큰입배스(Micropterus salmoides)는 우리나라의 도입된 뒤 포식활동으로 종 다양도를 감소시켜 수생태계를 교란시키고 있는 대표적인 생태계 교란 외래어종이다. 이러한 배스는 큰 강이나 흐름이 보가 건설된 하천, 저수지, 호수등 정체된 수역에서 주로 발견되는데, 관련 연구는 주로 어류 채집이 용이한 봄, 가을철에 이루어져왔으며, 국내에서 겨울철 배스의 월동 특성 및 이동성에 대한 연구는 잘 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 최근 국내외에서 어류군집의 분포 및 이동성을 연구하기 위해 사용되는 음향학적 조사기법 (Echo-sounder survey technique)을 이용해 이루어진 배스의 이동 데이터를 분석하여 및 월동기간 배스의 이동성 및 선호 월동지를 조사하였다. 본 연구에서는 세종특별자치시 연서면 용암리에 위치한 총길이 2.2km의 고복저수지의 유입부, 중앙부, 댐 앞 지점에 설치한 3개의 SUR(Submersible Ultrasonic Receiver)로부터 얻어진 Transmitter를 삽입하여 방류한 큰입배스 2개체의 2017년 2월부터 3월까지의 데이터를 사용하였다. 또한 해당 저수지의 어류 분포를 확인하기 위해 2017년 3월 측정된 Acoustic Echo-Sounder데이터를 이용하였다. 방류된 두 마리의 큰입배스는 평균수심이 5m이고 하상이 주로 모래로 이루어진 저수지의 중앙부에서 2월 11일부터 3월 11일까지 한달동안 움직임이 관측되었으며, 평균 수심이 9m이며 하상구조가 주로 돌과 바위로 이루어진 댐 앞 구간에서는 3일동안 움직임이 관측되었다. 평균 수심이 0.7m이며 하상구조가 주로 진흙과 뻘로 이루어진 유입부에서는 움직임이 관측되지 않았다. Acoustic Echo-Sounder 사용 결과 주로 중앙부와 댐 앞 구간에서 다양한 수층에서 다양한 크기의 어류가 관측되었다.

본 연구는 2016년 우리나라 금강 동진강 수계의 본류와 지류에서 13개의 지점을 대상으로 이화학적 수질 특성과 하상구조 및 어류 군집분석을 진행하고, 위해우려종인 배스와 블루길의 개체 수 등 서식에 미치는 영향과 상관성을 평가하였다. 동진강의 유로연장은 83.06㎞이며 유역 면적은 1348.82 ㎢로 정읍시 산외면의 상두산(575m)에서 시작되어 김제평야를 지나 황해로 흘러드는 강이다. 산지와 농경지가 대부분을 차지하는 전형적인 농촌 지역으로, 동진강 수계를 이루고 있는 하천은 본류를 포함하여 정읍천, 원평천, 고부천 등 4개의 직할하천과 1개의 지방하천, 82개의 준용하천 등 모두 87개 하천에 총 연장은 446.2 ㎞에 이른다. 하지만 산업화에 따라 주택 공급 증가와 대지, 도로 등을 포함한 기타면적이 증가하고 있으며, 새만금 상류에 위치하고 있는 동진강 유역은 축산 단지가 분포하고 있어 토지계와 축산계 등 비점오염원의 비중이 높은 지역이다. 조사 지점은 모두 농경지 주변에 위치하고 있으며 암반 하상 구조를 가진 지점 두 지점으로 나타났고 전 지점에서 모래와 자갈의 비율이 높은 것으로 확인됐다. 상류에 위치하는 지점에 비해 하류의 경우 하천차수가 높고 하폭이 넓어 유속이 느릴 것이라 예상 되며 물 흐름이 느린 정수역인 호소 및 하천을 선호하는 어종의 하천은 비교적 빠른 유속이 나타나 유수성 어종이 분포할 것이라 추정된다. 수질 오염 지표인 BOD와 COD는 각각 3.2±2.5 mg L-1과 8.8±6.1mg L-1로 나타나 BOD에 비해 COD에서 지점별 편차가 크게 나타났으며 TN과 TP는 각각 3.8±1.8mg L-1과 81.5±67.5μg L-1로 나타나 상대적으로 유사한 범위로 확인 됐다. 지점별 CHL 농도의 경우에는 TN과 TP의 농도와 유사하게 증감이 나타나 고부천과 원평천, 신평천에서는 상대 적으로 높은 CHL 농도가 확인되었다. 어류 조사 결과 총 39종, 937개체가 채집되었으며 치리, 갈겨니, 참갈겨니, 피라미, 몰개, 밀어, 블루길, 배스 등의 어류가 우점하고 있는 것으로 나타났다. 외래종 우점현상이 나타나는 하천은 S2(동진강)와 S4(정읍천)로 블루길이 각각 52.5%, 45.0% 우점하고 있었고, S11(신평천)에서는 배스가 43.1%로 우점하고 있는 것으로 확인되었다. 또한 S5(정읍천)과 S13(천원천)에서 각각 블루길(25.7%)과 배스(20.4%)가 아우점종으로 나타났다. 각 하천 지점별 어류 조성을 분석하였을 때, 상대적으로 양호한 수질을 가진 동진강 지점 중 S2와 S3에서 14종으로 가장 많은 종이 관찰되었으며 블루길 이 대량으로 잡히면서 S2에서 총 118개체로 가장 많은 개체가 조사되었다. 전 지점에서 상대풍부도는 피라미(Zacco platypus)가 14.6%로 가장 높게 나타났고 블루길(Lepomis macrochirus)과 배스(Micropterus salmoides)가 각각 14.0% 와 9.8%로 뒤이어 높은 상대풍부도를 나타냈다. 한편 가물치 (Channa argus), 납지리(Acheilognathus rhombeus), 드렁허리(Monopterus albus), 떡붕어(Carassius cuvieri), 외매치(Abbottina springeri), 참마자(Hemibarbus longirostris) 등은 0.1이하의 낮은 상대풍부도를 나타냈다. 지점별 외래종 분포를 조사하였을 때 한 지점을 제외한 모든 지점에서 배스 또는 블루길이 출현했다. 특히 S2(동진강)와 S4(정읍천), S11(신평천)에서 많은 수의 블루길과 배스가 각각 확인되었다. 외래종이 우점한 지점들의 하상구조를 평균으로 분석해 보았을 때, 블루길이 우점한 지점에서는 약 10m 더 넓은 하폭과 높은 하천차수를 나타내었으며 silt와 sand의 비율이 비우점 지점들에 비해 높게 나타났다. 한편 배스가 우점한 지점은 다른 지점들에 비해 좁은 하폭과 낮은 하천차수를 나타내었으며 블루길과 마찬가지로 silt와 sand의 비율이 높게 나타났다. 어류 군집분석에 따르면, 우점도 지수는 S6(정 읍천)에서 0.361로 최고치를 나타냈으며 이는 29개체로, 전체 개체수의 절반 이상을 차지하는 참갈겨니의 영향을 받은것으로 분석되었다. 하지만 우점도는 다른 지점들과의 뚜렷한 차이를 나타내지는 않는 것으로 확인된다. 종 다양도 지수 또한 지점별로 큰 차이를 나타내지 않았지만 S8(고부천)에서 2.096으로 최대치를 보였다. 한편 풍부도 지수는 S3(동진강)에서 가장 높게 나타났고 동시에 다양도와 균등도 또한 상대적으로 높은 값이 확인되었다. 월별 수질 분석 자료와 지점에 따른 외래종의 월별 총 개체수를 통해 회귀분석을 진행하였다. 수질변수 중 pH는 6월, S6에서 8.9를 나타낸 것을 제외하고 대부분 7.0 이상 8.0 이하의 수치를 나타냈다. 배스의 경우 8.0 이하의 수질 상태에서 3마리 이상의 개체수가 확인 된 반면 블루길의 경우 약 pH 7.4에서 30마리 이상의 많은 개체수가 확인 된 것을 알 수 있었다. 회귀분석을 통해 분석한 결과, pH와 전기전도도 모두 블루길과 배스에서 p > 0.05 이상의 결과로 유의하지 않은 것으로 나타났고, R2 또한 모든 항목에서 0.12 이하로 신뢰할 수 없는 데이터로 확인됐다. 중대형 인공호에서의 배스 분포 특성을 연구한 김 et al.(2013)에 따르면 배스의 분포 특성은 다른 어류 군집에 비해 수질의 영향을 적게 받으며 이화학적 수질보다 여러 타 요인들(물리적 서식지 특성, 이용 가능한 먹이양, 경쟁 관계의 생물)에 의 해 더 영향을 받는 것으로 추정한 바 있다. 이와 함께 상관관계를 분석한 결과, 배스와 블루길의 분포는 인공호뿐만 아니라 하천에서도 수질의 영향보다 타요인들의 영향을 고려 해야할 것으로 사료된다.

본 연구의 목적은 장기 모니터링을 통해 만경강 본류의 이･화학적 수질 및 담수어류상의 변화를 파악하고, 어류평 가지수(Fish Assessment Index, FAI)를 적용하여 만경강 본류의 생태건강도를 진단하는데 있다. 이에 만경강 본류의 5개 지점을 선정하여 2009년부터 2016년까지 8년간 매 1회에 걸쳐 어류 현장조사 및 하천 생태건강도를 실시하였으며, 이･화학적 수질 분석을 위해 물환경정보시스템의 수질 측정망 자료를 이용하였다. 지난 8년간 만경강 본류의 이･화학적 수질분석 결과, 생 물학적 산소요구량(BOD), 전기전도도(Conductivity), 총질소(TN), 총인(TP) 및 암모니아성 질소(NH4-N)가 상류에서 하류로 갈수록 뚜렷하게 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 Conductivity, TP 및 NH4-N는 각각 전주천과 익산천이 합류한 후에 위치한 지점인 S4~S5지점에서 급격하게 증가하는 것으로 나타나, 각각 전주천과 익산천에서 유입되는 하수처리수와 가축분뇨처리수에 의해 급격하게 수질이 저하 되는 것으로 사료되었다. 어류 현장조사 결과, 8년간 만경강 본류에서는 총 14개과 50종 3200개체가 채집되었으며, 피라미(Zacco platypus)가 22.9%로 우점하고 있는 것으로 나타났다. 법정보호종으로는 멸종위기 1급에 해당하는 퉁사리(Liobagrus obesus)와 감돌 고기(Pseudopungungia nigra)가 각각 13개체, 7개체 채집되었으며, 외래종으로는 큰입배스(Micropterus salmoides)와 블루길(Lepomis macrochiurs) 그리고 떡붕어(Carassius cuvieri)가 각각 69개체, 65개체, 3개체 채집되었다. 하지만, 이중 생태교란어종에 해당하는 큰입배스(Micropterus salmoides)와 블루길(Lepomis macrochiurs)의 전체어종에 대한 상대풍부도는 각각 2.2%, 2.0%로 나타나, 만경강 본류에서 이들 생태교란종에 의한 생태계교란은 미미한 것으로 사료되었다. 각 지점별 외래종(Exotic species), 여울성저서종(Riffle- Benthic species), 비정상종(Abnomalities) 및 멸종위기종(Endangered species)의 상대빈도를 분석한 결과, S2지점은 조사지점 중 유일하게 멸종위기종에 해당하는 퉁사리(Liobagrus obesus) 및 감돌고기(Pseudopungungia nigra)의 서식이 확인되어 수생태계 건강성이 아주 우수한 것으로 사료되었으며, 향후 이들의 보존을 위한 대책마련이 필요할 것으로 사료되었다. 반면, S5지점은 비정상어종의 상대빈도가 조사지점 중 가장 높게 나타나 수생태계 교란이 아주 심각한 것으로 사료되었다. 지점별 채집된 어류의 내성도 및 트로픽 길드(Tolerant & Trophic guild) 분석 결과, S4와 S5지점에서 민감종(Sensitive species)이 단 한 종도 채집되지 않았을 뿐만 아니라, 충식종(Insectivore species)이 아주 적게 채집되어 S4 와 S5지점에서 하천의 자연성 및 서식환경에의 교란이 가장 심한 것으로 사료되었으며, 이러한 결과는 S4~S5지점으로 갈수록 수질이 저하되는 것으로 분석된 이･화학적 수질 분석 결과와 일치하였다. 이･화학적 수질과 어류 분포특성과의 Pearson 상관도 분석 결과, BOD, Conductivity 및 NH4-N가 내성종(Tolerant species) 및 잡식종(Omnivore species)의 상대빈도와 통계 적으로 유의한 양의 상관관계(｜r｜>0.3, p<0.05)를 나타내고, 민감종(Sensitive species) 및 충식종(Insectivore species)의 상대빈도와는 통계적으로 유의한 음의 상관관계(｜r｜>0.3, p<0.05)를 가지는 것으로 나타났다. 이에 따라 유기물 및 NH4-N에 의한 수질악화에 의해 만경강 하류유역에서 민감종 및 충식종의 비율이 감소한 것으로 사료되었다. 특히, NH4-N는 주로 가축분뇨 및 하수처리수에 의해 유입되므로, 향후 전주천 및 익산천에서 유입되는 하수처리수 및 가축분뇨처리수의 관리 대책이 필요할 것으로 사료되었다. 마지막으로, 어류 다변수 모델을 이용하여 만경강 본류의 생태건강도를 평가한 결과, 만경강 본류의 평균 FAI 점수는 47(범위 : 0~100, n=40)로 “보통(C)”에 해당하는 것으로 나타났다. 또한 각 지점별 FAI값을 비교한 결과, S1과 S2지점이 각각 “좋음(B)”, “매우좋음(A)”에 해당하는 것으로 나타나 생태건강도가 우수한 것으로 나타난 반면, S3, S4, S5 지점 모두 “나쁨(D)”에 해당하는 것으로 나타났다. 이에 따라 S3~S4지점에서 유입되는 전주천과 S4~S5지점에서 유입되는 익산천에 의한 수질악화 및 유기물 축적에 따른 하상 단순화 등의 서식지 파괴에 의해 생태건강도가 악화된 것으로 사료되었다.

최근 국제적으로 각 나라의 종 보존 (Species conservation) 및 생태계 보호에 대한 개념이 확대되면서 자국의 본토종의 보호 및 외래종의 교란에 대한 다양한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 생태계 교란생물종(동물, 식물 등)은 국가에서 지정하여 이들에 대한 퇴치방안을 강구하고 있다. 정부차원에서는 위해 가능성을 내포하고 있는 종을 ‘생태계 위해 외래생물’(자연환경보전법 제 2조 제 18호)로 지정･고시하고 있다. 현재, 우리나라의 인공호 및 하천(하천/강)에서 블루길(Lepomis macrochirus) 등의 외래어종은 광범위하게 분포하며, 엄청난 속도로 확산되고 있는 것으로 알려져 있다. 외래어 종이 무분별하게 수체내로 유입되면서 생태계와 토착생물에 대한 교란이 발생하고 있으며, 이에 대한 관리방안 모색이 현재 이루어지고 있어 각종 지자체 차원에서도 관리방안이 시급히 요구되고 있는 실정이다. 이에 따라 금강 수계 전체 지점에 대해 수온(Water Temperature; T), 수소이온농도(pH), 용존 산소량(Dissolved Oxygen; DO), 생화학적 산소 요구량(Biochemical Oxygen Demand; BOD), 화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 전기전도도(Electric Conductivity; EC), 총 부유물질량(Total Suspended Solid; TSS), 총 인(Total Phosphorus; TP), 용존 총 인(Total Dissolved Phosphorus; TDP), 인산염 인(PO4-P), 총 질소 (Total Nitrogen; TN), 용존 총 질소(Total Dissolved Nitrogen; TDN), 암모니아성 질소(NH4-N), 질산성 질소(NO3-N), 엽록소-a(Chllorophyll-a; CHL), 총 유기 탄소량(Total Organic Carbon; TOC) 16개 항목을 활용하여 금강 수계의 수질 범위를 분석하였다. 본 연구에서는 금강 수계에 위치하는 모든 지점의 이화학적 수질 특성 범위를 분석한 뒤, 블루길이 존재하는 지점에서의 이화학적 수질 특성을 분석하여 블루길의 내성도 특성 범위를 파악하기 위해 수행하였다.

전 세계에서 외래 동, 식물의 이입 및 정착으로 인한 토착종이 위협을 받고 있고 이로 인한 생태계 교란이 발생하고 있다. 국내에서도 외래 동, 식물로 인한 경제적, 환경적 피해가 발생하고 있다. 이러한 피해를 예방하고 관리하기 위해 환경부에서는 생태계교란 생물을 지정하여 관리하고 있다. 이중 수생태계에 대해서는 외래어종인 큰입배스 (Micropterus salmoidees), 블루길(Lepomis macrochirus), 나일틸리피아(Oreochromis niloticus) 등 45종을 생태계교 란 생물로 분류되었다. 본 연구는 이러한 생태계교란 어종의 이입을 최소화시키며 이입될 가능성이 있는 종에 대하여 정착 가능성을 알아볼 수 있는 기준 개발을 위해 진행되었다. 2010년~2013년까지 갑천 수계에서 큰입배스가 서식하는 지역의 TP(Total phosphorus, 총인), TN(Total nitrate, 총질소), BOD(Biochemical oxygen demand, 생화학적 산 소요구량), COD(Chemical oxygen demand, 화학적 산소요 구량), EC(Electric conductivity, 전기전도도), TSS(Total suspended solid, 총 부유물질)의 6가지 수질 변수를 분석하여 서식 범위를 알아보았다. 또한, 수질 변수와 큰입배스의 상대풍부도에 대한 회귀분석을 통해 둘 사이의 상관도를 분석하였다. 선행 연구에 따르면 갑천 수계에서 2010 년~2013년 사이에 구조적 변화로 인해 유속이 느려졌고 정수성 어종인 큰입배스가 출현하게 된 것으로 예측된다. 따라서 본 연구에서 다루지 못한 물리적 변수에 대한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것으로 보이고 이를 화학적, 생물학적 변수들과 더불어서 큰입배스뿐만 아니라 향후 이입 가능성이 있는 외래 어종에 대한 평가 모델 개발로 이어져야 한다.

이 연구의 목적은 대표적 도심하천인 갑천에서 복원사업을 중심으로 2007-2016년도까지의 이화학적 수질, 물리적 서식지 건강도, 생태학적 건강도를 어류를 이용한 다변수 모델(Index of Biological Integrity, IBI) 및 질적 서식지 평가 모델(Qualitative habitat evaluation index, QHEI)를 이용해 평가하는 것이다. 연 평균 총인(Total Phosphorus)은 10년 동안 13배 가까이 감소해왔으며, BOD값은 50%이상 감소하는 것으로 보아, 영양염류의 감소와 유기물 오염의 감소가 이루어졌음을 나타냈다. 그러나 어류의 군집 특성을 이용한 분석 결과, 10년간 일부 민감종 비율이 증가한 것을 제외하고는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 물리적 서식 지 평가 모델(QHEI)을 이용한 결과 하류로 가면서 일부 구간에서 뚜렷한 물리적 서식지 교란이 발생하고 있음이 나타났다. IBI와 QHEI, 이화학적 수질 변수간의 상관분석 결과 QHEI값과 IBI값간의 통계적으로 매우 유의한 양의 상관관계가 나타났으며(r = 0.569, p<0.001) 그 밖에 총질소(Total Nitrogen) 및 생화학적 산소 요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD), 화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 총 부유물질과 통계적으로 유의한 음의 상관관계(r >-0.3, p<0.05)를 나타냈다. 이는 도심 하천에서 장기간 수질 오염의 개선이 이루어져도 물리적 서식지 건강도가 회복이 되지 않으면 수생태계 건강성의 회복이 제한되는 것으로 보인다.

본 연구에서는 금강수계에 속하는 하천 중 가장 큰 하천인 논산천을 대상으로 해당 수계 수질의 이화학적 자료에 담수어류를 지표로 제시하여 2009년도 논산천의 수질현황과 수생태계 건강성을 조사·분석하였다. 논산천은 금강과 합류되는 지점 부근에 도시화가 집중되어 있고, 전 지역에 걸쳐 축산농가가 산재되어 있으며, 소하천을 따라 농경지가 분포되어 있는 등, 수질악화 및 생태계 건강성이 우려되나, 아직까지 정확한 실태 파악되지 않고있다. 논산천은 전반적으로 이화학적 수질이 낮은 것으로 나타났다. 특히 금강 본류와 합류되기 전 부근에 수문이 설치되어 있어, 이 일대의 지점에서는 도시화가 덜 된 지점들에 비해 TP, PO₄-P, Chl-a 등의 수치가 더욱 증가한다. 어류 상에서 민감종은 전체 채집된 어류 개체수에 비해 3.7%에 그치며, 내성종은 54.7%에 이르고, 외래종(떡붕어, 배스)은 1.4%의 출현을 보였다. 생태건강도지수(IBI) 결과는 40점 만점 중 18점으로 ‘보통상태’라는 결과가 도출되었다. 4대강 중 금강의 수질개선을 위해 지속적인 관리와 모니터링이 필요한 실정이다.

동진강은 금강 수계에 포함된 중권역으로, 용호천, 정읍천, 천원천, 고부천이 동진강으로 합류되고 원평천과 신평천이 동진강과 합류되면서 서해 새만금지역으로 유입된다. 본 연구에서는 동진강으로 합류되는 하천들을 포함한 동진강에서의 수질 특성 지표들과 어류생물상 분포 특성간의 관계를 분석 및 확인하였다. 수질 특성 지표 분석 결과 생화학적 산소 요구량(Biochemical Oxygen Demand; BOD)은 3.2(±2.3)mgL-1, 화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand; COD)은 7.3(±3.9)mgL-1, 총 질소(Total Nitrogen; TN) 농도는 4.1(±2.4)mgL-1, 총 인(Total Phosphorus; TP)농도는 123.7(±129.9)ugL-1 등의 범위로 나타나 지점 간 수질 특성의 차이가 큰 것으로 확인되었다. 어류생물상 분석 결과 총 38종 2422개체가 채집되었으며 우점종은 피라미(Zacco platypus)가 22.0%, 아우점종은 치리(Hemiculter eigenmanni)가 17.3%를 차지하는 것으로 분석되었다. 전체 지점 평균 충식종은 17.7%, 잡식종은 74.8%로 나타났고 민감종은 8.6%, 내성종은 69.7%로 나타났다. FAI(Fish Assessment Index) 분석 결과 39.3±19.6(6.25-75)점으로 동진강 전체 수계는 나쁨 상태(매우 나쁨~좋음)로 분석되었다. 잡식종의 비율과 충식종의 비율은 수질 특성 중 TP, BOD, COD와 상관관계를 나타내고 있었으며, TN과의 관계는 거의 없는 것으로 나타났다. 해당 수질 특성들이 증가함에 따라 잡식종의 비율은 증가, 충식종의 비율은 감소하는 경향을 보여 수질 특성 지표들이 어류생물상의 종 조성에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

본 연구는 삽교천 중권역의 토지 이용도, 지점별/월별 이화학적 수질, 어류상 분석을 통해 2009년 삽교천 중권역의 전반적인 수질과 어류상을 알아보고자 시행하였다. 선행 연구에 따라 수생태의 비점오염원으로 작용하는 토지이용 패턴을 알아보고자 조사지점을 중심으로 산림, 공업, 농지, 주거지로 구분하여 토지이용도를 조사하였다. 이화학적 수질변수로는 용존산소(DO), 생물화학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD), 총 부유물질(TSS), 전기전도도(Electric conductivity), 총 질소(TN), 총 인(TP), 클로로필-a(CHL-a)를 사용하였다. 어류상 분석을 위해 내성도, 섭식길드와 종 다양도, 풍부도, 균등도, 우점도 지수를 사용하였다. 그 결과, 삽교천 중권역은 농지 위주의 토지이용이 이루어지는 삽교천과 무한천, 주거지 위주인 천안천, 이들이 복합적으로 이용되고 있는 곡교천으로 구분되었다. 이러한 토지이용에 따라 삽교천과 무한천의 BOD는 다른 곳에 비해 높게 나타났고 천안천에서는 TN이 높게 나타났다. TP는 전반적으로 유사했고 높은 수치를 보였다. 2009년 삽교천 중권역에서 5월에 많은 강우량을 보였으며 이를 통해 주변의 오염원이 강우로 인해 유입되어 유역에 영향을 미치고 있었다. 곡교천에서 강우에 의해 BOD, COD, TN이 다른 지점에 비해 다량 유입되었고 삽교천은 TSS가 많이 유입되었다. 하지만 장마기처럼 유량이 급증하면 washout되거나 희석되어 수치들이 감소한다. 어류상을 보면 삽교천, 무한천은 천안천과 곡교천에 비해 상대적으로 종 다양도가 높고 우점도가 낮아서 안정적인 군집구조를 나타내지만 전체적으로 내성종과 잡식종이 우점한다는 것을 알 수 있었다. 따라서 수질과 수생태계 개선을 위한 적절한 관리방안과 제도마련이 시급하다.

The objective of this study was to describe the development and testing of an initial ecological health assessment model, based on the index of biological integrity (IBI) using fish assemblages, before establishing the final and currently used model for ecological health assessment, conservation and management of freshwater fish in Korea. The initial fish IBI model was developed during 2004~2006 and included 10 metrics, and in 2007 the final IBI 8-metric model was established for application to streams and rivers in four major Korean watersheds. In this paper, we describe how we developed fish sampling methods, determined metric attributes and categorized tolerance guilds and trophic guilds during the development of the multi-metric model. Two of the initial metrics were removed and the initial evaluation categories were reduced from six to four (excellent, good, fair, poor) before establishing the final national fish model. In the development phase, IBI values were compared with chemical parameters (BOD and COD as indicators of organic matter pollution) and physical habitat parameters to identify differences in IBI model values between chemical and physical habitat conditions. These processes undertaken during the development of the IBI model may be helpful in understanding the modifications made and contribute to creating efficient conservation and management strategies for stream environments to be used by limnologists and fish ecologists as well as stream/watershed managers.

2015년 6월부터 9월까지 보길도 일대의 소하천의 12개 조사지점에서 담수어류상 및 어류 군집구조를 분석하였다. 조사기간 동안 9과 17속 21종의 어류가 채집되었다. 망둑어과(10종, 1,157개체; 상대풍부도 (RA), 40.9%)가 우점과로 나타났고, 아우점과는 잉어과 (3종, 500개체), 숭어과(2종, 168개체)순으로 나타났다. 버들치(RA 20.7%, 397개체)가 우점종으로 나타났으며, 아우점종은 꾹저구(19.5%, 373개체), 사백어(17.2%, 330개체), 가숭어(8.5%, 163개체) 순으로 나타났다. 보길도에서 채집된 담수어류 중 생활형 구분으로 일차담수어가 9종(42.9%), 주연성 어종 11종(52.4%), 양측회유성 어종 1종(4.8%)으로 나타났다. 한반도 고유종 및 외래어종은 보길도에서 한종도 출현하지 않았다. 군집분석 결과에 따르면, 종 풍부도 지수 및 종 다양도 지수는 다른 지점에 비해 많은 종이 출현한 부황천 최하류 구간(S8)에서 각각 1.831, 1.957로 높게 나타났으며, 중류구간 (S4)에서 0으로 가장 낮게 나타났다. 반면, 우점도 지수는 중류구간 (S4) 1로 높게 나타났으며, 최하류 구간(S8)에서 0.17로 낮게 나타났다.

본 연구에서는 금강 대권역에 서식하는 멸종위기 담수어류의 분포, 이들 종에 대한 화학적 지표와의 관계 및 물리적 서식지 특성을 분석하였다. 금강 대권역에 서식하는 멸종위기종의 개체수는 감돌고기(Pseudopungtungia nigra), 꾸구 리(Gobiobotia macrocephala), 돌상어(Gobiobotia brevibarba), 퉁사리(Liobagrus obesus), 미호종개(Iksookimia choii) 순으로 나타났다. 멸종위기 야생생물 I급 어류인 감돌고기는 금강 대권역 내 18개 하천에서 가장 광범위하게 분포하여, 향후 감돌고기의 I급 어종 선정에 대한 재평가가 필요한 것으로 사료되었다. 또한 초강 중권역에서 멸종위기어종이 총 4종 384개체가 채집되어 종수 및 개체수가 풍부하였다. 멸종위기어종 서식지에서 이화학적 수질내성도 분석에 따르면, 생물학적 산소요구량(BOD) 및 총인(TP)은 각각 매우 좋음(Ⅰa), 좋음(Ⅰb)으로 평가 되었으며. 암모니아성 질소(NH4+), 총질소(TN), 인산염 인(PO4-P) 등의 수질 항목도 멸종위기종 비 출현지점에 비해 훨씬 양호한 것으로 분석되었다. 한편, 미호종개의 경우 수질의 내성범위가 다른 어종에 비해서 광범위하게 나타나, 화학적 수질특성이 크게 악화되지 않을 경우 수질특성 보다는 미소서식처의 하상구조, 수리수문학적 특성 등의 물리적 서식지 조건이 더 중요한 것으로 나타났다. 또한, 멸종위기종의 분포는 1∼3차의 소형하천보다 4∼6차 대형하천에서 높게 나타났으며, 주로하천의 상류 및 중상류에 작은 무리를 이루며 서식하는 것으로 나타났다. 멸종위기종 미출현지역과 출현지역의 생태건강도 다변수 평가모델 값은 각각 21.6 “보통상태(Fair)” 및 30.5 “양호상태(Good)”로 나타나 뚜렷한 차이를 보여, 생태건강도가 잘 유지된 곳에서 멸종위기종이 잘 서식하는 것으로 나타났다. 본 연구를 요약해 보면, 감돌고기와 같은 어종의 멸종위기종 선정에 대한 재평가가 향후 필요하며, 수질오염 및 서식지교란이 가속화되고 있어 멸종위기종 에 대한 체계적인 보호 및 관리가 필요하다.

The integrative approach for ecological stream health assessments was applied to a stream ecosystem using a multi-level organization from molecular level of biomarkers to community levels of bioindicators along with analysis of physical and chemical stressors. Water quality parameters of BOD, COD, TN, and TP etc were measured and physical habitat health, based on Qualitative habitat Evaluation Index (QHEI) model were analyzed. Also, Ecological stream health model, based on index of biological integrity (IBI) by fish assemblage, was developed for regional assessments and then applied to the stream. Six metric attributes of original 11 metrics were modified for a development of the model. Biomarkers of comet assay, blood chemistry, physiological parameters, and bioindicators such as organismal-, population-, community- level parameters were evaluated in this study along with eco-toxicity tests. Some stations impaired (stressed) in terms of stream health were identified by the IBI approach and also major key stressors affecting the health were identified using BOD, TN, TP, physical habitat evaluation, and eco-toxicity tests. The assessment approach of integrative ecological stream health would be used as a key tool for ecological restorations and species conservations in the degraded stream ecosystems and applied for elucidating major causes of ecological disturbances. Ultimately, this approach provides us an effective management strategy of stream ecosystems through establishments of ecological networks in various watersheds. This research was supported by Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Education (No. 2013R1A1A4A01012939).

The objectives of this study were to determine trophic sate of agricultural reservoirs within the four major watersheds and evaluate the ecosystem health using the multi- metric fish modeling approach of Lentic Ecosystem Health Assessments (LEHAs). Agricultural reservoirs, based on Trophic State Index (TSI) ranged from mesotrophic to hypertrophic depending on the intensity of Asian monsoon. Regression analysis of N:P ratios showed a negative linear function (R2 = 0.698, p < 0.0001) with TP values, but not with TN (p = 0.939). The plots of "TSI (CHL) - TSI (TP)" and "TSI (CHL) - TSI (SD)" suggest that other factors other than phosphorus limited algal biomass (CHL - TP < 0), and that non-algal particles dominated light attenuation (CHL - SD < 0). Regression model of fish trophic component against TP showed that the proportion of omnivore (OM) and insectivore fish (IS) had a positive (R2 = 0.679, p < 0.01) and negative linear function (R2 = 0.403, p < 0.05) with TP, respectively. Values of multi-metric LEHAs model averaged 26 6.5, indicating a "Fair" conditions. Overall, the ecosystem health was directly influenced by organic matter pollution and high algal production.

The objective of this study was to determine temporal patterns and longitudinal gradients of water chemistry at eight artificial reservoirs and ten streams within the Han-River watershed along the main axis of the headwaters to the downstreams during 2009-2010. Also, we evaluated chemical relations and their variations among major trophic variables such as total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chlorophyll-a (CHL-a) and determined intense summer monsoon and annual precipitation effects on algal growth using empirical regression model. Stream water quality of TN, TP, and other parameters degradated toward the downstreams, and especially was largely impacted by point-sources of wastewater disposal plants near Jungrang Stream. In contrast, summer river runoff and rainwater improved the stream water quality of TP, TN, and ionic contents, measured as conductivity (EC) in the downstream reach. Empirical linear regression models of log-transformed CHL-a against log-transformed TN, TP, and TN:TP mass ratios in five reservoirs indicated that the variation of TP accounted 33.8% (R2=0.338, p<0.001, slope=0.710) in the variation of CHL-a and the variation of TN accounted only 21.4% (R2=0.214, p<0.001) in the CHL-a. Overall, our study suggests that, primary productions, estimated as CHL-a, were more determined by ambient phosphorus loading rather than nitrogen in the lentic systems of artificial reservoirs, and the stream water quality as lotic ecosystems were more influenced by a point-source locations of tributary streams and intense seasonal rainfall rather than a presence of artificial dam reservoirs along the main axis of the watershed.

본 연구의 핵심목적은 우리나라에서 어류의 어도이용 효 율성을 통합적으로 평가하고, 진단할 수 있는 다변수 어도 효율성평가모델(Multi-metric Fishway Efficiency Assessment Model, Mm-FEA모델)을 개발하여 현장에 적 용하여 평가하는 것이다. 본 연구에서는 개발된 Mm-FEA 모델은 4대강 사업의 일환으로 건설된 영산강 수계의 죽산 보에 적용평가 되었다. 통합적 어도평가 모델의 변수 지표 는 1) 어도의 구조적 특성, 2) 수리수문학적 특성, 및 3) 생물학적 속성으로 구성되었고, 9-메트릭 모델로 확립되었 다. 첫째, 어도의 구조적 특성 측면에서 M1: 어도 구조물의 경사도, M2: 어도폭/천변폭 비율, M3: 잠공부의 수류통과 용이성으로 구성되었고, 둘째, 수리수문학적 측면에서는 M4: 어도 유입 월류부의 수위, M5: 어도 유출 월류부의 수위, M6: 어도의 유속상태로 구성되었으며, 셋째, 생물학 적 특성 측면에서 M7: 보 상·하류 구간에서 채집된 종수 대비 어도 통과 어종 비율, M8: 어도 통과 어류의 체장 분포 특성 및 M9: 어도 내 회귀성/주연성 어종의 출현 빈도로 구성되었다. 죽산보 어도를 평가한 결과에 따르면, Mm-FEA 모델값은 25로서 어도효율성 평가등급은 5등급 시스템 기준에 의거할 때, 2등급인 “양호상태(good)"로 나 타났다. 본 Mm-FEA 모델은 전체 어류를 대상으로 어도 이동 효율성을 평가한 모델로서 현재, 영산강 죽산보를 대 상으로 어도 이동 효율성 평가가 이루어 졌는데, 향후 전국 4대강의 중·대형보에 모델을 적용 평가하기 위해서는 일부 메트릭 속성 및 지표특성에 대한 메트릭 보정이 필요할 것 으로 사료되며, 일부 보정 과정을 거친 후 4대강의 보에 적용할 경우 좋은 핵심모델로 이용될 수 있는 것으로 사료 된다.

The objective of this study was to develop an index of biological integrity (IBI) for national-level monitoring of watersheds as an ecosystem health assessment methodology for the South Korean government. A 10-metric IBI model (IBIKW) was developed for watershed management and then applied to 76 streams in four major watersheds in Korea. The model assessments showed that 32.9% of all streams were judged to be in ‘excellent-good’ condition, whereas 67.1% were in ‘fair-poor’ condition, indicating severely impaired ecological health. Nutrient analyses of stream water revealed a two- to fivefold increase in nutrient and biological oxygen demand (BOD) levels in urban- and cropland-dominant streams compared to forest- dominant streams. The guild structure within the watersheds indicated that tolerant species were predominant in severely degraded regions (BOD>6 mg/L), and sensitive species were distributed in regions with BOD<2 mg/L. Factors affecting ecosystem health (IBIKW scores) included chemical water quality parameters, physical habitat parameters and land use around the stream. In particular, land use was one of the major factors influencing ecosystem health, as indicated by the strong relationships between the percentages of urban and forest streams and the IBIKW scores. The integrated ecosystem health assessment technique developed here can be applied for both regular bioassessments and post-restoration assessments.

본 연구는 4대강 사업의 일환으로 금강본류에 건설된 세 종보 구간에서 보의 건설 전(2007-2008), 건설 중 (2009-2011), 건설 후(2012-2014)의 어류 군집 구조의 변화 특성 및 하천의 생태건강도를(Index of Biological Integrity, IBI) 평가하였다. 조사기간 동안 채집된 총 종수는 41종이 었고, 우점종은 피라미(Zacco platypus)와 몰개(Squalidus japonicus coreanus)로써 각 각 28.4%, 21.3%의 비율을 차 지 하였다. 세종보 건설 이후 종수와 개체수가 전반적으로 감소한 것으로 나타났으며, 특히 민물검정망둑(Tridentiger brevispinis), 밀어(Rhinogobius brunneus), 돌마자(Microphysogobio yaluensis) 등 여울성 저서종(Riffle-benthic Species)과 긴몰개 (Squalidus gracilis majimae), 눈동자개(Pseudobagrus koreanus) 등 민감종(Sensitive Species), 얼룩동사리(Odontobutis interrupta), 가시납지리(Acanthorhodeus gracilis)등 고유종 (Endemic Species)의 비율이 급감하였다. 또한 세계자연보 전연맹(IUCN; International Union for Conservation of Nature)에서 야생생물의 멸종을 방지하고 생물다양성을 보 전하기 위해 발간한 적색자료집(Red Data Book)에 수록된 어종들 역시 세종보 건설 이후 감소하는 것으로 나타났다. 세종보 건설 이전에 채집된 중고기(Sarcocheilichthys nigripinnis morii), 참중고기(Sarcocheilichthys variegatus wakiyae) 버들매치(Abbottina rivularis)는 적색목록에서 준위 협종(Near Treatened, NT)으로 분류되어 가까운 장래에 멸 종 우려가 있다고 평가 되는 종이었으나, 세종보 건설 중 뿐만 아니라 건설 후에도 출현하지 않았다. 또한 관심대상 종(Least Concern; LC)으로 분류된 몰개, 긴몰개 등도 세종 보 건설 후 감소하는 경향을 보였다. 한편 세종보 건설 전 뿐만 아니라 건설 중에도 출현이 전무하였던 떡붕어 (Carassius cuvieri), 배스(Micropterus salmoides), 블루길 (Lepomis macrochirus)이 보 건설 이후 채집되었다. 또한 참붕어(Pseudorasbora parva), 누치(Hemibarbus labeo)의 비정상개체(Anmality) 비율이 보건설 이후 점진적으로 증 가하는 경향을 보였다. 이는 보건설에 따른 하천의 구조와 기능적 변화에 기인하는 것으로 사료된다. 생물통합지수를 활용한 하천생태계 건강도 평가에 따르면, 보 건설전 IBI 모델 값은 평균 19.3(범위:18-22, n=3)으로서 “보통상태(C 등급)”, 보 건설 중은 평균 18.3(범위:16-20, n=6)으로서 “보통상태(C등급)”, 보 건설 후는 평균 16.3(범위:12-24, n=6)으로서 “보통상태(C등급)”으로 나타나 세종보 건설로 인해 생태 건강도가 점차 악화되는 것으로 나타났다. 결론 적으로 보건설은 유량변화 및 물리적 서식지 구조 변화를 야기시켰고, 일부 수질변수들의 화학적 변화를 초래한 것으 로 사료된다. 이로 인하여 어류 군집 구조에 영향을 주는 것으로 나타났으며, 궁극적으로는 하천 생태계 건강성(IBI 모델 지수)에 악영향을 미치는 것으로 사료된다. 따라서 향 후 보 건설에 따른 생태계의 효율적 관리가 필요한 실정이 다.

본 연구에서는 2014년 우리나라 중대형 인공호 및 영동, 제주지역에서 교란외래어종의 상대풍부도와 어류 군집 , 생 물량 특성을 분석하였다. 전체 12개 지역의 어류조사결과 53종 6,097개체가 조사되었다. 조사된 어종 중 치리의 상대 풍부도(22.4%)가 가장 높게 나타났고, 파랑볼우럭(22.0%), 큰입배스(7.2%) 등이 비교적 높은 상대풍부도를 나타냈다. 각 지역별로는 큰입배스, 피라미, 참갈겨니, 파랑볼우럭, 몰 개, 치리, 참몰개, 큰납지리, 강준치 등의 어종이 우점하고 있는 것으로 확인되었다. 각 조사지역 중 평택호에서 가장 많은 종(18종)이 조사되었으며, 장성호에서 가장 많은 개체 (1142개체)가 조사되었다. 큰입배스는 12개 조사지점 중 양 양남대천을 제외한 11개 지점에서 조사되었으며, 춘천호에 서 상대풍부도(27.2%)가 가장 높게 나타났다. 각 지점별로 는 팔당호와 제주도 등에서 큰입배스의 상대풍부도가 비교 적 높게 나타났다. 파랑볼우럭은 12개 조사지점 중 9개 조 사지점에서 조사되었으며, 제주도에서 상대풍부도(77.4%) 가 가장 높게 나타났다. 팔당호와 대청호에서 비교적 높은 상대풍부도를 나타냈으며, 12개 조사지점 중 3개 지점에서 우점하고 있는 것으로 나타났다. 전체 조사지역의 생물량 분석결과, 큰입배스가 가장 많이 포획된 것으로 확인되어, 큰입배스의 의한 생태계 교란이 매우 심각한 것으로 확인되 었다. 상대풍부도 분석에서 가장 높은 상대풍부도를 나타낸 치리, 파랑볼우럭은 큰입배스와 잉어보다 적은 생물량을 나 타냈다. 각 지역별로는 12개 조사지점 중 6개 지점에서 외 래어종의 생물량이 가장 높게 나타났고, 떡붕어가 가장 높 게 나타난 1개 지점을 제외한 5개 지점에서 교란외래어종이 가장 높은 생물량을 나타냈다. 어류 상대풍부도만으로 분석 하는 방법은 각 어종의 특성에 따른 생태적 영향력이 배제 된다. 같은 개체수의 큰입배스와 파랑볼우럭이 동일한 생태 적 교란을 발생시키지 않는 원인은 섭식특성에 의한 차이도 있지만 생물량(Biomass)에 의한 영향도 크게 나타난다. 국 내 어류조사에 일반적으로 사용되고 있는 어류조사 기법들 은 큰입배스의 개체군에 대하여 과소평가될 가능성이 제시 됨에 따라 스킨스쿠버장비를 이용한 수중조사를 시험적용 하였다. 수중조사는 수온이 비교적 낮은 가을철에 진행되었 으며, 40분을 기준으로 약 15m 이하 수심에서부터 수심 별 어류를 조사하였다. 수중조사를 위하여 가시거리가 확보 되는 지역을 선별하였으며, 춘천호, 파로호, 충주호, 안동호, 대청호 등 5개 지역을 대상으로 조사하였다. 전체 지역에서 수중조사로 확인된 큰입배스는 1~8m의 수심에서 확인되었 으며, 20cm 이하의 어린 개체는 수심 1.5m 이하에서, 30cm 이상의 성체는 8m이상의 수심에서 확인되었다. 특히 파로 호에서는 수심 8m 지점에서 30개체 이상의 성체가 군집을 이루고 있는 장면이 촬영되었으며 이는 성체시기에 단독생 활을 하는 것으로 알려진 큰입배스의 특성과 차이를 나타내 는 결과이다. 군집을 이루고 있던 지점은 수면부에 부유시 설물이 설치된 지점으로서 시설물에 의한 그늘막 효과가 일부 영향을 미쳤을 것으로 판단되며, 수온이 하강하는 계 절적 영향도 있을 것으로 판단된다. 이는 향후 관련 연구가 추가되어야 할 것으로 판단된다. 파랑볼우럭은 주로 수심 1~4m의 비교적 수온이 높고 가시거리가 높게 나타나는 지 점에서 확인되었으며, 1m 내외의 수심에서는 4cm 이하의 미성어가 100개체 이상의 큰 군집을 이루고 있었고, 수심이 깊은 지점에서는 비교적 큰 개체가 서식하고 있었다. 특히 많은 개체가 확인된 대청호와 충주호 지점에는 정치망이 설치되어 있었고, 나뭇가지 등이 침수되어 있었다. 본 조사 에서는 10m 이하의 수심에서는 교란외래어종이 확인되지 않았다. 이는 표층수온 15~20℃의 범위에서 낮에 조사한 결과이며, 다른 조건에서는 서식 수심이 달라질 수 있을 것 으로 추정된다.

요 약 본 연구에서는 보청천 중권역의 어류군집 특성을 분석하 고 수질과의 상관관계를 연구하였다. 2008년부터 2013년 까지 4개 지점에서 총 50종이 채집되었으며, 우점종은 피라 미(Zacco platypus)와 참갈겨니(Zacco Koreanus)로 각각 26%, 23%의 출현율을 보였다. 내성도 길드별로는 내성종 이 30%, 민감종이 30%로 비교적 고른 분포를 보였으며 트 로픽 길드별로는 충식종이 51%, 잡식종이 42%로 충식종이 다소 우세하게 나타났다. 생물보전지수(IBI)는 평균 28.6으 로 Ⅲ(Fair~Poor) 등급이었고, 이·화학적 수질 분석 결과 최상류인 S1의 수질이 가장 좋았으며 S3까지 급격히 악화 되다가 S4에서 다소 회복되는 경향을 보여 상류에서 하류 로 갈수록 대체로 악화되는 것으로 나타났다. 수질요소와 어류 군집간의 상관관계 분석에서 TN은 어류군집과 통계 적으로 유의한 관계가 나타나지 않았으나 TP는 높아질수록 충식종 비율이 감소하고 잡식종 비율이 증가하는 등 섭식 길드와 유의한 상관관계를 보였다. N:P ratio는 섭식길드와 의 관계에서 TP와 유사한 결과를 보였으며 내성도 길드와 의 분석에서도 증가할수록 민감종 비율이 증가하고 내성종 비율이 감소하여 어류 조성에 영향을 주는 것으로 나타났 다.