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서 론

부족한 담수 자원의 이수 및 치수로 자연 재해를 막고 수자원의 종합 계획에 의한 사용을 목적으로 1970년대부터 건설되기 시작한 다목적댐과 취수보 등 하천 횡단 구조물은 서식처를 이동하며 성장 및 생활사를 완성시키는 어류 등 수산 생물의 생존에 위협이 되고 있고 유수역을 정수역화 시킴으로서 많은 문제가 일어날 것으로 예상된다. 우리나라에는 지금까지 다목적 댐 15개소를 비롯하여 전국에 20,000여개의 소형 취수보가 설치되어 있으며, 수산 생물에 미치는 영향을 최소화하기위하여 어도 설치를 규정하고 관리하지만 어도 설치 비율은 15%에 불과하며(국토해양부 2009), 서식처 단절에 의한 영향과 어도의 기능만이 강조되고 있을 뿐 생태적 가치에 대한 평가나 우리나라 특수 환경에 적합한 개발연구는 거의 없는 실정이다(김 등 2003; 김 등 2004). 최소한의 시설인 어도는 우리나라에 적합한 구조와 소상효과에 대한 연구가 많지 않아 근래 필요성이 재개되고 있다 (김 1993; 주 2004; 정 2006; 김 2007). 유수역이 대부분인 우리나라의 하천은 경사가 급하여 강우 시 유실률이 높아 수자원 부족의 원인으로 꼽힐 정도이지만 하천을 가로막는 구조물에 의해 정수화됨으로서 미치는 생태적 영향은 간과되고 있는 실정이다. 

하구 수역은 담수와 해수가 교차되면서 담수에서 바다로 또는 그 역으로 물리적, 생물학적 및 이화학적 요소의 교환이 일어나는 반 폐쇄 상태의 유일하고 중요한 생태계이다 (Pinckney et al. 2001; Nixon et al. 2004). 이러한 하구에 건설된 하구둑이 미치는 생태학적 단절 현상은 특수하고 심할 것으로 예상되지만, 지금까지도 수산 자원의 서식 변화에 대한 연구가 있을 뿐 (양 등 2001; 곽과 허 2003) 조수 간만의 차가 있는 환경에서의 적합한 어도의 구조와 기능 등에 대한 보고가 거의 없었다. 아울러 댐의 물리적 생태계 단절 현상은 우려가 많으나 댐호가 정수역으로 변화된 후 생태계에 대한 연구로는 부영양화, 플랑크톤상의 변화, 저서생물의 변화 (김과 이 2007) 등이 있을 뿐 생태계에서 최상위 포식자로서 군집 관리 역할을 하는 어류에 대해서는 거의 없었다. 

남해로 유입되는 섬진강은 유역면적 4,959.79 km² , 유로연장 223.86 km에 달하며 영산강, 금강, 낙동강, 만경강, 동진강 유역으로 둘러싸여 주변 유역과 위치상 중간 특성을 띠는 우리나라 5대 하천중 하나이다 (강 2004). 섬진강은 지리산 고분수계를 끼고 있어 경관이 수려하며, 지리학적으로 남부와 서부 하천 경계선에 위치하므로 동물지리학적 중요한 하천이다 (강 2004). 아직 하구둑이 건설되지 않은 큰 강으로 추후 친환경적 모범 하천이어서 주목되지만, 어류상의 실태나 변화에 대한 연구는 드문 편이다 (황 1990; 나와 신 1992; 김 등 2002; 장 등 2009). 

본 연구는 현재까지 하구둑이 건설되지 않은 자연 하천인 섬진강을 대상으로 하구의 어류상을 조사하여 출현하는 주요 어류의 개체군 생태를 분석하고자 하며 하구둑으로 기수역이 단절된 낙동강 수계와 비교함으로써 하구둑의 물리적 단절과 정수역화에 따른 어류상의 변화와 생태적 영향에 대한 기초자료를 얻고자 하였다. 

재료 및 방법

1. 조사지점의 선정

기본 조사 수역은 하천 규모가 크고 하구둑이 건설되지 않아 자연 상태를 유지하고 있는 섬진강 하구역과 해수의 영향이 미치지 않는 인근 상류 수역이며, 어종별 개체군의 생태 비교 지역으로서는 하구역이 건설되어 서식 환경의 변화가 심하고 어류 개체군에 영향을 준 것으로 고려되는 낙동강 하구역 일대로 설정하였다. 섬진강 하구역은 아직도 담수와 해수의 유입이 넓은 지역에 걸쳐 원활하게 이루어지고 있으므로 순 담수구역으로부터 하구까지 대표성을 띠도록 조사지점 3곳을 선정하였다(Fig. 1). 섬진강의 조사지점 세부사항은 다음과 같다. 

Fig. 1. Map showing collection sites at Seomjin River (A) and Nagdong River (B). St. 4 and 5 are the fish way and lock gate for ship in estuary bank.

∙St. 1 : 전라북도 구례군 구례읍 계산리(순담수역)
∙St. 2 : 경상남도 하동군 화계면 화계리 남도대교(담수역 시작부)
∙St. 3 : 경상남도 하동군 고전면 전도리(하구역) 

조사 시기는 2007년 4월부터 11월까지 8개월로 봄부터 가을까지 계절이 포함되도록 8차 조사를 하였고, 낙동강의 경우 하구둑 상류와 하류의 담수역과 해수역을 정점으로 조사된 결과를 이용하여 어류상을 비교하였다(전 1987; 양 등 2001; 강 등 2012). 

2. 어류 조사

담수역 및 하류역 어류의 채집은 모든 조사지점에서 내수면어업법상 각망 연구어업 허가를 받아 실시하였다. 삼각망 (망목 15×15 mm, 유도망 30 m)을 24시간 동안 설치한 후 철거하였으며 투망 (망목 5×5 mm)과 족대(망목 3×3 mm)를 병행하였다. 채집한 어류는 현장에서 김과 박(2002), 김 등(2005)에 따라 종의 수준까지 동정하여 개체수를 계수하였고, 각각의 개체들은 전장, 체장 및 체중 등을 측정한 후 방류하였으며, 현장에서 동정이 어려운 종이나 치어는 10% 포르말린액으로 고정한 후 실험실로 운반하여 분석하였다. 어류의 군집 생태를 분석하기 위해 우점도 지수는 McNaughton (1967) 종 풍부도 지수는 Margalef (1958)를 따라 구하였다. 어류 개체군 생태 조사는 성장률을 간접적으로 파악하기 위하여 전장과 체중을 측정한 후 전장-체중 상관도를 분석하였다. 채집된 어종 개체군의 건강 상태나 생식능력 정도 등 다양한 정보를 주는 비만도는 Anderson and Neumann(1996)에 따라 비만도 지수(condition factor, K)를 산출하였다. 이 지수 값은 성장 단계별로 다를 수 있어 생식기관의 발달과 성장의 차이를 반영 (Ndjaula et al. 2010)하고, 어업 등 외부 영향에 의한 개체군의 영향을 계절별, 연령별로 분석하는데 이용될 수 있다 (Ballon et al. 2008). 전 조사 시기에 걸친 본 조사결과의 지수는 개체군의 평균적인 건강도 판정 지수로 간주하였고, 지수의 성격이 체중에 대한 관계이므로 높을수록 건강한 개체군인 것으로 판단하였다. 

결 과

1. 섬진강 하류의 어류상

조사 기간 동안 채집된 어류는 모두 13목 26과 68종이었다 (Table 1). 전체 우점종은 큰줄납자루 (37.4%), 아우점종은 황어 (10.5%)였고 피라미 (8.4%), 주둥치 (5.1%) 순으로 개체수가 많았다. 모든 조사지점에서 출현한 종은 붕어, 납자루, 큰줄납자루, 누치, 피라미, 은어 등 6종이었으나 누치는 하류에서 더 많이 채집되었고, 납자루, 큰줄납자루, 피라미, 은어는 중류에서 많이 채집되었다. 특히 큰줄납자루와 피라미는 하류역에서 1개체만 채집되었다. St. 2와 3에서 공통으로 출현한 종은 모두 10종이었으며 이 들 중 회유성 어종은 뱀장어, 황어, 숭어, 점농어 4종이었다. 

Table 1. The number of individuals and species collected from freshwater region of Seomjin River (^*: Korean endemic species)

Table 1. Continued

담수역으로 생각되는 St. 1 또는 St. 2에서 출현한 어종은 7목 13과 44종으로 이중 양 지역에만 한정적으로 출현한 어종은 잉어 등 34종으로 돌고기, 참중고기, 참갈겨니 등 3종은 St. 1에서 월등히 많이 출현하였다. 이 양지점에서 우점종은 큰줄납자루 (45.6%)였으며, 그 다음으로는 피라미(10.2%), 모래무지(5.3%), 참중고기(4.0%), 돌고기(4.0%), 참갈겨니(3.9), 은어(3.5%) 등의 순이었다. 지점별로는 St. 1에서 큰줄납자루 (38.2%), 참중고기(11.5%), 돌고기 (9.3%), 참갈겨니 (8.8%) 등의 순으로 우세하게 출현하였으며, St. 2에서는 큰줄납자루 (48.9%), 피라미 (13.0%), 모래무지 (6.9%), 은어 (4.5%), 납자루(4.0%) 등의 순이었다. 기수역인 St. 3에서 출현한 종은 19과 34종으로 우점종은 황어 (42.6%), 아우점종은 주둥치 (13.2%)였으며 흰발망둑 (6.0%), 문절망둑 (5.9%) 등의 순으로 개체수가 많았다. 출현종 중 한국 고유종은 칼납자루 등 20종 이었고, 법적 보호종으로는 환경부 지정 멸종위기 야생동식물 II등급인 임실납자루가 St. 1과 2지점에서 출현하였고 생태계 교란 위해야생동식물로 지정된 외래도입어종은 확인되지 않았다. 금강 이북의 하천에만 서식하는 것으로 알려진 대농갱이가 St. 1과 2지점에서 채집되어 주목되었다. 

2. 조사 지점별 계절적 변화

St. 1은 섬진강 조사 지점 중 가장 상류부에 위치하지만 전체로 보아서는 섬진강 중하류권에 해당하는 수역이다. 채집된 어류는 모두 4목 8과 35종이었다. 잉어목어류가 26종으로 전체 출현종수의 74.3%로서 가장 다양하게 채집되었으며, 은어를 제외하고 모든 종이 1차 담수어였다. 

우점종은 큰줄납자루 (38.2%)로서 4월을 제외한 모든 조사 시기에 우점하였다. 아우점종은 참중고기(11.5%)로 돌고기(9.3%), 참갈겨니(8.8%) 등의 순이었다. 한국 고유종은 칼납자루 등 19종이었고, 멸종 II급인 임실납자루는 4~8월까지 출현하였으며, 산란기인 4월에 가장 많이 채집되었다. 금강 이북의 하천에만 분포하는 것으로 알려진 대농갱이가 7월과 10월 조사에 각각 3, 1개체가 채집되었다. 은어는 5~8월까지 꾸준히 출현하다가 9월부터는 채집되지 않았다. 조사 시기별 출현 종 수는 4~7월까지 18종 이상으로 비교적 다양하게 출현하였으나 수량이 급증한 8, 9월에는 15종 내외로 감소하였다. 또한 월동기로 접어드는 10, 11월에는 출현종수 뿐만 아니라 개체수도 급격한 감소를 보였다.

St. 2는 섬진강 수계에서 해수의 영향이 미치지 않는 담수역 최하류부에 해당하는 수역이다. 채집된 어류는 모두 7목 13과 37종이었다. 잉어목 어류가 23종으로 전체 출현종수의 62.2%로서 가장 다양하게 채집되었다. 우점종은 큰줄납자루 (48.5%)로 대부분 조사 시기에 우세하였고 아우점종은 피라미 (13.0%)이고 모래무지(6.9%), 은어 (4.5%) 등의 순이었다. 한국 고유종은 칼납자루 등 16종이었으며 임실납자루가 산란기인 4월에만 2개체, 대농갱이는 6월에 3개체가 채집되었다. 회유성 어종은 뱀장어, 은어, 연어, 숭어, 점농어, 황어 6종이 채집되었다. 이들 중 황어는 성어가 5, 6월에 각각 1개체씩 채집되었으며, 은어는 4~10월에만 출현하였다. 연어는 11월에 1개체 채집되었으며, 점농어의 미성어가 6월부터 꾸준히 출현하였다. 숭어는 4월과 11월에만 각각 채집되었다. 또한 본 지점의 넓은 정수역 수변부에는 4~5월까지 당년생 황어 치어의 무리를 다량 관찰할 수 있었으나 6월부터는 소수의 개체만이 관찰되었다.

하구역으로 해수와 담수가 교차하는 St. 3에서 채집된 어류는 모두 11목 19과 34종이었다. 농어목 어류가 13종으로 전체 출현종수의 39.4%를 차지하여 가장 다양하게 채집되었으며, 그 다음으로는 잉어목 어류가 6종(18.2%)이었고 나머지 목의 어류는 1~2종이었다. 과별 출현 종수는 망둑어과 어류가 7종으로 가장 다양할 뿐만 아니라 출현 개체수에 있어서도 우세하였다. 1차 담수어인 잉어목 어류 5종을 제외하고 모든 종이 회유 및 기수성 어종들이었다. 회유성 어종은 뱀장어, 은어, 연어, 숭어, 점농어 5종 이었다. 우점종은 황어 (42.6%)로서 대부분 조사 시기에 우세하게 출현하였다. 아우점종은 주둥치 (13.2%)이고 흰발망둑 (6.0%), 문절망둑 (5.9%) 등의 순이었다. 출현 종수에 있어 조사기간 중 5, 6월에는 각각 18종이 채집되어 가장 다양하였으나 4, 9, 10, 11월에는 10종 이하로 빈약하였다. 개체수에 있어서는 5월에 황어의 미성어가 대량으로 포획되어 가장 많이 채집되었으며, 누치는 8월에만 대량으로 채집되어 주목되었다. 

3. 주요 어종의 개체군 생태

전장-체중 상관도에 의해 도출되는 성장률 곡선과 비만도지수(condition factor, K)는 주어진 환경에서 서식하는 개체군의 건강상태나 생식능력의 정도 등 다양한 정보를 제공하는 중요한 지표이다. 하구둑이 없는 자연하천인 섬진강과 하구둑으로 막혀 인위적으로 형성된 낙동강에 서식하는 동일 종 개체군 중 개체수가 풍부한 순담수어, 회유성 어종, 기수성 어종 각 3종을 대상으로 비만도 지수를 비교하였다. 모두 9종의 개체군에 대한 비만도를 비교한 결과 누치(0.829±0.080), 참몰개(0.871±0.109), 피라미(0.947±0.177), 은어(0.812±0.119), 숭어(1.017±0.188), 문절망둑 (0.870±0.161), 민물두줄망둑(1.532±0.279)은 섬진강 개체군이 낙동강의 개체군에 비해 높았고 반면 점농어(0.943±0.084)와 주둥치(0.870±0.161)의 경우는 낙동강의 개체군이 약간 높았다(Table 2). 

Table 2. Comparison of condition factor for several main species population collected from Seomjin River and Nagdong River

고 찰

1. 섬진강 하류 조사 수역의 어류상과 특징

섬진강 조사지역 상부수역 St. 1은 종수가 비교적 풍부하지만 종별 개체수는 매우 적었으며, 은어 1종만을 제외하고 모두 1차담수어로 구성되어 있다. 해수의 영향을 받지 않는 하류 수역인 St. 2에서는 종수도 풍부하고 채집 개체수도 많았다. St. 2에서 출현한 종은 대부분 1차담수어이었고, St. 1에서 출현하지 않은 뱀장어, 황어, 은어, 연어, 숭어, 점농어, 민물검정망둑 등 2차담수어가 서식하였다. 특히 황어와 은어는 St. 2를 중심으로 성장한 후 성숙하면서 인근 유입하천이나 상류로 소상하여 산란하고 자어는 하류에서 성장하는 양측회유성 어류로서 주목된다 (Sakai 1995; 김 등 2006; 고 등 2007; 이 등 2008; Yamamoto 2008).

기수역인 St. 3에서는 19과 34종의 어류가 채집되어 서식하는 종수와 개체수가 비교적 풍부하였으며, 출현한 어종들은 1차담수어인 붕어, 납자루, 큰줄납자루, 누치, 피라미 등 5종을 제외하고 모두 기수성 또는 회유성 어류들로 구성되어 있어 전형적인 하구역의 특징을 나타내었다. 

황어는 섬진강의 주요 회유어 중 하나로 봄철에 상류로 소상하여 40 mm 정도의 자갈이 많은 장소를 선택하여 산란(Shirotori et al. 2006)하므로 하류와 상류의 서식처 보존 및 회유로 보장이 필수적이다. 매달 조사에서 미성어 (만 1년생, 체장 100~180 mm)가 지속적으로 출현하였으며, 4월과 5월에는 성어가 소량 채집되기도 하였지만 6월부터는 당년 생 치어(체장 32~39 mm)가 출현하기 시작하여 꾸준한 성장을 보이며 지속적으로 채집되어 이 곳이 주 성장 장소임을 알 수 있었다. 

기수역은 생산성이 높아 해산어 혹은 연안 어류의 보육장으로 중요하므로 이를 구명하고자 하는 여러 연구보고가 있으며 (Zhang et al. 2009; Kostechi et al. 2010), 본 조사에서 섬진강 하구역을 치어기 생육장으로 이용하는 어류는 황어, 점농어, 감성돔, 주둥치, 돌가자미, 물가자미, 양태 등이었고 이중 감성돔, 돌가자미, 물가자미 등의 치어는 짧은 시기만 하구역을 이용하고 성장함에 따라 연안으로 이동하는 것으로 판단되었다. 

2. 주요 어종의 개체군 생태 비교

체중과 체장 관계로부터 얻어지는 평균 상태인 condition factor (Froese 2006)는 기후변화에 의한 수온의 변화, 서식처 단절에 의한 물리적 환경 변화로 인한 적절한 서식처의 소실 등은 종 생존에 주는 위협성과 성장정도를 판단하는 데 이용하며, 일정한 크기 계급에서 비만도를 나타내므로 양호한 성장 정도를 보여주어 온도에 따른 실험(Robinson et al. 2008)이나 다른 환경에서 성장한 개체군의 차이를 밝히는데 이용할 수 있다 (Bervoets and Blust 2003; Zafar et al. 2003; Salam et al. 2005). 

낙동강 하류는 하구둑에 의해 기수역의 형성이 저해 받는 장소로 어도를 통한 이동으로 회유가 제한되고 있으며, 하구둑 상 하류에 서식하는 일부 담수성 또는 기수성 어종은 원 자연환경에 서식하는 개체군에 비해 건강도 등에 차이가 있을 것으로 예상되었다. 낙동강 하구둑 어도 어류 연구 자료(전 1987; 양 등 2001; 강 등 2012)를 이용하여 섬진강 자연환경에서 공통으로 출현하는 어종과 비교하였다. 모두 9종의 개체군 비만도를 비교한 결과 누치, 피라미, 참몰개 순담수어 3종과 회유성 어종 은어와 숭어 2종, 기수성 어종 문절망둑과 민물 두줄망둑 2종은 섬진강에서 채집한 개체군이 낙동강에서의 개체군에 대한 수치보다 모두 높아 안정적인 성장하고 있는 것으로 나타났다(Table 2). 누치는 주로 모래나 자갈로 이루어진 수역에 서식하면서 모래나 자갈 틈의 동물성 먹이를 주로 섭식하는 종이다(김 등 2005). 섬진강 수역은 모래와 자갈로 이루어진 하상이 넓게 발달하여 서식 조건이 좋은 반면 낙동강 조사 수역은 대부분 정체되어 흐름이 거의 없는 모래로 이루어진 하상이 대부분이고 모래 틈이나 표면 위에 펄이나 유기물이 퇴적되어 다른 서식 조건을 보였다. 피라미의 경우 유수환경에서 표층의 먹이를 섭식하는 어종으로 섬진강 하구역에서는 1개체만이 발견되어 기수역에서는 살 수 없는 종이지만 낙동강에서는 기수역 부분이 담수 및 정수화되어 간혹 관찰되고 있으며, 담수화 되었지만 정수역에서는 서식이 적합하지 않음을 보여주고 있다. 기수산 혹은 해양어종으로 알려진 숭어, 문절망둑, 민물두줄망둑 등도 섬진강 개체군의 생태 건강도 수치가 높게 나타난 점은 대형 하구둑이 없이 하구역이 제대로 조성된 섬진강의 환경 조건이 그 이유일 것으로 사료되었다. 이는 하구둑에 의한 단절은 물리적으로 회유로를 차단하는데 그치지 않고, 이전 환경에서 담수로 혹은 해수로 변화된 환경이 서식 가능한 어종에 대해서조차 부적합함을 시사하고 있어 하구둑 조성시 인근에서 최소한의 구조적 및 운영 개선의 노력이 필요함을 보여주고 있다. 

외래위해어종인 배스는 낙동강은 하류지역에 대량으로 서식하고 있어 물의 흐름 차단이라는 물리적인 영향 뿐 아니라 그에 따른 영양물 누적과 먹이연쇄 구조의 변화 등이 따르는 생물학적 영향에 대해 시사해 주는 바가 크다(Yoshida 2008; Faria et al. 2010). 배스가 본 조사 수역에서는 채집되지 않았지만 섬진강에서도 일부 서식함이 알려져 있어 이 들 개체군의 분포 확장에 대한 학술적 관심이 필요하다고 본다. 

적 요

하구둑이 형성되지 않은 자연 하천을 유지하고 있는 섬진강 하구의 어류상을 조사하고 주요 어종의 개체군 생태를 분석하였다. 조사 결과 섬진강 하구에서 출현한  어류는 13목 26과 68종이었으며 전체 우점종은 큰줄납자루 (37.4%), 아우점종은 황어 (10.5%)였고 피라미(8.4%), 주둥치(5.1%)순으로 개체수가 많았다. 회유성 어종은 뱀장어, 황어, 은어, 연어, 숭어, 점농어, 민물검정망둑 7종이 출현하였고 한국고유종은 임실납자루와 칼납자루 등 20종이었다. 상류 담수역에서는 8과 35종이 채집되었고 우점종은 큰줄납자루 (38.2%), 아우점종은 참중고기 (11.5%)였으며, 하류 담수역은 13과 37종이 출현하였고 우점종은 큰줄납자루 (48.5%), 아우점종은 피라미(13.0%)였다. 하구의 기수역은 19과 34종이 확인되었고 우점종은 황어 (42.6%), 아우점종은 주둥치 (13.2%)로 나타났다. 누치 등 주요 종에 대한 개체군 건강도 지수는 하구둑이 설치된 낙동강 집단에 비해 높게 나타나 하구둑 조성이 없는 섬진강 어류 집단이 안정적인 성장을 하고 있다고 본다.

사 사

본 연구는 농림수산식품부 연구비의 지원을 받아 이루어졌으며(RP-2012-AQ-081), 대규모 채집이 필요한 사업으로서 어구의 설계와 활용, 어선의 이용 및 대량분석을 위해 수고해 주신 인근 어업인과 관계자 여러분에게 감사를 드립니다.