1. 서론

하천은 상류부터 하류까지 여러 환경요인의 복합적인 상호작용을 거치면서 일정한 체계를 가지는 연속적 수생태계를 이루고 있다. 하천은 종적으로 물리적인 환경 및 그에 서식하는 생물 종이 연속적으로 변화하며 이어져 있으며, 이러한 현상을 하천 수생태계 연속성이라 한다.

하천에 다양한 목적으로 설치된 인공구조물은 어류 서식지 단절을 일으켜 하천 수생태계 종적 연속성을 감소시킨다(Song et al., 2013). 하천을 소상하는 회유성 어종을 대표적으로, 다양한 어종이 종적으로 하천을 이동하나 인공구조물의 유속, 낙차 등에 의해 서식지 단절이 발생되고 이는 수생태계 건강성 악화로 이어진다. 이에 정부에서는 단절 및 훼손된 수생태계 관리를 위해 물환경보전법을 개정하고 하천 수 생태계 연속성 조사 및 평가 방법 등에 관한 지침을 마련하였으나, 이에 따라 하천 종적 연속성 평가 결과가 연구된 사례가 없는 실정이다(National Institute of Environmental Research [NIER], 2023).

어류는 하천 생태계 평가에서 주로 이용되는 분류군으로, 어류생물통합지수(fish assessment index), 서식지적합도지수(habitat suitability index) 등 다양한 분야에서 활용되고 있다(Hur, 2017; Park et al., 2019). 성체기에 바다에서 생활하다가 산란기에 하천으로 소상하는 연어, 황어 등 회유성 어류는 하천의 단절로 큰 영향을 받을 수 있으며 일반적인 어류도 서식지 단절로 인해 종 구성이 변화하고, 적응력이 저하될 수 있다(Moon et al., 2022).

도림천은 관악구 관악산에서 발원하여 구로구 안양천으로 합류하는 지방2급의 도심하천으로(K-water, 2007), 수변지역 관리 등 인위적 영향을 많이 받고 있으며, 서울특별시 하천 중 인공구조물 개수가 가장 많은 총 71개의 인공구조물이 국가어도정보시스템(Ministry of Oceans and Fisheries, 2023)에 등록되어 있다. 도림천에서 어류 생태조사는 식물, 포유류 등 종합적인 분류군 조사에서 2종(Lee and Kim, 2008), 한강수계 어류 조사에서 9종 270개체(Byeon, 2018)가 조사된 바 있다.

해외의 하천 수생태계 종적 연속성 연구로는 프랑스의 ICE 기법과 영국의 SNIFFER 기법을 비교한 사례(Barry et al., 2018), 스페인의 AEPS 기법으로 어도를 평가한 사례(Valbuena-Castro et al., 2020) 등이 있다. 국내 연구로는 팔미천에서 어류 유사도를 기반으로 종적 연속성을 평가하였고(Lee et al., 2010), 원주천에서 피라미와 잡고기로 나누어 ICE 기법으로 종적 연속성을 평가하였다(Choi, 2020). 또한 종적 연속성 평가모델 적용성이 분석된 바 있다(Kim et al., 2020). 그러나 인공구조물 하류에서 조사된 어종의 이동특성과 각 구조물 조사 결과에 따라 종적 연속성을 평가한 연구 사례가 국내에 없는 실정이다.

본 연구는 도심하천인 도림천의 어류와 인공구조물을 조사하고 종적 연결성을 평가하였고, 어류 군집 분석으로 하천 수생태계를 평가하였다. 이는 한강수계 도심하천관리 및 생태보전에 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

2. 본론

2.1 조사 대상 및 방법

도림천은 하천연장 12.22 km로, 서울 관악구 신림동에서 발원하여 서울시 구로구 신도림동 안양천으로 합류한다. 인공구조물이 설치된 총 71개 지점에서 어류 및 구조물을 조사하였다(Fig. 1).

종적 연속성을 평가하기 위해 ‘수생태계 연속성 조사 및 평가 방법 등에 관한 지침’을 따랐으며(NIER, 2023), 인공구조물 종류는 경사형, 수직형, 복합형 세 종류로 평가하였다. 구조물의 경사 56° 이하는 경사형으로, 56° 초과는 수직형으로, 단차가 여러 개일 때 복합형으로 평가하였다. 경사형 구조물의 경우 경사, 유속, 하단수심, 상단수심, 낙차를 측정하였고, 수직형 구조물의 경우 하단수심, 상단수심, 낙차만 측정하였으며, 복합형일 때는 해당 유형에 대한 조사 항목을 측정하였다(Fig. 2).

어류는 인공구조물 하류 100.0 m 구간에서 조사하였고, 투망은 망목 7 mm로 10회, 족대는 망목 4 mm로 30분 조사하였다. 또한 어류의 이동 시기를 고려하여 4-5월에 1차, 9-10월(11월 초)에 2차 조사로 총 2회 조사하였다(NIER, 2023). 어류의 동정 및 섭식특성 등은 어류 도감(Chae et al., 2019; Han et al., 2015; Kim et al., 2005; Kim and Park, 2002)을 참고하였고, 종명은 국가생물종목록(National Institute of Biological Resources, 2023)에 따라 작성하였다. 조사된 어류는 현장에서 동정 및 계수 후 채집지점에 방류하였다.

2.2 종적 연속성 평가 방법

종적 연속성은 조사된 어류를 바탕으로 몇 종이 상류로 소상 가능한지 비율을 이용하여 각 인공구조물에 대하여 3단계(연속[이동률≥50%], 훼손[50%>이동률>0%], 단절[이동률=0%])로 평가하였다. 어류 이동률 및 이동특성계산(최대유영속도, 최소준비수심 등 4개 항목)은 ‘수생태계 연속성 조사 및 평가 방법 등에 관한 지침’을 따랐다(Baudoin et al., 2015; Fahlbusch, 1994; Lauritzen et al., 2005; Lauritzen et al., 2010; NIER, 2023; Powers and Orsborn, 1985; Veronese, 1937; Videler, 1993) (Table 1).

2.3 군집 분석 방법

다양도 지수는 Margalef (1958)의 정보이론에 의하여 도출된 Shannon-Wiener function (H')을 Llyod and Ghelardi가 변형한 공식을 이용하였다(Pielou, 1966). 우점도 지수는 McNaughton’s dominance index (DI)를 이용하여 산출하였으며(McNaughton, 1967), 풍부도 지수는 Margalef (1958)의 지수를 이용, 균등도 지수는 Pielou (1975)의 식을 이용하였다. 다양도 지수와 함께 많이 사용되며 성능이 우수하다고 평가받는 Chao1-bc 다양도 지수는 SPADE 프로그램을 이용하여 분석하였다(Chao and Shen, 2010; Głowacki, 2011).

3. 결과

3.1 어류상 조사 결과

조사 결과 어류는 총 5목 7과 25종 13,728개체로, 특이종으로는 고유종 7종이 조사되었고, 섭식특성으로 잡식성이 17종(68%)로 가장 많았다. 우점종은 피라미, 아우점종은 버들치로 나타났다(Tables 2-4).

어류 군집 분석 결과 다양성 지수 및 Chao1-bc 다양도 지수 모두 1차 조사에서 높았다(Table 5).

구조물 어종 수는 상류로 갈수록 점차 낮아지는 경향을 보였다. 최상류층은 버들치와 피라미가 대부분 분포하였다(Fig. 3).

인공구조물 종류는 1차 조사에서 경사형 구조물 47개, 수직형 5개, 복합형 14개, 없음 5개로 조사되었으며, 2차 조사에서 경사형 48개, 수직형 7개, 복합형 9개, 없음 7개로 평가되었다. 어류 이동 특성 및 인공구조물 구조를 기반으로 연속성 평가 결과 총 연속 43개, 훼손 2개, 단절 19개, 없음 7개로 평가되었다(Fig. 4, Table 6).

조사된 인공구조물 특성과 어류 이동 특성을 인공구조물 유형별로 나누어서 이동률을 계산한 결과 경사형 구조물에서는 유속이 단절의 주 요인으로 나타났다. 수직형 구조물에서는 하단 수심과 낙차가 단절의 주 요인으로 나타났다. 복합형 구조물에서는 경사형의 경우 하단 수심, 수직형의 경우 낙차와 하단수심이 단절의 주 요인으로 나타났다(Table 7).

4. 결론 및 토의

도림천에서 71개 인공구조물 하류 지역에서 어류 조사 결과 총 5목 7과 25종 13,728개체가 조사되었다. 중·하류지역은 피라미가 우점하였고, 최상류지역은 버들치가 우점하는 것으로 나타나 우리나라의 전형적인 어류상 분포 패턴과 유사하였다(Moon et al., 2010). 본 조사에서 출현한 외래어종인 구피는 주로 열대관상어로 많이 키우는 어종으로 인위적인 방류에 의해 유입된 것으로 추정되며, 우리나라에서는 겨울철 수온이 낮아 월동이 힘든 것으로 예상되지만 추후 월동 유무에 대한 추가 확인이 필요하다고 생각된다(Song et al., 2019).

하천 수생태계 종적 연속성 평가 결과 단절은 대부분 상류 지역으로, 유량이 부족한 경우가 많아서 조사된 어류가 이동할 수 없다고 평가되었다. 향후 본 조사 시기보다 강우량이 풍부한 시기에 재조사를 수행한다면 상류지역 평가가 변동될 가능성이 있을 것으로 판단된다. 중·하류지역은 유속과 수심 및 어류 이동특성에 따라 정량적으로 평가 결과 대부분 단절로 평가되었으나, 어류 이동이 용이한 인공구조물 대부분이 징검다리 형태로 되어 있어 정성 평가 결과 연속으로 평가하였다.

경사형 인공구조물에서 단절의 주요인은 빠른 유속으로 나타났다. 수직형 인공구조물은 하단수심이 얕아서 최소준비 수심(fHdmin)보다 깊은 경우가 없었다. 또한 낙차를 넘을 수 있는 최대도약높이(fHmax)를 가진 어종도 2.3%로 매우 낮았다. 복합형 인공구조물에서는 경사형일 때 하단수심이, 수직형일 때 낙차와 하단수심이 단절의 주요인으로 나타났다. 따라서 추후 어도 설치 및 보수 시에 이러한 상황을 고려해야 할 것으로 판단된다(Table 7).

본 연구에서는 각 인공구조물 하류에서 조사된 어류 간의 유사도와 인공구조물 연속성 평가 결과 간의 상관성을 발견할 수 없었다. 이는 인공구조물 단절의 영향으로 어류 유사도 차이가 나타난 팔미천에서의 연구와 상반된 결과로 나타났다. 이는 본 연구가 교란이 빈번한 도심하천에서 어류를 조사하여 서식지 환경에 영향을 더 많이 받은 것으로 추정된다(Lee et al., 2010).

일반적으로 도심하천은 자연하천에 비해 종 다양성이 낮고 우점도가 높은 경향을 보이며, 이에 따라 소수의 종들이 인공구조물 평가 결과에 영향을 미치게 된다. 추후 복원으로 인해 어류다양성이 높아질 것으로 예상되는 하천에 대한 인공구조물 평가를 수행하고 복원 후 재평가를 수행한다면, 어종 수가 평가 결과에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 분석이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구는 도심하천인 도림천의 인공구조물 하류 구간에서 어류를 조사하고, 어류 이동특성과 관련된 인공구조물 항목을 조사하여 어류가 인공구조물 상류방향으로 이동이 가능한지 평가하였다. 서울 도심하천의 어류상과 인공구조물에 대한 정보를 바탕으로 각 인공구조물에 대한 하천 수생태계 종적 연속성을 평가한 결과들은 생태 하천 관리 정책에 도움이 될 수 있는 기초자료가 될 것으로 판단된다.

Notes

Conflict of Interest

On behalf of all authors, the corresponding author states that there is no conflict of interest.

Funding Information

This work was supported by Investigation and Evaluation on Continuity of Stream Ecosystem from the Ministry of Environment Republic of Korea.

Data Availability Statement

The data that support the findings will be available in River aquatic ecosystem connectivity data of Dorim Stream at [https://doi.org/10.22761/GD.2023.0040] following an embargo from the date of publication to allow for commercialization of research findings.

Fig. 1.

Survey sites of fish and artificial structure in Dorim stream, Korea. DC, Dorimcheon (artificial structure name in Dorim river).

Fig. 2.

Investigation items of artificial structure for evaluating longitudinal connectivity: (A) inclined structure (inclination ≤56°), (B) vertical structure (inclination >56°), (C) complex structure (step height >1). Adopted from National Institute of Environmental Research, 2023. Hd, down depth; DH, head drop; U, stream velocity; Hu, upper depth.

Fig. 3.

The number of species by surveyed artificial structure. DC, Dorimcheon (artificial structure name in Dorim river).

Fig. 4.

Sites of evaluated artificial structure in Dorim stream, Korea. DC, Dorimcheon (artificial structure name in Dorim river).

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Appendix

Figure & Data

References

Citations

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