남 쪽으로는 대한해협과 맞닿아 있다. 남해도의 지형은 남북으 로 약 30㎞, 동서로 약 26㎞의 길이를 가지고 있으며, 지세 는 망운산(786m), 금산(681m), 원산(627m)등 산악이 많아 하천의 길이가 모두 짧고, 평야지대가 매우 협소한 특징을 가지고 있다. 해안은 굴곡이 심하고 302㎞에 달하는 긴 해 안선과 주변 연근해에 유인도 3개, 무인도 76개가 있으며, 서북부에는 섬진강 하구에서 형성된 대사주가 많아 연근해 에 어족자원이 풍부하다. 남해군의 연평균 기온은 15.2℃이 고, 연평균 강수량은 1,730㎜내외이며, 평균습도는 64%로 온화한 해양성 기후로 많은 강수량을 보이고 있다. 집중되 는 강우로 인해 6 ~ 9월 사이에 유량이 풍부하지만, 12 ~ 3월 사이는 유량이 적어 전체적으로 유량변화가 큰 특징을 보인다(Lee and Kim, 2005). 남해도는 산림면적이 68%로 우리나라 섬 중에서 산림의 비율이 가장 높은 지역이기 때 문에 상대적으로 농지의 면적은 23%에 불과해 하천들 대부 분이 산지형 하천의 특성을 보이고 있다. 이로 인하여 대부 분의 소하천들이 유로연장은 짧고, 유역면적은 작아서 유역 의 경사가 급한 편이다(MOE, 2006; 2007; 2008).

따라서, 본 연구에서는 소하천의 어류상과 수생태계 건강 성에 영향을 미치는 수질 및 서식환경을 조사하고 소하천 수변과 상류 유역 관리 방안을 연구하기 위하여 남해도의 전 수계를 대상으로 이·화학적 수질과 물리적 서식지 평가 및 어류상 조사를 실시하였다. 남해도 어류상에 관련된 주 요 문헌들을 살펴보면, 전국자연환경조사의 일환으로 조사 된 어류상(MOE, 2003; 2010) 이외에 대부분이 연안해역 어류 종조성(Huh and Kwak, 1998; Lee et al., 2000; Kwak et al., 2008; Seo et al., 2013)에 관한 연구들로서 담수 어류 상을 언급한 자료가 존재하나, 전반적으로 빈약하며, 남해 도 전역에 분포하는 소하천에 대한 물리적 하천환경 및 담 수 어류상에 대한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구 는 남해도 소하천의 담수 어류상과 더불어 물리적 서식환경 특성과 이화학적 수질 특성을 파악하여, 어류군집과 환경요 인과의 관계를 밝히고자 하였다. 또한, 분석된 기초자료를 근거로 하여 남해도 소하천의 수생태계 보존 및 복원을 위 한 효율적인 관리 방안을 제안하고자 하였다.

연구 방법

1.조사시기 및 조사지점

남해도에 소하천들의 하천환경 및 서식어류에 대한 현장 조사는 2014년 한 해 동안 8월 25 ~ 29일, 10월 13 ~ 17일에 총 2회에 걸쳐서 실시하였으며, 선정된 23개의 소하천에서 각 조사 지점은 하천의 길이를 고려하여 3㎞ 미만인 소하천 은 1개, 3 ~ 6㎞ 사이의 소하천은 2개, 6㎞ 이상의 소하천은 3개 지점을 선정하였으며, 2개 이상의 지점을 가지고 있는 소하천에서는 상류부터 하류까지 다양한 서식환경이 포함 될 수 있도록 2 ~ 3㎞ 간격으로 지점을 선정하였다. 남해도 소하천 23개에서 총 31개 지점을 선정하였으며(Figure 1), 각 조사지점의 행정구역, 위도 및 경도는 다음과 같다.

2.이·화학적 수질특성 및 물리적 서식환경 조사

각 지점별 이화학적 수질 특성을 조사하기 위하여 다항목 수질측정기(YSI Professional Plus, USA)를 사용하여 수온, pH, 용존산소량(DO), 전기전도도(Conductivity) 등을 측정 하였으며, 측정된 자료는 어류군집과 서식환경과의 관계를 분석하기 위한 보조자료로 활용하였다. 어류 서식환경의 물 리적 특성을 조사하기 위하여 하폭, 유폭, 수심, 하상구조를 측정하였으며, 하천의 형태는 Kani(1944)의 방법으로 구분 하였고, 하상구조는 Cummins(1962)의 방법을 적용하였다. 각 하천의 물리적 서식지 평가는 하천특성이 잘 나타나는 구간을 선정하여 조사를 수행하였다. 또한 하천의 물리적 서식지 특성을 평가하기 위하여 Plafkin et al.(1989)에 의해 제안된 물리적 서식지평가 모델을 국내 하천 특성에 맞게 보 완된 11개의 다변수 메트릭 모델(An and Kim, 2005)을 이용 하여 평가하였다. 물리적 서식지 건강도 평가(Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)를 위한 메트릭 모델은 M₁ 하상구조/서식처 피복도(Substrate/Instream cover), M₂ 하 상매몰도(Embeddedness), M₃ 유속/수심 조합(Flow velocity/ depth combination), M₄ 하상유실 및 토사축적도(Bottom scouring & sediment deposition), M5 유량 상태(Channel flow status), M₆ 수로 변경도(Channel alteration), M₇ 여울 빈도 및 하천굴곡도(Frequency of riffles or bends), M₈ 제 방 안정도(Bank stability), M₉ 제방식생 보호도(Bank vegetative protection), M₁₀ 천변 식생대 폭(Riparian vegetative zone width) 및 M₁₁ 소규모 댐의 존재유무(Dam construction impact)의 11개 메트릭으로 구성되어 있다. 각 변수 값의 등급구분은 US EPA(1993)의 기준에 의거하여 각 메트릭 으로부터 얻어진 값의 합을 최종적으로 최적상태(Excellent, 220 ~ 182), 양호상태(Good, 168 ~ 124), 보통상태(Fair, 110 ~ 66), 불량상태(Poor, 52 ~ 8)의 4개 등급으로 구분하 여 평가하였다.

3.토지이용도 및 통계 분석

남해도 수계 조사 지점 주변의 토지이용 현황을 분석하기 위하여 1차적으로 현장조사를 실시하였고, 1 : 50,000의 지 도를 이용하여 수환경에 영향을 미칠 수 있는 요소들을 조 사하였다. 또한, 인공위성 사진(1 : 20,000)을 활용하여 조 사 지점의 토지이용 유형을 산림 면적률, 농업지역 면적률, 주거·상업지역 면적률에 따라 산림형 하천(Forest stream, Fo), 농지형 하천(Agricultural stream, Ag), 도심형 하천 (Urban stream, Ur)으로 구별하였고, 각 지점별 상·하류 200m 범위에서 하안으로부터 500 m 이내의 수변구역 면적 을 계산하여 토지이용 유형에 따른 상대비율을 분석하였다. 인공 위성 사진은 국토지리정보원(National Geographic Information Institute, NGII)에서 측량한 사진을 사용하였다.

4.어류 채집 및 생태길드 분석

어류 채집은 본 조사대상 하천들의 규모가 하천차수 3차 하천 이하인 소하천들로 투망(망목 7 × 7㎜)과 족대(4 × 4㎜)만을 이용하여 조사를 실시하였으며, 투망을 이용한 어 류 채집이 적합하지 않은 지점에서는 족대를 이용하여 어류 채집을 실시하였다. 선정된 소하천별로 조사가 가능한 지점 을 중심으로 상·하류 50m의 범위 내에서 조사를 실시하였 으며, 채집된 어류는 자연자원의 보호를 위하여 현장에서 종을 동정하고, 개체수를 기록한 후 대부분 방류하였으며, 사진촬영이나 표본제작, 동정이 모호한 개체에 대해서는 10% 포르말린용액에 고정 후 실험실로 운반하여 동정·분류 하였다. 어류 동정에 사용한 동정표는 국내에서 발표된 검 색표(Kim and Park, 2002; Choi et al., 2002; Lee and Rho, 2006, Han et al., 2015)를 이용하였으며, 분류체계는 Nelson(2006)의 분류체계를 따랐다.

5.통계 분석

각 지점별 어류 군집특성을 분석하기 위하여 각 지점에서 출현한 종수와 개체수를 기준으로 조사지점의 어류 군집분 석은 종 다양도 지수(Shannon and Weaver, 1963), 균등도 지수(Pielou, 1966), 종 풍부도(Margalef, 1958) 및 우점도 (McNaughton, 1967) 지수 등을 Primer 5.0 프로그램을 이 용하여 조사지점 간의 유사도를 비교하였다. 또한, 어류 군집 구조와 환경요인 간의 관계를 분석하기 위하여 PC-ORD(V5) 를 이용하여 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA)을 실시하였다. 본 연구에서는 31개 지점에서 조사된 어류상 인자의 공간적 분포 패턴을 유형화하기 위해 Self-Organizing Map(SOM)의 분석방법을 이용하였다 (Kohonen, 2001; Park et al., 2003). SOM은 비지도학습 신경회로망의 일종으로 자료를 입력하게 되면 반복된 계산 과정을 거쳐 입력자료를 최적화하고 자료의 차이성에 기인 하여 분류하는 학습의 과정을 거치게 되며, 최종적으로 효 율적인 시각화를 위한 이차원격자에 N개의 육각형 격자(출 력 뉴런)로 출력된다(Kohonen, 2001; Park et al., 2003). 본 연구에서 출력 뉴런의 수 결정은 경험식(5 ×표본수 ) 에 근거하여 28개 격자(N = 7 × 4)를 사용하였다(Vesanto and Alhoniemi, 2000). 분석에 사용된 입력 자료는 각 지점 에서 측정된 생물학적, 물리적, 화학적 변수를 이용하였다. 생물학적 자료는 출현한 종과 개체수를 바탕으로 어류의 내성도(Tolerance)와 영양단계(Trophic level)에 대한 범주 로 구분하였으며, MOE/NIER(2006)의 분류기준에 의거하 였다. 어류의 내성도는 수질 오염도에 따라 쉽게 사라지는 민감종(Sensitive species, SS)과 수질 오염도에 따라 상대 적인 비율이 증가하는 내성종(Tolerant species, TS), 그리고 두 범주의 중간에 해당하는 중간종(Intermediate species, IS) 으로 구분하였다. 영양단계 구조는 섭식 특성에 따라 잡식종 (Omnivores, O), 충식종(Insectivores, I), 육식종(Carnivores, C), 초식종(Herbivores, H)으로 구분하였다(Barbour et al., 1999). 물리적 변수로는 하상구조, QHEI, 고도(Altitude)를 이용하였으며, 화학적 변수는 수온, pH, 용존산소량(DO), 전기전도도(Conductivity)를 입력 자료로 사용하였다. SOM 분석은 Matlab(Ver. 6.1) 환경에서 분석되었으며, SOM toolbox(http://www.cis.hut.fi/projects/somtoolbox)에서 제 공하는 함수와 인자들을 이용하였다.

결과 및 고찰

1.남해도 소하천의 물리·화학적 특성

본 조사에서 관찰된 각 조사지점의 물리적 서식환경은 Table 1에 나타낸 바와 같다. 대부분의 조사지점은 하천의 평균 폭과 유폭이 각각 9.8 ~ 13.7m, 3.1 ~ 6.2m로 매우 협소하며, 수심도 30 ~ 80㎝로 얕아 유량이 적은 소하천의 특징을 보였다. 각 지점별 하상구조는 대부분 암반이나 큰 돌 또는 자갈로 이루어져 있는 Aa형의 하천구조를 지니고 있었다. 모래나 뻘이 많은 지역은 하천 하류부의 일부 지점 에 국한되었다. 전체 31개 지점 중 Aa형은 26개 지점이었으 며, Bc형은 5개 지점이었다(Table 1). 남해도의 대부분의 소하천들은 하천 길이가 짧고, 경사도가 높기 때문에 중·하 류부에 위치한 지점들 역시 유속이 빠르고 수온이 낮으며 용존산소가 많은 특징을 지니고 있었다. 하폭 및 유폭은 비 교적 좁았으며, 하천차수가 높은 지점일수록 증가하는 양상 을 보였다. 남해도 소하천의 하상구조를 살펴보면, 자갈 (pebble)의 비율이 가장 높은 것으로 나타났으며, 특히 하천 차수가 3차하천인 봉천, 화천과 서상천 하류지점(S10, S13, S25)에서 가장 높은 값을 보였다. 반면 하상구조는 하류로 갈수록 큰 돌(bolder)의 비율이 감소하고, 모래(sand)의 비 율이 증가하는 경향을 보였다(Figure 2). 이는 3차 하천에 해당되는 지점들(S10, S13, S25)이 해수와 가까운 기수역 지점들로서 하폭이 증가함에 따라 유속이 감소하고, 조수간 만의 차이로 인하여 하상 구조 및 유량에 영향을 받기 때문 에 하상기질의 유실보다는 퇴적되는 비율이 높아 모래의 비율이 증가한 것으로 판단된다. 특히 남해도 소하천들은 대부분 남해도 해안선에 많이 위치하기 때문에 이러한 변화 가 더욱 크게 나타난다. 이러한 남해도 소하천의 고유한 특 징은 내륙의 소하천과는 달리 갈수기에 생태 유지유량 확보 가 어렵고, 서식처의 건천화가 빈번히 발생되고 있으며, 해 수의 영향을 받기 때문에 내륙의 하천에 비하여 상대적으로 서식하는 어류의 다양성이 빈약한 것으로 판단된다.

조사기간 중 수온은 1차 조사시기인 8월에 17.5 ~ 28.3℃ 의 범위를 보인 반면, 2차 조사시기인 10월에 15.7 ~ 22.1℃ 로 계절별 차이를 보였으며, 하류부 지점일수록 높은 수온 을 보이는 경향을 보였다. pH는 6.55 ~ 8.85의 범위를 보였 으며, 계절별 차이보다는 지점별 차이가 더 뚜렷한 것으로 나타났다. DO 농도의 경우 대부분이 6 ~ 8mgL^-1의 범위로 지점별 차이를 보였으며, 하천의 상류부에 위치하여 고도가 높은 지역일수록 높은 값을 보였다. 특히 바다와 인접한 기 수역 특성을 보이는 지점(S20)에서는 3.1mgL^-1로 매우 낮 은 농도를 나타냈다. 전기전도도는 강수량이 많았던 8월에 대부분 지점에서 45 ~ 150μScm^-1의 범위를 보인 반면, 2차 조사인 10월에는 49 ~ 200μScm^-1의 범위를 보여 강우로 인한 계절별 차이가 나타났으며, 일부 기수역 특성을 보이 는 지점에서는 6,628μScm^-1의 값을 나타내 해수의 유입이 영향을 미친 것으로 판단된다. 또한 민가 및 농경지가 밀집 된 지역을 관통하는 소하천(봉천, S8 ~ S10)의 경우, 그렇지 않은 지점에 비하여 전기전도도 값이 상대적으로 높은 경향 을 보였는데, 이는 소하천 주변 민가에서 유입되는 생활하 수 및 논, 밭 등과 같은 경작지에서 유입되는 유기오염원들 이 이·화학적 수질에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

2.어류상

남해도 23개 소하천의 31개 지점에서 채집된 어류는 모 두 13과 38종 3,593개체로 나타났다. 이 중 잉어과(Cyprinidae) 와 망둑어과(Gobiidae) 어류가 각각 11종씩 출현하였으며, 개체수를 기반으로 한 상대풍부도는 각각 49.3%, 35.3%로 다른 분류군에 비하여 높은 비율을 차지하였다. 미꾸리과 (Cobitidae) 어류는 4종, 메기과(Siluridae)와 숭어과(Mugilidae) 어류는 2종, 동자개과(Bagridae)를 비롯한 7개 과에서 각각 1종씩 출현하였다. 일반적으로 잉어과 어류의 우세현상은 서해와 남해로 유입되는 우리나라 하천 어류상에서 나타나 는 공통된 특징으로 어류상과 관련된 많은 연구들(Kim and Lee, 2001; Byeon et al., 2008; Kim et al., 2012; Han and An, 2013; Chae et al., 2015)에서 동일한 결과를 보인다. 본 연구지역은 내륙에 있는 소하천들에 비하여 망둑어과 어종이 높은 비율을 보이고 있는데, 이는 조사된 소하천들 이 모두 바다로 직접 유입되고 있으며, 방조제와 같이 해수 의 유입을 막는 장애물이 없어 어류의 이동이 원활하기 때문 으로 사료된다. 남해도에서 채집된 전체 어류 중 참갈겨니 (Zacco koreanus)와 민물검정망둑(Tridentiger brevispinis) 의 상대풍부도가 각각 30.3%, 10.3%로 가장 높은 비율을 보였으며, 특히 참갈겨니는 남해도 소하천 전역에 우점하여 분포하고 있었다. 참갈겨니는 하천 중·상류역의 유속이 빠 르고, 바위 및 큰 돌로 구성된 하상구조를 보이는 지점들 중 여울이 많아 용존산소량이 풍부한 맑은 수역에서 서식하 는데(Choi et al., 2006; Chae and Yoon, 2010; Hur and Seo, 2011; Yoon et al., 2014), 남해도 전체 지점들 중에서 이와 같은 서식지 특성을 보이는 19개 지점(항존도 61.3%) 에서 우점적으로 출현하였다. 반면, 민물검정망둑은 소하천 과 바다가 서로 인접한 지점들에서 담수와 해수의 수체교환 이 활발히 이루어지는 지점들에서 우점적으로 출현하였다.

법정보호종은 멸종위기 II급으로 지정된 백조어(Culter brevicauda)가 S6(대곡천)에서 1개체만 출현하였으며, 그 외 다른 법정보호종은 채집되지 않았다. 한국고유종은 쉬리 (Coreoleuciscus splendidus), 긴몰개(Squalidus gracilis majimae), 참갈겨니, 왕종개(Iksookimia longicorpa), 남방 종개(Iksookimia hugowolfeldi), 눈동자개(Pseudobagrus koreanus), 미유기(Silurus microdorsalis), 자가사리(Liobagrus mediadiposalis) 등 8종(33.8%)으로 한반도 전체 고유종 빈 도인 28.8%(Kim et al., 2005)보다 높은 비율을 보였다. 여 울성 저서종(riffle benthic species)은 총 6종(16.8%)이 출현 했는데, 하상교란에 직접적으로 영향을 받는 여울성 저서종 의 비율이 상대적으로 낮은 경향을 보였다. 채집된 어종 중 회유성 어종은 은어(Plecoglossus altivelis altivelis, 1.2%) 와 황어(Tribolodon hakonensis, 0.5%) 2종이 출현하였다. 외래도입종인 배스(Micropterus salmoides)가 정포천(S5) 에서 서식이 확인되었다. 이전 조사(MOE, 2010)와 비교한 결과, 본 조사에서 추가적으로 서식이 확인된 종으로는 1차 담수어종인 잉어(Cyprinus carpio), 긴몰개, 버들치(Rhynchocypris oxycephalus), 백조어, 미꾸라지(Misgurnus mizolepis), 남 방종개, 눈동자개, 메기(Silurus asotus), 자가사리, 큰입배스 와 2차담수어인 황어, 가숭어(Chelon haematocheilus), 주둥 치(Leiognathus nuchalis), 문절망둑(Acanthogobius flavimanus), 풀망둑(Synechogobius hasta), 갈문망둑(Rhinogobius giurinus), 민물두줄망둑(Tridentiger bifasciatus), 검정망둑(Tridentiger obscurus), 모치망둑(Mugilogobius abei), 미끈망둑(Luciogobius guttatus), 복섬(Takifugu niphobles) 및 해산어인 감성돔 (Acanthopagrus schlegelii) 등 총 23종의 서식이 확인되였 다. 반면, 뱀장어(Anguilla japonica)는 본 조사에서 확인되 지 않았다(Table 2).Table 2

3.남해도의 소하천의 물리적 서식지 평가

본 연구에서 남해도 소하천 31개 지점을 대상으로 한 정 성적 서식지 평가지수(Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI) 모델에 따르면, 지점별 물리적 서식지 건강도는 지 점별로 뚜렷한 차이를 보였다. QHEI 분석 결과, 전체 지점 중 S23 지점이 194로 “최적상태(Excellent condition)”로 평 가된 반면, S28 지점이 41로서 “최악상태(Poor condition)” 로 평가되었다. S23 지점은 화천의 상류지역으로 인간의 인위적 활동이 적으며, 집수역내 산림의 비율이 80% 이상 을 차지하고 있어 자연형 하천의 특성을 보인 반면, S28 지점은 인간의 인위적 활동이 매우 높은 도심지를 관통하 며, 집수역 중 농경지 및 도심지의 비율이 60% 이상을 차지 하고 있는 전형적인 도심형 하천의 특성을 보이고 있었다. 이외에 도심 외곽지역에 위치해 있으면서, 산림의 비율이 상대적으로 높은 지역에 위치한 지점들(S1, S3, S10, S11, S14, S19, S22, S24 ~ 26)에서 QHEI 값은 평균 152.4(n = 10)로 “양호상태(Good condition)”로 평가되었으며, 지 점의 위치가 도심지나 농경지에 위치한 지점들(S2, S4 ~ S6, S8, S9, S13, S15 ~ 17, S20, S29, S30)의 평균 QHEI 값은 91.5로 “보통상태(Fair condition)”로 평가되었다 (Table 3). 물리적 서식지 변수 11개 평가 메트릭 중 2개 메트릭을 제외한 전 항목이 낮은 값을 보였는데, 어류의 서 식 공간을 나타내는 M₁(Substrate/Instream cover)과 하천 바닥면의 상태를 나타내는 M₂(Embeddedness)만 “최적상 태 ~ 보통상태”를 보이고, 그 밖에 하천 서식지의 다양성을 나타내는 M₃(Velocity/Depth Combination)이나 도심하천 의 하상구조 직선화와 단순화를 평가하는 M_4~7은 낮은 점수 를 보였다(Table 3). 이는 남해도 소하천들이 주로 하천길이 짧고, 급한 경사로 인하여 하천형태가 직선화되어 있어 어 류 서식지 다양성이 단순화되어 있고, 이와 더불어 하천 정 비 및 제방공사 등의 인위적 서식지 교란이 M₈(제방 안정 도)와 M₁₀(천변 식생대 폭)의 점수를 낮추는 원인이 되었다. 또한 각 하천에서 무분별하게 건설된 인공보들로 인하여 어류의 이동성이 제한되기 때문에 M₁₁(소규모 댐의 존재 유무)에서도 전반적으로 낮은 점수로 평가되었다.

4.어류 군집분석

남해도 전 지점에서 종다양도지수(H′)는 1.39, 균등도 지 수(E′)는 0.71, 종풍부도지수(RI)는 1.51, 우점도지수(DI)는 0.34로 분석되었다(Figure 3). 조사 지점별로 종다양도지수 는 S7(동산천) 지점에서 2.40으로 가장 높은 값을 보였으며, S27(창선천) 지점에서 0.25로 가장 낮은 값을 보였다. 균등 도지수에서는 S26(영지천) 지점에서 0.92로 가장 높은 값을 보인 반면, S12(서상천)에서 0.35로 가장 낮은 값을 보였다. 종풍부도지수는 종다양도지수와 유사한 경향을 보였으며, S6(대곡천) 지점에서 3.27로 가장 높은 값을 보였고, S27 (창선천) 지점에서 0.22로 가장 낮은 값을 보였다. 우점도 지수는 종다양도 지수와 반대로 27(창선천) 지점에서 0.87 로 가장 높은 값을 보였으며, S7(동산천) 지점에서 0.11으로 가장 낮은 값을 보였다(Figure 3). 전체적으로 인간의 인위 적인 활동이 적고, 소하천들 중 바다와 인접한 지점에서의 어류군집이 비교적 안정된 군집구조를 보이는 것으로 분석 된 반면, 인간의 인위적 활동이 많고, 계절별 유량차이(건천 화 현상)가 심한 지점들(S11, S14, S18)에서는 어류의 군집 구조가 매우 불안정한 상태를 보이는 것으로 분석되었다. 한편, S5, S10, S13, S17, S24, S25의 지점들은 다른 지점들 에 비하여 종다양도지수, 균등도지수, 종풍부도지수 등이 높은 값을 보였다. 이 지점들은 대부분 소하천 하류부에 위 치한 지점들로서 경사가 낮아 유속이 완만한 특징을 보인 다. 경사는 어류 서식처에서 중요한 요인 중 하나인 소 (pool) 구간의 발달과 밀접한 관계가 있는데(Roni, 2003), 이 지점들은 대부분이 소(pool) 구간이 잘 발달되어 있어 어류의 산란장과 서식처가 다양하게 발달되어 있어 종풍부 도와 종다양성에서 비교적 높은 값을 보이는 것으로 분석되 었다(Al-Chokhachy et al., 2010). 이와는 반대로 S11, S14, S27과 같이 하천의 상류에 위치한 지점들은 하폭이 좁고, 하천 경사가 높아 어류의 서식처가 단순화되어 있기 때문에 종풍부도와 다양도는 상대적으로 낮은 값을 보이는 것으로 판단된다(Jackson et al., 2001; Taylor et al., 2006; Murray and Innes, 2009).

5.어류군집과 환경요인과의 관계

인공신경회로망(Self-Organizing Map, SOM)을 이용하 여 남해도 소하천들의 특성을 유형화 하였으며, Ward linkage 방법을 이용하여 SOM 출력노드로 군집분석(Cluster Analysis) 을 실시하였다. 모두 3개의 그룹으로 구분되었으며, 각 그룹 은 붉은색 굵은선으로 표시하였다(Figure 4a). 분석 결과, 하부(Cluster I)에 있는 지점들은 서상천, 화천, 양지천, 영지 천과 같이 인간의 인위적인 영향을 적게 받는 소하천들로 그룹화 되었으며, 상부(Cluster II, Cluster III)에 위치한 지 점들은 인간의 인위적 간섭이 많은 지역으로 구분되었다. 상부 좌측(Cluster II)은 문항천, 대곡천, 봉천, 다천천, 다모 천, 임포천 등 주로 하천 주변이 농경지인 지점들이 주를 이루는 반면, 상부 우측(Cluster III)은 동산천, 창선천과 같 이 주변이 도심지인 소하천들이 그룹화되었다(Figure 4a). 이러한 결과는 남해도 소하천들이 토지이용도 및 인간의 인위적 활동에 따라 특성이 구별되는 것으로 판단되었다. SOM학습을 위하여 입력된 물리적 서식환경, 어류군집 및 이·화학적 수질자료들이 각 지점별로 분포하는 정도를 2차 원 도면에 형상화하였으며, 그 결과로 도출된 각 변수들의 상대적 중요도를 분석하였다(Figure 4b). 그 결과, Cluster I의 지점들은 높은 고도(Altitude)를 보여 소하천 상류에 위 치하고 있었으며, 물리적 서식지 평가지수(QHEI)도 높은 점수를 보이는 것으로 나타났다. 자연형 하천의 특성을 보 이는 Cluster I의 지점들은 어류군집에 있어서도 이·화학적 수질상태를 반영하는 민감종과 물리적 서식환경을 반영하 는 충식종, 자연형 하천의 지표가 되는 고유종의 비율이 상 대적으로 높게 나타났다(Figure 4b). 반면, Cluster I에 비하 여 하류부 하천의 특성을 보이는 Cluster II, Cluster III은 하천규모가 상대적으로 큰 것으로 분석되었으며, 낮은 고도 로 인하여 유속이 느리고, 이로 인해 하상에 자갈(pebbles) 의 퇴적율이 높은 하상 특성을 나타냈다. 이 그룹에 해당하 는 지점들은 어류 군집에 있어서도 수질오염이 진행될수록 증가하는 내성종 및 잡식종의 상대비율이 높게 나타났다 (Figure 4b). 이러한 경향은 Cluster II보다 Cluster III에서 더 두드러지는 것으로 분석되었는데, 이는 Cluster III의 하 천들이 대부분 도심형 소하천들로 인간의 인위적인 영향이 더 높기 때문으로 판단된다. 어류군집 구성 및 분포에 영향 을 주는 요인을 알아보기 위하여 실시한 주성분분석 결과, 여러 요인들 중 물리적 요인(고도, QHEI)이 주된 요인인 것으로 분석되었다(Figure 5). Group-I의 지점들은 고도가 높고, 하천차수가 낮은 하천의 상류지점들로서, QHEI값이 비교적 높은 산지형 하천으로 인간의 인위적 간섭이 낮아 민감종 및 충식종의 비율이 높고, 고유종의 비율도 상대적 으로 높게 나타났다. 이화학적 수질변수에서도 수체 내 이 온량을 나타내는 전기전도도에서도 낮은 값을 보였다 (Figure 4b). 반면 Group-II와 Group-III의 지점들은 하천차 수가 높고, 고도가 낮은 중하류 지점들로서, QHEI 값이 비 교적 낮은 도심형 하천으로, 인간의 인위적 간섭이 높아, 내성종 및 잡식종의 비율이 높고, 고유종의 비율이 낮아 Group-I과는 다른 결과를 나타냈다(Figure 4b). 이는 SOM 의 군집분석 결과와 마찬가지로 하천에 서식하는 어류군집 은 다양한 환경에 영향을 받는데 그 중에서도 물리적 환경 (인위적 영향, 토지이용도)에 큰 영향을 받은 것으로 사료되 며, 이는 기존의 많은 연구들을 통해 보고되었다(Wang et al., 2003; Rowe et al., 2009). 특히, 고도는 하천 경사도에 직접적으로 영향을 주며, 하상 구성, 소(pool)와 여울(riffle) 구간의 발달, 유량의 안정성 등은 소하천에서 살아가는 어 류의 다양성 및 풍부도에 깊은 상관관계가 있기 때문에 (Gorman and Karr, 1978; Milner et al., 1985), 고도에 따라 서 남해도 어류군집이 영향을 받은 것으로 판단된다. 또한, 남해도 일부 소하천에서는 인간의 인위적 교란(제방 공사, 하수도 유입, 하천 주변 경작 등)으로 인해 어류의 서식공간 과 안정성의 훼손(QHEI)으로 어류의 다양성이 감소된 것으 로 판단된다(Shields et al., 1994; Paller et al., 2000; Allan, 2004; Mendonça et al., 2005). 이러한 물리적 영향들(고도, QHEI)이 복합적으로 작용하여 남해도 소하천 어류군집에 영향을 주고 있는 것으로 사료된다.

남해도의 소하천에서 어류 군집구조는 일차적으로 하천 의 물리적 서식환경에 의하여 영향을 받는 것으로 나타났으 며, 특히 인간의 인위적인 교란이 증가하는 지점일수록 내 성종과 잡식종의 상대적 비율이 높고, 민감종, 충식종, 고유 종의 비율은 상대적으로 낮게 나타났다. 결론적으로 남해도 소하천 생태계를 보존 및 복원하기 위해서는 담당 지자체의 선택적이고, 집중적인 생태계 관리가 요구되며, 본 연구 결 과를 기초로 하여 생태적으로 보존가치가 높거나(서상천, 화천, 임포천, 금평천), 복원이 요구되는 소하천(봉천, 창선천, 다천천)을 선별하여 집중적으로 관리한다면, 남해도 소하천 생태계의 건강성은 지속적으로 유지될 것으로 사료된다.