하천 부착돌말군집 변동과 생물학적 온전성에 미치는 몬순의 영향

Abstract

부착돌말은 하천 생태계의 주용한 1차 생사자로서 화학물질에 대한 내성의 범위가 다양하며, 수온, 영양염 등의 환경요인 변화에 대해 빠른 반응성을 나타내기 때문에 오래전부터 이들을 이용한 수질 및 온전성 평가가 오래 전부터 이루어져 왔다. 전세계의 담수 (하천, 호소), 해수 등 다양한 수서환경에서 광범위하게 분포하는 부착돌말은 지역에 따라 성장에 대한 환경의 최적조건과 내성범위가 기후나 유역환경 조건 등에 따라 뚜렷한 차이를 나타낸다. 아시아 몬순은 계절에 따라 대륙과 해양의 온도차로 인해 풍향을 바뀌는 현상이다. 여름에는 남쪽에서 북쪽으로, 겨울에는 북쪽에서 남쪽으로 풍향이 이루어진다. 여름에 부는 바람은 시베리아 기단과 만나 한국을 포함한 극동아시아에서 여름철 집중강우의 형태로 나타나며, 이로 인해 한국 하천생태계에 물리-화학-생물학적 영향을 미친다. 본 연구는 여름철 강우패턴이 국내 하천에 서식하는 부착돌말과 수질환경에 어떠한 영향을 미치는지 파악하고자, (1) 국내 하천의 수질환경과 부착돌말의 군집 분포 파악 및 강우로 인한 변화를 조사하며, (2) 강우로 인한 부착돌말 군집의 변동을 도식화, 정량화, 비교 분석하기 위하여 서열분석법을 이용한 군집변동지수 (CDI)를 개발하고 이를 근거로 군집별 시기별 군집변동을 비교하였으며, (3) 국내 하천에서 출현한 부착돌말을 이용하여 다중형 돌말지수를 개발하여 기존에 사용하는 단일형지수와 강우로 인한 변화를 파악하였다. 본 연구에서 밝혀진 내용을 요약하면 다음과 같다. (1) 조사기간동안 한국의 강우는 2013년에 가장 많이 내린 반면, 2015년에 가장 적었다.국내 주요하천을 포함하여 총 596개 지점에서 부착돌말의 출현종과 현존량을 이용하여 Cluster analysis를 실시한 결과, 총 5개의 그룹으로 유의하게 구분되었고, 일부 그룹은 지역특이성을 보였다. 한국 하천의 수질환경은 토지이용에 큰 영향을 받았으며, 각 그룹에 따라 차이를 보였다. 각 그룹의 수질환경은 강우로 인한 희석효과를 보인 반면, 2015년에는 오히려 악화되었다. 부착돌말의 변화는 수질환경 수준에 따라 차이를 보였다. 청정한 그룹은 주로 호청수성종이 우점하였고, 강우에 따른 변화가 없었다. 반면, 오탁한 그룹은 다양한 종들이 우점하였고, 강우에 따라 변화하였다. (2) 강우로 인한 한국 부착돌말의 변동을 파악하기 위해 군집변동지수를 개발하였다. 3개 서열분석법과 4개 거리측정법을 이용하여 총 9개의 서열분석법을 비교하였다. 이를 비교하기 위해 DB를 임의로 제작하였고, 최종적으로 PCA를 선정하였다. 각 그룹간 군집변동지수를 비교하기 위해 ANOVA를 실시한 결과 각 각 그룹간은 GR_4가 가장 큰 변동을 보였고, 년도별은 강우량이 가장 적은 2015년에 가장 많았다. CDI와 강우의 관계를 파악하기 위해 상관분석을 실시한 결과, GR_3, 5가 높은 상관성을 보였다. (3) 국내 하천에서 사용할 수 있는 한국형 하천 다중형 돌말지수 (SMDI)를 개발하고자 독립적인 3576개 지점을 이용하여 총 45개 후보 메트릭을 선정하였다. 변이성, 중복성, 변별력 환경에 대한 민감성 검증을 통해 총 4개 메트릭을 선정하였으며, 점수는 0 ~ 10 점수체계를 사용하였다. 기존에 사용하던 단일형 지수 (TDI, DAIpo)와 비교한 결과, 낮은 범위를 보여 하천의 온전성을 더욱 엄격하게 분석하였다. 강우에 따른 변화는 2013년 GR_1, 3에서 큰 변화를 보였다. 본 연구에서 개발한 지수들은 추후에 보안 및 개발이 필요하다. 군집변동지수는 다양한 자료로 인한 서열분석법간에 비교가 더욱 필요하며, 특히 하천에서 출현하는 희귀종에 대한 보정이 필요할 것을 판단된다. 또한 한국형 다중형 돌말지수는 국내 더욱 다양한 지점에 대한 추가적인 조사를 실시해야 된다고 판단된다.