서 론

우리나라 4대강 중 한강을 제외하면 낙동강, 금강, 영산강 등의 하구에는 간척지 방조제가 건설되어 있어 하구역의 특 성이 사라졌다 (Kim and Lee 2007). 한강 하구는 신곡수중 보와 잠실수중보가 건설되어 서해의 해수가 원활하게 상류 역까지 진입하지는 못하지만 표층역을 통한 해수의 유입이 가능하다 (Park 2004). 또한 휴전선 인근지역으로서 민간인 의 출입이 통제되고 개발이 제한되어 자연 상태의 하구 특 성을 비교적 잘 나타나고 있다. 이러한 하구역은 하천의 담 수와 바다의 염수가 교차함으로 인해 독특한 기수역 생태계 가 형성되며 한강 하구역의 환경은 수도권 야생생물의 서식, 산란, 양육의 공간으로서도 크게 기여하고 있다. 하구역 수 서생태계에서 동물플랑크톤은 1차생산자인 식물플랑크톤에 의하여 화학에너지로 전환된 태양에너지를 자치어 등과 같 은 상위 영양단계로 전달하는 하위 2차생산자로서 중요한 역할을 수행하고 있다.

한강의 동물플랑크톤 초기 연구는 단편적으로 이루어져 주로 북한강 유역에서 출현종 목록을 보고하는 것에 그쳐왔 다 (Kang 1969; Cho and Mizuno 1977). 북한강과 남한강이 합류한 팔당댐 하류의 동물플랑크톤에 대해서는 Kim and Park (1969)이 갑각류 플랑크톤의 출현을 보고하였고 이후 Lim (1992)은 한강 하류계의 본류에서 3년간에 걸쳐 동물플 랑크톤의 생태학적 연구를 실시한 바 있다.

한강의 하구역에는 넓은 습지가 형성되어 있으나 정치· 사회·군사적 원인에 의한 현장 접근의 어려움에 기인하여 김포대교부터 월곶면까지 흐르는 하구언에 생육하는 동물플 랑크톤에 대한 조사 연구는 거의 이루어지지 못하였다. 국립 습지센터에서는 습지보호지역 정밀조사 사업을 통해 5년 주 기로 전국의 생물다양성이 높고 생태적 기능이 우수한 하구 역의 생태계 현황을 조사하여 하구역 생태계의 보전과 관리 를 위한 자료로 활용하고 있는데 본 연구가 이루어진 한강 하구역은 2011년도에 이어 두 번째로 이루어지는 것이다 (cf. Kim 2015c). 또한 4대강 하구언과 같은 대규모 습지를 제외 한 소규모 하구역 습지에서 하구역 생태계 정밀조사라는 사 업을 통해 동물플랑크톤의 군집동태를 파악하고 있다 (Kim 2015a, b). 갈수기와 풍수기가 뚜렷하게 구분되고 간만의 차 가 극심한 한강 하구역은 담수와 해수가 혼합되어 염분 변 동이 극심한 지역이다. 상류역으로의 해수 유입을 방지하고 수자원 확보를 위한 신곡수중보의 건설로 김포대교 상류 수 역에서는 기수역의 특성이 거의 나타나지 않고 있다. 이러 한 수계의 변화 특성에도 불구하고 동물플랑크톤을 포함한 생물상의 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연 구의 목적은 한강 하구 수역을 대상으로 동물플랑크톤 군 집 동태 분석과 연계하여 수질 등 관련 자료를 축적하여 향 후 한강 하구 습지 개발과 보전을 위한 기초자료를 제공하 고자 한다. 아울러 국내에서 시도되지 못했던 동물플랑크톤 의 장내용물질 분석을 통하여 한강 하구 습지에 분포하는 동물플랑크톤 중에서 갑각류 플랑크톤인 요각류와 지각류의 먹이원을 추정하여 향후 한강 하류 습지에서 먹이 영양단계 를 해석하는 데 필요한 자료를 제공하고자 한다 (Kim et al. 1989, 1993).

재료 및 방 법

1.조사지 개황

한강은 한반도 중앙부를 흐르며 유역면적이 34,674 km², 유로연장이 459.3 km로 하류역은 서울을 관통하여 서쪽으로 흐르다가 경기도 파주시 탄현면에서 임진강과 합류하고 하 천법상의 한강 하구 경계인 김포시 월곶면 유도를 지나 서 해로 유입된다. 우리나라 4대강인 낙동강, 금강, 영산강의 하 구에 간척지 방조제가 건설되어 있어 하구역의 특성이 사라 진 것과는 달리, 한강 하구에는 비록 신곡수중보와 잠실수중 보가 서해의 해수가 원활하게 상류역까지 진입하는 것을 방 해하지만 표층역을 통한 해수의 유입이 가능하다. 또한 휴전 선 인근지역으로서 민간인의 출입이 통제되고 개발이 제한 되어 자연 상태의 하구 특성을 비교적 잘 나타나고 있다. 이 러한 하구역은 하천의 담수와 바다의 염수가 교차함으로 인 해 독특한 기수역 생태계가 형성되며 한강 하구역의 환경은 수도권 야생생물의 서식, 산란, 양육의 공간으로서도 크게 기여하고 있다.

본 조사에서는 한강 하구역의 5개 정점에서 동물플랑크톤 시료를 채집하였다. 정점 1은 김포의 시암리습지, 정점 2는 파주시의 성동습지, 정점 3은 공릉천습지, 정점 4는 고양시 의 산남습지, 정점 5는 장항습지이다 (Fig. 1).

2.조사 방법

한강 하구역의 5개 정점에서 2015년 10월, 2016년 3월, 5 월, 7월 등 총 4차례에 걸쳐 환경요인을 측정하고 동물플랑 크톤 시료를 채집하였다. 수온, pH, 용존산소량은 현장에서 직접 측정하였는데 pH는 portable pH meter (TI SenzpHduo) 로 측정하였으며 수온은 pH meter로 측정된 수온을 0.1°C 까지 측정 가능한 봉상수은온도계로 보정하였다. 용존산소 량은 1~12 mg L^-1 범위 내에서 측정 가능한 CHEMetrics (Model K-7512)로 0.5 mg L^-1까지 측정하였다. 동물플랑크 톤 채집은 원추형 네트 (conical net; 망구 25 cm, 망목 0.05 mm)의 입구에 여수계 (Hydrobios model 438 110)를 부착한 후 사선 예망 (oblique hauling)하여 실시하였다. 채집된 시 료는 300 mL wide-mouth Nalgene bottle에 담은 후 포르말 린을 첨가하여 시료의 최종 농도가 4%가 되도록 고정한 후 실험실로 옮겼다. 실험실 내에서 24시간 이상 방치하여 동 물플랑크톤이 가라앉은 채집병의 상등액을 분리하여 100 mL로 3배 농축한 후 바닥에 가라앉은 시료를 페트리 접시 에 넣고 해부현미경 (Zeiss SV11, Mag. X165)으로 종 수준 까지 동정하였으며 윤충류와 같은 소형종은 hollow slide로 옮긴 후 광학현미경 (Zeiss Auxiolab, Mag. X400) 하에서 고 배율로 검경하여 동정하였다. 동물플랑크톤의 동정은 최근 도감 (Mizuno and Takahashi 1999; Yoon 2010; Chang 2010, 2012; Jeong 2013)을 참조하였다. 종 준위 동정이 불확실 한 개체들은 개체 크기별 특성에 따라 2종류의 현미경 사진 기를 사용하여 촬영한 후 영상 판독을 통하여 동정하였다 (LEICA ICC50HD, OPTICAM KCS-3.1C).

동정을 완료한 시료는 다시 농축된 시료병에 넣어 균등하 게 섞은 후 5 mL의 subsample을 취해 UNESCO 계수반에 넣고 해부현미경하에서 각 종별 출현량을 계수하는 작업을 3회 반복하였다. 즉 정량분석을 위해서 항상 채집된 시료의 1/10 이상을 검경하였다. 해부현미경하에서 계수된 각 종의 출현량은 여수계로 네트 여과 수량을 계산하여 리터당 개체 수로 환산하였다. 동물플랑크톤의 출현량 자료를 근거로 5 개 정점의 월별 동물플랑크톤 종다양성지수를 계산하였으 며 지수 계산은 컴퓨터 프로그램 Primer 5 (2001 Plymouth Routines in Multivariate Ecological Research)를 사용하여 종다양성지수 (Shannon and Weaver 1963)를 구한 후 정점 별 계절별 변화를 비교 분석하였다. 갑각류 플랑크톤의 장 내용물질 분석을 위하여 2015년 10월에 정점 1에서 우점한 요각류와 지각류의 장을 hollow slide에서 분리한 후 진공펌 프를 사용하여 GF/C 필터에 걸러 알코올시리즈 (50, 70, 90, 99, 100%)를 거친 시료를 이온 스파터 (Eico IB-2)로 골드 코팅하여 전자현미경 (Topcon SM-300)하에서 관찰하였다 (Turner 1984; Kim et al. 1988, 1989).

결 과

동물플랑크톤은 윤충류 25종, 지각류 7종, 요각류 10종, 선 형류 1종, 패충류 1종과 십각류 1종 등 총 46종류가 출현하 였고 윤충류가 전체 동물플랑크톤 출현종수의 54% 이상을 차지하였다 (Table 1). 이 중 40종이 종 준위까지 동정되었으 며 하구역의 특성상 요각류는 Pseudodiaptomus inopinus, Sinocalanus tenellus 등 2종의 기수종이 출현하였다. 출현 종 수의 변동은 정점별 계절별로 2015년 10월에 정점 2와 5에 서 15종이 출현하여 가장 다양하게 출현하였고 2016년 5월 과 7월에 정점 4에서 2종이 출현하는 등 5월을 제외하면 정 점 4의 출현종수가 가장 빈약하였으며 계절별로 뚜렷하게 증감하는 경향성을 볼 수 없었다 (Fig. 2).

동물플랑크톤의 출현량은 3월 정점 1에서 윤충류인 Brachionus calyciflorus의 대량 출현으로 8,000 indiv. L^-1 이 상을 기록하였으며 정점 4, 5에서도 Keratella cochlearis와 함께 5,000 indiv. L^-1 이상이 출현하였으나 나머지 조사기간 중에는 모든 조사 수역에서 리터당 수백 개체 이하의 비교 적 낮은 밀도를 보였다 (Fig. 3). 최소 출현량 역시 정점 3인 공릉천에서 3월에 기록되었다. 즉 정점별 출현량의 변화는 뚜렷하지 않았으나 계절별로는 3월에 대량 출현하는 경향을 보였다.

동물플랑크톤 군집의 종다양성지수는 0.4~1.8 사이에서 변동하여 조사기간 중 정점별 변동폭이 크게 나타났다. 정점 1을 제외한 모든 정점에서 5월에 가장 높았고 가장 상류역 인 정점5에서 비교적 높았다 (Fig. 4). 갑각류 플랑크톤의 장 내용물질 분석은 소화 중인 규조류의 잔존물이 대다수를 차 지하고 있었으나 비동정물질들도 다수 혼재하여 나타났다 (Fig. 5).

환경요인으로서 수온은 10월과 3월에 각각 12.2~15.3°C 와 10.1~13.4°C로 비슷하였고 5월 7월로 가면서 28.2°C까 지 서서히 증가하며 계절적 변동 경향성은 뚜렷하게 나타났 으나 정점별 변화 패턴은 뚜렷하지 않았다 (Table 2). pH는 7.1~8.6 사이에서 변동하였는데 5월과 7월에 전 정점에서 낮게 나타난 것을 제외하면 계절별 정점별 변동 패턴이 뚜 렷하지 않았다. 용존산소량은 조사기간 중 리터당 4.5~11.0 mg L^-1 사이에서 변동하였으며 7월에는 전 정점에서 감소하 였다.

고 찰

담수가 해수로 흘러들어가는 하구역은 생산성이 높고 극 심한 환경변화에 적응한 기수종들이 우점하는 수역이다. 한 강 하구 습지는 수도 서울을 관통하며 대한민국을 대표하는 강 주변에 형성된 습지로서 국립습지센터에서 주관한 하구 역 생태계 정밀조사 및 습지보호지역 정밀조사에 의하여 21 세기 초반부터 집중적인 조사가 수행되었으나 동물플랑크톤 에 대한 본격적인 조사는 1990년대에 이미 시작되었다 (Lim 1992; Yoo and Lim 1992).

한강 하구역은 전 조사 수역에서 특징적인 기수성 동식물 플랑크톤이 빈번하게 출현하지는 않았으나 조사 정점들 중 가장 상류역인 정점 5의 고양시 장항습지에서도 기수성 요 각류가 출현하고 있었다. 즉 가장 상류 정점에서도 기수성 요각류의 분포가 확인되어 해수가 영향을 미치는 수역으로 밝혀졌다. 하지만 지각류와 윤충류는 모두 담수산 종들만 출 현하는 등 기수역에 적응한 종들은 출현하지 않았다 (Kim 1989). 또한 가장 하류역인 김포시 시암리습지와 파주시 성 동습지에서 만조시 해산종이 우점하면서 기수종이 함께 출 현하는 현상이 나타나지 않은 것은 조사 편의상 한강 본류 역에 접근하지 못하고 인근 농수로에서 채집한 결과로 추정 된다 (Cho et al. 1975; Kim et al. 2002; Kim and Kang 2003).

갑각류 플랑크톤의 먹이를 확인하는 과정에서 장내용물질 의 대부분은 소화가 진행되어 동정이 불가능했지만 규조류 를 섭식하는 것이 확인되어 최소한 조사수역에서는 초식성 먹이연쇄가 존재하고 있음을 증명하였다. 최근에는 Zingela et al. (2016)이 섬모충류를 매개로 한 갑각류의 박테리아 섭 식에 대해서도 연구되어 있어 향후 지각류와 요각류 종별 장내용물질의 확인과 동정 등과 같은 집중적인 조사를 통 하여 먹이망 구축이 가능할 것으로 예상된다 (Turner 1984; Otsuka 1985).

환경요인도 수온은 전형적인 온대 수역의 특징을 나타내 고 있었고 하구 습지역의 특성상 해수의 영향에 의하여 pH 가 높았으나 현장에서 염분 조사가 병행되지 못하여 직접 증거는 없다. 용존산소량은 용존 및 부유 유기물의 영향에 의하여 낮았지만 가장 상류역인 장항습지의 용존산소량이 높았으며 하계인 7월에는 전 정점에서 감소하여 고수온으로 인한 용존산소량 부족의 가능성이 있는 수역임을 시사하였 다 (An et al. 2012).

본 조사를 통하여 조사된 한강 하구 습지역들은 모두 신곡 수중보 하류에 설정된 정점들로서, 동물플랑크톤 출현양상 및 환경변화를 근거로 조사수역 전체가 황해의 영향을 받는 기수역의 특징을 잃지 않고 있음을 알 수 있었다.

적 요

2015년 10월부터 2016년 7월까지 가을, 겨울, 봄, 여름의 계절별로 한강 하구의 시암, 성동, 공릉천, 산남, 장항습지 등 5개 습지에서 동물플랑크톤 채집을 실시하였다. 25종의 윤 충류를 포함하는 총 46종류의 동물플랑크톤이 출현하였다. 기수종은 요각류 2종만이 출현하였고 10월에 성동과 장항습 지에 출현한 15종류가 가장 다양하게 출현한 것이었다. 최 대 출현량은 3월에 시암습지에서 윤충류의 대량 출현에 의 해 8,000 indiv. L^-1로 기록되었다. 3월에는 다른 정점에서도 5,000 indiv. L^-1 이상의 높은 출현량이 나타났지만 나머지 기 간 중에서 수백 개체의 낮은 밀도가 지속되었다. 종다양성지 수는 0.4~1.8 사이에서 변동하였다. 요각류 유생의 장내용물 질 분석 결과 미동정물질들과 함께 규조류가 주먹이원인 것 으로 밝혀졌다. 수온은 10.1~28.2°C, pH는 7.1~8.6 용존산 소량은 4.5~11.0 mg L^-1 사이에서 변동하여 정점에 따라 하 계 수온상승에 의한 용존산소량 부족 가능성이 제기되었다.