• 서 론
• 연구방법
• 1. 조사지점 및 시기
• 1) 조사지점
• 2) 조사시기
• 2. 조사방법
• 1) 어류의 채집 및 분류
• 2) 미소서식처 구분
• 3) 서식처의 물리⋅화학적 특성분석
• 4) 군집분석
• 5) 통계분석
• 결과 및 고찰
• 1. 조사지 개황
• 2. 어류상
• 3. 우점종
• 4. 군집분석
• 5. 통계적 분석 및 비교
• 1) 유사도 분석
• 2) 주성분 분석

서 론

양화천은 남한강으로 유입되는 제 1지류로 경기도 이천시 설성면의 마옥산(445m)에서 발원하여 모가면과 능서면의 경계를 이루며 흐르다 여주군 흥천면을 거쳐 남한강으로 유입되는 이천시의 대표적인 하천이며, 유역면적은 334.0 ㎢, 유로연장은 32.0km이다. 유역형상은 상류부는 유역폭이 넓고 하류부는 유역폭이 좁게 되어있는 형상이며, 평균폭은 약 7.5km이다. 하천생태계에서 상위소비자인 어류는 먹이사슬에 있어 다른 생물종들과 밀접한 관계를 가지며, 그 지역의 생물다양성을 대표한다(Lee et al., 2006). 하천생태계는 여러 가지 요인들에 의하여 어류상의 변화를 유발할 수 있으며, 자연적인 요인보다 인위적인 요인에 의해 그 환경변화가 심화될 수 있다(Rutherford et al., 1987). 이로 인하여 먹이사슬 및 서식환경이 좋은 조건보다는 나쁜 조건으로 변화하여 어류의 종다양도가 감소하는 결과를 초래하고 있다(Hur et al., 2010). 

 최근 들어 하천생태계에 관심이 높아지면서 생태적으로 교란된 하천을 복원하고 있는 실정이며, 하천이 복개된 지역을 중심으로 하천을 복원하거나 인공하천을 만들어 자연형 하천으로 가꾸어 가고 있다(Kim and Ahn, 2006). 자연형 하천을 통한 연구는 직강화와 콘크리트로 정비된 하천에서 생태적인 하천의 복원에 큰 역할을 한다고 할 수 있다. 뿐만 아니라 현재까지 인공적이고 획일적인 하천정비로 인한 문제점들이 노출되면서 인공화된 하천을 원래의 자연스러운 하천상태로 되돌리고자 하는 사회적 및 기술적 대안들이 다각적으로 모색되고 있으며, 시험 적용되기에 이르렀다(Choi et al., 2011).

 최근 서식처 유형별 어류에 대한 연구는 Lee et al.(2009)과 Choi et al.(2011)에 의해서 이루어졌다. Lee et al.(2009)은 갑천에서 Choi et al.(2011)은 탄천에서 서식처 유형에 따른 어류군집의 특성 및 특정 개체군에 대하여 언급하였으며, 서식처 유형의 구분은 동일하여도 어류가 서식하는 생태적 환경에 따라 차이가 나타나는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구는 양화천의 비교적 서식처 구분이 뚜렷한 구간을 대상으로 서식처 유형별 물리적 환경요인과 어류군집의 분포특성을 분석하여 어류의 서식환경에 적합한 하천복원 기술을 개발하는 기초 자료로 활용하고자 하였다.

연구방법

1. 조사지점 및 시기

1) 조사지점

 조사지점은 각 서식처 유형을 달리하는 총 8개의 조사지점을 선정하였으며, 각 조사지점의 GPS(WGS)는 다음과 같다(Table 1, Figure 1).

Table 1. Habitat type and GPS at each site in the Yanghwa stream

Figure 1. The map showing the study area in the Yanghwa stream

2) 조사시기

 현장조사 기간은 2008년 8월부터 2009년 6월까지 총 4회에 걸쳐 실시하였으며, 각 조사시기는 다음과 같다.
1차 조사: 2008년 8월 30일∼31일
2차 조사: 2008년 10월 23일∼24일
3차 조사: 2009년 4월 11일∼12일
4차 조사: 2009년 6월 11일∼12일

2. 조사방법

1) 어류의 채집 및 분류

 어류의 채집은 정량조사를 위하여 투망(5㎜×5㎜)과 족대(4㎜×4㎜)를 각각 15회, 40분간 실시하였다. 채집된 어류는 현장에서 동정 후 대부분 방류하였고, 현장에서 동정이 어려운 개체는 10% Formalin 용액으로 고정한 후 실험실로 운반하였다. 어류의 동정은 국내에서 발표된 검색표(Kim, 1997; Kim and Park, 2002; Kim et al., 2005)를 이용하였고, 분류체계는 Nelson(2006)을 따랐다.

2) 미소서식처 구분

 하천복원 기술개발연구원의 기준(Ecoriver21, 2009)을 따라 댐형 웅덩이(Dam type pool, St. 1), 평여울(Run, St. 2), 급여울(Riffle, St. 3), 샛강(Side channel, St. 4), 사행형웅덩이(Meander type pool, St. 5), 폐쇄형 하도습지(Channel unconnected pool, St. 6), 개방형 하도습지(Channel connected pool, St. 7), 낙차형 웅덩이(Substrate type pool, St. 8) 로 구분하였다.

3) 서식처의 물리⋅화학적 특성분석

 서식처내 물리⋅화학적 특성분석은 현장조사와 실험실로 구분하였다. 수심, 유속, 하상구조는 2008년 8월에 현장에서 조사하였고, 이 중 수심 및 유속은 조사 지점별로 1m의 간격을 두고 횡단 측량을 실시하였다. 수심은 Total Station(탑콘 DT-209P)을 이용하여 실시하였고, 유속은 Flowmeter Potable FLO-MATE(2000)을 이용하였으며, 하상구조는 Cummins(1962)에 의거하여 현장에서 육안으로 관찰하였으며 모래입자는 채(2㎜)를 이용하여 분석하였다. 화학적 특성은 2008년 8월, 10월, 2009년 4월, 6월 등 총4차례에 걸쳐 현장에서 수온, pH, EC, DO 등을 Hach-HQ40d를 이용하여 측정하였으며, 실험실에서는 SS, BOD, T-N, T-P 등을 수질공정시험법에 준하여 분석하였다.

4) 군집분석

 군집분석은 각 조사지점에서 출현한 종과 개체수를 기준으로 우점도(McNaughton, 1967), 다양도(Shannon-Weaver, 1949), 균등도(Pielou, 1975), 풍부도(Margalef, 1958)를 산출하였다.

5) 통계분석

 BioDiversity Pro(Version 2)를 이용하여 조사지점별 유사성을 분류하고자 유사도(Bray and Curtis, 1957) 분석을 실시하였으며, Group linkage method는 Ward(1963)와 Ward and Hook(1963)의 방법을 따랐다. 주성분 분석(Principal Components Analysis)은 PC-ORD(Version 5)를 이용하여 Kaiser(1958, 1961)의 방법을 따랐으며, 서식처 유형들 간의 관계를 분석하였다. 어종의 약명에서 속명은 첫 글자, 종명은 앞에서 3글자만 이용하여 표기 하였으며 명명자 기입이 필요한 종은 속명, 종명, 명명자 각각의 첫 글자만 표기하였다.

결과 및 고찰

1. 조사지 개황

양화천은 하천 특성상 중⋅하류역의 특성이 나타나는 수역으로 수환경 분석 결과 유폭은 댐형웅덩이에서 80∼100m로 가장 넓으며, 샛강과 개방형 하도습지에서 비교적 좁은 것으로 확인되었다. 수심은 평균 31.3∼49.3㎝로 서식처 유형별 차이가 크게 나타나지 않았다. 유속은 급여울(평균 0.48 ㎝/sec)이 가장 빠르게 나타났으며, 평여울, 사행형웅덩이, 낙차형 웅덩이는 0.15∼0.26 ㎝/sec로 비교적 느린 것으로 확인되었다. 하상구조는 모든 서식처 유형에서 대부분 모래(Sand)가 풍부하였으며, 댐형 웅덩이와 평여울에서만 일부 암반(Boulder)과 큰돌(Cobble)이 구성되었고, 작은돌(Pebble)은 대부분 확인되지 않았다. 한편, 급여울 지점은 다른 서식처 유형과 비교하여 유속이 매우 빠르고 수심이 얕아, 모래가 퇴적되지 못하여 자갈이 다소 풍부한 것으로 조사되었다(Table 2). pH는 7.1∼8.2로 중성∼약알칼리성 상태를 유지하고 있었다. 전기전도도(EC)는 145.1∼289.7ms/㎝로 확인되었으며, 폐쇄형 하도습지를 제외하고 대부분 유사한 전기전도도를 유지하였다. 용존산소(DO)는 7.7∼9.8mgL^-11로 전 서식처 유형에서 어류가 서식하기에 적합한 상태를 유지하고 있었다. BOD는 1.1∼3.6mgL^-1로 서식처 유형별 및 조사 시기에 따라 다소 큰 차이를 나타내었다. 부유물질(SS)은 1.6∼28.4mgL^-1로 비교적 높은 상태를 유지하였으며, 댐형 웅덩이에서 3.8∼28.4mgL^-1로 가장 높게 나타났으며, 이는 유폭이 넓고 수심이 깊어 다른 서식처 유형보다 유기물 유입량이 높은 상태였기 때문인 것으로 판단된다. 총질소(T-N)와 총인(T-P)은 대체로 낮은 상태를 유지하고 있었으나 댐형웅덩이, 샛강, 폐쇄형 하도습지, 개방형 하도습지 등에서는 비교적 높게 확인되었는데, 수변부농경지의 비료 성분과 생활하수 등의 유입에 기인한 것으로 판단된다(Table 3).

Table 2. Physical factors of the surveyed each site in the Yanghwa Stream

Table 3. Environmental factors of the surveyed each site in the Yanghwa Stream

2. 어류상

양화천의 전 조사지점에서 채집된 어종은 총 8과 30종 2,797개체로 확인되었다(Table 4). 서식처 유형별로 살펴보면, 댐형 웅덩이(St. 1)에서 4과 19종 298개체, 평여울(St. 2)에서 4과 21종 319개체, 급여울(St. 3)에서 4과 16종 169 개체, 샛강(St. 4)에서 4과 20종 209개체, 사행형 웅덩이(St. 5)에서 3과 21종 374개체, 폐쇄형 하도습지(St. 6)에서 4과 19종 461개체, 개방형 하도습지(St. 7)에서 4과 17종 367개체, 낙차형 웅덩이(St. 8)에서 7과 26종 600개체가 확인되었다. 이 중 낙차형 웅덩이에서 가장 많은 어종 및 개체수가 확인되었으며, 급여울에서 상대적으로 가장 적게 나타나 대조적인 모습을 보였다. 급여울은 유속이 빠르고 수심이 얕아 일부 종만 적응하여 서식하므로 다양한 어종의 미소서식처로 이용되지 못하는 것으로 알려져 있으며(Choi et al., 2011), 본 연구에서도 이와 유사한 경향이 나타났다. 한편, 탄천(Choi et al., 2011)의 폐쇄형 하도습지(Channel unconnected pool), 갑천(Lee et al., 2009)의 징검여울 (Rock-scattered riffles)이 가장 많은 어종과 개체수가 확인되어 서식처 유형별 하천 규모, 수질, 수심, 유폭, 수량, 하상구조 등의 차이가 서식하는 어류의 차이로 추정되지만 이는 서식처 유형에 대한 더욱 광범위한 지역적 조사연구가 필요할 것으로 사료된다. 

Table 4. Fish fauna of collected fish at each site in the Yanghwa Stream

출현된 어종 중 한국고유종은 눈동자개(Opsariichthys uncirostris amurensis), 줄납자루(Acheilognathus yamatsutae), 각시붕어(Rhodeus uyekii), 됭경모치(Microphysogobio jeoni), 중고기(Sarcocheilichthys nigripinnis morii), 참중고기 (Sarcocheilichthys variegatus wakiyae), 긴몰개(Squalidus gracilis majimae), 몰개(Squalidus japonicus coreanus), 퉁가리(Liobagrus andersoni), 얼룩동사리(Odontobutis interrupta) 등 총 10종(33.3%)으로 확인되었다. 국내 하천 수계에서 나타나는 한국고유종의 출현 빈도는 평균 28.8%로 알려져 있으며(Kim et al., 2005), 본 연구에서 평균 고유종 빈도보다 높은 고유성을 나타냈다. 과 별 종 구성비를 살펴보면, 잉어과(Cyprinidae) 어종이 23종(76.7%)으로 가장 우세하게 출현하였는데 이는 서남해로 흐르는 우리나라 하천의 일반적인 특징이라 할 수 있으며, 우리나라 하천의 담수어 류상과도 잘 일치하고 있다(Jeon, 1980). 다음으로 망둑어과 (Gobiidae) 2종(6.7%), 동사리과(Odontobuitide), 종개과(Balitoridae), 미꾸리과(Cobitidae), 메기과(Siluridae), 송사리과(Adrianichthyoidae), 동자개과(Bagridae), 퉁가리과(Amblycipitidae)에서 각각 1종(3.3%)씩 조사되었다. 개체수 구성비를 살펴보면, 떡납줄갱이(Rhodeus notatus)가 385개체(13.8%)로 가장 높게 확인되었고, 다음으로 참붕어(Pseudorasbora parva) 380개체(13.6%), 피라미(Zacco platypus) 345개체(12.3%), 붕어(Carassius auratus) 329개체(11.8%) 등의 순으로 조사되었다. 반면 개체수 구성비가 1.0% 미만인 어종으로는 줄납자루, 참마자(Hemibarbus longirostris), 됭경모치 등을 포함하여 총 12종 74개체 (2.65%)로 확인되었다(Figure 2).

Figure 2. Relative abundance of collected fish at 8 sites in the yanghwa stream

3. 우점종

양화천의 전체 조사구간에서 떡납줄갱이가 우점하고, 참붕어가 아우점 하였으며, 서식처 유형별 우점종과 아우점종은 Table 5와 같다. 샛강(St. 4)과 낙차형 웅덩이(St. 8)에서 떡납줄갱이가 우점종으로 나타났으며, 댐형 웅덩이(St. 1)와 개방형 웅덩이(St. 7)에서 참붕어, 평여울(St. 2)에서 모래무지(Pseudogobio esocinus), 급여울(St. 3)에서 피라미,사행형 웅덩이(St. 5)에서 긴몰개, 폐쇄형 하도습지(St. 6)에서 붕어가 우점종으로 조사되었다. 이중 급여울(St. 3)에서 우점율이 상대적으로 매우 높게 나타났는데 이는 급여울이 상대적으로 빠른 유속과 얕은 수심으로 인해 다양한 어류가 서식하기에는 부적합하였기 때문이다. 아우점종으로는 사행형 웅덩이(St. 5)에서 떡납줄갱이, 평여울(St. 2)과 폐쇄형하도습지(St. 6)에서 참붕어, 댐형 웅덩이(St. 1)에서 긴몰개, 급여울(St. 3)에서 밀어(Rhinogobius brunneus), 샛강(St. 4)에서 피라미, 개방형 웅덩이(St. 7)에서 붕어, 낙차형 웅덩이(St. 8)에서 가시납지리(Acheilognathus chankaensis) 가 아우점하는 것으로 조사되었다. 양화천은 탄천(Choi et al., 2011), 갑천(Lee et al., 2009)과 우점 및 아우점종의 차이는 있으나 납자루아과(Acheilognathinae)의 개체수 풍부도가 공통적으로 높게 나타나 하천 복원 시 납자루아과를 고려한 서식처 조성이 필요할 것으로 판단된다. 

Table 5. Dominant, sub-dominant species, and community indices at each site in the Yanghwa stream

4. 군집분석

양화천의 서식처 유형별 하상구조는 대부분 모래로 구성되어 비교적 단순하였으나 군집분석 결과 우점도지수 0.31(St. 2)∼0.56(St. 3), 다양도지수 2.00(St. 3)∼2.63(St. 2)으로 서식처 유형별 비교적 안정된 군집양상을 유지하고 있는 것으로 분석되었다(Table 5). 급여울(St. 3)에서 우점도지수가 0.56으로 가장 높게 분석되었으며, 다양도(2.00), 균등도(0.72), 종풍부도(3.08)가 비교적 낮게 나타나 가장 불안정한 군집구조를 유지하는 것으로 확인되었다. 이와는 대조적으로 평여울(St. 2)에서 우점도지수가 0.31로 가장 낮고 다양도(2.63), 균등도(0.85), 종풍부도(3.64)가 비교적 높게 나타나 가장 안정된 군집구조를 유지하고 있는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 군집지수가 낮아, 불안정한 군집구조를 유지하고 있는 급여울은 수심과 유속 등 물리적 환경요인들에 의해 다양한 어종이 서식하지 못하고 일부 특정 종만 서식할 수 있는 서식처 특성이 나타나기 때문인 것으로 생각되며, 이는 탄천(Choi et al., 2011)의 급여울과도 일치한다. 따라서 자연형 하천 및 도심형 하천의 급여울은 군집지수가 낮은 불안정한 군집양상을 나타내고 있는 것으로 판단되나 이는 좀 더 다양한 하천을 대상으로 한 조사연구가 필요할 것으로 사료된다. 

5. 통계적 분석 및 비교

1) 유사도 분석

 출현종에 따른 유사도 분석 결과 개방형 하도습지(St. 7, CCP)와 폐쇄형 하도습지(St. 6, CUP)가 68.12%로 유사성이 가장 높은 것으로 확인되었으며, 다음으로 사행형 웅덩이(St. 5, MTP)와 평여울(St. 2, Run)이 66.67%, 개방형 하도습지와 댐형웅덩이(St. 1, DTP)가 63.16%, 사행형 웅덩이(MTP)와 샛강(St. 4, SC)이 61.06%로 분석되었다(Figure3). 결과적으로 서식처 유형별로 크게 두개의 그룹으로 구분이 되었으며, A그룹은 댐형웅덩이, 폐쇄형 하도습지, 개방형 하도습지, B그룹은 평여울, 사행형 웅덩이, 샛강으로 구분되었다. A그룹은 서식처 유형별 수심이 깊고 유속이 완만하여 물의 흐름이 거의 없거나 느린 정수역의 특성이 나타나는 서식처들로 구분되었으며, B그룹은 비교적 수심이 얕고 유속이 빠른 여울부의 특성이 나타나는 유수역의 서식처들로 구분되었다. 반면 급여울(St. 3, Riffle)과 낙차형 웅덩이(St. 8, STP)는 다른 6개의 서식처 유형과는 50% 이하의 유사성이 나타나 A 또는 B그룹으로 구분이 되지 못하였는데 이는 다른 서식처 유형들과 비교하였을 때, 급여울은 수심이 매우 얕고 낙차형 웅덩이는 여울과 웅덩이가 교차되는 서식처로 다른 미소서식지와 물리적인 특성의 차이가 크기 때문인 것으로 생각된다.

Figure 3. Cluster analysis diagram between the 8 sampling sites in the Yanghwa stream(DTP : Dam type pool, Run : Run, Riffle : Riffle, SC : Side channel, MTP : Meander type pool, CUP : Channel unconnected pool, CCP : Channel connected pool, STP : Substrate type pool)

2) 주성분 분석

 주성분 분석결과 2개의 축(Axis)이 각각 53.95%, 17.41%의 고유값으로 나타나 총 고유값 71.37%로 분석되었다 (Figure 4). Axis 1에서는 개방형 하도습지(CCP)와 상관성이 가장 높은 것으로 분석되었으며, Axis 2는 댐형 웅덩이 (DTP)와 상관성이 높게 나타나 각 지점들과 어류들을 위치시켰다. 댐형웅덩이, 개방형 하도습지, 폐쇄형 하도습지 (CUP)의 서식처 유형들은 참붕어(P. par), 긴몰개(S.g.m), 붕어(C. aur), 모래무지(P. eso)들과 같이 물의 흐름이 비교적 느리고, 수심이 깊으며, 하상이 대부분 모래로 구성된 정수역의 특징이 나타나는 서식처들과의 상관성이 높은 것으로 분석되었다. 샛강(SC), 낙차형 웅덩이(STP), 급여울(Riffle)의 서식처 유형들은 피라미(Z. pla), 떡납줄갱이(R. not), 가시납지리(A. cha), 각시붕어(R. uye), 돌마자(M. yal) 들과 같이 비교적 물의 흐름이 빠르고 수심이 얕으며, 하상에 자갈의 비율이 비교적 높게 구성된 유수역의 특징이 나타나는 서식처들과의 상관성이 높게 나타났다. 반면 떡납줄갱이, 가시납지리, 각시붕어(R. uye)와 같은 종들은 일반적으로 유속이 느리고 수변부에 수초가 많은 정수성의 중·하류역을 선호하는 어종으로 알려져 있으나 양화천은 전체적으로 유속이 비교적 느리고 수변부가 잘 발달되어 유수역의 특징을 나타내는 서식처에서도 상관성이 높게 나타난 것으로 판단된다.

Figure 4. Two axes of principal components analysis between 8 sites and 30 species in the Yanghwa stream(DTP : Dam type pool, Run : Run, Riffle : Riffle, SC : Side channel, MTP : Meander type pool, CUP : Channel unconnected pool, CCP : Channel connected pool, STP : Substrate type pool)