서 론

수중생태계에 서식하는 식물플랑크톤과 부착조류는 생태계의 저차 생산구조를 담당하고 있으며, 동시에 생 태계의 물리적 및 화학적 환경요인의 변화에 따라 출현 상황이 변화하고 있다. 이러한 식물플랑크톤 및 부착조 류의 출현종류, 군집의 우점종 및 현존량 크기는 수중생 태계의 구조와 기능을 이해하는데 있어 주요한 요소가 되고 있다. 더구나 근래에 들어서는 식물플랑크톤과 부 착조류의 주요 구성원인 돌말류 (규조류)가 수질 평가 및 환경요인 변화를 알 수 있는 매우 유효한 지표종으 로 밝혀져 있어(Dixit et al., 1992), 돌말류를 포함한 식 물플랑크톤 및 부착조류의 출현 상황은 담수 생태계에 있어 중요한 의미를 갖고 있다.

수중생태계의 수질 판정에 관한 생물학적 연구로는 Sladecek (1973), Descy (1979), Lange-Bertalot (1979), Watanabe and Asai (1990) 및 Van Dam et al. (1994) 등 이 알려져 있으나 국내에서는 대부분이 Watananbe and Asai (1990)의 DAIpo를 이용하여 수질 판정을 하고 있 다. 이러한 돌말류를 수질 판정에 이용하는 데 있어서 가장 중요하고 또한 논란이 일고 있는 부분은 분류군 설정 및 동정에 관한 부분이다 (Fryer, 1987;Lange-Bertalot, 1998). 국내에서도 부착돌말류를 이용한 수질 평가에 관한 연구가 금호강 수계(정 등, 1993), 밀양강 수계(최와 정, 1995), 낙동강 수계(이, 1998) 및 포천천 수계 (김, 1999) 등에서 이루어졌으나 이들은 모두 Watanabe and Asai (1990)의 DAIpo를 이용하여 수질을 판정하였다. 한편 섬진강 수계에서는 섬진강 중류수역인 전라북도 임실군 강진면에 1965년에 축조된 옥정호를 중심으로 육수생태학적 연구를 통하여 Carlson (1977)의 영양단계 지수를 밝혀 섬진강 중류수역의 옥정호를 부 영양화된 것으로 밝힌 바 있다(김 등, 1997).

본 연구는 섬진강 수계에서 비교적 농경지가 적고 산 림이 풍부하며 주변에 큰 도시가 없는 옥정호 하류 수 역부터 도시로 유입되기 전인 임실군 남부의 적성면에 이르는 수역을 대상으로 식물플랑크톤 및 부착조류 군 집의 계절 변화 및 출현 상황을 밝히고 아울러 돌말류 의 출현에 따른 섬진강 중류수역의 수질을 Van Dam et al. (1994)의 방법에 의거하여 평가하였다.

조사대상지의 개요

본 연구의 조사대상지는 섬진강 수계에서 비교적 농 경지가 적고 산림이 풍부하며 주변에 큰 도시가 없는 옥정호 하류 수역부터 도시로 유입되기 전인 임실군 남 부의 적성면에 이르는 수역을 대상으로 하였다.

정점 1은 임실군 적성면 평남리에 위치한 어은정에서 200 m 내려온 정점으로 수중보가 축조된 곳이 선정되었 다. 수색은 맑고 유속은 비교적 느렸으며 수생식물이 하 천 주변부에 많이 분포하였다. 정점 2는 적성댐 축조 예 정지로 정점 1에서 약 1 km 상류 지점으로 폭이 넓고 수심도 비교적 깊은 곳이 선정되었다. 하상은 모래와 흙 으로 이루어져 있었으며 부니질 등이 일부 덮여 있었다. 수색은 맑은 녹색이었으며 유속은 비교적 느렸다. 정점 3은 두류봉과 무량산 그리고 낮은 구릉지대로부터 흘러 내리는 산간 계류가 모여 흐르는 곳으로 구미교 아래 정점이 선정되었다. 하상은 작은 돌과 모래로 이루어져 있었으며 수심이 깊지 않고 수색은 맑은 녹색이었고 유 속은 약간 빨랐다. 정점 4는 용골산과 원통산으로부터 흘러 내려 임실군 덕치면 천담리를 거쳐 본류로 합류되 는 수역인 천담교 아래 정점이 선정되었다. 하상은 작은 돌과 모래로 이루어져 있었으며 수색은 맑은 갈색과 녹 색을 띄었고 유속은 약간 빨랐다. 정점 5는 정점 4에서 3 km 상류 수역인 임실군 덕치면 장산 마을회관 아래 정점이 선정되었다. 상류 인공저수지인 옥정호로 부터는 약 14 km 하류에 위치하고 있으며 하천의 폭은 비교적 넓었으며, 하상은 작은 돌과 모래로 이루어져 있었다. 수 심은 약 0.5 m였으며 수색은 비교적 맑았으며 유속은 비교적 빨랐다(Fig. 1).

재료 및 방법

선정된 섬진강 중류 수역의 5개 정점에서 1998년 8월 과 10월, 1999년 1월과 4월, 4회에 걸쳐 이화학적 환경 요인을 측정하였고 식물플랑크톤 및 부착조류의 채집이 이루어졌으며, 1998년 8월 정점 5에서는 채집이 이루어 지지 않았다.

이화학적 환경요인 중 기온 및 수온은 봉상수은온도 계로 현장에서 측정하였고 pH는 Portable pH meter (Hanna HI9024)로 현장에서 측정하였다.

식물플랑크톤의 정량 및 정성 분석을 위한 시료는 Lee and Yoon (1996)과 Lee et al. (1998)에 따라 처리하 였으며 부착조류의 정성 분석을 위한 시료는 Lee and Round (1987)와 Lee et al. (1998)에 따라 처리한 후 분석 하였으며, 식물플랑크톤 군집 구조의 다양성은 Shannon 의 지수(H)를 이용하였다(이, 1979). 돌말류의 동정에는 Hustedt (1930), Patrick and Reimer (1966, 1975) 등을 참조하였으며, 남조류 및 녹조류의 동정에는 Prescott (1962), Hirose et al. (1977), Hindák (1977, 1988, 1990) 등을 참조하였다.

결과 및 고찰

1. 이화학적 환경요인

섬진강 중류 수역의 5개 정점에서 측정된 이화학적 환경요인의 결과는 다음과 같다(Table 1).

기온은 1999년 1월 정점 4에서 9.8°C가 최저였으며 1998년 8월 정점 2에서 29.6°C가 최고였다. 수온은 1999년 1월 정점 2에서 3.5°C가 최저였으며 1998년 8 월 정점 4의 26.5°C가 최고였다. 기온이 수온보다 높은 일반적인 현상을 볼 수 있었다. pH는 1999년 1월 정점 2와 정점 4에서 각각 7.0이 최저였으며 1998년 10월 정 점 4와 정점 5에서 각각 8.8이 최고였으며 전체적으로 중성에서부터 약알카리성으로서 국내 하천 수계의 중류 수역의 전형적인 값을 나타내었다(최와 정, 1995;김 등, 1997).

2. 식물플랑크톤 종조성 및 현존량

총 출현한 식물플랑크톤은 137종류였으며 이들은 4 문에 속하는 84종, 1아종, 17변종, 35미동정종으로 구성 되었다(Appendix 1). 출현종류 중 돌말류는 Achnanthes minutissima, Cocconeis placentula v. lineata, Cyclotella stelligera, Cymbella aff inis, C. minuta, C. silesiaca, C. turgidula, Gomphonema olivaceum, Melosira varians, Navicula cryptocephala, N. exigua v. capitata, N. salinarum, Nitzschia acicularis, N. frustulum, N. sp. 1, Synedra rumpens, S. ulna 등, 17종류의 출현빈도가 높 았으며 녹조류는 Coelastrum cambricum, Scenedesmus ecornis, S. quadricauda 등, 3종류의 출현빈도가 높았다. 돌말류가 조사 정점 전반에 걸쳐 고른 출현 양상을 보 였으나, 녹조류와 남조류는 5개 조사 정점 중 보다 정체 수역인 정점 1 및 정점 2에서 주로 출현하여 정점에 따 른 출현 양상을 달리하였다. 출현한 돌말류는 대부분이 막대 모양의 깃돌말류에 속하는 종류들이었으며, 이는 하천 수계에서 보편적으로 나타나는 현상이다(Patrick, 1977).

출현종류 수는 1998년 10월 정점 3에서 34종류로 가 장 많이 출현하였고 1999년 1월 정점 1에서 3 종류로 가장 적게 출현하였다(Table 2). 계절별로는 동계에 비 교적 적게 출현하였으며 춘계, 하계에 비교적 많은 수가 출현하였다. 정점별로는 정점 2 및 정점 3에서 비교적 많이 출현하였으며, 정점 1에서는 유량의 영향으로 추계 및 동계에 매우 적은 수가 출현하였다. 한편 출현한 식 물플랑크톤의 종 다양성은 1998년 10월 정점 3에서 1.23이 최고였으며 1999년 1월 정점 4에서 0.20이 최저 였다(Table 3). 계절별로는 하계 및 추계에 다양성지수 가 높게 나타났으며 동계에 낮게 나타나 출현종류 수의 변이와 일치하고 있었다.

본 조사 수역은 섬진강 본류 수계 중 산간 지형에 위 치하는 수역이며 비교적 농경지나 생활하수의 유입이 적은 수역으로, 출현종류가 산간 계류 수역 (정과 이, 1980;정과 이, 1983;이, 1989)에서와 유사하였다. 출현종 류 수에 있어서는 산간 계류 수역 보다는 많았으나 국 내 하천 수계의 중류 수역(신, 1996;김 등, 1996)보다는 적었다.

출현한 식물플랑크톤 중 돌말류를 대상으로 Van Dam et al.(1994)의 Ecological indicator values를 적용시켜본 결과, 본 조사 수역의 수질 오염정도는 2.2로서 β-중부 수성을 나타내었으며, 영양상태는 4.7로서 부영양 단계 에 근접해 있었다.

식물플랑크톤 현존량은 1998년 8월에 정점 3에서 15,100 cells/l로 최저였으며 1999년 4월 정점 4에서 1,771,700 cells/l로 최대였다(Fig. 2). 식물플랑크톤 현존 량의 정점별 및 계절별 변이를 보면, 정점 1 및 정점 2 에서는 하계를 거쳐 추계로 가면서 감소하였다가 동계 및 춘계에 이르기까지 계속 증가하였으나 정점 3, 정점 4 및 정점 5에서는 하계, 추계, 동계를 거쳐 춘계에 이르 기까지 계속 증가하였다. 하류수역인 정점 1 및 정점 2 는 상류수역인 정점 3, 정점 4 및 정점 5와는 다른 양상 을 나타내었다. 정점에 따른 식물플랑크톤 현존량 크기 는 대체로 산간 계류수역(이, 1989), 금강 수계의 상류 및 중류 수역(김 등, 1996) 보다는 컸으나 섬강 수계(신, 1996) 보다는 작았다.

식물플랑크톤 군집 현존량의 10% 이상을 차지하는 우 점종은 Cocconeis placentula v. lineatus, Coelastrum cambricum, Cyclotella stelligera, C. sp., Cymbella affinis, C. minuta, C. silesiaca, C. turgidula, Fragilaria caupucina, F. fragilarioides, F. vaucheriae, Gomphonema olivaceum, Melosira varians, Monoraphidium aquatum, Navicula cryptocephala, Nitzschia frustulum, N. sp. 1., Oedogonium sp., Short filamentous algae 등, 19 종류였다(Table 4). 이들 중 Cymbella minuta가 모든 정 점에서 최고의 점유율을 나타내었으며 이외에 Cymbella affinis, C. silesiaca, C. turgidula, Fragilaria fragilarioides, Navicula cryptocephala, Nitzschia frustulum, N. sp. 1. 등이 주요 우점종으로 출현하였다.

전반적으로 Cymbella속, Navicula속, Nitzschia속의 종류들이 본 조사 수역에 우세하게 출현하여 금강 수계 의 상류 및 중류 수역(김 등, 1996) 및 섬강 수계(신, 1996)의 우점종과는 일부 다르게 나타났다.

3. 부착조류의 종조성

총 출현한 부착조류는 106종류였으며 이들은 3문에 속하는 62 종, 23 변종, 2 품종, 19 미동정종으로 구성되었 다(Appendix 2).

출현종류 중 돌말류는 Amphora sp., Cocconeis placentula v. lineata, Cymbella affinis, C. minuta, C. turgidula, Gomphonema olivaceum v. minutissima, Melosira varians, Navicula veneta, N. rhynchocephala v. germainii, Nitzschia acicularis, N. thermalis, Pinnularia abaujensis 등, 12 종류의 출현빈도가 높았으며 특 히 돌말류는 전체 출현한 106 종류 중 89 종류를 차지하 여 84.0%의 높은 출현 빈도를 나타내었다. 한편, 녹조류 는 Cosmarium속, Scenedesmus속, Spondylosium속에 속하는 종류가, 남조류는 Oscillatoria속에 속하는 종류 가 빈번히 출현하였다. 근래에 부착돌말류를 이용하여 수질을 평가한 금호강 수계(정 등, 1993), 밀양강 수계 (최와 정, 1995), 낙동강 수계(이, 1998) 및 포천천 수계 (김, 1999)의 출현종류 수는 본 조사수역과는 약간의 차 이를 나타내었다. 그러나 주요 우점종 출현 속에서는 차 이를 볼 수 없었으나 출현종류에 있어서는 차이를 나타 내었다.

부착조류의 정점 및 계절별 출현종류 수는 1999년 1 월 정점 1에서 28종류로 가장 많았고 1999년 4월 정점 3에서 2종류로 가장 적었다(Table 5). 정점 3에서 비교 적 적게 출현하였으나 정점 및 계절에 따른 차이는 크 지 않았다. 식물플랑크톤의 출현 상황과 비교하면 정점 3에서 하계 및 춘계에 적게 출현한 것을 제외하면 비교 적 사계절에 걸쳐 고르게 출현하여 부착조류의 출현 양 상은 식물플랑크톤과는 다름을 알 수 있었다.

한편 출현한 부착조류 중 돌말류를 대상으로 Van Dam et al. (1994)의 Ecological indicator values를 적용 시켜본 결과, 본 조사 수역의 수질 오염정도는 2.1로서 β-중부수성을 나타내었으며, 영양상태는 4.5로 중-부영 양 단계 및 부영양 단계 사이에 있는 것으로 나타났다. 부유돌말류 및 부착돌말류의 출현에 따른 Ecological indicator values에는 큰 차이가 없었다.

적 요

섬진강 수계의 옥정호 하류 수역부터 임실군 남부의 적성면에 이르는 섬진강 중류 수역을 대상으로 이화학 적 환경요인, 식물플랑크톤의 종조성과 현존량 및 부착 조류에 대한 조사를 1998년 8월부터 1999년 4월까지 5 개 정점에서 실시하였다.

이화학적 환경요인 중 pH는 중성에서부터 약알카리 성을 나타내었고, 출현한 식물플랑크톤은 137 종류이었 으며 모든 정점에서 돌말류는 고르게 출현하였다. 조사 정점 중 하류수역인 정점 1 및 정점 2에서는 남조류 및 녹조류의 출현빈도가 높아 정점간의 차이를 나타내었다. 출현한 돌말류는 대부분이 막대 모양의 깃돌말류였다. 계절별로는 동계에 적게 출현하였고 춘계 및 하계에 많 이 출현하였으며 정점별로는 하류 정점으로 갈수록 출 현종류 수가 증가하였다. 식물플랑크톤 현존량은 1998 년 8월에 정점 3의 15,100 cells/l이 최저였으며 1999년 4월 정점 4의 1,771,700 cells/l이 최대였다. 정점별 현존 량 변이는 정점 1 및 정점 2 에서와 정점 3, 정점 4 및 정점 5에서는 다른 양상을 나타내었다. Cymbella minuta가 모든 정점에서 최고의 점유율을 나타내었으 며 이외에 Cymbella affinis, C. silesiaca, C. turgidula, Fragilaria fragilarioides, Navicula cryptocephala, Nitzschia frustulum, N. sp. 1 등이 주요 우점종으로 출현하 였다.

부착조류는 106 종류가 출현하였으며, 돌말류의 출현 빈도가 매우 높았으며 출현종류는 식물플랑크톤 군집과 는 약간의 차이를 나타내었다. 출현종류 수는 비교적 사 계절 고르게 출현하여 식물플랑크톤의 출현상황과는 차 이를 나타내었다. 출현한 식물플랑크톤 및 부착조류 중 각각의 돌말류를 대상으로 Van Dam et al. (1994)의 Ecological indicator values를 적용시켜본 결과, 본 조사 수역의 수질 오염정도는 β-중부수성을 나타내었으며, 영양상태는 중-부영양과 부영양 사이 단계 및 부영양에 근접한 상태를 나타내었다. 부유돌말류 및 부착돌말류의 출현에 따른 Ecological indicator values에는 큰 차이가 없었다.