서 론

국내에서 서식하는 블루길 (Lepomis macrochirus)과 큰입 배스 (Micropetrus salmoides)는 북미가 원산지인 담수어로 서 내수면 자원 증대 등을 목적으로 국내에 도입된 후 우 리나라 하천 및 호수 생태계에서 급격하게 증가하여 종 다 양성에 부정적 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 우리나라 의 정수생태계 (자연호, 인공댐, 저수지) 및 유수생태계 (강, 하천)에서의 확산속도가 1980년대 이후 급격히 빨라졌고, 이에 따라 심각한 생태계 교란을 일으켜 국가에서 퇴치에 많은 노력을 기울이고 있다. 따라서 정부에서는 이들을 생 태계교란야생동·식물로 지정하였고, 이를 효과적으로 관 리하기 위하여 외래종생태계위해성평가제도, 외래종 관리 데이터베이스의 구축, 관련 학제적 교류, 대국민 홍보와 인 식의 개발을 통한 사전 예방적 관리제도의 개발, 범부처가 공동 참여하는 생태계교란종 관리 협력체계 구축 등의 생 태계교란종 통합관리 방안을 제시하여 집중관리 하고 있 는 실정이다.

큰입배스와 블루길 두 어종은 생태적 특성 및 서식 특 성에서 상당히 유사한 것으로 알려져 있다. 이들 교란어 종들은 모두 유속이 느린 정체성 수역이나 호수, 연못 등 에 서식하며, 국내 수계에서는 댐호나 저수지 등에서 높 은 우점도를 나타내는 것으로 보고되고 있다 (Lee et al. 2009). 블루길은 식물성 혹은 동물성 먹이를 먹는 잡식성 으로 알려져 있고, 이입지역에 따라서는 먹이연쇄 단계의 생태적 지위 (Ecological Niche) 변화에 따라 소형어류 및 어란 등의 동물성 먹이를 선호하는 것으로 보고되고 있 다 (Byon and Jeon 1997;Song et al. 2012). 큰입배스는 대형 육식어종으로 수중먹이연쇄에서 최상위 포식자이고, 포 식압 (Predation pressure)이 매우 강해 어류, 양서류, 갑각 류 등 다양한 먹이를 섭식하는 것으로 알려져 있다 (Kim et al. 2013). 생태교란어종에 관한 국내 연구는 큰입배스 의 경우 분포 범위 (서식지) 연구 (Kim et al. 2013), 식성 및 먹이섭취에 대한 연구, 어류상에 미치는 영향 연구 (Ko et al. 2008;Lee et al. 2013) 등에 대해 집중적으로 이루어져 왔으며, 블루길의 경우 식성 및 섭식분석 연구 (Byon and Jeon 1997), 개체군 밀도 및 구조 연구, 분포범위 (Song et al. 2012) 등의 연구가 주류를 이루고 있다.

국외에서의 교란어종 연구에 따르면, 외부에서 유입된 종들은 특수한 환경조건 (서식지, 수질, 기후 등) 및 서식 하는 수체 특성에 따라 이동, 분포, 확산 특성을 달리하는 것으로 알려져 있다. 따라서 물리적 서식지와 어류 군집 간의 관련성뿐만 아니라 이화학적 수질과의 관련성에 관 한 연구가 꾸준히 진행되어 왔다 (Park et al. 2009;Hur et al. 2011;Kim et al. 2013;Han and Paek 2016). 담수는 인간의 생활권과 밀접하게 연관되어 있고, 많은 변화가 발생하는 지역이면서 다른 영역의 생태계 (육상, 해양)에 비해 쉽게 교란 받으며 회복이 오래 걸리는 특성이 있다. 담수의 활 용을 위한 인간의 개발 행위는 하천에 물리적, 화학적, 생 물학적 변화를 초래하며 직접적으로 담수 어류의 다양성 및 분포 변화를 야기할 뿐만 아니라, 간접적으로 하천 주 변 및 하천 내 서식지 다양성 감소를 일으켜 수생동물들의 분포와 다양성에 영향을 끼친다 (Yoon et al. 2018).

본 연구의 조사지점인 동진강의 유로연장은 83.06 km, 유역 면적은 1348.82 km²로서, 정읍시 산외면의 상두산 (575 m)에서 발원하여 김제평야를 지나 황해로 흘러드는 강이다. 주변에는 산지와 농경지가 대부분을 차지하는 전 형적인 농촌 지역으로, 동진강 수계를 이루고 있는 하천 은 본류를 포함하여 정읍천, 원평천, 고부천 등 4개의 직할 하천과 1개의 지방하천, 82개의 준용하천 등 모두 87개 하 천에 총 연장은 446.2 km에 이른다 (Lee et al. 2004;Lee and Park 2009). 하지만 산업화에 따라 주택 공급 증가와 대지, 도로 등을 포함한 기타 면적이 증가하고 있으며, 새만금 상류에 위치하고 있는 동진강 유역은 축산 단지가 분포하 고 있어 토지계와 축산계 등 비점오염원의 비중이 높은 지 역이다. 따라서 본 연구지역에 대한 수질 특성 및 이에 따 른 어류의 영향에 대한 분석은 동진강 수계의 수질 및 수 생태 관리에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 우리나라 금강 동진강 수계의 본류와 지 류에서 13개의 지점을 대상으로 어류를 정량채집을 실시 하였고, 이를 기반으로 이화학적 수질 특성을 분석하였고, 생태계교란어종인 큰입배스와 블루길의 분포 및 생태특 성을 분석하였고, 이들 교란종 서식지의 이·화학적 수질 자료와 서식 분포 특성 간의 상관성을 분석하여, 향후 외 래종의 개체군 변동 및 확산 등의 관리 방안을 수립하기 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.

재료 및 방법

1. 조사지점 및 시기

본 연구에서는 동진강 수계의 본류 3지점과 지류 10 지점, 총 13개의 지점을 선정하였다. 조사 시기는 수온상 승과 장마의 영향이 적어 수체가 안정적인 강우 전기인 (Premonsoon) 2016년 5~6월과 강우 후기인 9월로 대별 하여 어류 현장 조사를 실시하였다. 조사 대상 하천 및 세 부지점은 아래와 같다 (Fig. 1). 또한, 동진강 수계의 어류상 변화를 확인하기 위하여 2008년에 실시한 환경부 수생태 건강성 조사 결과와 비교·평가하였다.

2. 현장조사

어류 현장조사는 환경부 생물측정망 조사 및 평가지 침을 준용하였다. 채집 도구로는 투망 (Casting net, 망목 7×7 mm), 족대 (Kick net, 망목 4×4 mm)를 이용하였으며, 채집거리는 조사구간의 상·하류를 포함하여 200 m로 정 하여 투망은 조사구간 내의 다른 장소에서 10회, 족대는 이동거리를 포함하여 30분 동안 조사를 실시하였다. 채집 한 어류는 현장에서 Kim and Park (2002) 및 Son and Song (2006)에 의거해 동정 및 계수 후 바로 풀어주는 것을 원 칙으로 하되 현장에서 동정이 모호한 종은 10% 포르말린 용액으로 고정하여 실험실로 옮긴 후 동정하였다. 채집된 어류의 개체수 산정은 어류 체장의 길이가 20 mm 이하의 동정이 불가능한 치어의 경우 제외하였으며, 비정상 어종 이 채집되었을 경우에는 감별 방식은 Sanders et al. (1999) 의 방법에 따라 기형 (DE; Deformity), 지느러미 손상 (EF; Erosion), 피부 손상 (LE; Lesions) 및 종양 (TU; Tumors) 의 내용을 비정상성 유형을 감별하여 어류 야장에 기록 하였다.

3. 어류 군집분석

본 조사의 어류 군집분석을 위해, 각 조사지점에서 채집 된 어종의 개체수를 기준으로 아래와 같이 종 풍부도 지 수 (Margalef 1958), 종 균등도 지수 (Pielou 1975), 종 다양 도 지수 (Shannon and Weaver 1949) 및 군집 우점도 지수 (Simpson 1949)를 산정하였다.

[N=총 출현 개체수, N_i=i 종의 개체수, P_i=N_i/N, S=총 출현 종수]

4. 하상구조 (Substrate Structure) 특성

하상구조를 분석하기 위해 1차적으로 하천차수 (Stream order)를 산정하였다. 하천차수는 1:120,000 축적의 지도 를 이용하여 Strahler (1957) 방법에 따라 결정하였다. 하 천차수 산정 방법은 동일한 차수의 하천이 만나면 차수 가 올라가고, 큰 차수의 하천에 작은 차수의 하천이 유입 되면 큰 하천차수를 따르는 것을 원칙으로 하였다. 본류 및 지류에서 하상재료 조사를 기초로 하여, Woo (2004)와 Wentworth (1922)의 사립자 크기 등급에 따라 실트 (silt, Si, <0.062 mm), 모래 (Sand, Sa, 0.062~2.0 mm), 가는 자갈 (Fine gravels, Fg, 2.0~16.0 mm), 굵은 자갈 (Coarse gravels, Cg, 16.0~64.0 mm), 호박돌 (Cobbles, Co, 64.0~256.0 mm) 및 전석 (Boulders, Bo, >256.0 mm)으로 분류하였다.

5. 일반 수질항목 분석

이·화학적 수질 자료를 분석하기 위하여 2016년 1월부 터 12월까지 측정된 환경부 물환경정보시스템 월별 수질 자료를 활용하였다. 생물학적 산소요구량 (BOD; Biological Oxygen Demand), 화학적 산소요구량 (COD; Chemical Oxygen Demand), 총인 (TP; Total Phosphorus), 전기전도 도 (EC; Electric Conductivity), 총질소 (TN; Total Nitrogen) 등 9개의 수질항목을 분석하였다.

결과 및 고찰

1. 조사지역의 이·화학적 수질 특성

본 조사지역의 2016년도 이화학적 수질을 분석한 결과 에 따르면, BOD와 COD 등의 유기물 오염지표는 지점별 로 비교적 큰 차이를 보였다 (Fig. 2). 신평천의 수질은 타 지역에 비해 악화된 것으로 나타났고, 반면, 정읍천은 비교 적 양호한 것으로 나타났다. 동진강 유역은 영농활동과 축 산폐수, 농가 생활하수 유입에 영향을 받아 질소 (N)의 유 입에 의한 오염이 나타날 것으로 예상되었다. 유기물오염 지표인 BOD와 COD는 각각 평균 3.2 mg L^-1과 8.8 mg L^-1 로 나타났으며, 영양염류에 의한 오염지표인 TN과 TP는 각각 평균 3.8 mg L^-1과 81.5 μg L^-1로 나타났다. 본 수역에 서 질소 (N)농도는 인 (P)에 비해 아주 높은 것으로 나타 나, 수체류시간이 높은 구간에서 조류 성장시에는 인 (P) 이 잠재적 1차적인 제한요인 (P-limitation)으로 나타났다. 환경부에서 지정한 하천의 생활환경기준에 따르면 평균 적으로 BOD에서 II등급 (약간 좋음), COD에서 IV등급 (약 간 나쁨)을 나타냈다. 동진강과 정읍천이 Ib등급 (좋음)을 나타내며 양호한 수질로 확인되었고, 고부천과 신평천이 III등급 (보통)을 나타냈다. 이는 신평천의 BOD 농도가 평 균 3.9 mg L^-1, COD 농도가 평균 11.2 mg L^-1로 높게 나타나 평균에 영향을 미친 것으로 보인다.

영양염류의 핵심지표인 총인 (TP) 농도는 동진강과 정 읍천에서 모두 0.1 mg L^-1 이하의 II등급 (약간 좋음)을 나 타내는 반면, 신평천과 고부천에서는 III등급 (보통)으로 분석되었다. 신평천은 김제시 복죽동에 위치한 김제 하수 종말처리장, 고부천은 부안군에 위치한 부안 하수처리장 의 영향을 받아 하천으로 영양염류와 유기물의 유입이 직 접적인 영향으로 사료되었다. 지점별 CHL 농도의 경우에 는 TN과 TP의 농도와 유사하게 증감이 나타나 고부천과 원평천, 신평천에서는 높은 CHL 농도가 확인되었다. 전기 전도도의 경우에는 지점별로 뚜렷한 변이 양상이 나타나 지 않았으며 이는 지점들이 점·비점오염원으로부터의 이 온을 포함한 물질에의 노출 빈도 등이 유사하기 때문인 것 으로 사료된다. 상기 수질 변수들을 종합해 보면, 지점별 BOD, COD 농도가 차이를 보였으며 수질 악화 현상을 보 이는 하천에 대한 대책 마련과 관리가 필요한 것으로 나타 났다.

2. 어류분포 특성 및 외래어종 분포 특성 변화

조사기간 동안 동진강 본류와 지류를 포함해 총 13개 지 점들에서 어류는 총 39종, 937개체가 채집되었다 (Table 1). 피라미 (Zacco platypus)가 137개체로 전체의 14.6%를 차지 하여 우점종으로 나타났으며, 블루길 (Lepomis macrochirus) 이 131개체 14.0%로 아우점종으로 출현하였다. 그 외 큰 입배스 (Micropterus salmoide), 몰개 (Squalidus japonicus coreanus), 붕어 (Carassius auratus) 순으로 우점하였다. 한편, 가물치 (Channa argus), 납지리 (Acheilognathus rhombeus), 드렁허리 (Monopterus albus), 떡붕어 (Carassius cuvieri), 왜 매치 (Abbottina springeri), 참마자 (Hemibarbus longirostris) 등은 0.1% 이하의 낮은 상대풍부도를 보였다. 외래종 우점 현상이 나타나는 하천은 S2 (동진강)와 S4 (정읍천)로 블 루길이 각각 52.5%, 45.0%로 우점하고 있었고, S11 (신평 천)에서는 큰입배스가 43.1%로 크게 우점하는 것으로 나 타났다 (Table 2). 또한 S5 (정읍천)과 S13 (천원천)에서 각 각 블루길 (25.7%)과 큰입배스 (20.4%)가 아우점종으로 나 타났다. 한편, S5에서의 블루길이 19개체 채집되어, 20개 체 채집된 피라미와 1개체 밖에 차이나지 않아 우점종과 아우점종의 구분이 큰 의미 없는 수치로 판단된다. 조사지 점별 출현종수 및 개체수 분석에 따르면, 상대적으로 양호 한 수질을 가진 동진강 지점 중 S2와 S3에서 14종으로 가 장 많은 종이 확인되었다. 한편 S2에서 총 118개체로 가 장 많은 개체가 출현하였는데, 이는 블루길이 62개체로 전 체 50% 이상을 차지하는 것으로 확인되었다. 피라미는 동 진강 본류를 포함하여 정읍천, 원평천, 용호천, 천원천 모 든 지점에서 높은 개체 풍부도를 보였는데, 이는 Kim and Lee (2001), Kim et al. (2009)에서 보고된 바와 같이 피라 미가 동진강 본류에서 우점하는 결과와 동일한 것으로 나 타났다. 연구대상 지역인 동진강 수계의 이전 연구에 따르 면 동진강 본류에서 46종, 고부천에서 21종을 기록하였고 (Kim and Lee 1984), 동진강 본류에서 47종, 고부천에서 32 종, 원평천에서 36종을 확인하였다 (Kim and Lee 2001). 이 는 본 연구기간인 2016년에 실시한 조사결과에 비교해 보 았을 때 수계 전체 어류상과 하천별 어류상이 전반적으로 소폭 감소한 것으로 나타났다.

어류의 내성도 길드 (Tolerance guild)를 분석한 결과 동 진강 수계에서 내성종이 약 56.6%로 가장 높은 것으로 나타났고, 중간종이 (Intermediate species) 33.6%, 민감종 (Sensitive species)이 9.8%로 나타났다. 내성종 우점현상은 수계 내 이화학적 수질악화에 따른 영향으로 사료된다. 내성종의 비율은 S2에서 17.4%로 가장 높게 나타났는데, 이는 블루길 우점에 의한 영향으로 나타났다. 한편 민감 종의 비율은 S6에서 40.2%로 상대적으로 높은 것으로 나 타났다. 큰입배스와 블루길의 개체수 변화 비교 결과, 큰 입배스의 개체수는 S1~S5까지 큰입배스 개체수는 평균 14 마리가 감소한 반면, 블루길의 개체수는 S2, S4, S5 등 일부 지점에서 증가하여 16개체가 증가한 것으로 확인되 었다 (Fig. 3).

3. 어류 군집분석 (Community Analysis)

지점별 군집분석에 따르면, 우점도 지수 (Dominance index, λ)는 S6에서 0.361로 최고치를 보였는데, 이는 전체 의 50% 이상을 상회하는 참갈겨니의 영향을 받은 것으로 분석되었다. 그러나 군집 우점도는 다른 지점들과의 뚜렷 한 차이를 나타내지는 않는 것으로 확인된다. 종 다양도 지 수 (Species diversity index, Hʹ) 또한 지점별로 큰 차이를 나 타내지 않았지만 S8에서 2.096으로 최대치를 보였다 (Table 3). 한편 풍부도 지수 (Richness index, d)는 S3에서 가장 높 게 나타났고 동시에 다양도와 균등도 (Evenness index, Jʹ) 또한 상대적으로 높은 값이 확인되었다. 군집분석 결과 다 양도와 풍부도, 균등도가 전반적으로 높게 나타난 S8이 안 정적인 군집구조를 형성하고 있는 것으로 나타났다.

4. 조사 대상 하천의 물리적 특성 및 외래종 분포

조사지점은 모두 농경지 주변에 위치하고 있으며 암반 하상 구조를 가진 지점은 S2와 S8로 나타났고 전 지역에 서 모래와 자갈의 비율이 높은 것으로 확인됐다 (Table 4). 특히 S12에서 모래의 비율이 약 70%로 나타나므로 하상 구조의 단순화 현상 (Habitat simplification)으로 인해 어류 의 종 조성에 영향을 미칠 것으로 사료되었다. 상류에 위 치하는 S2와 S3에 비해 하류의 S1의 경우 하천차수가 높 고 하폭이 넓어 유속이 느릴 것이라 예상되며 물 흐름이 느린 정수역인 호소 및 하천을 선호하는 어종의 분포가 많 을 것으로 추정되고, 한편 10~30 m 정도의 좁은 하폭을 가 진 하천은 비교적 빠른 유속이 나타나 유수성 어종이 우점 하는 것으로 분석되었다.

지점별 외래종 분포 조사에 따르면, S12를 제외한 모든 지점에서 큰입배스 및 블루길이 출현하였다 (Table 5). 특 히 S2와 S4, S11서 많은 수의 블루길과 큰입배스가 확인되 었다. 동진강 수계의 상당 부분이 외래종의 우점현상에 의 해 생물 종 다양성에 악영향을 미치는 것으로 사료된다. 외래종이 우점한 지점의 하상구조를 분석 결과, 블루길이 우점한 지점에서는 약 10 m 더 넓은 하폭과 높은 하천차수 를 나타내었으며, 실트 (Silt)와 모래 (Sand)의 비율은 외래 종의 비출연 지역 및 비우점 지역들에 비해 높게 나타났 다 (Table 6). 한편 큰입배스가 우점한 지점은 다른 지점들 에 비해 좁은 하폭과 낮은 하천차수를 나타내었으며 블루 길과 마찬가지로 실트와 모래의 비율이 높게 나타났다. 외 래종 우점 지역의 수질 분석에 따르면, 전기전도도의 평균 은 우점 지역이 약 60~70 μS cm^-1 더 높게 나타나는 것으 로 확인되었다. BOD와 COD 농도에서 블루길의 경우 비 우점 지역이 상대적으로 높은 농도를 나타내었고 큰입배 스는 우점 지역에서 더 높게 오염되었음이 나타났다. 하지 만 전기전도도를 제외한 나머지 수질 항목들은 같거나 유 사한 결과를 나타내는 것으로 확인되었다 (Table 7).

일반적으로 하상구조와 하천차수 등 하천의 물리적 특 성은 하천 내 서식하는 어류의 종조성 및 군집 특성에 직· 간접적 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 하상구조의 다양 성이 높을수록 수중 서식처가 복잡해지고, 복합적인 하상 구조에 의해 조성된 미소서식처는 어류, 수서곤충의 서식 에 영향을 미쳐 하천 생물다양성에 직접적인 영향을 미치 는 것으로 보고되었다 (Yoon et al. 2014). 또한 Moon et al. (2010)은 하천차수 (Stream order)가 증가함에 따라 출현 어종 수와 개체수가 증가함을 밝힌 바 있으며 동시에 민감 종 및 충식종의 수가 감소하는 반면 내성종 및 잡식종이 증가하는 것으로 분석한 바 있다.

5. 외래종 분포와 수질 특성의 관계

생태교란 외래종의 출현 빈도와 수질자료의 분석에 따 르면, 큰입배스와 블루길은 모두 pH의 증가에 따라, 두 어 종의 개체수는 감소하는 경향을 보였다 (Fig. 4). 전 지점에 서 평균 pH는 7.8로 나타났고, 대부분 일정한 pH를 유지 했다. 일부 지점에서 외래종의 개체수가 집중되어 나타났 으나, 이는 pH가 증가함에 따라 개체수가 직간접적인 영 향을 미쳤을 것으로 사료된다. 또한 유기물 오염도의 지표 인 BOD 농도와 외래종의 상대풍부도에 대한 분석에 따르 면, BOD 수치가 증가할수록 큰입배스와 블루길은 감소하 는 것으로 보인다. 블루길은 3개 지점 (S2, S4, S5)에서 우 점종으로 단연 높게 나타났고, 조사지점 중 적은 수의 개 체가 발견되거나 개체가 나타나지 않은 지점이 다수로 나 타났다. 큰입배스는 BOD가 1.5~4.5 mg L^-1 구간에서 높은 상대풍부도를 보였다. 한편 큰입배스와 블루길의 상대풍 부도는 PO₄-P 농도에서 최대 300 μg L^-1까지 부영양화된 수체에서도 나타나는 것으로 확인됐다. 블루길은 PO₄-P 가 1.3~2.4 mg L^-1 구간에서 높은 상대풍부도를 보였다. 중 대형 수체에서의 큰입배스 분포 특성을 연구한 Kim et al. (2013)에 따르면, 큰입배스의 분포 특성은 다른 어종군집 에 비해 수질의 영향을 덜 받을 수 있고, 산란장과 같은 물 리적 서식지 특성, 유속, 수심과 같은 수리수문학적 특성, 이용 가능한 자원의 양 (먹이) 및 타종들과의 경쟁 등의 여 러 다양한 요인들에 의해서도 영향을 받는 것으로 보고하 고 있다. 따라서 큰입배스와 블루길 등 외래종의 분포지 선호도에 대한 연구는 메소코즘 연구 및 통제된 조건의 다 양한 야외 실험을 적용하여 다양한 개체군 영향요인 분석 을 통해 좀 더 과학적으로 밝혀져야 할 것으로 사료된다.

적 요

본 연구에서는 동진강 수계에서 외래 교란어종 (큰입 배스와 블루길)에 대한 물리적 서식지 및 화학적 수질 특성의 영향을 분석하였다. 또한 큰입배스 (Micropterus salmoide)와 불루길 (Lepomis macrochirus) 각각 어종에 대한 우점 지역 (출현 지역)과 비출현 지역을 구분하였고, 수 화 학 (Water chemistry) 및 어류서식지 특성 (하상구조 등)에 대한 상관도 분석을 실시하였다. 두 교란어종의 상대 풍부 도는 BOD, PO₄-P 및 pH의 수질이 악화됨에 따라 크게 감 소하였으나, NO₃-N 및 전기전도도에 따른 풍부도 변화는 보이지 않았다. 블루길은 동진강 수계의 우점 지역 (출현 지역)과 비출현 지역 두 지역 사이에 서식지 구조적 측면 에서 유의한 차이를 보이지 않은 반면, 큰입배스는 두 지 역 간의 비교군에서 뚜렷한 차이를 보였고, 특히, 실트, 자 갈, 암반과 같은 하상구조에서 뚜렷한 차이를 보였다. 동진 강에서 우점종은 피라미 (14.6%), 불루길 (14.0%) 및 큰입 배스 (9.8%)로서 나타났다. 즉, 외래 생태교란종이 전체 개 체수의 24%를 차지하여, 동진강 수계는 외래종의 분포는 유기물 오염 및 영양염 (P) 오염에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.