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ISSN : 1226-9999(Print)
ISSN : 2287-7851(Online)
Environmental Biology Research Vol.33 No.1 pp.34-44
DOI : https://doi.org/10.11626/KJEB.2015.33.1.034

Characteristics of Fish Fauna in the Lower Geum River and Identification of Trophic Guilds using Stable Isotopes Analysis

Ju-Duk Yoon, Sang-Hyeon Park5, Kwang-Hyeon Chang1, Jong-Yun Choi2, Gea-Jae Joo2, Gui-Sook Nam3, Johee Yoon4, Min-Ho Jang5*
Biological Resource Center, Kongju National University, Gongju 314-701, Korea
1Department of Environmental Science and Engineering, Kyung Hee University, Yongin 446-701, Korea
2Department of Biological Sciences, Pusan National University, Busan 609-735, Korea
3Rural Research Institute, Korea Rural Community Corporation, Ansan 462-908, Korea
4Geum-River Environment Research Center, National Institute of Environmental Research,
Okcheon 373-804, Korea
5Department of Biology Education, Kongju National University, Gongju 314-701, Korea
Corresponding author: Min-Ho Jang, Tel. 041-850-8285, Fax. 041-850-8842 jangmino@kongju.ac.kr
November 27, 2014 February 27, 2015 March 2, 2015

Abstract

Fish fauna, difference of stable isotope ratio between freshwater and seawater, and trophic guilds of freshwater fishes were investigated in the lower Geum River. The study was conducted in 2011, and total study area was about 30 km of 20 km upstream and 10 km downstream from the Geum River estuary barrage. Only freshwater fishes were used for analyzing trophic guilds, and discriminant function analysis (DFA) was utilized to reclassify trophic guilds based on stable isotope ratio. Fish fauna in freshwater and seawater areas were entirely different each other, but small number of migratory species such as Coilia nasus and Chelon haematocheilus occurred both areas. Other species were not collected in the different areas because they did not have physiological ability to adapt different salinity concentrations. Stable isotope ration of two areas were different considerably due to food sources. Estuary and seawater fishes uptake food sources originated from marine, and freshwater fishes were from freshwater and terrestrial. Some migratory species showed reverse stable isotope ratio. Even though they collected in freshwater, they showed stable isotope ratio of seawater. This is because ecological characteristics of each species. Trophic guilds of freshwater fishes were reclassified by DFA, and showed slight difference with literatures. However, because this result is related with ontogenetic shift of species, more studies are needed to explain exact and correct trophic guilds. Stable isotope ratio can be changed among regions, seasons and ontogenetic stage, thus we always consider these aspects when analyzing results to get a right answer.


금강하류의 어류상 및 안정동위원소 분석을 이용한 섭식길드 파악

윤 주덕, 박 상현5, 장 광현1, 최 종윤2, 주 기재2, 남 귀숙3, 윤 조희4, 장 민호5*
공주대학교 생물자원센타
1경희대학교 환경학 및 환경공학과
2부산대학교 생명과학과
3한국농어촌공사 농어촌연구원
4국립환경과학원 금강물환경연구소
5공주대학교 생물교육과

초록


    서 론

    댐이나 보, 하구둑과 같은 하천내 거대 구조물의 건설 은 하천의 물리적인 구조를 변화시킴으로써 물의 흐름 을 변화시키고 수류의 변화는 점진적으로 인근 지역의 수환경의 변화를 초래한다 (Martinez et al. 1994; Gehrke et al. 2002; Habit et al. 2007). 또한 변화된 환경은 기존 의 물질 순환 패턴에 영향을 주어 장, 단기적으로 수생 생물을 변화시키고 어류와 저서생물, 플랑크톤의 종 조 성변화를 유발하면서 수생태계의 구조를 변화시킨다. 특 히 수생태계 내에서 최상위포식자의 역할을 하고 있으 며, 수생태계를 대표하는 어류의 경우 변화된 환경에 의 해 분포나 서식이 직접적으로 영향을 받기도 하지만, 변 화된 수생생물에 의해 먹이원의 변화와 같은 간접적인 영향도 받는다.

    안정동위원소는 먹이망구조를 밝히는 데 상당히 유용 한 분석 방법으로, 분석에 사용되는 많은 원소들 중 생태 학적 연구를 진행하는 데 있어서 가장 일반적으로 사용되 는 원소는 탄소(δ13C)와 질소(δ15N)이다. 탄소의 경우 먹 이에서 소비자로 이어지는 구조에서 수치의 변화가 적기 때문에(0~1‰: McCutchan et al. 2003), 먹이원을 파악하 는 데 주로 사용된다. 반면 질소의 경우는 섭식 단계에 따라 약 3‰ 정도 차이가 존재하기 때문에 (McCutchan et al. 2003) 일반적으로 영양단계를 결정하는 데 주로 활 용된다 (Post 2002). 이처럼 안정동위원소는 먹이원과 영 양단계에 대한 정보를 제공해 주기 때문에 먹이사슬 내 영양단계 (trophic level)를 밝히거나, 생태적지위의 중첩 (niche overlape), 섭식길드, 먹이망 구조를 밝히는 데 유 용하다(Abrantes and Sheaves 2009; Burress et al. 2012).

    금강 하구둑은 1990년도에 완공된 구조물로서 금강 하류부분의 군산과 장항사이에 건설되어 있다. 하구둑 건설과 더불어 하구둑에서 약 35 km 상류까지 미쳤던 해수의 영향(Cho et al. 1978)이 완전히 사라졌으며 이후, 하구둑을 기준으로 상류는 담수역, 하류는 기수 및 해수 역이 조성되었다. 이후 급격한 생물상의 변화가 발생하 였으며, 특히 기존 하류역을 구성하던 어류상은 다른 종 들로 급속한 대체가 일어났다. 하지만 과거 어류 군집 조사를 위해 시행된 일부 연구 (e.g. Hwang et al. 1992; Lee 1992)만 있을 뿐 금강 하류의 먹이망 구조에 대한 연구는 현재까지 시행되지 않았다. 따라서 금강 하류역 의 관리나 복원 등을 위한 전반적인 자료가 부족한 실 정이다. 따라서 본 연구에서는 금강의 먹이망 연구를 위 한 기초작업으로 금강 하류에서 출현한 어류만을 대상 으로 i) 금강 하구둑과 어류상과의 관계와 ii) 담수역과 해수역에 출현하는 어류의 안정동위원소 수치 차이, 그 리고 iii) 현재 먹이원 분석을 통해 알려진 담수어류의 섭식길드가 금강의 담수어류에 대해서도 적절하게 적용 이 가능한지 안정동위원소를 통해 분석하였다.

    재료 및 방법

    1.조사지 개황 및 어류 채집

    총 유로 연장 397 km, 유역면적 9912 km2에 이르는 금 강은 한강과 낙동강에 이어 국내에서 3번째로 큰 하천 으로 전라북도 장수군 장수읍 수분리의 신무산 동쪽 계 곡에서 발원하여 서천군과 군산시 사이의 하구를 통해 서해로 유입된다. 상류에는 식수 공급을 위해 용담댐과 대청댐이 건설되어 있으며, 하구에는 염분 침투를 방지 하기 위한 금강하구둑 (길이 약 1.8 km)이 설치되어 있 다. 최근에는 4대강 사업으로 인해 건설된 3개의 보 (세 종보, 공주보, 백제보)가 건설되어 전반적인 하천의 흐름 을 조절하고 있다. 본 연구 대상지역은 금강의 하류지역 으로 금강 하구둑을 기준으로 상류로 약 20 km, 하류로 약 10 km 구간에서 연구가 진행되었다. 담수역의 조사지 점은 총 3지점으로 지점들간에는 하천수로를 따라 약 10 km 정도의 차이를 두고 선정하였고, 해수지역은 하구 둑의 구 수로를 따라 완전히 바다와 만나기 이전의 1지 점을 연구지점으로 선정하였다(Fig. 1). 담수역 지점들은 유로폭이 500 m 이상인 지역들로서 수변부 일부를 제외 하고 대부분 지역들의 하상은 모래와 뻘로 조성되어 있 었으며, 하구둑으로 갈수록 뻘의 비율이 높아졌다. 담수 역 대부분 지역들은 수심이 4 m 내외였으나 하구둑의 방류정도에 따라 1 m 가량의 수심이 변동되었다. 금강 하구둑 수문 운영은 간조시 수문을 열어 담수를 내려보 내고 해수면이 강의 수면보다 높아지는 만조시기에 수 문을 닫아 염분이 담수로의 침투를 방지하는 방식이었 다. 이에 따라 해수측은 (하구둑 하방은) 만조시 유입되 는 해수로 인해 수위가 높아지고 염분농도가 높아지며 간조시 수위가 낮아지고 하구둑 방류로 인해 염분농도 가 낮아지는 패턴을 보였다(Yang and Kim 1990).

    어류의 채집은 겨울철을 제외하고 2011년 5월과 7월, 11월 총 3회 실시되었으며, 담수역의 경우 삼중자망을 설치하였기 때문에 모든 조사는 1박 2일 동안 진행되었 다. 담수역과 해수역으로 나누어지는 연구 지점의 특성 을 고려하여 각 지점별로 다른 채집방법을 적용하였다. 담수지역인 하구둑 상류 3지점의 경우 투망 (망목 7×7 mm), 족대(망목 5×5 mm), 두 가지 크기의 삼중자망(망 목 40×40 mm, 길이 50 m, 높이 150 cm; 망목 12×12 mm, 길이 50 m, 높이 85 cm)을 이용하여 어류의 채집이 이루어졌다. 투망은 각 지점에서 10회 투척하였으며, 족 대는 적용이 가능한 지점에서 30분 시행하였다. 자망의 설치는 기본적으로 12시간을 기준으로 하였고 저녁시간 과 새벽시간을 포함하도록 하여 해가 지기 이전에 설치 하고 새벽에 회수하여 확인하였다.

    해수역 지역의 특성이 강한 하구둑 하류는 저인망을 이용하여 어류의 채집을 시행하였다. 채집에 사용된 저 인망은 그물 전체길이 20 m, 망폭이 8 m, 날개그물의 망 목 3.5 cm, 자루그물의 망목은 1.5 cm인 새우조망을 이용 하였다. 전체 약 2 km 구간을 대상으로 수심 5~8m에서 선속 2~3 knots로 30분간 인양이 이루어졌다. 금강 하구 역의 경우 조수에 따라서 수위가 상당히 차이가 나기 때문에 모든 조사는 항상 물이 차 있는 시기인 만조때 시행하였다.

    채집된 어류는 안정동위원소 측정을 위한 개체들을 제외하고 현장에서 동정 및 개수 후 방류하였으며, 동정 이 모호한 종의 경우 10% formalin 용액에 고정한 뒤 실 험실로 이동하여 동정, 분류하였다. 어류는 Kim and Park (2002)을 이용하여 동정하였으며, Nelson (1994)의 분류 체계를 따랐다.

    2.안정동위원소 분석

    안정동위원소 측정을 위한 시료는 5월 현장 조사시 채집된 어류를 대상으로 하였고 기본적으로 종 당 3개 체씩 분석에 사용하였다. 개체수가 충분하지 않더라도 중요한 종으로 판단되는 종들은 추가적으로 분석에 포 함시켰다. 현장에서 채집된 개체에서 1~2 g의 순수한 근육을 채취하여 분석을 시행하였다. 분리된 시료는 60 °C에서 최소 48시간 건조 후 분말처리한 후, methanol과 chloroform 혼합액(2 : 1)을 이용하여 지방 성분을 제거한 후 탄소 안정동위원소비를 측정하였고, 질소 안정동위원 소비의 경우 처리를 하지 않은 시료를 이용하여 측정하 였다. 전처리 된 시료는 안정동위원소 질량분석기 (CFIRMS Micromass isoprime, 부산대학교 공동실험실습관) 를 이용하여 탄소와 질소 안정동위원소 비를 측정하였 다. 시료의 동위원소비 값은 표준물질에 대한 시료의 비 값 변위를 천분율(‰)로 나타내었다.

    3.데이타 분석

    금강 하류에서 채집된 개체들은 대상으로 구해진 탄 소와 질소의 안정동위원소 수치를 이용하여 본 조사시 채집된 어류의 섭식길드 (trophic guild)을 확인하였다. 분 석 및 비교는 담수종들만을 대상으로 진행하였으며, 판 별분석 (discriminate function analysis)을 이용하여 기존 에 Kim and Park (2002), 국립환경과학원의 수생태계 건 강성 평가에 제시되어 있는 어류의 섭식길드와 본 연구 에서 산출된 안정동위원소 수치와 비교를 진행하였다. 현재 국내의 담수종을 대상으로 섭식길드의 구분은 총 4가지로 육식성 (carnivore), 충식성 (insectivore), 잡식성 (omnivore), 초식성 (herbivore)이지만 본 연구 진행시 초 식종은 채집되지 않았기 때문에 이를 제외한 3가지 섭 식군을 대상으로 분석을 시행하였다. 자료의 분석은 SPSS 18.0 (IBM Corporation, USA)을 이용하여 이루어졌 다.

    결 과

    1.어류상

    전체조사기간동안 출현한 어류는 총 15과 44종 1,486 개체였다(Table 1). 하구둑 아래 해수부에서 출현한 종과 개체가 21종 1,030개체로 전체 출현종의 69.3%를 나타 내 담수측에서 채집된 어류에 비해 높은 비율을 나타냈 다. 전체 출현종 중 우점종은 멸치 (Engraulis japonicas, RA(상대풍부도): 29.74%)로 하구둑 아래 해수측 조사지 점에서만 채집되었으며, 아우점종 또한 해수지역에서만 채집된 주둥치 (Leiognathus nuchalis, RA: 12.92%)와 덕 대 (Pampus echinogaster, RA: 12.79%)였다. 이들 종들은 총 3회의 조사시기 중 각각 한 번씩의 시기 (멸치, 주둥 치: 3차조사; 덕대: 2차조사)에만 채집되었지만, 개체군을 형성해 함께 이동하는 특성 때문에 한번에 많은 개체들 이 포획된 것으로 판단된다. 해수역에서 채집된 어종 중 담수어류는 1종 1개체로 (Microphysogobio jeoni)가 1차 조사시 채집되었다. 를 제외하고 해수측 조사에서 채집된 담수어류는 없었다. 이에 비해 담수어류는 26종 456개체가 채집되어 30.7%의 비율을 나타냈고 대부분이 하구둑 상류부의 담수지역에서 출현 하였다. 담수어류 중 가장 많이 채집된 어류는 누치 (Hemibarbus labeo)로 전체조사지역을 기준으로한 RA는 7.27%였지만 담수조사지역만을 대상으로 하였을시에는 23.68%의 RA를 나타내 담수지역 우점종으로 확인되었 다. 담수지역의 아우점종은 밀자개(Leocassis nitidus, RA: 5.99%)로 담수지역 기준 RA는 19.51%였다. 담수지역에 서 우점과 아우점하고 있는 종들은 모두 하구둑 바로 위쪽은 St. 3 지역에서 다수가 채집되었으며, 전반적으로 St. 3에서 다른 지역에 비해 많은 종과 개체가 출현하였 다. 담수지역과 해수지점에서 모두 채집된 회유성 어류 는 숭어(Mugil cephalus)와 가숭어 (Chelon haematocheilus), 웅어(Coilia nasus) 총 3종이 출현하였다. 양측회유성 어종인 숭어와 가숭어는 하구둑 바로 위쪽 지점인 St. 3 에서만 확인되었고, 산란을 위해 강으로 이동하는 소하 성 어류인 웅어는 St. 1번 지점에서도 확인되어, 최소한 20 km 이상 담수지역으로 이동하는 것으로 확인되었다.

    2.조사지점별 출현 어류의 안정동위원소 비교 및 출현 담수어류의 섭식길드

    담수지역과 기수 및 해수 지역에서 채집된 종들의 안 정동위원소 비율은 확실한 차이를 보였다 (Fig. 2). 담수 역과 해수지역에서 모두 출현한 웅어와 해수지역에서 1 개체가 채집된 를 제외하고 나면 담수지역의 경우 가장 낮은 δ13C 값은 St. 1에서 채집된 눈불개(Squaliobarbus curriculus)의 -20.8‰였고, 해수지역에서는 개소겡 (Odontamblyopus rubicundus)이 -18.9‰로 가장 낮은 값을 보였다. 이외의 종들은 대부분 -17‰ 이상의 수치를 나타냈다. 담수지역에서 출현한 개체들의 안정동 위원소 값은 지점별로 차이를 보이지 않았다. 담수지역 개체들 중 가장 낮은 δ13C 값을 기록한 종은 St. 2에서 채집된 눈불개로 -27.3‰이었다. 잡식종인 눈불개는 상 당히 넓은 탄소 값을 보였다. δ15N은 St. 1에서 채집된 치 리(Hemiculter eigenmanni)가 11.2‰로 가장 낮은 수치를 보였고, 가장 높은 수치는 St. 2에서 채집된 배스(Micro- pterus salmoides)의 21.2‰이었다. 담수지역에서 채집된 웅어는 안정동위원소 값이 해수지점에서 출현한 종들과 유사하게 나타났고, 반대로 해수지점에서 채집된 웅어는 담수종들과 유사한 수치를 보였다. 해수지역에서 채집된 금강 하류 담수지역에서 출현한 16종의 담수어류를 대상으로 하여 섭식길드별로 C와 N의 안정동위원소 값 을 구한 결과는 Table 2, Fig. 3과 같다. 대부분의 섭식길 드가 상당히 겹치는 것으로 확인되었다. 육식성 어류의 경우 δ15N 수치가 다른 충식성이나 잡식성에 비해 높았 고 충식성과 잡식성은 유사한 것으로 나타났다 (Fig. 4). 육식성 길드에 포함되는 한종의 경우(끄리) δ15N 수치가 상당히 낮게 나타났는데 분석 개체수가 1개체로 작고 또한 분석에 사용된 개체의 크기가 성체가 아닌 작은 89 mm (전장)의 개체였다. δ13C의 경우 범위가 넓고 섭 식길드별로 상당히 겹치고 있었다. 모든 섭식길드의 범 위가 겹치고 있어서 섭식길드를 뚜렷이 구분하는 데 적 절하지 않은 것으로 판단되었다(Fig. 4).

    판별분석의 결과에 의하면 기존의 섭식길드와 일부 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 3). 육식종과 충식종 은 각각 66.7%가 정확하게 분류되었고 잡식종은 71.4% 가 정확하게 분류되었다. 육식종은 33.3%가 충식성으로 재분류되었고, 충식종은 동일한 비율이 잡식종으로 분류 되었다. 또한 잡식종은 28.6%가 충식종으로 재분류되었 다. 일반적으로 잡식종의 경우 먹이원이 다양하기 때문 에 분류의 정확도가 낮을 것이라 예상하였지만 오히려 다른 섭식길드에 비해서 정확도가 높게 나타났다.

    고 찰

    1.금강 하류역의 어류상

    하구둑을 기준으로 해수의 영향을 받는 하구둑 하류 지점과 담수의 영향을 받는 하구둑 상부 지역의 어류상 은 완전히 다르게 나타났다. 하구둑 건설이전 넓게 형성 되어 있던 기수역이 줄어들고 그 지역을 담수가 대체하 였고, 하구둑 하류 부분에서 서해와 만나기 이전 부분까 지 일부 기수역이 형성되었다. 따라서 염분농도 변화에 대응할 수 있는 생리적인 기작이 없는 기수 및 해양성 어류는 조석차이로 인해 물이 들어오는 시기에만 일시 적으로 하구둑 아래에까지 이동하여 오고 물이 빠져나 가는 시간대에는 물때에 맞춰서 서해쪽으로 빠져나가는 것으로 판단된다. 이와 마찬가지로 담수종은 와 같이 의도치 않게 하구둑 하류로 내려가는 경우를 제외 하고 모두 하구둑 위쪽에 머무르는 것을 확인되었다. 와 같은 경우는 금강 수위조절을 위한 하구둑 수문 조작시 빠른 물살에 쓸려서 내려간 것으로 판단되 고 있다.

    담수지역 조사지점들 사이에는 출현종에 큰 차이가 없었다. 일부종의 출현 개체수에 차이가 있기는 하였지 만 전반적인 출현 패턴은 유사하였다. 하구둑 상류부는 거대한 저수지와 같은 형태를 띠고 있다. 물이 수문으로 가둬져 있기 때문에 홍수기를 제외하고 물의 흐름이 거 의 없는 상태이다. 이런 환경은 하구둑에서 20 km 상류 에 위치한 St. 1도 마찬가지로 St. 3에 비하면 유속이 어 느 정도 존재하지만 거의 동일한 정수역 형태였다. 따라 서 이와 같은 환경적인 유사성이 상당한 거리의 차이에 도 불구하고 어류상의 유사하게 만든 것으로 판단된다.

    회유성 어류의 경우 넓은 염분 범위에 견딜수 있는 생리적인 구조가 갖춰져 있기 때문에 (Lucas and Baras 2001) 담수와 해수를 왕래할 수 있다. 본 연구에서는 양 측회유성 어종인 숭어와 가숭어, 소하성 어종인 웅어가 담수지역에서 출현하였는데 담수에 적응할 수 있는 생 리적 특성이 반영된 결과로 판단된다. 금강하류역에서 acoustic telemetry 방식을 이용해 숭어와 가숭어의 이동 을 연구한 자료 (Yoon unpublished data)에 의하면 발신 기가 부착된 일부 개체의 경우 웅포대교까지 이동하는 것이 확인되었다. 또한 하구둑에서 약 60 km 정도 떨어 져 있는 백제보 하류에서도 자주 출현하는 것으로 보아 모든 개체는 아니지만 일부 개체의 경우 상당히 상류까 지 이동하는 것으로 판단된다. 웅어도 모든 조사지점에 서 출현하여 중류 이상까지 회유 하는 것으로 판되었다. 하지만 전반적으로 출현하는 개체수는 적은 것으로 판 단되었다.

    하구둑으로 인한 단절이 물리적으로 심각한 교란을 발 생시키면서 기존의 환경이 변화되었고 결과적으로 생물 종의 변화 및 재배치 이동을 유발하였다. 과거부터 뱀장 어(Anguilla japonica)와 황복(Takifugu ocellatus), 웅어, 은 어(Plecoglossus altivelis), 도화뱅어(Neosalanx andersoni), 가숭어와 같은 다양한 회유성 어류들이 산란과 성장을 위해 금강으로 회유해 왔지만 현재는 개체수가 급감했을 뿐만 아니라 황복이나 은어, 도화뱅어와 같은 종들은 몇 년전부터 금강에서 출현이 확인되지 않고 있다. 물론 수 질오염이나 서식처 변화와 같은 요인들도 전반적인 환 경에 영향을 주고 있지만 이런 일련의 변화들이 결과적 으로 하구둑의 건설로 인해 유발되었기 때문에 대책이 필요하다. 현재 3개의 하천에 건설되어 있는 하구둑에 어 도를 설치하여 어류의 이동을 돕고 있지만 회유성 어류 의 소상을 늘이기 위해서는 어도의 개수를 늘리거나 현 재의 어도를 개선하는 것과 같은 방안 마련이 필요하다.

    2.안정동위원소 분석

    어류상 결과와 마찬가지로 안정동위원소 분석을 통한 분석에서도 하구둑 상류와 하류는 완전히 구분되어 있 었다. 일반적으로 먹이 기원에 차이가 있기 때문에 담수 와 기수, 해수역의 어류에서는 안정동위원소의 수치에 차이가 나타나고 (Li et al. 2011), 이는 어류의 이동을 유 추하는 데 활용이 가능하다 (Hansson et al. 1997; Hobson 1999; Litvin and Weinstein 2004). 본 조사지역에서도 담 수 기원의 신호가 하구둑 아래 기수지역에서 채집된 어 류에서도 나올 것으로 예상하였으나, 담수측에서 하구둑 방류시 떠내려간것으로 보이는 를 제외한 대부 분의 어류들이 해양에서 기원한 먹이에 치중하고 있는 것으로 확인되었다. 해수와 담수를 자유롭게 왕래할 수 있는 주연성 어류인 가숭어와 숭어는 주로 유기물을 먹 이로 먹는데(Hadwen et al. 2007; Lebreton et al. 2011) 본 연구에서 채집된 가숭어는 해양에 기원한 신호만 감지 되었다. 웅어의 경우 담수지역에서는 오히려 해양성 먹 이에 기원한 신호가 감지되었고 하구둑 하부인 해수 지 역에서 채집된 개체에서는 담수성 먹이에 가까운 신호 가 감지되는 결과를 보였는데 이는 소하성 어류인 웅어 의 산란 및 이동, 개체 특성에 따른 결과로 판단된다. 웅 어의 주 산란기는 4월에서 8월까지로 (Ge and Zhong 2010; Li et al. 2011, 국내의 경우 6월~7월) 산란에 참여 하는 성체의 경우 이 시기에 바다에서 담수로 회유하여 담수역에 산란이후 다시 기수역 및 연안으로 이동하고 부화된 개체들은 수류의 흐름에 의해 하류로 내려온 이 후 일정 시간 성장기를 거친 이후 기수 및 연안으로 이 동한다 (Dou et al. 2012). 본 연구에서 담수에서 채집된 웅어의 크기는 전장 210 mm 이상으로 채집 시기가 5월 인 것을 감안하여 파악하였을시 산란에 참여하기 위해 서 바다에서 담수로 올라온 개체로, 어류의 근육에서 안 정동위원소를 측정한 본 연구방식의 turn over time을 고 려하면 담수로 이동하기 전까지 해양에 머물렀던 것으 로 판단된다. 반면 기수역에서 채집된 개체의 경우 전장 이 83mm로 전년도에 늦게 부화한 개체가 금강하류 담 수부에서 머무르다가 산란을 마치고 바다로 내려가는 개체들과 함께 기수로 이동한 경우로 판단된다. 따라서 안정동위원소 신호가 담수 기원으로 나타난 것으로 판 단되며, 이러한 연구 결과는 이석의 Sr : Ca 비율을 통해 웅어의 이동을 파악한 Dou et al. (2012)의 결과와 전반 적으로 일치하였다. 개소겡의 경우는 담수의 영향을 받 는것으로 확인되었는데 이는 서식처 특성과 관련이 깊 을 것으로 판단되었다. 우리나라 서해안의 경우 조석차 이가 상당히 크고 갯벌이 잘 발달되어있어 펄질에 굴을 파서 서식하는 저층성 어류인 개소겡에게 적합한 장소 이다 (Park 2009). 금강하구둑 하류부에는 갯벌이 잘 형 성되어 있고 담수측에서 지속적으로 유기물들이 공급되 고 있기 때문에 인근에 서식하고 있는 개소겡의 신호가 이를 반영했던 것으로 판단된다. 하지만 유사한 서식 습 성을 가지고 있는 빨갱이가 해양성에 더 치우친 것을 보아 개체 특성에 의한 결과일 가능성도 간과할 수는 없을 것으로 판단된다.

    안정동위원소 중 δ13C는 먹이의 기원을 파악할 수 있 는 항목(Michener and Schell 1994; Smit 2001; McCutchan et al. 2003)으로 주로 하천의 상류로 올라갈수록 육상 기 원의 먹이원에 영향을 받기 때문에 낮아지는 경향을 보 인다(Cunjak et al. 2005; Coat et al. 2009). 하지만 본 연구 에서는 20 km 정도의 거리를 두고 분석을 실시했음에도 불구하고 이와 같은 차이는 확인되지 않았다. 이는 앞서 어류상의 결과에서도 밝혔듯이 금강이 워낙 큰 하천이기 도 하고 또한 하구둑으로 인해 정체수역으로 바뀌어 조 사지역 전반에 유기물이나 먹이 등 전반적으로 안정동위 원소 변화에 영향을 줄 수 있는 요인들이 큰 차이가 없 었기 때문으로 판단된다. 최근 4대강 공사로 인해 보가 건설되고 보 구간내에 정체수역이 형성되었는데 본 연구 결과를 토대로 예측을 하면 보 구간내의 먹이망 구조가 상류에서 하류에 이르기 까지 유사할 것으로 판단된다.

    국내 담수종들의 섭식길드를 안정동위원소 수치와 비 교해봤을 때 일부 차이가 있는 것으로 확인되었다. 다양 한 원인이 있을 수 있는데 그 중 가장 큰 요인으로는 분석에 사용된 개체수와 크기에 있을 것으로 판단된다. 어류의 경우 성장에 따라 먹이원의 변화(diet shift)가 발 생하고 따라서 개체 발생 단계별로 안정동위원소 수치 가 달라질 수 있다 (Cucherousset et al. 2007). 본 분석에 서는 육식성으로 분류되어 있는 끄리의 δ15N 수치가 본 연구에서는 상당히 낮게 나타났는데 충식성에 가까운 특성을 보였다. 금번 분석에 사용된 끄리는 10 cm 미만 으로 Johansson et al. (2006)의 분류에 따르면 이 시기의 끄리는 주로 곤충성 먹이를 주로 섭식하고 크기가 10 cm 이상 되기 시작하면서부터 주로 어류를 포식하기 시 작한다. 따라서 이 분류에 의하면 금번 분석에 사용된 개체가 충식성으로 분류된 것은 정확한 결과이나 끄리 전체 개체군을 대상으로 했을시에는 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 개체발생단계에 따른 차이는 끄리뿐만 아니고 다른 종에서도 얼마든지 발생할 수 있는 문제로 보다 정확한 결과를 위해서는, 각 연구목적에 따라 분석 에 사용하는 개체의 크기나 발생단계를 제한할 필요가 있을 것으로 판단된다. 따라서 금번 끄리의 분석 결과가 전반적인 모든 끄리의 식성이나 안정동위원소 수치를 대변할 수 없다고 사료되고, 다만 추후 식성이나 먹이원 에 관련된 연구시에는 이와 같은 내용을 고려하여 분석 을 시행할 필요가 있다.

    잡식종은 계절 및 시기에 따라 달라지는 먹이원에 의 한 영향을 많이 받고 (Bayley 1988; Winemiller 1990); 이 에 따라 안정동위원소 값과 영양단계가 달라질 수 있다 (Wantzen et al. 2002; Hellmann et al. 2013). 본 연구에서 는 5월달에 채집된 종들만을 대상으로 분석을 시행하였 기 때문에 이 시기 약 1~2달 전의 먹이 신호를 확인한 것이다. 따라서 잡식종의 경우도 현재 문헌적으로 분류 된 것에서 2종이 다르게 분류되었지만 이와 같은 영향 에 의한 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 같은 종류의 어 류라도 서식지역과 서식환경에 따라서 trophic guild가 차이가 날 수 있고(Jepsen and Winemiller 2002; Abrantes et al. 2004; Burress et al. 2012), 안정동위원소 수치에 차 이가 있을 수 있기 때문에 추후에 좀 더 많은 개체를 대상으로 한 추가적인 연구가 필요하다.

    본 연구에서는 금강 하류역에서 어류상과 안정동위원 소 분석을 실시하여 현재 섭식길드와의 차이점을 확인 하였다. 물론 안정동위원소 분석은 어류만을 대상으로 시행하였기 때문에 일차 생산자를 포함한 정확한 먹이 망의 구조를 제시할 수는 없다. 하지만 이런 분석을 통 해 도출된 어류 식성 및 먹이사슬 내 위치에 관한 결과 들은 하천 하류의 유기물 이동과 섭식, 생물상 분포에 있어 하구둑의 문제점 및 금강 하류 수생태계의 현재 상황을 파악하는 데 중요하게 사용될 수 있고, 조사지점 들을 관리하고 하구둑을 운영하는 데 중요한 자료로 사 용될 수 있다. 따라서 추후 연구에서는 다양한 기원들을 함께 분석하여 보다 자세한 금강의 먹이망 구조를 밝혀 제시할 필요성이 있을 것으로 판단한다.

    적 요

    본 연구에서는 금강의 먹이망 연구를 위한 기초작업 으로 금강 하류에서 출현한 어류만을 대상으로 어류상, 담수역과 해수역에 출현하는 어류의 안정동위원소 차이, 담수어류의 섭식길드에 대한 분석을 실시하였다. 금강 하류지역을 대상으로 2011년 연구를 진행하였으며, 하구 둑 기준 상류 20 km, 하류 10 km 구간에서 채집된 어류 를 분석에 사용하였다. 섭식길드의 분석은 담수어류만을 대상으로 시행하였으며, 문헌연구를 통해 보고된 섭식길 드의 적절성 여부를 판별분석을 통해 확인하였다. 연구 결과 하구둑 상류와 하구둑 하류의 어류상은 완전한 차 이가 있는 것으로 확인되었으며, 일부 회유성 어종 (웅 어, 가숭어)들만 양측에서 모두 출현하는 것으로 나타났 다. 안정동위원소 분석에서도 하구둑을 기준으로 상류와 하류에 서식하는 종들의 수치가 완전히 다르게 나타났 다. 하구둑 하류에서 채집된 개체들의 경우 기수 및 해 양 기원의 먹이를 선호하고 담수종의 경우 담수 기원의 먹이를 선호하기 때문으로 판단된다. 일부 회유성 종의 경우 담수에서는 해수 신호가 해수에서는 담수신호가 감지되었는데 이는 생태적 특성에 의한 것으로 사료된 다. 판별분석 결과 섭식길드는 문헌과 약간 차이가 나타 나는 것으로 확인되었는데 이는 개체 발생 단계에 의한 결과일 것으로 판단되며, 관련된 추가적인 연구가 필요 한 것으로 판단된다. 특히 안정동위원소의 경우 지역, 시 기, 발생단계에 따라 동일 종이라 할지라도 차이가 존재 하기 때문에 이러한 부분을 항상 고려하여야 하며, 가능 하다면 지역별로 개체를 분석하여 섭식길드를 제시하는 것이 지역의 어류와 관련된 연구에 있어서 효율적일 것 으로 판단된다.

    Figure

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    Map of study site. St. 1 to St. 3 and St. 4 were freshwater and seawater, respectively.

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    δ13C and δ15N values of individuals fishes from whole study sites. St. 1 (Solid circle, the most upstream site), St. 2 (open circle), St. 3 (reverse solid triangle), St. 4 (open triangle, estuary and marine site). Con, Odl and Mij indicate Coilia nasus, Odontamblyopus rubicundus and Microphysogobio jeoni, respectively.

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    Stable isotope bi-plot (mean±SD) showing the trophic relationships of carnivore (solid circle), insectivore (open circle), and omnivore (reverse solid triangle) in the lower Geum River. Only freshwater fishes were used for analysis.

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    The isotopic relationship between trophic guild and stable isotope value for freshwater fishes in the lower Geum River. Solid circle means 5th and 95 the percentile.

    Table

    Fish fauna of study sites in the lower Geum River. St. 1 to St. 3 and St. 4 were freshwater and seawater, respectively. RA is relative abundance of collected species.

    ▲: exotic species
    ※: endemic species

    Stable isotope ratios (mean±SD) of fish in the Geum River. Only freshwater fishes are considered, and a classification of trophic guilds is based on Kim and Park (2002)

    Reclassification of trophic guild membership of fishes in the lower Geum River using discriminate function analysis. Guild membership is based on literature, and predicted guild membership is based on stable isotope ratios (δ13C and δ15N)

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