Ecology and Resilient Infrastructure ISSN:2288-8527(Online) 응용생태공학회 논문집

2020년 여름, 한반도 남부를 강타한 대홍수는 섬진강 하천 생태계를 크게 교란시켰다. 홍수의 피해를 입은 하천 수목 중 일부는 고사하였고, 또 다른 일부는 시간이 지남에 따라 어느 정도 회복되는 모습을 보였다. 더불어 홍수 후 새로 자라난 수목도 관찰되었다. 본 연구에서는 교란된 하천 생태계가 회복하는 과정을 서로 다른 특성의 수목 간 공간적 인접성을 통해 설명하였다. 공간 점 패턴 분석 (spatial point pattern analysis) 결과, 새로 발생한 수목과 홍수 이전부터 존재하였던 수목은 서로 공간적으로 군집하는 것으로 나타났다. 하지만 보다 세밀한 분석을 통해 새로 발생한 수목은 기존 수목 중 회복한 수목보다 회복되지 않은 수목과 더 강하게 군집한다는 사실이 밝혀졌으며, 이를 통해 촉진적 (facilitative) 상호작용 속에 가려진 경쟁적 (competitive) 상호작용을 포착할 수 있었다. 기존 수목에 의한 서식처 개선 효과는 새로 발생한 수목의 생장에 긍정적인 역할을 했을 것이나, “살아 있는” 기존 수목은 새로 발생한 수목과 한정된 자원을 두고 경쟁했을 것으로 예상된다. 이러한 결과는 전 지구적인 기후변화의 맥락 속에서 국내 하천 생태계가 마주할 강하고 빈번한 자연적 교란에 대비할 새로운 지식을 제공할 수 있다. 전통적으로 학계에서는 환경 요인을 설명 변수로 하는 생태 모델링이 널리 사용되고 있지만, 수목 개체들 간 상대적 위치 관계로 대표될 수 있는 개체 간 상호작용 역시 생태계 변화를 설명하는 데 있어서 중요한 요인이라고 할 수 있다.

4대강 수계 하천에 설치된 보 밀도는 어류의 종 다양성에 영향을 주는 요인임을 확인하였다. 보 밀도 지수는 수계별로 차이를 보였으며, 낙동강 수계하천이 가장 높게 나타났으며 (17±1.6), 금강 (1.5±1.3)과 영산강(1.4±1.1)은 비슷하게 나타났다. 반면, 한강 수계하천(1.3±1.2)에서는 보 밀도가 낮게 나타났다. 2-DKS 분석 결과 영산강 수계를 제외하고 D_max에 따른 p-value는 0.05 이하로서 어류의 출현종수는 보 밀도에 의존하는 것으로 나타났다. 어류 종 다양성에 영향을 주는 보 밀도 역치값 (Threshold value)은 수계별로 다르게 나타났으며. 한강수계 1.6개/km, 낙동강 수계 1.3개/km, 금강수계 2.3개/km 이상에서 어류 출현종수는 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 조사한 총 1,217개 하천 가운데 33%인 약 404개 하천의 보 밀도 지수가 역치값 이상인 것으로 나타났다. 이러한 하천은 수생태계 연속성 확보가 시급하기 때문에 우선 대상 하천으로 선정하여 역치값 이하로 보 밀도를 관리할 필요가 있다.

섬진강 수계 210개 지방하천을 대상으로 하천연장과 보 밀도 대비 어류 출현종 현황을 분석하였다. 하천연장에 따른 어류 출현종수는 비선형지수함수 (Nonlinear exponential relationship) 관계를 보였다. 모델에 따른 계수값 (b)은 0.03이며, 결정계수 (R²)은 약 59.0%인 것으로 나타났다. 모델식에 따른 예측기대종수는 실제 출현종수와 차이를 보였으며, 대상하천 가운데 약 110개 하천 (약 52.4%)에서 실제 출현종수는 예측기대종수보다 낮게 나타났다. 한편 섬진강 수계 하천에서 나타난 평균 보 밀도는 약 2.7개/km였으며, 이는 타 수계 하천과 비교시 월등히 높은 수치였다. 보 밀도 지표 (Index of Weir’s Density, IWD)에 따른 어류출현종수간의 2-DKS 분석 결과 어류 다양성에 영향을 주는 보 밀도 역치값 (Threshold value)은 약 2.5개/km인 것으로 나타났다 (D_max=0.048, p<0.05). 실제 보 밀도 지표가 역치값 이상인 경우 어류 출현종수 대비 기대 종수비율은 70% 미만으로 낮아졌다. 따라서, 향후 수생태계 연속성 확보를 위한 보 밀도는 역치값 이하로 관리하는 것이 필요하다.

본 연구는 유기물 멀칭재 종류에 따른 토양수분함량과 동자꽃의 생육반응을 비교 ․ 분석하여 저관리 옥상녹화에서 멀칭재의 효용성을 알아보고자 수행하였다. 실험구는 멀칭재를 사용하지 않은 대조구 (Cont.; Control)와 코코칩 (C.O; Cocochip), 우드칩 (W.O; Woodchip), 짚거적 (S.T; Straw), 톱밥 (S.A; Sawdust) 등, 총 5개의 처리구로 조성하였다. 실험결과, 유기물 멀칭재 유형에 따른 토양수분함량은 W.O > S.T > Cont. > C.O > S.A 순으로 높게 나타났으며, 특히 톱밥에서 유의적 차이를 보였다. 생육 측정 결과, 초장에서 S.T > Cont. > C.O > W.O > S.A의 순으로 생육이 좋았으며, 초장을 제외한 다른 생육항목에서의 멀칭재별 유의적인 차이는 미미하였다. 상대엽록소함량과 체내수분량은 모두 무처리구보다 우수하게 나타나 유기 멀칭재 처리가 동자꽃의 엽록소함량 및 체내수분량 유지에 효과적인 것으로 판단된다. 특히 실험구 내 토양수분함량은 멀칭재 자체의 성질에 의해 영향을 받는 것으로 나타나 저관리 옥상녹화에서 각 식물의 특성에 적합한 멀칭재 사용이 요구되며 수분 스트레스에 약한 수종 선정 시 유기물 멀칭을 통해 극복할 수 있을 것으로 판단된다.

잉어 (Cyprinus carpio)와 붕어 (Carassius auratus)를 대상으로 수온 20°C (대조구)에서 26 및 32°C로 급격하게 증가하였을 때의 혈액 및 생리학적 변화를 분석하였다. 수온 20°C로부터 6시간 이내에 26°C 및 32°C에 각각 도달하였으며, 대조구는 실험기간동안 20°C로 유지하였다. 각 실험구에서 수온상승 후 3, 12, 24 및 48시간마다 혈액을 채취하여 적혈구수, 헤모글로빈, 헤마토크리트, Na⁺, K⁺, Cl^-, 코티졸, 글루코스, AST 및 ALT 함량을 분석하였다. 수온 32°C로 상승한 붕어 실험구의 경우, 수온상승 후 3시간에 코티졸, 글루코스, aspartate aminootransferase (AST) 및 alanine aminotransferase (ALT) 농도가 증가하였으며, 48시간까지 농도가 감소하지 않았다 (P<0.05). 잉어의 코티졸, 글루코스, AST 및 ALT 농도는 수온상승 후 3시간째에 유의하게 높아졌다가 (P<0.05), 수온상승 후 48시간째에 수온상승 이전 (20°C)의 값으로 감소하였다 (P>0.05). 대조구와 26°C로 상승한 실험구는 잉어와 붕어 모두에서 코티졸, 글루코스, AST 및 ALT는 수온 상승 후 3시간째 증가하였으며 (P<0.05), 48시간째에 수온상승 전의 값으로 낮아졌다 (P<0.05). 수온 32°C로 상승한 실험구의 잉어와 붕어의 Na⁺, K⁺ 및 Cl^- 농도는 20 및 26°C 실험군에 비해 높게 나타났다. 대조구를 포함한 모든 실험구의 혈액성상 반응은 잉어와 붕어 모두에서 수온상승 후 12시간까지 증가하다가 수온상승 후 48시간째에 감소하는 경향이 공통적으로 나타났다. 본 연구로 도출된 결과를 이용하여 어류가 스트레스에 노출시 생리학적 반응을 명확하게 구명할 수 있는 방안으로 활용 가능할 것이다. 또한 최근 하천 및 호소에서 어류 폐사가 빈번하게 발생되고 있어서 이에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

도시하천은 이치수의 기능과 함께 생태적으로 건강한 도시환경을 제공함으로써 시민의 삶에 핵심축이 되어오고 있다. 반면 도시 고밀화에 의한 기반시설 확장 등과 더불어 지역의 하천에 대한 보전과 이용 측면에서 상충이 발생하고 있다. 지속가능한 하천을 위해서는 적절한 합의와 조율이 필요한 실정이다. 본 연구는 주민참여 협치예산을 통한 주민 제안 공론화의 장에서 나타난 다양한 의견을 분석하고자 한다. 은평구의 6개 하천을 대상으로 이용자 인식 조사와 전문가 인터뷰를 실시하였다. 이를 통해 도시생활권 지방하천과 소하천의 안정적이고 지속가능한 보전과 적절하고 균형 있는 이용 방안을 제안하였다.