서 론
재료 및 방법
연구 대상 지역
어류 및 하천 수리 특성 조사
어류 서식 특성 조사
결과 및 고찰
조사 시점에서의 어류상 및 선행연구와의 어류상 변화 비교
물리적 서식 특성
HSI 산정
결 론
서 론
최근 유역 관리에 있어 수량-수질 관리에서 확장하여 수생태계 건강성을 확보하며, 하천 서식지를 자연 상태로 보전하고자 국내 관련 기관들은 ｢물환경보전법｣에 의거하여 수생태계 현황조사 및 건강성 평가를 수행하고 있다(Jeong and Lee, 2021). 또한 환경부 내 수생태복원 및 수처리시설 설치지원 사업 중 생태하천복원 사업을 통해 오염된 하천의 수질을 개선하고, 하천정비로 훼손된 생물 서식처를 복원하여 수생태계 건강성을 도모해 어류 생물다양성을 증가시키려고 노력하고 있다. 특히, 최근 환경생태유량 도입을 통해 하천의 건강성을 확보하고 기능과 상태를 유지하고자 하는 노력이 지속되고 있다. 환경생태유량이란 수생태계 건강성 유지를 위해 필요한 최소한의 유량으로 2021년 4월 13일에 개정된 물환경보전법 제22조의3 ①항에 명시되어 있다. 환경부에서는 환경생태유량 제도를 도입하고 시행하기 위해 2014년부터 최근까지 제도운영 방안에 관한 연구가 진행 중이다(Lee et al., 2020). 환경생태유량 산정 연구에 있어 중요한 하천 생태계의 보존 지표로는 어류의 서식처가 있다. 이는 다른 생물상에 비해 비교적 접하기 쉽고, 야생동물과 달리 생활 범위가 제한되어 있어 현장 조사가 용이하다는 장점이 있다. 따라서 유량의 변화가 어류의 생존에 미치는 직접적인 영향을 쉽게 파악할 수 있다. 이에 따라 환경생태유량 산정을 통한 하천의 적정 흐름 영역을 추정하는 데에 관심이 높아지고 있다(Kang et al., 2004).
환경생태유량 산정을 위한 수생 서식처 모델링 이용 시 서식지적합도지수(Habitat Suitability Index, HSI)가 필요하다. HSI는 1970년대 환경유량(Environmental Flow) 및 생태유량(Ecological Flow)이란 용어가 도입되면서 함께 사용되어 왔고, 생태계를 고려한 유량 산정 및 모델링에 이용되는 수단으로 수중 생물종의 물리적인 선호도를 통계적 데이터를 기반으로 수치자료로 표현한 지수이다(Lee et al., 2020). 이에 대해 환경생태유량 산정 및 HSI에 관한 연구는 사회적 관심과 함께 하천 관리 및 생태 건강성 유지를 위한 중요한 사항으로 평가되고 있다(Hur et al., 2021). 따라서 보다 정확한 서식처 해석 및 생태유량 산정을 위해서는 지속적인 현장 모니터링과 더불어 HSI 구축이 반드시 선행되어야 한다(Kang, 2010). 하지만 국내에서 HSI 관련 연구가 일부 수행되어 왔으나, 산정 및 평가 방법의 정량화 및 기초 데이터베이스 구축이 미약하여 이에 대한 보완이 필요한 실정이다.
섬강은 횡성 다목적댐의 수역으로, 횡성 다목적댐은 남한강 수계의 섬강 상류부인 강원도 횡성군 갑천면 대관대리에 1993년 12월 착공하여 2000년 11월에 준공된 댐이다. 섬강 중하류 지역의 생활상수원뿐만 아니라 공업, 농업 및 하천유지 용수를 공급하고 있으며 댐 하류부의 홍수 피해 경감 및 수력발전에 의한 전력 자원의 기능을 담당하고 있다. 이처럼 본 수역은 과거 섬강 상류부로 계류형 하천이었으나 댐 건설 이후 유수역이 점차 정수역의 호수생태계로 전환되어 수체의 성격이 변화하였다(Choi et al., 2005). 이처럼 변화한 댐 환경 및 이에 따른 하류 하천 생태계 및 어류상 변화를 파악하고, 이를 바탕으로 변화된 하천 생태계의 건강성을 평가하는 것이 매우 중요하다. 하지만, 하천 유역 관리 및 어류상 변화의 기초 데이터인 HSI 데이터베이스는 부족한 실정이다. 이에, 횡성댐이 준공된 이후 어류상의 변화를 파악하고 하천생태계 복원을 위한 지점으로 섬강을 선정하여 수생태계 건강성 도모의 가이드라인 제시 연구가 필요하다. 그리고 어류상 변화 조사는 수생태계 건강성 지표로 활용될 수 있으며, 이에 대한 기초 데이터로 HSI가 활용될 수 있다.
본 연구에서는 횡성댐 건설 후 섬강의 어류상 변화에 따른 HSI를 산정하고자 섬강 6개 주요 지점에서 7월과 11월 총 2회 어류 모니터링을 실시하였다. 2회의 어류 모니터링 결과를 바탕으로 섬강의 어류상 및 분포 특성을 밝히고 우점종의 HSI를 산정하여, 어류 생태환경을 분석하였다.
재료 및 방법
연구 대상 지역
본 연구 대상지역인 섬강은 강원도 횡성군 태기산(해발 1,261 m) 일대에서 발원하며 하류로 가면서 금계천과 전천, 원주천, 삼산천, 백운천 등의 지류가 합류되는 국가하천으로 유로 길이 92.6 km, 유역면적 1,490 km2이며 남한강으로 합류되는 지점이다(Kwater, 2007). 본 연구에서는 횡성 섬강에서 2021년 7월 9－10일과 11월 6－7일 서식 어류와 수심 및 유속을 조사하였다. 조사지점은 섬강 상류의 대관대천인 강원도 횡성군 갑천면 병지방리(St. 1)와 전촌리(St. 2) 부터 계천 합류 지점인 횡성읍 궁천리(St. 3)을 포함하였고 섬강인 횡성읍 내지리(St. 4), 읍하리(St. 5), 섬강 전천인 횡성읍 곡교리(St. 6)까지 총 6개 지점을 조사하였다(Fig. 1).
어류 및 하천 수리 특성 조사
어류 조사
본 연구에서는 어류 HSI의 기초 데이터 확보를 위해 어류상 조사를 수행하였다. 어류의 채집은 환경부 ‘하천생태계 건강성 조사 및 평가지침’에 따라 시행했으며, 투망(망목 8 × 8 mm)과 족대(망목 4 × 4 mm)를 이용하여 6개 지점에서 지점별(Fig. 1)로 실시하였다. 채집된 개체는 현장에서 10% 포르말린액으로 고정한 다음 실험실로 운반하여 동정･분류하였다. 어류의 동정에는 Kim과 Park(2019) 등에 따랐으며 분류체계는 Nelson(2006)에 따라 목록을 정리하였다. 7월 6－7일에 시행된 1차 조사에서 확인된 어종은 총 7과 29종 852개체가 채집되었으며 11월 9－10일에 시행된 2차 조사에서 확인된 어종은 총 7과 7종 774개체가 채집되었다.
어류 서식 특성 조사
어류 조사에서 채집된 어류에 대하여 수심(d) 및 유속 등 하천의 물리적 특성을 측정하여 HSI 산정을 위한 기초정보를 수집하였다. 어류 조사자에 의해 어류가 채집되면, 측정 인원이 해당 정점으로 이동한 후 유속측정기와 수심측정기(HydroProfiler M-Pro)를 이용하여 수심(d)을 측정하고, 수심(d)이 0.75 m를 초과하면 2점법(0.2 d 및 0.8 d)으로 측정하였으며, 0.75 m 이하에서는 1점법(0.6 d)으로 측정하였다. 현장 조사에서 구축한 출현 어류의 수심 및 유속에 대한 기초자료를 통해 종별 서식 특성을 분석하였다.
HSI 산정
국내에는 HSI 산정에 대한 기준이 존재하지 않기 때문에 현재 미국에서 제시한 방법에 근거하여 HSI를 산정한다. 미국에서 제시된 HSI는 Washington Department of Fish and Wildlife(WDWF)의 “Instream flow study guidelines” 방법(2004)과 Instream Flow and Aquatic Systems Group(IFASG)의 “Development and evaluation of habitat suitability criteria for use in the instream flow incremental methodology” 방법(1986)이 있다. WDWF(2004) 방법은 수심과 유속 구간별 서식지 면적에 대한 개체밀도를 기준으로 적합도가 결정되고, IFASG(1986) 방법은 수심과 유속 구간별 개체수를 기준으로 적합도가 결정되는 차이점을 지닌다.
IFASG 방법은 수심 및 유속 범위별 출현 개체수 분포를 작성한 후, 전체 개체수에 대한 50, 75, 90, 95% 범위에 대하여 각각 적합도지수를 1.0, 0.5, 0.1, 0.05의 값을 부여하는 방식이다. 이는 WDWF 보다 간편한 방법으로서 현장 조사 자료가 부족한 경우 뿐만 아니라 단면자료와 유량 측정 없이도 산정 가능한 방식이다. 본 연구에서는 섬강의 어류 개체수와 물리적 서식 환경이 반영될 수 있도록 IFASG(1986) 방법을 적용하여 HSI를 산정하였다.
결과 및 고찰
조사 시점에서의 어류상 및 선행연구와의 어류상 변화 비교
본 연구에서 2021년 7월 9일, 10일과 11월 6일, 7일 섬강 수계 모니터링에서 출현한 어류상은 Table 1과 같다. 조사 결과에서 확인된 어종은 1차 조사 시 총 7과 28종 842개체, 2차 조사 시 총 7과 29종 774개체가 채집되었다. 두 조사에서 채집된 어종은 총 8과 35종 1,625개체이다. 1차 조사의 출현종 중 우점종은 돌고기(Pungtungia herzi, 30.40%)였고, 아우점종은 참갈겨니(Zacco koreanus, 15.44%), 그다음으로 한강납줄개(Rhodeus pseudosericeus, 14.73%), 피라미(Zacco platupus, 9.74%), 납지리(Acheilognathus rhombeus, 3.68%), 긴몰개(Squalidus gracilis majimae, 2.97%), 가시납지리(Acheilognathus chankaensis, 2.97%) 등의 순으로 출현하였다(Fig. 2). 한국고유종은 긴몰개(Squalidus gracilis majimae), 쉬리(Coreoleuciscus splendidus), 한강납줄개(Rhodeus pseudosericeu), 줄납자루(Acheilognathus yamatsutae), 가시납지리(Acanthorhodeus chankaensis), 묵납자루(Acheilognathus signifer), 퉁가리(Liobagrus andersoni), 참종개(Iksookimia koreensis), 참마자(Hemibarbus longirostris), 누치(Hemibarbus labeo), 모래무지(Pseudogobio esocinus), 버들치(Rhynchocypris oxycephalus), 피라미(Zacco platypus), 쏘가리(Siniperca scherzeri) 14종(50%)으로 출현하였으며, 육봉형 어류는 밀어(Rhinogobius brunneus) 1종(3.6%), 강하성 어류는 뱀장어(Anguillajaponica) 1종(3.6%)으로 출현하였다.
Table 1.
List and individual number of fish collected at each site in the Seom River
| Species | Survey |
Total number | RA (%) | Remark | ||
| 1st | 2nd | |||||
| Cypirinidae | Acanthorhodeus macropterus | 4 | 4 | 0.25 | ||
| Acheilognathus chankaensis | 25 | 25 | 1.54 | E | ||
| Acheilognathus lanceolata intermedia | 18 | 33 | 51 | 3.14 | ||
| Acheilognathus rhombeus | 31 | 2 | 33 | 2.03 | ||
| Acheilognathus signifer | 1 | 2 | 3 | 0.18 | E, En | |
| Acheilognathus yamatsutae | 6 | 10 | 16 | 0.98 | E | |
| Carassius auratus | 1 | 1 | 2 | 0.12 | ||
| Coreoleuciscus splendidus | 14 | 27 | 41 | 2.52 | E | |
| Gnathopogon strigatus | 5 | 5 | 10 | 0.62 | ||
| Gobiobotia brevibarba | 8 | 8 | 0.49 | E, En | ||
| Gobiobotia macrocephala | 1 | 1 | 0.06 | E, En | ||
| Hemibarbus labeo | 17 | 17 | 1.05 | E | ||
| Hemibarbus longirostris | 19 | 3 | 22 | 1.35 | E | |
| Microphysogobio longidorsalis | 1 | 2 | 3 | 0.18 | ||
| Microphysogobio yaluensis | 2 | 6 | 8 | 0.49 | ||
| Pseudogobio esocinus | 15 | 46 | 61 | 3.75 | E, En | |
| Pungtungia herzi | 256 | 199 | 455 | 28.00 | ||
| Rhodeus pseudosericeus | 124 | 124 | 7.63 | E | ||
| Rhynchocypris oxycephalus | 13 | 2 | 15 | 0.92 | E | |
| Sarcocheilichthys variegatus wakiyae | 3 | 1 | 4 | 0.25 | E | |
| Squalidus gracilis majimae | 25 | 3 | 28 | 1.72 | ||
| Zacco koreanus | 130 | 183 | 313 | 19.26 | E | |
| Zacco platypus | 82 | 141 | 223 | 13.72 | E | |
| Cobitidae | Iksookimia koreensis | 20 | 2 | 22 | 1.35 | E |
| Koreocobitis rotundicaudata | 2 | 2 | 0.12 | E | ||
| Misgurnus anguillicaudatus | 8 | 8 | 0.49 | |||
| Misgurnus mizolepis | 1 | 1 | 0.06 | |||
| Amblycipitidae | Liobagrus andersoni | 2 | 31 | 33 | 2.03 | E |
| Bagridae | Pseudobagrus koreanus | 1 | 1 | 0.06 | ||
| Centropomidae | Coreoperca herzi | 13 | 16 | 29 | 1.78 | |
| Siniperca scherzeri | 2 | 2 | 0.12 | E | ||
| Odontobutidae | Odontobutis interrupta | 21 | 21 | 1.29 | ||
| Odontobutis platycephala | 5 | 3 | 8 | 0.49 | ||
| Gobiidae | Rhinogobius brunneus | 7 | 23 | 30 | 1.85 | L |
| Anguillidae | Anguilla japonica | 1 | 1 | 0.06 | Ca | |
| Number of species | 28 | 29 | 35 | |||
| Number of individuals | 842 | 783 | 1625 | |||
2차 조사의 출현종 중 우점종은 돌고기(Pungtungia herzi, 25.42%)였고, 아우점종은 참갈겨니(Zacco koreanus, 23.37%), 그다음으로 피라미(Zacco platupus, 18.01%), 모래무지(Pseudogobio seocinus, 5.87%), 납자루(Acheilognathus yamatsutae, 4.21%), 퉁가리(Liobagrus andersoni, 3.96%) 등의 순으로 출현하였다(Fig. 3). 한국고유종은 돌상어(Gobiobotia brevibarba), 꾸구리(Gobiobotia macrocephala), 묵납자루(Acheilognathus signifer), 줄납자루(Acheilognathus yamatsutae), 쉬리(Coreoleuciscus splendidus), 참마자(Hemibarbus longirostris), 모래무지(Pseudogobio esocinus), 버들치(Rhynchocypris oxycephalus), 긴몰개(Squalidus gracilis majimae), 피라미(Zacco platypus), 참종개(Iksookimia koreensis), 새코미꾸리(Koreocobitis rotundicaudata), 퉁가리(Liobagrus andersoni)로 13종(44.8%)이었고, 육봉형 어류는 밀어(Rhinogobius brunneus) 1종(3.4%)으로 출현하였다.
1･2차 조사 기간의 우점종은 돌고기(Pungtungia herzi, 28.00%)이며, 아우점종은 참갈겨니(Zacco koreanus, 19.26%), 피라미(Zacco platypus, 13.72%), 한강납줄개(Rhodeus pseudosericeus, 7.63%), 모래무지(Pseudogobio esocinus, 3.75%), 쉬리(Coreoleuciscus splendidus, 2.52%), 납지리(Acheilognathus rhombeus, 2.03%), 납자루(Acheilognathus lanceolatus, 2.03%) 등의 순으로 나타났다(Fig. 4). 1차 조사 당시 가시납지리(Acanthorhodeus chankaensis)와 큰납지리(Acheilognathus macropterus)를 채집했는데, 두 종 모두 Site 5와 Site 6에서 채집되었다. 이 두 종은 1995년부터 진행된 선행연구(Table 2)에서 발견되지 않았으며 이번 연구에서 처음으로 채집되었다. 그동안 납자루아과 어류에 속하는 가시납지리와 큰납지리가 채집되지 않았던 이유는, 납자루아과 어류는 담수산 이매패라는 안전한 곳에서 난과 자어시기를 보내면서 포식 될 위험성이 감소하여 많은 수의 알을 산란하지 않았다고 해석된다(Aldridge, 1999). 눈동자개는 섬강에서 발견되지 않은 종으로, 섬강 수계로 방류된 것으로 해석된다. 법적보호종인 천연기념물은 출현하지 않았으며, 멸종위기종 2급은 묵납자루와 한강납줄개, 돌상어와 꾸구리 등 4종(11.43%)이 출현하였으며, 한국고유종은 가시납지리, 묵납자루, 줄납자루, 쉬리, 배가사리, 돌마자, 한강납줄개, 돌상어, 꾸구리, 참중고기, 긴몰개, 참갈겨니, 참종개, 새코미꾸리, 퉁가리, 눈동자개, 꺽지, 얼룩동사리, 동사리 등 19종이 출현(54.29%)하였다.
Table 2.
Historical record of ichthyofauna in the Seom River from July to November 2021
| Species | Song et al. (1995) | Byeon (1998) | Choi et al. (2005) | NFRDI (2006, 2008) | Ko et al. (2011) |
Present study | Remark |
| Anguillidae | Ca | ||||||
| Anguillajaponica | ○ | ○ | ○ | ||||
| Cyprinidae | |||||||
| Gyprinus carpio | ○ | ○ | Ex | ||||
| Cyprinus carpio | ○ | ||||||
| Carassius auratus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| Carassius cuvieri | ○ | Ex | |||||
| Rhodeu ocellatus | ○ | ○ | |||||
| Rhodeu uyekii | ○ | E | |||||
| Rhodeus pseudosericeus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Acheilognathus lanceolatus intermedia | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| Acheilognathus signifer | ○ | ○ | ○ | ○ | E, En | ||
| Acheilognathus yamatsutae | ○ | ○ | ○ | ○ | E | ||
| Acanthorhodeus macropterus | ○ | ||||||
| Acheilognathus chankaensis | ○ | E | |||||
| Acheilognathus rhombeus | ○ | ○ | ○ | ||||
| Erythroculter erythropterus | ○ | ||||||
| Pseudorasbora parvα | ○ | ○ | |||||
| Pungtungia herzi | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| Pseudopungtungia tenuicorpa | ○ | E, En | |||||
| Coreoleuciscus splendidus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Sarcocheilichthys variegatus wakiyae | ○ | ○ | ○ | E | |||
| Squalidus gracilis majimae | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E |
| Squalidus japonicus coreanus | ○ | ○ | E | ||||
| Gnathopogon strigatus | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| Hemibarbus labeo | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
| Hemibarbus longirostris | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| Pseudogobio esocinus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| Abbottina rivularis | ○ | ||||||
| Gobiobotia macrocephal | ○ | ○ | ○ | E, En | |||
| Gobiobotia brevibarbα | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E, En | |
| Microphysogobio yaluensis | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E |
| Microphysogobio longidorsalis | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Rhynchocypris oxycephalus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| Zacco koreanus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E |
| Zacco platypus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E |
| Opsarichthys uncirostris amurensis | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Erythroculter eythropterus | ○ | ||||||
| Baliforidae | |||||||
| Orthrias nudus | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| Cobitidae | |||||||
| Misgurnus mizolepis | ○ | ||||||
| Misgurnus anguillicaudatus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
| Iksookimia koreensis | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Cobitis lutheri | ○ | ○ | ○ | ||||
| Korocobitis rotundicaudata | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Siluridae | |||||||
| Silurus asotus | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
| Silurus microdorsalis | ○ | ○ | E | ||||
| Bagridae | |||||||
| Pseudobagrus fulvidraco | ○ | ○ | ○ | ||||
| Pseudobagrus koreanus | ○ | ○ | ○ | ○ | E | ||
| Leiocassis ussuriensis | ○ | ○ | |||||
| Ainblycipitidae | |||||||
| Liobagrus andersoni | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Cottidae | |||||||
| Gottus koreanus | ○ | E, En, L | |||||
| Osmeridae | |||||||
| Plecoglossus altivelis | ○ | L | |||||
| Hypomesus nippoensis | ○ | ○ | L | ||||
| Centropomidae | ○ | ||||||
| Coreoperca herzi | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E |
| Siniperca scherzeri | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
| Centrarchidae | |||||||
| Micropterus salmoides | ○ | Ex | |||||
| Odontobutidae | |||||||
| Odontobutis platycephala | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Odontobutis interrupta | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | E | |
| Gobiidae | |||||||
| Rhinogobius brunneus | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | L |
| Number of species | 29 | 39 | 43 | 24 | 37 | 35 |
1차 조사는 여름철에 해당하여 하천의 수위가 높아 하천의 가장자리 위주의 어류 조사였으며 가을철에는 수위가 낮아져 주로 저서성 어종임을 발견할 수 있었다. 섬강의 어류상에 관한 연구는 1990년대 후반부터 연구되기 시작했는데, Song 등(1995)은 섬강 상류 수역을 조사하여 8과 29종이 서식하는 것으로, Byeon(1998)은 주로 중･상류 지역을 조사하여 10과 39종이 서식하는 것으로 보고하였다. 또한, 횡성댐 부근에서 Choi 등(2005)은 횡성댐 생성 전후(1995－2004)로 하여 10과 38종이, NFRDI(2006, 2008)는 횡성댐 생성 후를 조사하여 9과 24종이 서식하는 것으로 보고한 바 있다. 섬강 상류에는 횡성댐이 1993년부터 공사하여 2000년에 준공되었으며 1999년부터 담수를 시작한 바 있다(Kwater, 2007). 이러한 댐공사는 섬강 어류군집에 많은 영향을 끼쳤는데, 댐 공사가 이뤄진 상류에 위치한 횡성군 천길면 초현리에는 댐 준공 전 우점종이 참갈겨니로 나타났으나 댐 축조 후에는 점점 피라미로 우점종이 변하는 것으로 관찰되었다(Choi et al., 2005; Song et al., 1995). 납자루아과 어류인 한강납줄개, 묵납자루, 납자루, 흰줄납줄개, 각시붕어, 줄납자루가 많이 서식하였으나 횡성댐 축조 후에는 급격히 감소하여 2010년에는 거의 서식하지 않은 것으로 나타났다(Ko et al., 2011).
2021년 조사에서는 피라미가 아닌 돌고기가 우점종으로 나타났으며, 납자루아과 어류가 다시 많이 서식한다고 관찰되었다. 납자루아과 어류는 조개에 산란하는 특이한 산란 습성을 가지고 있는데, 횡성댐 공사 시 유출된 탁수로 인하여 서식지 및 환경 변화를 초래하는 것으로 원인이 판단된다. 준공된 지 20년 후인 현재는 다시 생태계가 건강해졌음을 알 수 있었다.
물리적 서식 특성
섬강에서 출현한 어종의 수심과 유속 특성은 Table 3, Fig. 5와 같다. 수심은 전체 0.00－2.40 m 범위였고, 어류가 출현한 평균수심은 0.49 m로 조사되었다. 수심 구간별로 출현한 개체수는 0.3－0.4 m 구간에서 19.4%로 높았다. 유속에 대한 출현 개체수는 0.0－0.1 m/s 구간에서 67.1%로 높은 비율로 나타났으며, 평균 유속은 0.15 m/s로 확인되었다.
Table 3.
Depth and velocity characteristics of each fish species
HSI 산정
HSI 산정을 위한 대상어종 선정
HSI는 수생물 서식처 모델링에 이용되는 물리적 환경과 생물 개체수의 지표로써, 유속 및 수심 등과 같은 물리적 서식처 특성과 대상 종의 선호도와의 연계를 정량적으로 표현한 것을 의미한다(Kang and Hur, 2012). 수생태계에서 생활하고 있는 모든 생물종의 물리적 특성과 상호 관련성을 파악하는 것은 현실적으로 불가능하므로, 지금까지 수생태계를 대표할 수 있는 생물군인 어류를 중심으로 HSI가 산정되어 왔으며, 우리나라의 경우 전국하천에서 우점종으로 널리 서식하고 있는 피라미를 중심으로 단일종에 대한 HSI 산정이 주를 이루었다(Hur et al., 2021). 본 연구에서는 우점종인 돌고기와 아우점종인 피라미와 참갈겨니를 선정하여 HSI 결과를 비교하였다. 피라미는 전국하천 우점종이자 한국고유종이며, 참갈겨니 또한 한국고유종인 특징을 갖고 있어 섬강의 HSI를 산정하기 위해 이용되었다.
대상어종별 HSI 산정
돌고기는 본 조사에서 0.15－2.4 m 및 유속 0－0.724 m/s의 서식 범위를 보이며, 피라미는 수심 0.13－1.18 m 및 유속 0.001－3.031 m/s의 광범위한 서식 범위를 보였다. 참갈겨니 또한 수심 0.14－2.4 m 및 유속 0－1.116 m/s의 광범위한 서식 범위를 보였다. HSI 1.0은 최대 개체수가 모여 있는 수심 및 유속을 나타낸 값이라고 해석할 수 있다. 다른 범위의 값은 1.0에 대한 상대적인 비율을 나타낸다. 수심과 유속을 각각 0.1 m, 유속 0.1 m/s 범위에서 개체수의 합을 구하고 이에 대한 백분율을 산정해 HSI를 산정하였다. HSI는 0과 1 사이에 분포하며, 1에 가까울수록 대상 어종의 서식지 조건이 좋음을 의미한다. 각 그림에서 실선은 HSI를, 막대그래프는 수심 및 유속에서의 개체수를 보여준다.여기서, HSI 1.0은 최대 개체수가 모여 있는 수심 및 유속을 나타낸 값이라고 해석할 수 있다.
Fig. 6의 돌고기에 대한 수심 HSI를 보면, 본 연구 결과에서 수심 0.5－0.6 m 구간에서 1.0의 적합도지수를 보였다. 유속의 경우 0.0－0.1 m/s 구간에서 1.0의 적합도지수를 보이며, 이 범위에서 최적의 조건을 보이는 것으로 나타난다. 돌고기의 서식 특성은 유속이 느린 강의 중, 상류의 자갈 바닥에 서식하며 5, 6월의 0.5－0.6 m 구간에서 산란한다고 알려져있다. 알려진 돌고기 특성과 맞게 수심과 유속의 HSI가 산정되었다.
Fig. 7의 참갈겨니에 대한 수심 HSI를 보면, 본 연구 결과에서 수심 0.4－0.5 m 구간에서 1.0의 적합도지수를 보이며, 유속 0.0－0.1 m/s 구간 범위에서 최적의 조건을 보이는 것으로 나타난다. 한반도의 고유종이면서 우리나라 대부분의 강 중･상류에서 우점종이나 아우점종으로 서식하고 있는 참갈겨니(Z. koreanus)는 최근 하천의 다양한 변형에 의하여 점차 개체군이 감소하고 있어 하천의 건강성을 파악하는데 중요한 비중을 차지하고 있다(Lee et al., 2013).
Fig. 8의 피라미에 대한 수심 HSI를 보면, 본 연구결과에서 수심 0.3－0.5 m 구간에서 1.0의 적합도지수를 보이며, 유속 0.0－0.1 m/s 구간 범위에서 최적의 조건을 보이는 것으로 나타났다. 피라미에 대한 HSI는 선행연구로 많이 이뤄졌었다(Table 4). 선행연구는 다른 지점 간의 하천 규모와 물리적 서식환경의 차이가 존재하지만, 결과적으로 피라미가 서식하는 수심과 유속에서 비슷한 값들을 가지는 것으로 보아 섬강의 HSI는 선행연구와 큰 차이가 나지 않는 것으로 예상된다. 유속 HSI 1.0의 값으로는 유속 0.00－0.10 m/s 값을 가졌지만, HSI 0.5의 값으로는 유속 0.5 m/s에서 나타나 선행연구와 큰 차이가 발생하지 않았다고 해석할 수 있다. 이러한 결과는 피라미가 선호하는 수심과 유속에 따라 생활 및 이동하는 것으로 짐작할 수 있다(Hur et al., 2021).
결 론
본 연구에서는 섬강에서의 현장 조사를 통한 어류의 물리적 서식 환경 특성을 파악하고 데이터베이스화하여, 우점종인 돌고기와 아우점종인 피라미, 참갈겨니를 대상으로 HSI를 산정하여 비교해보았다. 채집된 어류는 총 8과 35종 1,625개체였으며, 우점종은 돌고기(28.00%)이며, 아우점종은 참갈겨니(19.26%), 피라미(13.72%) 등의 순으로 나타났다. 한국고유종은 4과 18종, 육봉형 어종은 1과 1종, 강하성 어종은 1과 1종이었다. 1995년부터 본 조사 사이에 횡성댐 공사가 이뤄졌는데, 댐 공사가 이뤄진 상류에서는 횡성댐 준공 전 우점종이 참갈겨니로 나타났으나 댐 축조 후에는 점점 피라미로 우점종이 변하는 것으로 관찰되었다. 납자루아과 어류는 횡성댐 축조 후 급격히 감소하여 2010년에는 거의 서식하지 않은 것으로 나타났다. 2021년 조사에서는 피라미가 아닌 돌고기가 우점종으로 나타났으며, 납자루아과 어류가 다시 많이 서식한다고 관찰되었다. 납자루아과 어류는 조개에 산란하는 특이한 산란 습성을 가지고 있는데, 횡성댐 공사 시 유출된 탁수로 인하여 서식지 및 환경 변화를 초래한 것이 원인으로 판단되는데, 준공된 지 20년 후인 현재는 다시 생태계가 건강해졌음이 확인되었다. 현장 모니터링을 바탕으로 수심 구간별로 출현한 개체수는 0.3－0.4 m 구간에서 19.4%로 높았다. 유속에 대하여 출현한 개체수는 0.0－0.1 m/s 구간에서 67.1%의 높은 비율로 나타났다. 이를 기반으로 우점종인 돌고기와 아우점종인 피라미, 참갈겨니의 HSI를 비교하면, 돌고기에 대한 수심 HSI는 0.5－0.6 m 구간에서 1.0의 적합도지수를 보이고, 유속의 경우 0.0－0.1 m/s 구간에서 1.0의 적합도지수를 보여 해당 범위에서 최적의 조건을 보이는 것으로 나타났다. 참갈겨니에 대한 수심 HSI를 보면, 본 연구 결과에서 수심 0.4－0.5 m 구간에서 1.0의 적합도지수를 보이며, 유속 0.0－0.1 m/s 구간 범위에서 최적의 조건을 보이는 것으로 나타났다. 피라미에 대한 수심 HSI를 보면, 본 연구 결과에서 수심 0.3－0.5 m 구간에서 1.0의 적합도지수를 보이며, 유속 0.0－0.1 m/s 구간 범위에서 최적의 조건을 보이는 것으로 나타났다. 이는 3종 모두 출현한 개체수 구간과 연관되어 있다고 볼 수 있다. HSI는 생태계를 고려한 유량산정 및 모델링에 이용되는 수단으로 수중생물종의 물리적인 선호도를 통계적 데이터를 기반으로 수치자료로 표현한 지수이다. 환경생태유량을 산정하는 서식지 모델링을 수행하기 위해서는 생태적 데이터(Habitat data)와 수리적 데이터(Hydrologic data)가 필요하다. 유역환경변화를 고려한 생태계 건강성 유지를 위해 환경생태유량을 산정하고 확보방안 마련을 위해 수질･수문･수생태계 통합모델 기술개발이 필요하며, 이를 산정하기 위한 유역별, 어종별 HSI의 전국단위 자료구축이 이루어지지 못해 어려움이 많다.
본 연구의 경우 연구 기간 동안 축적된 자료를 이용하여 HSI를 산정하였기 때문에 추후 섬강에서의 환경생태유량 산정 시 추가적인 현장 조사 없이 서식지모델링을 위한 HSI 산정 및 활용이 가능하며, 향후 이 결과를 활용해 섬강의 환경생태유량 산정 및 하천 수생태계 건강성 회복을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
