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ISSN : 1226-9999(Print)
ISSN : 2287-7851(Online)
Korean J. Environ. Biol. Vol.44 No.2 pp.150-164
DOI : https://doi.org/10.11626/KJEB.2026.44.2.150

Study on the distribution characteristics of benthic macroinvertebrates in freshwater streams of Hallyeohaesang National Park (East)

Jae Hyun Kwon, Min Seop Ko, Ju Hyoun Wang, Song Hyeon Park, Yong Chan Cho1, Hye Jin Kwon2, I Chan Shin3, Hwang Goo Lee*
Department of Smart Farm Life Science, College of Life Science & Engineering, Sangji University, Wonju 26339, Republic of Korea
1DMZ Botanic Garden, Research Official, Korean National Arboretum, Yanggu 24564, Republic of Korea
2Forest Biodiversity Conservation Division, Senior Research Official, Korean National Arboretum, Pocheon 11186, Republic of Korea
3Korea National Park Research Institute, Wonju 26441, Republic of Korea
*Corresponding author Hwang Goo Lee Tel. 033-730-0434 morningdew@sangji.ac.kr

Contribution to Environmental Biology


▪ This study advances environmental biology by utilizing integrated ecological scoring systems to demonstrate how artificial stream alterations and reduced flow impact benthic communities.


▪ Furthermore, these findings establish a vital scientific baseline, underscoring the critical need to maintain substrate diversity and ecological flow to enhance coastal stream resilience against climate change.


23 February 2026 23 June 2026 24 June 2026

Abstract


This study assessed the benthic macroinvertebrate community structure and aquatic environmental conditions in the eastern Hallyeohaesang National Park. From April to August 2024, three surveys at eight sites in Tongyeong-Hansan and Geoje-Haegeumgang identified 90 species from 4 phyla, with an average density of 4,743 individuals per square meter (ind. m-2). Trichoptera (23 species) and Ephemeroptera (17 species) were the most diverse orders, while non-insect taxa constituted approximately 30% of the total individuals. Functional analysis revealed clingers (CL) and collecting gatherers (CG) as the dominant habitat and feeding groups, respectively. Community analysis indicated that Site 1 had an unstable structure, characterized by a high Dominance Index (DI) and low Diversity Index (H′), Evenness Index (E), and Richness Index (RI). Conversely, Site 4 exhibited the most stable community. Biological water quality assessments, using the Total Ecological Score of Benthic Macroinvertebrate Community (TESB) and Average Ecological Score of Benthic Macroinvertebrate Community (AESB), largely showed Grade A to B quality across most sites. However, Site 1 received a Grade C for TESB, attributed to artificial bottom substrates. Cluster analysis, employing the Bray-Curtis similarity index based on species composition and abundance, grouped the survey sites into three distinct clusters, reflecting variations in surrounding land use and habitat structure. TESB correlated positively with species diversity, richness, and evenness. AESB showed a positive correlation with dissolved oxygen (DO) and negative correlations with water temperature (WT), pH, and electrical conductivity (EC). These results underscore the high sensitivity of these low-flow aquatic ecosystems to environmental factors, emphasizing the critical need for continuous monitoring to ensure their conservation against climate change and non-point source pollution.


community analysis , community stability , functional groups analysis , total Ecological Score of Benthic Macroinvertebrate Community (TESB) , pearson correlations analysis

한려해상국립공원(동부) 내 담수 하천의 저서성 대형무척추동물의 분포 특성

권재현, 고민섭, 왕주현, 박송현, 조용찬1, 권혜진2, 신이찬3, 이황구*
상지대학교 스마트팜생명과학과
1국립수목원 DMZ 산림생물자원연구과
2국립수목원 산림생물보전연구과
3국립공원연구원

초록

    1. 서 론

    우리나라 국토는 고도가 높은 산악지형부터 복잡한 해안선에 이르기까지 지형적 복잡성이 높아 풍부한 생물다양성을 보유하고 있으며, 이 중 생태적 가치가 높은 23개 구역을 국립공원으로 지정하여 관리하고 있다 (Bae et al. 2003;Jun and Kwon 2024). 이러한 국립공원은 내륙의 산악 지역뿐만 아니라 해안과 도서 지역까지 폭넓게 포함하는데, 특히 남해안은 다수의 섬과 리아스식 해안의 발달로 인해 해수 순환이 제한되는 등 지역별 환경적 이질성이 뚜렷하게 나타난다 (Ryu 2003;Shin et al. 2020). 이러한 지역을 대표하는 한려해상국립공원은 1968년 우리나라 최초의 해상·해안국립공원으로 지정되었으며, 전라남도 여수시 오동도부터 경상남도 거제와 해금강에 이르는 광범위한 구역을 포함한다. 이곳은 육지와 섬, 연안, 해양이 연결된 연속적인 생태계 (eco-continuum)를 보유하고 있어 우리나라 해양생태계를 대표하는 중요한 해양보호구역으로 자리 잡고 있다 (KNPS 2018). 해상·해안 국립공원은 인간의 일상생활과 밀접한 연관이 있는 지역으로 다양한 해양생물의 서식처를 제공할 뿐만 아니라 우리에게 중요한 수산자원을 제공하는 동시에 부정적인 영향을 감소시켜주는 중요한 환경적 기능을 담당한다 (Dayton 1998). 그러나 인간의 생활 수준 향상과 여가문화의 발달은 탐방객의 과도한 방문, 쓰레기 투기, 남획 등의 문제를 야기할 수 있는데 이러한 영향은 생태계의 고유 기능을 감소시킨다. 따라서 연안에 인접한 해상·해안국립공원의 지속 가능한 관리와 보호를 위해서는 우선 서식지별 생물다양성과 서식 생물들의 생태적 특성을 파악하는 것이 우선적이다 (Yoon et al. 2009).

    담수생태계는 하천·호수·습지·연못을 비롯한 여러 가지 수환경을 포함하며, 인간과 동·식물의 생활과 생존에 필수적인 서식처를 제공한다. 이러한 생태계는 생물 종의 서식과 번식을 위한 안정적인 생활공간을 제공하고, 에너지와 영양물질을 순환시키는 중요한 기능을 수행한다 (Vanni 2002;Kong 2014). 또한 생태계는 종 다양성을 유지함으로써 인간 사회에 식량, 수자원, 문화적 혜택 등 다양한 생태계 서비스를 공급하며 (Marcot and Vander Heyden 2001;Song et al. 2015;Kim 2020), 습지 및 하천 생태계에서는 수문학적 조절과 수질 정화와 같은 조절 서비스가 특히 두드러지게 나타난다 (Darwall et al. 2018;Park 2019). 저수지 등의 인공 수계 역시 어류 생물량 확보와 식량 자원 측면에서 중요한 생태적 역할을 하며 (Lee 2021), 이러한 생태계는 다양한 수준에서 생태학적 지속가능성을 유지하는 데 중요한 기능을 수행한다 (Strayer and Dudgeon 2010). 전 세계적으로 알려진 동물의 약 10%가 담수생태계에 서식하며, 약 60%에 해당하는 10만 종이 수서곤충으로 이루어져 있는 것으로 보고된 바 있다 (Dijkstra et al. 2014;Jun et al. 2016;Darwall et al. 2018). 따라서 수생생물 군집은 수생태계의 구조 및 기능적 특성을 반영하여 생태계 건강성을 평가하는 데 중요한 역할을 하며, 이를 활용한 다양한 생태학적 연구가 이루어지고 있다 (Rosenberg and Resh 1993;Bonada et al. 2006;Weigel and Robertson 2007). 특히, 담수생태계의 먹이사슬에서 저서성 대형무척추동물은 1차 또는 2차 소비자로서 먹이사슬의 중간 단계에 위치하며, 생태계의 안정적인 유지를 위해 중요한 기능을 수행한다 (Wallace and Webster 1996). 또한, 이들은 물리·이화학적 서식 환경 요인 변화에 대한 민감성이 높아, 서식지 변화를 파악하는 지표생물로 널리 활용되고 있다 (Ward 1992;Williams and Feltmate 1992).

    한려해상국립공원 (동부)의 저서성 대형무척추동물 조사는 2005년 제2기 자연자원조사 (KNPS 2005)를 시작으로 2014년 제3기 자연자원조사 (KNPS 2015), 2019년 제4기 자연자원조사 (KNPS 2019)가 수행되었다. 그러나 자연자원조사를 제외하면 Yoon et al. (2009), Kang (2022) 등이 해양 저서동물을 대상으로 연구한 사례가 있을 뿐, 한려해상국립공원 (동부) 지역의 저서성 대형무척추동물을 대상으로 한 연구는 여전히 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 해당 지역에 서식하는 저서성 대형무척추동물의 전반적인 생물다양성과 군집특성을 파악하고, 수생태계 상태를 평가함으로써 향후 주요 종의 서식지 보전과 공원 관리와 나아가 생태계 서비스 제공에 필요한 기초 자료를 마련하고자 수행하였다.

    2. 재료 및 방법

    2.1. 조사 시기 및 조사 지점

    현지조사는 2024년 4월부터 8월까지 총 3회 걸쳐 수행하였으며 모든 지점에 대한 1차 조사는 4월 6일부터 4월 28일에 진행을 하였고, 2차 조사는 6월 25일부터 6월 27일에, 3차 조사는 8월 22일부터 8월 24일에 걸쳐 진행하였다. 조사 지점은 한려해상국립공원 (동부) 내 수생태계의 장기적인 변화 양상을 파악하기 위해 국립공원의 주요 모니터링 수계를 대상으로 선정하였고, 통영한산지구 (St. 1~4)와 거제해금강지구 (St. 5~8)에서 총 8개 지점에 대한 조사를 수행하였다 (Fig. 1, Table 1). 또한, 각 정점은 자연형 산림, 농경지 인접 구역, 인공형 하상 및 호안 구조 등 다양한 물리적 서식 환경 특성을 고려하여 선정하였다.

    2.2. 조사 방법

    2.2.1. 물리·화학적 서식 환경 분석

    서식처의 물리·화학적 특성은 각 조사 지점에서 현지조사 시 측정하였다. 유속 측정은 Digital water velocity meter (FP111; Global Water Instrumentation, Gold River, CA, USA)를 이용하였고, 하상구조물의 분류 기준은 Cummins (1962)에 근거하여, Boulder에서 Silt/Sand까지 총 5단계로 구분하고 상대적인 구성 비율을 산정하였다. 수온, pH, 용존산소 (DO), 전기전도도 (EC)는 HANNA (HI98194; Italy)를 사용하여 측정하였다.

    2.2.2. 채집 및 동정

    정량 채집은 유량과 물리적 환경 조건을 반영하여, Surber sampler (30×30 cm, 망목 0.2 mm) 형태의 계류형 채집망을 사용하였다. 정량조사를 위한 미소서식처는 하천 흐름에 따라 Riffle, Run/pool로 구분하였고, 하나의 정점에서 각 미소서식처별 1회씩 총 3회 정량 채집하였고, 각 조사 시기별 동일한 정점에서 반복 수행하였다. 저서성 대형무척추동물 시료는 채집 직후 500 mL Vial에 보관하고 99% 에탄올로 고정하여 실험실로 운반하였으며, 이후 유기물과 분리한 개체는 10~25 mL 크기의 Vial에 재분류하여 80% 에탄올에 보존하였다.

    채집된 저서성 대형무척추동물은 실체현미경을 이용하여 동정하였으며, 분류목록 및 검색표를 참고하였다. 수서곤충의 동정에는 McCafferty (1981), Yoon (1988, 1995), Won et al. (2005), Merritt et al. (2008) 등을 활용하였으며, 연체동물과 거머리류의 경우 각각 Kwon (1990)과 Song (1995)을 참고하였다. 깔따구류 (Chironomidae spp.)는 뚜렷한 종 (Species level) 수준과 속 (Genus level) 수준의 동정에 제한이 있어 최종적으로과 (Family level) 수준에서 동정하였다.

    2.3. 분석 방법

    2.3.1. 군집분석

    조사 지점에서 정량 채집을 통해 확보된 저서성 대형무척추동물을 기반으로 출현한 분류군의 수를 이용하여 출현종수, 개체수, 우점종 및 아우점종을 파악하였다. 군집분석은 McNaughton (1967), Shannon and Weaver (1949), Pielou (1975), Margalef (1958)의 지수를 활용하였다. 우점도지수 (DI)는 군집 내 특정 종이 차지하는 상대적 우세도를 평가하고, 다양도지수 (H′)는 종 풍부도와 개체수 분포를 종합하여 군집의 복잡성과 안정성을 나타낸다. 또한 균등도지수 (E)는 종 분포의 균등성을, 풍부도지수 (RI)는 총 개체수 대비 종수 비율을 통해 군집의 종 풍부함을 평가하였다.

    ① 우점도지수 (DI)

    DI = n 1 + n 2 N

    N: 총 개체수, n1, n2: 우점종 및 아우점종의 개체수

    ② 다양도지수 (H′)

    H ′ = − ∑ i = 1 S P i ln P i [ P i = N i N ]

    S: 전체 종수, Pi: i번째 종의 비율, N: 총 개체수, Ni: i번째 종의 개체수

    ③ 균등도지수 (E)

    E = H ′ ln S

    H′: 다양도 지수, S: 전체 종수

    ④ 풍부도지수 (RI)

    RI = ( S − 1 ) ln N

    S: 전체 종수, N: 총 개체수

    2.3.2. 서식기능군 및 섭식기능군 분석

    출현한 저서성 대형무척추동물은 하천의 물리적 서식 공간을 이용하는 방식에 따른 서식기능군 (Habitat orientation groups, HOGs)과 먹이자원을 획득하고 소비하는 기작에 따른 섭식기능군 (Functional feeding groups, FFGs)은 각 종의 특성에 따라 구분하였다 (Ro and Chun 2004;Merritt et al. 2008). 또한 한려해상국립공원 (동부)의 군집 변동 양상을 확인하기 위하여 수서곤충류가 교란에 견디는 능력인 상대적 저항력과 교란 후 원래 상태로 돌아오는 능력인 회복력을 활용해 군집의 안정성을 검토하였다.

    2.3.3. 군집안정성 분석

    각 조사 지점의 군집 안정성 양상을 분석하기 위해 출현한 저서성 대형무척추동물의 생물학적 형질을 바탕으로 Ro (2002)가 제시한 기준에 따라 출현종별 저항력 및 회복력 지수 (1~10)를 각각 부여하였다. 해당 지수는 각 종의 세대수, 이동성, 서식처 선호도 등의 생물학적 특성을 종합하여 평가된 고유 점수이다. 각 지점의 군집은 두 지수의 기준값인 5.5를 기준으로 네 구역 (I, II, III, IV 특성군)으로 구분된다. 저항력과 회복력이 모두 5.5 이상인 경우 교란에 강하고 복구가 빠른 안정된 군집 (I 특성군)으로, 저항력은 낮으나 회복력이 높은 경우 교란에 취약하지만 복원력이 우수한 군집 (II 특성군)으로 분류하였다. 반면, 두 지수가 모두 5.5 미만인 경우 교란에 취약하고 회복도 더딘 불안정한 군집 (III 특성군)으로, 저항력은 높으나 회복력이 낮은 경우 교란에는 잘 견디지만 피해 발생 시 회복이 지연되는 군집 (IV 특성군)으로 정의하여 각 지점의 군집 안정성 양상을 분석하였다.

    2.3.4. 생물학적 수환경 평가

    생물학적 수환경 평가는 저서성 대형무척추동물의 분류군별 오탁지수 (Saprobic value)에 따라 5단계 (극빈부수성: 5, 빈부수성: 4, 베타중부수성: 3, 알파중부수성: 2, 강부수성: 1)로 지수를 부여 (지표치가 미지인 종이 출현하는 경우는 2로 적용)하여, 총생태점수 (Total ecological score of benthic macroinvertebrate community, TESB)와 평균생태점수 (Average ecological score of benthic macroinvertebrate community, AESB)를 산출하였다 (Kong et al. 2018). TESB 지수에 따른 환경질 등급은 E: Very bad (<13), D: Bad (13≤TESB<30), C: Moderate (30≤TESB<70), B: Good (70≤TESB<95), A: Very good (≥95)로 구분하였고, AESB 지수는 E: Very Bad (<2.1), D: Bad (2.1≤AESB<2.6), C: Moderate (2.6≤AESB<3.1), B: Good (3.1≤AESB<3.7), A: Very Good (≥3.7)로 구분하여 각각 5등급으로 나누어 평가하였다.

    TESB = ∑ i = 1 S Q i

    S: Total number of species, Qi: Environmental quality score of i species (=1, 2, 3, 4, 5)

    AESB = ∑ i = 1 S Q i S

    S: Total number of species, Qi: Environmental quality score of i species (=1, 2, 3, 4, 5)

    2.4. 통계 분석

    통계 분석은 각 조사 지점별 유사성을 분류하고자 각 지점에서 출현한 저서성 대형무척추동물의 종조성 및 개체수를 바탕으로 Biodiversity pro (v. 2)를 이용하여 유사도 분석 (Bray and Curtis 1957)을 실시하였다. 또한 다양한 요인 간의 상관성을 평가하기 위해 R (ver. 4.4.1) 프로그램을 기반으로 상관분석 (Pearson correlation analysis)을 수행하였고, 분석은 Corrplot v.0.90 (Wei and Simko 2021) packages를 사용하였다. 분석에 사용된 변수는 TESB, AESB, DI, H′, E, RI, WT, pH, DO, EC까지 총 10개 항목을 이용하였다.

    3. 결과 및 고찰

    3.1. 물리·이화학적 서식 환경

    조사지역의 서식 환경을 분석한 결과는 다음과 같다 (Table 2). 한려해상국립공원 (동부)의 고도는 6 m (St. 8)~88 m (St. 1)의 범위로 확인되었으며, 하상구조는 St. 4를 제외한 대부분의 구간에서 Cobble과 Pebble의 비율이 높게 나타났다. 유속은 0.01±0.00 m/s (St. 8)~0.67±0.12 m/s (St. 6)의 범위로 St. 8에서 상대적으로 느린 유속을 보였다 (Table 2). 비교적 입자가 큰 하상구조로 이루어진 유수역임에도 불구하고 유속이 느린 것은 고도가 낮고, 도서 지역 특성상 유량이 풍부하지 않은 평지형 하천이기 때문으로 판단된다. 수온은 16.3±3.25°C (St. 1)~19.9±4.89°C (St. 4)의 범위로 확인되었으며, 상대적으로 고도가 가장 높은 St. 1에서 최소값을 보였다. 용존산소 (DO) 농도는 9.9±1.70 mg L-1 (St. 1)~11.2±2.84 mg L-1 (St. 6)의 범위로 나타났다. pH는 7.4±0.10 (St. 3)~8.4±0.26 (St. 4)의 범위로 약알칼리성을 나타내었다. 전기전도도 (EC) 농도는 54±2.65 μs cm-1 (St. 5)~105±12.29 μs cm-1 (St. 8)의 범위로 측정되었다. 일반적으로 영양염류 및 유기물 오염 물질의 축적은 pH 농도와 전기전도도의 변화를 야기하는데 (Jun et al. 2016), St. 4, 8은 주변 환경이 대부분 농경지로 우천 시 하천으로 유입되는 비점오염원으로 인해 상대적으로 높은 pH와 전기전도도를 나타낸 것으로 판단된다.

    3.2. 저서성 대형무척추동물상

    조사기간 동안 출현한 저서성 대형무척추동물은 총 4문 6강 19목 54과 90종 4,743 ind. m-2개체가 채집되었다 (Table 3). 분류군별 출현 종수 비율은 비곤충류에서 15종 (16.67%), 곤충강에서는 날도래목 (Trichoptera)이 23종 (25.56%)으로 가장 다양하였으며, 하루살이목 (Ephemeroptera) 17종 (18.89%), 파리목 (Diptera) 13종 (14.44%), 강도래목 (Plecoptera) 및 잠자리목 (Odonata) 7종 (7.78%), 딱정벌레목 (Coleoptera) 및 노린재목 (Hemiptera) 3종 (3.33%), 뱀잠자리목 (Megaloptera) 및 나비목 (Lepidoptera) 1종 (1.11%)의 순으로 분석되었다. 분류군별 개체수 출현 비율은 비곤충류에서 1,441개체 (30.38%)가 출현하였고, 곤충강에서는 날도래목 1,154개체 (24.34%), 하루살이목 1,109개체 (23.38%), 파리목 755개체 (15.92%), 뱀잠자리목 78개체 (1.64%), 강도래목 66개체 (1.39%), 딱정벌레목 62개체 (1.31%), 노린재목 45개체 (0.95%), 잠자리목 31개체 (0.65%), 나비목 2개체 (0.04%)의 순으로 나타났다. 한편, 국내 국립공원을 대상으로 한 선행 연구에 따르면, 지리산국립공원에서 113종 (Kwon et al. 2012), 계룡산국립공원에서 139종 (Kwon et al. 2013), 오대산국립공원에서 133종 (Jun and Kwon 2024), 무등산국립공원에서 154종 (Kim and Lee 2024), 주왕산국립공원에서 109종 (Wang et al. 2025)의 저서성 대형무척추동물이 서식하고 있는 것으로 확인되었다. 한려해상국립공원 (동부)에 대한 자연자원조사 선행 연구에서는 제2기 80종, 제3기 132종, 제4기 99종이 서식하고 있는 것으로 보고되어 조사 기수에 따라 비교적 종수의 차이가 큰 것으로 나타났다. 또한, 제3기를 제외하면 내륙에 분포하고 있는 국립공원 (지리산, 계룡산, 오대산, 무등산, 주왕산)에 비해 다소 적은 종수를 보이는 것으로 확인되었다. 다만, 국립공원 공원자원조사는 동일한 채집 도구와 정량적 방법으로 수행되었으나, 조사 지점 수와 조사 시기 간격의 차이로 인해 단순한 수치 비교를 통한 생태적 해석에는 한계가 있다. 그럼에도 불구하고 본 연구를 포함한 지속적인 자료 축적은 도서지역 국립공원의 생물상 변동을 파악하는 데 중요한 기초자료가 될 것으로 판단된다. 저서성 대형무척추동물은 하천의 물리·화학적 환경변화에 민감하게 반응하며 (Kim 2013), 급격한 변화에 대한 대응력이 낮아 종 다양성은 주로 하상 구조와 같은 물리적 서식처 요인에 의해 좌우된다 (Merritt et al. 2008). 특히 크기가 작은 Gravel, Silt/Sand보다는 Cobble, Pebble과 같이 입자가 큰 하상 구조에서는 종 다양성이 상대적으로 높게 나타나는 것으로 보고된 바 있다 (Giller and Malmqvist 1998). 한려해상국립공원 (동부)은 Cobble과 Pebble의 비율이 높게 확인되었으나 내륙지역의 국립공원에 비해 상대적으로 적은 종이 출현하였는데, 이는 내륙에 있는 국립공원 대부분은 유로 연장이 길고, 다양한 미소서식처가 분포하여 높은 종다양성을 유지하는 반면 (Wang et al. 2025), 한려해상국립공원 (동부)은 도서지역의 특성상 하천 유량이 상대적으로 적고, 유로 연장이 짧기 때문인 것으로 생각된다.

    3.3. 군집분석

    St. 1~8까지의 조사 지점별 군집분석 결과 옆새우류 (Gammarus spp.), 물벌레류 (Asellus spp.), 다슬기 (Semisulcospira libertina), 개똥하루살이 (Baetis fuscatus), 세갈래하루살이 (Choroterpes altioculus), 꼬마줄날도래 (Cheumatopsyche brevilineata), 새뱅이 (Neocaridina denticulata), 무늬하루살이 (Ephemera strigata), 깔따구류 (Chironomidae spp.), 두점하루살이 (Ecdyonurus kibunensis) 등이 우점종 및 아우점종으로 나타났다 (Table 4).

    우점도지수 (DI)는 0.34±0.09 (St. 4)~0.69±0.25 (St. 1), 다양도지수 (H′)는 1.37±1.00 (St. 1)~2.58±0.31 (St. 4), 균등도지수 (E)는 0.57±0.36 (St. 1)~0.82±0.03 (St. 6), 풍부도지수 (RI)는 2.11±1.32 (St. 1)~4.39±0.98 (St. 4)의 범위로 분석되었다. 조사 지점 중 우점도지수는 높고, 다양도·균등도·풍부도지수가 낮은 St. 1이 가장 불안정한 군집을 유지하고 있는 것으로 생각되며, 우점도지수는 낮고, 다양도·풍부도 지수가 높은 St. 4가 상대적으로 가장 안정적인 군집구조를 유지하고 있는 것으로 판단된다.

    3.4. 기능군 분석

    하천생태계에 서식하고 있는 생물군들의 서식기능군 (HOGs) 및 섭식기능군 (FFGs)은 먹이 자원의 조건과 서식처 환경적 요소를 반영하며, 수환경을 평가하는 지표로 이용된다 (Cummins 1973;Ward 1992;Williams and Feltmate 1992;Ro and Chun 2004;Kil et al. 2010). 서식기능군과 섭식기능군 분석 결과는 다음과 같다 (Fig. 2). 서식기능군 분석 결과 Burrowers는 14.71% (St. 7)~24.00% (St. 5), Climbers는 4.00% (St. 5)~22.58% (St. 4), Clingers는 40.00% (St. 1)~67.65% (St. 7), Sprawlers는 5.88% (St. 7)~28.00% (St. 5), Swimmers는 2.94% (St. 7)~10.00% (St. 1, 8)의 범위로 모든 지점에서 Clingers의 비율이 가장 높게 나타났다. 섭식기능군 분석 결과 Collecting Filterers는 9.09% (St. 1)~25.00% (St. 4), Collecting Gatherers는 21.87% (St. 8)~36.37% (St. 1), Predators는 8.33% (St. 3)~30.00% (St. 6), Scrapers는 11.11% (St. 5)~25.71% (St. 7), Shredders는 8.57% (St. 7)~27.27% (St. 1)의 범위로 확인되었고, 대부분 Collecting Gatherers의 비율이 높게 나타났다. Collecting Gatherers는 평지하천과 강에서 높은 출현율을 보이며, 미세입상 유기물질 (Fine particulate organic matter, FPOM; >0.5 μm~1.0 mm) 증가에 따라 비율이 높아진다. 미세입상 유기물질을 증가시키는 요인은 자연적 요인 (낙엽 및 식물 잔해, 토양 침식 등)과 인위적인 요인 (농경지 유출수, 산업 폐수, 축산 분뇨 등)이 있다 (Ward 1992;Lee et al. 1994;Jung et al. 1997;Han et al. 2017). 본 조사지역은 공장폐수나 축산폐수로 인한 직접적인 오염원은 확인되지 않으나, 대부분의 지점이 유량이 적은 평지형 하천으로 외부 환경 변화에 민감하게 반응하는 특성을 보인다. 이에 따라 주변 농경지와 민가에서 유입되는 미세입상 유기물질의 영향으로 이를 섭식하는 하루살이목과 파리목에 속하는 Collecting Gatherers의 비율이 높게 나타난 것으로 판단된다.

    3.5. 군집안정성 분석

    조사지역 내에서 출현한 90종의 저서성 대형무척추동물 중 비곤충류를 제외한, 수서곤충류 63종을 대상으로 군집안정성을 분석한 결과는 다음과 같다 (Fig. 3). I 특성군에는 저항성과 회복력이 모두 높은 종이 속하며, II 특성군은 저항성은 낮지만 회복력이 높은 종, III 특성군은 두 특성이 모두 낮은 종, IV 특성군은 저항성은 높으나 회복력이 낮은 종으로 구성된다. 군집안정성은 각 특성군의 교란 반응에 따라, 교란에 민감하게 반응하거나 빠르게 재유입되는 종들에 의해 좌우된다 (Jung et al. 2017). I 특성군은 34종 (53.97%)으로 납작하루살이과 (Heptageniidae), 줄날도래과 (Hydropsychidae), 깔따구과 (Chironomidae) 및 각다귀과 (Tipulidae)에서 주로 출현하였다. II 특성군은 8종 (12.70%)으로 대부분 꼬마하루살이과 (Baetidae)에 속하는 종으로 확인되었다. III 특성군은 19종 (30.16%)으로 강도래목 (Plecoptera)에 속하는 종이 주로 출현하였는데, 강도래목의 높은 출현 비율은 장기적인 환경질의 우수성을 나타낸다 (NIER 2017). IV 특성군은 소금쟁이과 (Gerridae)에 해당하는 2종 (3.17%)이 확인되었다. 따라서 본 조사지역은 인위적 간섭이나 교란에 매우 민감하게 반응하며, 양호한 서식 환경을 유지하는 서식처에 주로 출현하는 III 특성군과 상대적으로 수환경 변화에 내성 범위가 넓은 I 특성군이 80.00% 이상의 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 주왕산국립공원 (Shin et al. 2019) 및 무등산국립공원 (Kim and Lee 2024)의 선행 연구와 일치하는 경향을 보이며, 국내 국립공원 지역 내 저서성 대형무척추동물 군집이 공통적으로 나타내는 안정적인 구조를 반영하는 것으로 판단된다.

    3.6. 생물학적 수환경 평가

    TESB 지수는 종 풍부도와 다양성에 기초하여 하천의 종합적인 환경 상태를 반영하기 때문에 물리적으로 단순한 서식 환경에서는 지수값이 감소하는 경향성을 보이며, AESB 지수는 물리적인 서식 환경보다는 수질에 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다 (Kong et al. 2018). 또한, TESB 지수와 AESB 지수를 함께 적용할 경우에는 물리적·화학적 서식 환경 상태를 복합적으로 평가할 수 있다 (Kong et al. 2018). 생물학적 수환경 평가 결과 TESB 지수는 64 (St. 1)~167 (St. 7), AESB 지수는 3.3 (St. 4)~4.1 (St. 7)의 범위로 분석되어 보통~매우 좋음의 환경상태로 나타났고, 관리수역 구분의 경우 모니터링~우선보호지역으로 확인되었다 (Table 5). 한려해상국립공원 (동부)은 St. 1을 제외한 모든 지점에서 A등급으로 확인되었고, AESB 지수에서는 모든 지점에서 B등급 이상으로 나타나 전반적으로 저서성 대형무척추동물이 서식하기에 적합한 서식 환경을 유지하고 있는 것으로 판단된다. 한편, 유량이 적고, 일부 콘크리트 하상 및 콘크리트 호안을 유지하고 있는 St. 1은 TESB 지수에서 C등급, AESB 지수에서 A등급으로 분석되어 평가 방법에 따라 비교적 큰 편차가 발생하였다. 이러한 결과는 물리적 서식처의 복잡성을 반영하는 TESB 지수는 인공형 하상 구조를 포함하고 있는 St. 1에서 낮은 등급으로 평가됐지만, 수질과 밀접한 관련이 있는 AESB 지수는 옆새우류, 가재 (Cambaroides similis), 무늬하루살이, 민강도래 KUb (Nemoura KUb), 깃날도래 KUa (Plectrocnemia KUa) 등과 같이 오탁지수가 높은 종들만 출현하여 높은 등급으로 평가되었고, 이는 선행연구 (Kong et al. 2018)에서 보고된 결과와도 일치한다.

    3.7. 유사도 분석

    조사 지점에서 확인된 종과 개체수를 이용하여 종 조성의 유사성을 분석한 결과 (Fig. 4), 27.7% 유사도를 기준으로 A, B, C 세 그룹으로 분류되었다. Group-A에서 St. 6과 7은 55.8%로 가장 높은 수준의 유사성을 나타내었고, 조사 지점 주변 토지 이용 대부분이 산림지역으로 확인되었다. Group-B는 35.8%의 유사성을 보였고, 일부 산림지역을 제외하면 대부분 농업지역의 비율이 높은 것으로 확인되었다. Group-C는 30.8%의 가장 낮은 유사성을 갖는 것으로 나타났으며, 주변 지역 대부분 농업지역으로 산림이 분포하지 않는 것으로 조사되었고, 매우 적은 유량을 유지하고 있는 것으로 확인되었다. 각 조사 지점에서 출현한 저서성 대형무척추동물은 주변 토지이용에 따라 종조성의 차이를 보였는데, 주변 서식 환경이 자연성을 유지하고 있는 지역일수록 조사 지점 간 유사성이 높았고, 자연성이 낮은 지역일수록 조사 지점 간 유사성이 낮은 것으로 확인되었다. 일반적으로 저서성 대형무척추동물은 서식 환경 변화에 따라 특정 분류군의 증감이 뚜렷하게 나타나는데, 산림이 보전되어 자연성이 높은 환경에서는 수질 및 서식지 훼손에 민감한 하루살이목 (Ephemeroptera), 강도래목 (Plecoptera), 날도래목 (Trichoptera) 등의 출현이 안정적으로 유지되는 반면, 농업지역 비중이 높고, 유량이 부족한 교란 환경에서는 이들 민감성 분류군이 급감하는 경향을 보인다 (Barnes and Minshall 1983;Kim 2013). 따라서 조사 지점별 서식 환경에 따른 이들 특정 분류군의 증감 양상이 종 조성의 뚜렷한 차이를 유발한 것으로 생각되며, 상대적으로 자연성이 높은 환경을 유지하는 지역일수록 서식 요구 조건이 까다로운 민감 분류군이 공통으로 서식하여 출현종의 유사성이 높게 나타난 것으로 판단된다.

    3.8. 상관분석

    한려해상국립공원 (동부)에서 출현한 종수 및 개체수를 이용하여 ESB 지수와 군집 지수 및 이화학적 서식환경 간의 상관분석 (Pearson correlation analysis)을 실시하였다 (Fig. 5). 분석 결과 TESB는 다양도지수, 균등도지수, 풍부도지수와 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났고 (p<0.01), 우점도지수와는 유의한 음의 상관관계를 보였다 (p<0.01). 반면, AESB 지수의 경우 군집 지수와 통계적인 상관성이 없는 것으로 확인되었지만 (p>0.05), DO와는 양의 경향성을 보였고 (p>0.05), 수온, pH 그리고 EC와는 통계적으로 유의한 음의 상관관계를 보였다 (p<0.01). 이러한 차이는 각 지수가 반영하는 생태적 속성이 다르기 때문으로 해석되는데, TESB는 출현 종의 생태점수를 합산한 수치로, 조사지 내 물리적 서식 환경 (하상구조, 미소서식처)을 파악하는 데 유용하다. 한편, AESB는 출현 종수와 관계없이 해당 지점 생물군집의 평균적인 내성 수준을 반영하여 서식처의 수질 환경을 평가하는 지수이다. 본 연구에서 AESB가 수온, pH 및 EC와 통계적으로 유의한 높은 상관성을 보인 것은, 수온 상승과 이온 농도 증가와 같은 수질 악화 요인이 발생할 경우 오염에 민감한 유수성 분류군이 우선적으로 이탈하고, 내성이 강한 종 중심으로 군집이 재구성됨을 의미한다. 이는 이화학적 수질 인자의 악화가 저서생태계 내 민감종을 감소시켜, 결과적으로 생물군집의 평균 오염 내성을 나타내는 AESB 지수의 감소를 유도한다는 선행연구 (Kong et al. 2018;Park and Bae 2025)와도 일치한다. 따라서, 서식처 수환경을 평가하기 위해서는 TESB와 AESB를 함께 평가하여보다 복합적이고, 종합적인 평가가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

    적 요

    본 연구는 한려해상국립공원 (동부)에 서식하는 저서성 대형무척추동물의 군집 특성과 수환경을 평가하기 위해 수행되었다. 2024년 4월부터 8월까지 통영한산지구와 거제해금강지구 내 8개 지점에서 3회 조사를 실시하였으며, 조사 결과 총 4문 6강 19목 54과 90종 4,743 ind. m-2개체가 출현하였다. 분류군별로는 날도래목 (23종)과 하루살이목 (17종)에서 가장 다양한 종이 출현하였고, 비곤충류는 전체 개체수의 약 30%가 비곤충류로 확인되었다. 군집분석 결과 St. 1은 상대적으로 높은 우점도지수 (DI)와 낮은 다양도지수 (H′), 균등도지수 (E), 풍부도지수 (RI)를 보여 불안정한 군집구조를 보인 반면, St. 4에서는 가장 안정적인 구조로 확인되었다. 서식 기능군 분석에서는 Clingers가, 섭식 기능군 분석에서는 Collecting Gatherers가 우세하게 나타났다. 생물학적 수환경 평가에서는 총생태점수인 TESB 값과 평균생태점수인 AESB 값이 대부분 지점에서 A~B등급을 나타내었으나, 인공형 하상 및 호안을 포함하는 St. 1은 TESB 값에서 C등급으로 평가되었다. 유사도 분석에서는 27.7%를 기준으로 세 그룹 (A, B, C)으로 구분되었다. 상관분석을 통해 TESB는 군집의 구조적 특성 (다양도, 풍부도, 균등도)과 양의 상관관계를 나타내었고, 우점도와는 음의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 반면, AESB는 군집지수와 상관성을 나타내지는 않았지만 DO와는 양의 상관성을, 수온, pH 그리고 EC와 같은 이화학적 수질 요인과 유의한 음의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 종합적으로 한려해상국립공원 (동부)의 수생태계는 전반적으로 양호하나, 일부 농경지 및 인공형 하천에서는 서식처 변화에 민감한 하루살이목과 날도래목에 속하는 종들의 감소와 군집 안정성의 약화가 확인되었다. 특히 유량이 적은 도서 및 연안 수계의 특성상 기후변화와 비점오염원에 대한 잠재적 취약성이 크므로, 수생태계 안정성을 확보하기 위한 체계적이고 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

    사 사

    본 연구는 국립수목원 (과제번호: KNA1-2-32-18-3, 과제명: 광릉숲 및 시험림 산림생물종의 동태 및 환경 적응성 평가) 및 국립공원연구원 “국립공원 공원자원조사 (과제번호: NPRI 2024)”의 지원을 받아 수행되었으며, 2026년도 교육부 및 강원특별자치도의 재원으로 강원앵커센터의 지원을 받아 수행된 지역성장 인재양성체계 (앵커)의 결과입니다 (2026-ANCHOR-10-005).

    CRediT authorship contribution statement

    JH Kwon: Conceptualization, Methodology, Data curation, Formal analysis, Writing-Original draft, Writing-Review & editing. MS Ko: Methodology, Data curation, Formal analysis, Writing-Review & editing. JH Wang: Methodology, Data curation, Formal analysis, Writing-Review & editing. SH Park: Field survey, Laboratory analysis. YC Cho: Project administration, Funding acquisition, Writing-Review & editing. HJ Kwon: Project administration, Funding acquisition, Writing-Review & editing. IC Shin: Project administration, Funding acquisition, Writing-Review & editing. HG Lee: Project administration, Conceptualization, Supervision, Funding acquisition.

    Declaration of Competing Interest

    The authors declare no conflicts of interest.

    Figure

    KJEB-44-2-150_F1.jpg

    Map of sampling locations in Hallyeohaesang National Park (East), South Korea.

    KJEB-44-2-150_F2.jpg

    Ratio of Habitat Oriented Groups (A) and Functional Feeding Groups (B) of benthic macroinvertebrates at each survey site in Hallyeohaesang National Park (East). (BU: Burrowers, CB: Climbers, CL: Clingers, SP: Sprawlers, SW: Swimmers, CF: Collecting Filterers, CG: Collecting Gatherers, PR: Predators, SC: Scrapers, SH: Shredders).

    KJEB-44-2-150_F3.jpg

    Analysis of community stability with resistance and resilience in Hallyeohaesang National Park (East). The size of the circle indicates the number of species. The I characteristic group has high resistance and resilience, the II characteristic group has low resistance and high resilience, the III characteristic group has low resistance and resilience, and the IV characteristic group has high resistance and low resilience.

    KJEB-44-2-150_F4.jpg

    Cluster analysis based on benthic macroinvertebrate assemblages in Hallyeohaesang National Park (East).

    KJEB-44-2-150_F5.jpg

    Pearson correlation analysis for each item according to ESB. TESB: Total ecological score of benthic macroinvertebrate community, AESB: Average ecological score of benthic macroinvertebrate community, DI: Dominance index, H′: Diversity index, E: Evenness index, RI: Richness index, WT: Water temperature, pH, DO: Dissolved oxygen, EC: Electrical conductivity.

    Table

    Sampling stations for benthic macroinvertebrates and their geographic locations in the Hallyeohaesang National Park (East)

    TY: Tongyeong Hansan District; GJ: Geoje Haegeumgang Districttt

    Values of physical and chemical parameters at each site in Hallyeohaesang National Park (East)

    TY: Tongyeong Hansan District; GJ: Geoje Haegeumgang Districttt
    *B: Boulder>256 mm; C: Cobble 64 mm<,≤256 mm; P: Pebble 16 mm<,≤64 mm; G: Gravel 2 mm<,≤16 mm; S: Silt/Sand 0.2 mm≤,≤2 mm

    Number of major taxa of benthic macroinvertebrates in Hallyeohaesang National Park (East)

    1st: 1st sampling period; 2nd: 2nd sampling period; 3rd: 3rd sampling period.

    Dominant and subdominant species and community indices at each site in Hallyeohaesang National Park (East)

    TY: Tongyeong Hansan District; GJ: Geoje Haegeumgang Districttt
    DI: Dominance Index; H′: Diversity Index; E: Evenness Index; RI: Richness Index

    Ecological score of benthic macroinvertebrate community (ESB) at each site in Hallyeohaesang National Park (East)

    TESB: Total ecological score of benthic macroinvertebrate community; AESB: Average ecological score of benthic macroinvertebrate community; TY: Tongyeong Hansan District; GJ: Geoje Haegeumgang Districttt

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    Vol. 40 No. 4 (2022.12)

    Journal Abbreviation 'Korean J. Environ. Biol.'
    Frequency quarterly
    Doi Prefix 10.11626/KJEB.
    Year of Launching 1983
    Publisher Korean Society of Environmental Biology
    Indexed/Tracked/Covered By

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