서 론
호수의 습지는 물리, 화학적으로 수질을 향상시키며 어류 와 각종 생물들에게 생활장소를 제공하고 있어 습지의 역할 과 기능이 매우 중요하다. 새로운 습지 조성은 매우 많은 비용이 들게 된다. 따라서 1970년 이후 독일, 미국, 일본 등에서는 부체(floating platforms)를 이용하여 수심 변화에 따라 상·하로 움직이며, 수평적으로 호수의 여러 장소로 이 동할 수 있는 인공식물섬을 고안 하였다. 인공부체 위에 수 생식물을 식재한 인공식물섬은 식물이 영양염류 섭취를 통 해 호수의 수질을 개선하고 자연경관을 창출하게 된다(Lee et. al., 1999). 정수식물을 활용하여 어류 산란장소와 오염 물질을 정화하는 방법으로 인공습지(Reed et. al., 1988)와 인공식물섬이 있다(Mueller et. al., 1996). 인공식물섬은 호 수의 수면에 설치하며 식물이 영양염류를 흡수하여 질소와 인을 호수로부터 제거하며 수중에 형성된 근경과 뿌리는 어류의 산란 및 치어 생육장소로 이용되며 부체는 물새의 휴식 및 보금자리로 활용될 수 있다(Park et. al., 2000; Kwon et. al., 2009).
인공식물섬 기술이 국내에 처음 소개된 것은 일본에서 수질개선용으로 개발된(Simatani, 1996) 것이며 1998년 충 남 아산시 마산저수지에 처음 설치되었다(Lee et. al., 2001). 국내에서는 인공식물섬에 갈대 등 수생식물을 식재 하여 수중의 오염물질 제거를 통한 수질정화, 어류와 동·식 물플랑크톤 등 각종 수생생물의 산란 및 서식공간 제공, 생 태계의 먹이 사슬을 이용한 조류 증식 억제 등 쾌적한 수변 환경 조성 및 자연환경 기능 향상을 도모하기 위해 운용되 고 있다(Jung, 2006; Kim et. al., 1988). 수생식물에 의한 수처리는 식물과 미생물의 상호 공생과 상승 작용 및 물리 적인 여과 등 다양한 제거 메카니즘이 작용하며 수처리 방 법으로 사용되고 있는 종래의 물리적·화학적 및 생물학적 처리 시스템 보다 운영비가 절감될 뿐 아니라 자연성과 수 확물의 재이용이 높다는 장점 등으로 국내외의 연구가 진행 되어 왔다(Imaka and Teranishi, 1988; Jung, 2006; Kim et. al., 2013; Reddy and Sutton, 1984). 팔당호와 파로호에 설치된 인공식물섬은 호반 침식의 방지 및 보호 기능을 할 수 있으며 각종 수중생물의 서식공간을 창출함으로써 수표 면 위에 위치한 소규모 bio-tope의 기능을 하며 물새의 산란 장과 휴식장소로 이용되거나 많은 수의 잠자리도 관찰되었 다. 직사광선을 차단하여 녹조류의 증식을 억제하며 인공식 물섬 밑면의 그늘 부위에서는 동물플랑크톤이 증가하고 이 로 인해 수서곤충, 양서류, 어류 등이 증가하였다(Kim et. al., 2011). 1998년 이후 국내에는 댐호, 저수지, 석호 등 전국에 걸쳐 설치되었으며(보문저수지(경주), 덕림저수지 (고창), 덕구저수지(울진), 남악저수지(무안), 월암저수지 (의왕), 대승저수지(영천), 마산저수지(아산), 지평저수지 (양평), 신휴저수지(아산), 신구저수지(보령), 삼기저수지 (증평), 우금저수지(포천), 백곡저수지(진천), 파로호, 춘천 호, 의암호, 청평호, 팔당호, 충주호, 대청호, 임하호, 화북 호, 합천호, 탐진호, 송지호, 화진포호 등) 현재에도 지속적 으로 설치가 되고 있는 상태이다. 인공식물섬 설치 후 효과 분석으로 수질(Jung, 2006; Kim et. al., 2013; Kwon et. al., 2009; Park et. al., 2000; Yang, 2006), 미생물(Kim et. al., 2007), 동·식플랑크톤(Lee et. al., 2002; Park et. al., 2008; Lee et. al., 2009), 수생식물(Kim et. al., 2001; Lee et. al., 2001) 등에 대한 연구는 지속적으로 진행되어 왔으 나 어류에 대한 연구는 전무한 상태이다. 국내에 설치된 인 공식물섬은 수질 개선 효과 보다는 동물플랑크톤, 무척추동 물, 어류, 조류 등이 서식할 수 있는 새로운 생태계를 조성하 는 기능이 더 큰 것으로 알려져 있다(Byeon et. al., 2002). 소양호는 인공식물섬이 시군별로 지속적으로 설치되고 있 으며 2012년에는 어족 자원증식을 위한 어류보전 시설 목 적으로 설치되었다. 따라서 소양호에 설치된 인공식물섬이 어류에 미치는 영향을 분석하기 위해 서식 어류와 어란 부 착에 대해 조사하였다.
연구방법
1.조사 지점 및 시기
조사 시기는 어류 보전시설로 인공식물섬이 설치된 2013 년 5월과 6월에 조사를 실시하였다. 조사 지점은 소양호로 강원도 춘천시 북산면 청평리와 강원도 양구군 양구읍 웅진 리이다(Figure 1).
2.채집 및 동정
어류의 채집은 인공식물섬 주변에 정치망(망목 10 × 10mm, 유도망 길이 50m)을 설치한 후 5일 후 수거하였다. 채집된 대부분의 표본은 계수 및 측정 후 즉시 방류하였고, 일부 표본은 현장에서 10% formalin으로 고정하여 실험실에 서 동정하였다. 채집한 어류의 동정과 분류체계는 Kim(1997), Choi et al. (2002), Kim et al. (2005) 등의 검색표를 참고하 였고 분류체계는 Nelson (2006)을 따랐다.
3.어란
인공식물섬에 어류의 수정란 부착 효율을 분석하기 위해 시설물 1m2 내의 수생생물의 뿌리를 절단하여 실험실로 옮 긴 후 수정란의 색과 형태를 구분하여 계수하였다. 수정란 의 종을 확인하기 위해 실험실 수조에서 색과 형태를 구분 하여 부화를 시킨 후 치어 상태에서 결정하였다. 부화율을 산정하기 위해 부화 기간 동안 동일한 위치에서 1m2 당 수생식물 뿌리에서 부화 10일 동안 폐사하는 수정란 개수를 확인하여 계수 하였다.
4.수중관찰
시설물이 산란장 이외 어류의 서식장소 효과를 분석하기 위해 잉어과 어류의 산란시기인 5월과 6월 기간, 오전 10∼ 12시 사이에 실시하였다. 잠수 장비인 산소통과 잠수복을 착용한 상태에서 2명이 동시에 잠수하여 60분 동안 수중 카메라로 촬영하면서 출현 어종과 개체수를 기록하였다.
결과 및 고찰
1.인공식물섬 내 서식 어류
인공식물섬 시설물 내에 서식하는 어류를 분석하기 위해 잠수하여 수중 관찰한 결과 청평리에서는 피라미(Zacco platypus) 16개체(성어 11개체, 치어 5개체, 5.2%), 쏘가리 (Siniperca scherzeri) 3개체(성어, 1.0%), 블루길(Lepomis macrochirus) 277개체(성어 49개체, 치어 228개체, 90.8%), 배스(Micropterus salmoides) 9개체(성어, 3.0%) 등 총 4종 305개체 이었다. 블루길이 다수 서식하고 있었으며 특히 치어가 풍부하였다. 인공식물섬을 설치하면 수생식물 생육 으로 인해 동물성 플랑크톤과 저서성 대형 무척추동물이 증가하며(Lee et. al., 2002; Kim et. al., 2007; Kwon et. al., 2009; Kim et. al., 2011) 이로 인해 동물성 플랑크톤과 저서성무척추 동물을 주로 섭식하는 블루길 치어(Byeon and Jeon, 1997)가 먹이 활동을 위해 다량으로 유입되어 서식하는 것으로 생각된다.
웅진리에서는 잉어(Cyprinus carpio) 1개체(성어, 0.4%), 피라미 148개체(1∼2년생, 54.6%), 블루길 55개체 (성어, 20.3%), 배스 67개체(성어, 24.7%) 등 총 4종 266개 체가 관찰되었다. 피라미가 다수 서식하고 있었고 배스 성 어가 다수 관찰되었다. 피라미가 다수 서식하고 있어 육식 성인 배스가 피라미를 섭식하기 위해 다수 유입된 것으로 생각된다. 블루길과 배스는 수초대를 선호하는 생태적인 특 성(Kim, 1997)이 있어 인공식물섬 설치 시 다수 유입되어 서식하는 것으로 생각된다. 따라서 어족자원 증식을 위해서 는 블루길과 배스가 서식하지 않는 수역에 설치하는 것이 바람직한 것으로 생각된다.
2.인공식물섬 주변의 서식 어류
인공식물섬에 서식 및 산란 가능한 어류를 분석하기 위해 시설물 주변수역에서 어류 조사를 실시하였다. 조사 기간 동 안 청평리에서 7과 16종, 웅진리에서 7과 21종으로 총 7과 22종 이었다(Table 1). 출현한 어종 중 법적보호종은 없었으며 한국고유종은 중고기(Sarcocheilichthys nigripinnis morii), 몰개(Squalidus japonicus coreanus), 긴몰개(Squalidus gracilis majimae), 참갈겨니(Zacco koreanus), 눈동자개 (Pseudobagrus koreanus) 등 5종으로 출현어종의 27.7%를 차지하였다. 국외 도입종에 속하는 어종은 떡붕어(Carassius cuvieri), 블루길, 배스 등 3종이었다. 떡붕어는 전체 출현 개체수의 0.1%로 매우 적었으며 블루길은 18.9%, 배스는 2.8%로 높았으며 특히 블루길이 매우 풍부하였다. 출현한 어류 중 피라미 30.4%, 블루길 18.9%, 끄리(Opsariichthys uncirostris amurensis) 15.4%, 누치(Hemibarbus labeo) 9.3% 등의 순으로 개체수가 풍부하였다(Figure 2). 이들 어 종은 유영성 어류이며 정수역에 잘 적응하며 새로 조성된 인공식물섬으로 유입되어 서식할 수 있는 대표적인 어종으 로 생각된다. 본 조사에서 출현한 어종은 과거 소양호에 서 식하는 어종에서 새로 출현한 어종은 없었다(Byeon et. al.,, 1997; Choi et. al., 2003). 소양호에서 피라미, 블루길, 끄리, 누치 등이 우점하는 것은 Byeon et. al. (1997)과 Choi et. al. (2003)의 결과와 일치하였으며 이전 조사에서는 빙어 (Hypomesus nipponensis)가 다량 출현하였으나 본 조사에 서 출현하지 않았는데, 이는 빙어의 산란 시기 이후인 5월과 6월에 조사를 실시하였기 때문인 것으로 판단된다.
3.어란 부착
청평리와 웅진리에 설치된 인공식물섬의 크기는 모두 886m2 이었으며 형태는 타원형 이었다. 이들 수역의 수변부 는 심한 수위 변동으로 정수 및 침수성 수초가 생육하고 있지 않았으며 모래, 자갈, 암반 등으로 노출되어 있었다. 설치 후 1년 경과 후 인공식물섬에 생육하고 있는 식물은 달뿌리풀(Phragmites japonica), 주름조개풀(Oplismenus undulatifolius), 강아지풀(Setatia viridis), 닭의장풀 (Commelina communis), 노랑꽃창포(Iris pseudoacorus), 버드나무(Salix koreensis), 부처꽃(Lytrum anceps), 달맞이 꽃(Oenothera odorata), 개쉽사리(Lycopus ramosissimus), 미국가막살이(Bidens frondosa), 가막살이(Bidens triparta), 망초(Erigeron canadensis), 등골나물(Eupatorium chinense var. simplicifolium) 등 이었다. 이들 식물은 습지성으로 인 공식물섬에 일반적으로 출현하는 Lee et. al. (2001)의 결과 와 일치하였다. 뿌리를 식재한 달뿌리풀과 노랑꽃창포가 군 락을 형성하였으며 달뿌리풀 군락이 전체 90% 이상의 피도 를 유지하고 있었다.
수초대 뿌리에 부착한 어류 수정란은 1m2당 청평리에서 는 800개, 웅진리에서 1,100개 이었으며 시설물 전체로 환산한 결과 청평리에서 708,800개, 웅진리에서 974,500개 이었다. 수정란은 붕어(Carassius auratus) 504,920개(청평 리 212,640개, 웅진리 292,280개)와 잉어 1,178,380개(청평 리 496,160개, 웅진리 682,220개) 이었다(Table 2). 부착란 의 수에 있어 웅진리가 청평리 보다 다소 많았다. 소양호에 서 인공식물섬 수초에 산란을 하는 어류는 잉어와 붕어 2종 으로 확인되었으며 그 외의 어종은 산란장으로 이용하지 않고 있었다. 소양호에 서식하는 잉어와 붕어 이외의 어종 은 산란을 돌이나 자갈에 붙이거나 수변부 및 유입 지류로 이동하며 모래나 자갈 바닥에 산란(Kim, 1997)을 하기 때 문인 것으로 생각된다. 부착한 수정란이 폐사하고 않고 부 화한 개체는 붕어 350,505개(청평리 102,067개, 웅진리 248,438개)와 잉어 811,222개(청평리 238,157개, 웅진리 573,065개) 이었다. 부화율은 붕어가 69.4%(청평리 48.0%, 웅진리 85.0%) 이었고 잉어는 68.8%(청평리 48.0%, 웅진 리 84.0%)로 부화율에 있어서 어종 간 큰 차이는 없었다. 평청리의 경우 부화율이 48.0%로 낮았고 웅진리의 경우 84.3%로 높았다. 인공식물섬 설치 직후 2002년 5월과 6월 사전 조사에서는 어란부착이 확인되지 않았다. 이는 식물뿌 리 생장이 미약하여 어류가 산란장으로 이용하지 않은 것으 로 생각된다. 설치 후 만 1년이 경과한 후에 어류가 식물뿌 리에 어란을 부착하였으며 식물 뿌리 중 노랑꽃창포 보다 달뿌리풀에 보다 많이 부착하였다. 이는 달뿌리풀 뿌리가 수중으로 보다 많이 신장하여 있었기 때문인 것으로 생각되 며 소양호에서는 인공식물섬 조성 시 달뿌리풀을 식재하는 것이 적합한 것으로 생각된다. 어란을 부착하는 장소는 식 물 뿌리 중 당해 연도에 생장한 뿌리였으며 물곰팡이, 남조 류, 녹조류 등이 부착되어 있지 않은 가는 뿌리 이었다 (Figure 3). 청평리는 식물 뿌리에 물곰팡이와 남조류가 부 착한 부분이 많아 웅진리에 비해 부착란의 수가 적었으며 부화율도 매우 낮았던 것으로 생각된다. 따라서 인공식물섬 설치 시 어족 자원 증대를 위한 어류의 산란장 효과 극대화 와 부화율을 높이기 위해서는 수생식물 뿌리에 물곰팡이, 남조류, 녹조류 등이 부착되지 않은 장소를 선택하여 설치 하는 것이 필요한 것으로 판단된다.
