자연자원의 이해
제4~5강 습지호소 생태계
정상옥(국립 수산 과학원)
I. 호소 및 습지
1. 목표
지구계 및 지구 구성 생태계 중 극히 제한된 구성계 인 민물(淡水, 陸水) 중에서도 일부분인 호소 및 습 지에 대한 이해
2. 구성 I-1. 들어가기 I-2. ‘제한’적 의미
I-3. 전체 틀 속에서 들여다 보기 I-4. 기원: 자연적 또는 인공적 I-5. 조화로운 공존을 위하여
II. 호소(습지) 생태계
1. 목표
호소(주로) 및 습지에 대한 이해를 바탕으로 그 환경 및 생태계, 그 생태계가 품을 수 있는 한계를 지나 칠 때 나타날 수 있는 및 여러 가지 현상에 대한 이해
2. 구성 II-1. 들어가기 II-2. 구성요소 II-3. 호소 생태계
II-4. 자연적 시간의 흐름으로 일어나는 자연현상과 인간간섭이 가속화 되어 일어나는 현상 등 II-5. 단독으로 존재하지 않고 주변환경과 영향을 주고 받는 생태계
II-6. 지속적인 보전을 위하여 또는 이상적인 경관을 위하여
호소 및 습지
I-1. 들어가기
한 번 ‘평화롭고 여유로운’ 정경이라든가 ‘목가적’인 풍경을 상상해보시길 바랍니다. 이런 정경은 보통 각 자의 삶이 진행되어온 경험을 바탕으로 각기 다른 이미지를 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 황량한 사막에 서 자란 분이 꼽는 정경은 산악지방에서 살아가시는 분이나 해안지방에서 자란 분이 그리는 광경과 다를 수 있습니다. 그렇지만, 공통적으로 물이 있는 어떤 곳이라든가 물을 매개로 하는 생명체 등이 포함되는 정경이 포함되지 않을까합니다. 황량한 사막의 ‘오아시스’라던가, 아기사슴 밤비가 물을 마시거나 노닐러 오는 잔잔한 숲속의 호수라던가, 파도가 잔잔하고 물새가 날아다니는 그런 정경 등이 있겠지요? ‘신비한’
정경은 어떤 이미지 일까요? 아주 높고 눈으로 둘러싸인 산꼭대기의 깊은 호수라든가(백두산 천지), 북극 이나 남극의 얼음으로 눈으로 둘러싸인 곳에서 오로라가 관찰되는 모습일 수도 있겠지요?
물은 수소와 산소로 이루어진 분자라고 화학적 조성을 정의하기도 하고, ‘물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다’ 라던가 ‘너무 맑은 물에는 물고기가 살지 못한다’ 라던가 ‘윗물이 맑아야 아랫물이 맑다’라는 우리 인간의 지혜가 담긴 속담이 있기도 합니다. 또는 물은 담는 그릇의 모양과 크기에 따라 유연하게 담기는 미덕이 있다고도 하면서 물의 속성을 이야기하기도 하고 흐르는 물은 썩지 않지만 고인 물은 썩을 확률이 높다고도 합니다. 우리 인간의 삶과 밀접한 관계를 맺어온 물입니다.
지구에 생명체가 출현한 것도 물이 생긴 연후였다고 하여 지금도 다른 별을 탐사하면서 생명체가 있을 수 있는 가능성을 그 탐사하는 별에 물의 흔적이 있는지로 추정하기도 합니다. 우리 몸의 2/3는 물로 이루 어져 있다고도 합니다.
이와 같이 많은 예를 보건대 우리 삶에서 물은 참으로 귀중한 요소라는 점을 알 수 있습니다. 그런데 귀 중한 것은 항상 흔하지 않은 속성이 있어서 귀하게 대해주어야 합니다. 과연 물은 귀할까요? 흔할까요?
I-2. ‘제한’적 의미
이재영 교수님의 첫 강의를 잠시 회상해보시면 우주에서 본 지구에 대한 인상이랄까 하는 부분이 있습니 다. 저는 인공위성 사진에서 볼 수 있는(그림 1) 구름과 바다의 파란 빛으로 보이는 물의 지구를 소개하고 자 합니다. 다 아시듯이 지구의 대부분은 바다이고 대륙은 바다에 비해 작은 부분을 차지합니다.
(그림 1) 물의 행성 지구, 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
바닷물은 물이긴 한데 짠물이라서 우리 인간이나 다른 동물이 생명을 유지하기 위해 늘 마실 수 있는 물 이 아닙니다. 그러면 동물이나 인간의 생명유지에 필요한 물은 어디에 있을까요? 즉 짜지 않은 물을 보유 한 곳을 찾으면 되겠지요? 표 1과 그림 2를 보시면, 짜지 않은 물인 민물(淡水)은 전 지구에 존재하는 물 의 2.4%에 불과합니다. 그런데 그것도 흐르는 물의 상태로 존재하는 것은 총 2.4%인 물의 13%만을 차지 하고 있습니다. 그 작은 물량의 대부분은 더 심각하게도 대지를 이루는 흙과 그 지표 밑에 지하수로 흐르 는 물을 빼고 지표수로 존재하는 량은 겨우 3%에 불과합니다.
(표 1. 물의 분포 및 추정 저장량, 전체에 대한 백분율 및 평균체류기) 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
(그림 2. 물자원의 분포) 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
닭이 먼저든 달걀이 먼저든, 구름으로 비로 다시 대지 및 바다로 순환하는 물의 흐름은 그림 3에 간단히 표현되어 있습니다. 다시 조금 전의 지표수로 존재하는 민물로 돌아가면 참으로 ‘극소’의 ‘희귀자원’이라고 말할 수 있습니다.
(그림 3) 물 순환 그림. 물은 끊임없이 대기로 지상으로 움직이는데 이는 태양에너지와 중력 때문이다. 육 상으로부터 바다로 흐르는 연간총량은 약 10.3 x 1015 gallons: 1gallon=3.79 liters
출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
전지구적인(global) 차원이 아닌 우리나라(남한)를 기준으로 살펴본다면 더욱 귀중함을 알 수 있습니다. 우 리나라엔 사철 빙하나 눈 형태로 존재하는 민물이 (거의)없습니다. 그렇다면 지표수는 호소나 하천에 있겠 지요? 안타깝게도 우리나라는 대부분 산지인데다 지형은 동고서저형이고, 지질은 거의 화강암이고, 강수량 은 사철 고르게 뿌리지 않고 한 계절에 집중되어 높은 곳에서 낮은 곳인 바다로 단기간에 내려가는 현상 을 보여주고 있습니다. 즉 조용히 여유를 가지고 지하로 스며들 시간 여유를 주지 않고 있지요. 자연적으 로 형성된 담수자연호(민물 저장고)도 없습니다. 하늘에서 보내주는 강수량은 적은양이 아닌데도 말이지요.
이런 연유로 특히 우리나라에서는 민물이 귀중한 ‘제한적’ 자원이 되는겁니다. 귀중한 자원인 민물이 주로 저장된 지표상의 장소는 고요히 고여있다고 일컬어지는 호소(lentic waters)와 흐름의 속도를 갖고 움직이 는 하천이나 강(lotic waters)으로 나눌 수 있습니다. 호소 보다 물을 저장하는 깊이(水深, water depth)가 낮아 물 밑의 땅과 상호작용이 보다 활발히 일어나는 곳을 습지(濕地, wetland)라고 볼 수 있습니다.
오충현 교수님의 숲생태계에 대한 강의에서, 숲은 대기와 땅 사이에 존재하는 생태계라고 배우셨을 겁니 다. 호소나 습지는 대기와 땅 사이에 물이 한겹 더 중간층에 존재하는 장소입니다. 물은 비교적 비열이 높 아서 쉽게 얼거나 증기화 되지 않는 잠재적인 보호층의 구실을 그 안에 사는 생물에게 제공합니다. 물론 온도변화에 따라 얼음-물-수증기 형태로 변화합니다. 다만 화학적으로 매우 안정한 분자로 대부분의 온화 한 환경에서는 流體(liquid)상으로 존재합니다. 또한 수소와 산소로 결합된 분자 구조 특성 상 그 안에 매 우 많은 다른 원소를 함유할 수 있습니다. 이른바 물에 녹는다는 水溶性을 말하지요. 이 역시 물의 특성이 기도 하고 물환경을 이해하는데 중요한 점이 되기도 합니다. 다양한 얼굴과 표정과 포용력이 매우 큰 모양 을 보여주면서, 한편으로, ‘낙숫물이 바위를 뚫는다’라는 속담이 있을 정도로 위력을 발휘하기도 합니다. 특
히 한편 물의 질이 나빠지면(다시말해서 水質汚染, water polution) 물의 량에 따라서 정도의 차이가 있다 해도 예전의 나빠지지 않은 물로 되돌리려면 매우 많은 비용이 들고, 더 심각한 것은 수질오염은 그 물을 집으로 살아가던 다양한 생물이 없어지거나 다른 생물로 대체되어 예전의 생물계로 되돌리는데는 아주 많 은 시간과 노력(비용 포함)이 요구된다는 겁니다.
I-3. 전체 틀 속에서 들여다 보기
지표수인 민물이 매우 ‘제한’된 귀중한 자원임을 살펴보았습니다. 그런데 특히 우리나라에서 민물저장고인 자연호는 (거의)없다고 보았습니다. 더구나 대부분이 화강암 산지이면서 동고서저형 지형에다가 편중된 강 수시기로 인해 바다로 유실되는 빗물이 많다고도 살펴보았습니다. 산에 나무가 있는 숲생태계가 있고 많은 하천이 발원하는 구조를 갖는 우리나라에서 숲의 역할은 매우 크게 작용할 수 밖에 없습니다. 즉 숲을 갖 는 산지가 물을 공급하는 기원으로 작용하며 그 생태계의 여러 환경 작용권으로 유역(流域, watershed, catchment)의 역할이 중요해지기 때문입니다. 깊은 산 속 옹달샘을 지나 계곡을 흐르고 폭포를 지나 좀 더 넓고 낮은 곳으로 오면서 유역의 여러 물질을 같이 날라오게 됩니다. 즉 윗물에 어떤 무엇이 있었다면 그 무엇도 같이 옮겨오게 되고 하천의 속성상 하류로 가면서 상류 지류들이 점점 합쳐지면서 상류 지류들의 물과 물속의 어떤 무엇이 점점 합쳐져서 늘어나게 된다는 겁니다. 이것은 매우 중요한 역할과 현상을 일으 킬 수 있습니다.
*유역: 육지에 존재하는 물(호소나 하천)은 그 발원지로부터 둘러싸고 있는 환경(環境, environment)의 영 향을 받게 되는데 그 주변환경을 일컬음(Odum, 1971).
산이 있고 산에는 나무가 있는 숲이 있고 그 산에는 역시 계곡이 있어 물이 흘러내려오고 물은 아래로 점점 합쳐지면서 흘러갑니다. 더욱이 윗물에 있던 그 무엇들은 그대로 아래로 내려옵니다. 물론 지류가 합 쳐질수록 그 무엇과 무엇들도 늘어나서 흘러갑니다. 이걸 기억하시길 바랍니다.
*River continuum concept: 물은 그 발원지로부터 하류로 내려오면서 지류들이 합쳐지면서 점점 복잡하고 넓은 양상으로 계속적으로 변하고, 그 안의 생물상들도 변하는 모습을 보이는 연속성으로 이해하며, 1차에 서 8차에 이르는 하천 및 강의 계보가 있을 수 있다고 하는 개념(Vannote R. L. 등, 1980).
I-4. 기원: 자연적 또는 인공적
우리는 항상 어떤 것의 起源(origin)에 관심을 갖게 됩니다. 호소 및 습지에도 당연히 기원이 있습니다.
매우 간단하게 둘로 나눌 수 있습니다. 즉 지구상 어느 시기의 어떤 작용에 의한 위대한 자연의 산물(自然 的, natural)이거나 우리 인간이 어떤 목적을 가지고 단기간에 만든(인공적, man-made 또는 artificial) 것 이지요. 호소든 습지든 같습니다.
1) 자연적 기원
자연적 기원을 갖는 것으로는 거대한 빙하의 여러 가지 작용에 의한 빙하호(氷河湖)가 있고, 화산활동 산 물로 생기는 경우 등이 있습니다. 백두산에 있는 천지, 러시아의 바이칼호, 프랑스와 스위스 등을 접하는 제네바호, 영국의 호수지역에 있는 호수들, 아프리카의 빅토리아 호 등등입니다.
2) 인공적 기원
인공적 기원을 갖는 것으로는 전기를 생산하기위해서(發電用), 홍수나 가뭄 조절용으로, 또는 다목적용으 로 인공댐호-저수지를 만들지요. 우리나라 한강수계, 낙동강수계, 금강수계, 영산강수계 등에 건설된 것은
댐호로서 주로 다목적용인 기능을 상류로부터 하류에 이르기까지 다단계 댐호로 기능하고 있다면, 전국에 산재한 농업용저수지도 있습니다. 인간의 삶을 풍요롭게 하기 위해 집안에 연못을 끌어 놓기도 합니다. 궁 궐의 池塘도 그 예가 되겠습니다.
3)광의적 해석
어느 기간에만 한시적으로 물이 담겨있는 것도 호소나 습지로 넓게 이해한다면, 우리나라를 비롯한 아시 아 지역의 식량보급처인 논도 일종의 인공습지로 봐도 되겠습니다. 비온 뒤 생긴 물웅덩이도 매우 작고 짧 은 시간의 습지로 봐도 되겠지요.
4)습지
우리나라에 있는 자연 습지로 경남 창녕 우포늪과 대암산 용늪이 있습니다. 세계적으로는 습지의 종류도 여러 종류가 있는데, 영어로 swamp, marsh 등등의 용어로 구별하기도 합니다(관심이 있으시면 찾아보시 기 바랍니다). 여기선 민물에 관해서만 소개하므로 연안이나 해안에 접한 습지는 소개하지 않습니다.
습지에 관한 관심은 일단 습지에 서식하는 다양한 생물 및 개발에 의해 없어지는 우려에서 증대되었으며, 1971년 이란의 람사에서 국제협약(람사협약)이 시작되었습니다.
제 6차 람사협약에서 채택된 국제적으로 중요한 습지기준을 간략히 소개하면 다음과 같습니다(주기재, 참 조)
그룹 A 기준: 대표적이고 희귀하거나 독특한 형태를 유지하고 있는 습지 그룹 B 기준: 생물다양성 보전을 위한 국제적으로 중요한 습지
- 생물종 및 생태적 군집에 근거를 둔 기준 - 물새에 의한 기준
- 물고기에 의한 기준.
즉, 의미있는 습지 기준에 생물의 역할이 매우 크거나, 그 자체의 희귀성이 주요함을 볼 수 있습니다.
자연적 기원이든 인공적 기원이든, 인간 간섭이 심하게 있을 수 있는 거리에 위치한 호소(보기: 제네바호, 청평호, 대청호 등)가 있을 수 있고 상대적으로 인간과의 거리가 먼 호소(주로 山頂湖, Lake Crater 등)가 있을 수 있습니다. 즉 인간활동의 영향을 받는 강도에 차이가 있을 수 있고 이것은 바람직할 수도 바람직 하지 않을 수도 있습니다. 인간과 자연의 관계에서 볼 때.
I-5. 조화로운 공존을 위하여
인간을 제외한 다른 생물만 존재하는 지구는 과연 어떨까요? 당연히 인공적인 것은 없겠지요? 자연은 그 자체로 존재 이유가 있고 그 안의 생명체와 여러 가지 기후현상, 지각변동 등의 현상과 더불어 시간이라는 함수를 타고 45억년동안 변해왔습니다. 숲생태계에서 천이(遷移, succession)에 관해 공부하셨을 겁니다.
천이가 좀 더 길고 긴 시간에 걸쳐 진행된 것을 진화(進化, evolution)라고 합니다. 숲생태계에서 언급한 습성천이(濕性遷移)가 호소나 습지 천이와 관계가 있습니다. 즉, 인간이 없어도 지구에 있는 생태계는 천이 하고 진화해왔다는 겁니다. 그런데, 인간간섭 강도는, 인구가 기하급수적으로 증가하면서 또 산업화 도시화 가 광범위하게 이루어지면서, 급속도로 증가해왔습니다. 이는 이산화탄소 배출량 증가로 인한 지구기후대 변동(Global climate change)기로 접어들었다는 보고와도 연관이 있습니다. 영화 ‘투모로우'의 매우 비관 적 전망도 참고 사항이 될 수 있습니다. 즉 아주 긴 시간을 두고 서서히 진행된 변화가 너무 빨리 완충기 를 가질 시간도 없이 인간에 의해 진행되고 있지요. 이 인간간섭의 영향은 당연히 대기와 물의 순환을 통 해 호소 및 습지에도 영향을 미치게 됩니다. 특히 인공댐호 및 저수지는 훨씬 더 영향을 받게 됩니다. 그
기원으로 말미암아.
더욱이 우리나라 인공댐호는 다단계댐호의 연결형이므로 상류댐호의 영향을 하류댐호에서 받을 가능성이 매우 클 수 있습니다. 물론 그 안을 집으로 삼고 살아가는 생물에게도 막대한 영향을 끼치게 됩니다. 이것 은 ‘호소생태학’ 및 그 원전(Thornton et al, 1990)에 잘 기술되어 있으므로 참고하시기 바랍니다.
다음에 소개하는 그림은 매우 자연성을 잘 보존(Preservation)한 호소(그림 4)와 자연성 보전 및 인간의 경제활동이 어울린 곳(그림 5), 매우 다양한 생물다양성을 보이는 습지 두 곳(그림 6 & 7)의 모습입니다.
거대한 자연호이면서 인간과 거리가 가까운 곳에 위치하면서도 문화 활동과 보전이 비교적 잘 이루어지 는 곳으로 스위스와 프랑스 접경의 제네바호(알프스산맥 인접)를 들고 싶군요. 물론 유럽의 경제발전기인 1980년대까지는 인간활동의 부정적 영향을 많이 받았다고 하는데 양국의 노력으로 현재는 많이 개선된 걸 로 소개되고 있습니다.
자연성이 보존되면서 인간의 삶을 위한 활동이 적절히 병행될 수 있는 방안을 찾는 것이 자연과 인간의 조화로운 공생을 위해 할 일이 아닐까요? 어디에 무엇이 왜 있는가?에 대한 의문을 품고 풀어나가는 것이 생태학자들이 풀어가는 숙제입니다. 그 대상이 담수생태계로 제한되면 淡水生態學 또는 陸水學(limnology, freshwater ecology) 영역이 됩니다.
(그림 4) 자연성을 보존한 호소 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
(그림 5) 자연성 보전(conservation) 과 인간활동의 터전 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
(그림 6) 생물 다양성의 보고인 습지의 예 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
(그림 7) 습지의 예 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
인간의 삶의 질이 높아질수록 또는 경제력이 좋아질수록 더 좋은 환경에의 열망이 높아집니다. 더구나 전 지구의 거리가 문명의 발달로 점점 가까워지는 지금, 다양한 이동수단이나 통신 수단을 이용해 원하는 곳 에 가서 원하는 풍경이나 자연을 체험하거나 간접적인 체험을 하는 것이 점점 용이해지고 있습니다. 민물 이 극히 제한된 귀중한 자원이며, 지표수 형태로 존재하는 양이 물의 저장고 중에서도 더욱 희소함을 볼 때 그 물의 저장고이며 그 물을 집으로 살아가는 다양한 생명체의 서식처임도 보았습니다. 이제 그 물 속 에 무엇이 살고 있는지 환경에 어떤 영향을 받을 수 있는지, 이 귀중한 저장고를 어떻게 지혜롭게 보전할 수 있는지 등에 대해 알아보기로 하겠습니다.
호소 (습지)생태계
II-1. 들어가기
호소 및 습지에 대한 간단한 정리를 해두셨 줄로 압니다. 여기서 기억해야 할 것으로는 1) 유역, 2) 하천 의 상류부터 하류의 연속성에 관한 개념, 3) 담수 중 가장 귀한 자원이 어디에 있는가? 4) 담수가 왜 귀한 지에 대한 것이 있습니다. 가장 기본적인 것으로는 ‘물’ 자체에 대한 이해가 있어야 겠고 그것을 담는 그릇 이나 끊임없는 변화 동인과 형태, 순환에 대해서도 명료한 답이 나와야겠지요.
담수생태학이 다루는 분야 중에서도 호소(습지)를 집으로서 살아가는 생명체와 주변환경에 대해 알아보기 로 하겠습니다. 주로 호소생태계에 관해 알아보기로 하겠습니다.
II-2. 구성요소 1) 환경
환경에 대한 정의는 나라마다 문화마다 또는 학문 성격에 따라 달라질 수 있습니다. 제가 제안하는 정의
는 두가지입니다. 주의할 점은 언어적 정의와 그 언어를 쓰는 사람들(국민)의 행동양식에 괴리가 존재할 수 있다는 재밌는 사실입니다.
(1) 영어적 또는 anglo-saxon 적 정의
간단하게 환경(environment)는 시스템(system)을 둘러싸고 있는 주변환경입니다. 환경이라고 한자로 우리 가 쓰는 단어의 의미에 유사한 정의입니다. 즉 environment는 system 없이는 존재가 불가능하다고 볼 수 있습니다. 중심 또는 주체(system)가 있어야 환경이 감싸고 상호작용을 합니다.
(2) 프랑스어적 정의
프랑스어에는 전통적으로 영어적 환경(environment)이란 단어를 (un) milieu 라는 단어로 써 왔습나다.
여기서 milieu는 mi-lieu(영어로 mid-place)로 나누어 이해하는 편이 의미가 전달되기 쉽습니다. 즉 매우 상대적인 개념으로 어떠한 것을 중심으로 상대적 위치가 되는데 이걸 환경으로 해석하는 것입니다. 단순 한 이분법적 분류보다는 다자 지향적이고 상대적인 개념으로 받아들이면 됩니다. 물론 요즘엔 l'environnement 이라는 말도 쓰고 있습니다만 전통적으로 볼 때 (un) milieu를 쓰지요. 그림으로 표현하는 건 각자 한 번 해 보시길 바랍니다. ‘가’와 ‘나’가 있을 때 ‘가’는 ‘나’의 환경이 될 수 도 있고 그 반대가 될 수도 있습니다.
환경이라는 것의 정의가 우리말로 명확하지 않아보여서 환경에 대해 보다 정의가 확실한 외국어의 예를 든 것입니다. 우리말에서 환경은 혼자 존재하는 경우 보다 그 앞에 다른 단어가 붙어서 의미를 명확히 하 는 경우가 많습니다. 교육환경, 주거환경, 교통환경 등등으로 말이지요. 생태학에서 환경이라는 용어를 쓸 때는 지극히 개인적인 생각이지만 프랑스어적 정의가 가깝다고 보고 있습니다.
2) 무생물적 환경 및 생물적 환경
담수 생태계(freshwater ecosystem)에는 여러 복잡하고 다양하며 잘 알려지지 않은 생물적 요소(biotic factors)와 비생물적 환경요인(abiotic factors)으로 이분하기도 합니다.
(1) 비생물적 요소
햇빛 에너지의 정도, 온도(기온, 수온), 강수량 등 기상요소, 수량과 수심, 유입량, 유출량 등 수리수문 요 소, 지질과 토양 특성, 호소의 지형학적 모양 같은 그릇 요소(水體), 상류 연결 호소와의 관계 등등이 복잡 하게 여러 단계에 걸쳐서 상호작용하는 것을 비생물적 환경요인 이라고 말합니다. 일반적으로 호소생태계
는 호소 둘레 주변부를 따라 수심이 비교적 얕은 곳(littoral zone)에서 서서히 또는 급격히 수심이 점점 깊 어져서 그 호소의 가장 깊은 곳(pelagic zone)에 그 생태계를 대표하는 가장 많은 물이 자유롭게 존재하는 (open water) 그릇 모양을 하고 있습니다. 이걸 그림으로 단면도를 그리면 아랫 그림과 같습니다. 수심이 깊은 곳은 물의 밀도차가 나타나는 환경요소(온도)의 영향으로 우리나라 같은 북반구 온대지방의 여름에 흔히 3가지 층으로 나누어져서 수직적인 물의 섞임현상이 일어나지 못하는 열성층화(thermal stratification)이 일어나기도 합니다. 열이 의미하듯 그 원동력인 햇빛과 물에 녹아있는 산소(dissolved oxygen)은 열성층화의 영향을 받습니다. 위를 표(수)층(epilmnion), 중간전이대(thermocline), 저층 (hypolimnion)이라고 지칭합니다. 열성층화가 일어나는지의 유무, 몇 번이나 일년에 일어나는지 등등 수심 및 환경요소 그리고 호소가 위치하는 지리적 위치(위도와 경도)에 따라서 열성층화 패턴이 다양하게 더 복 잡하게 나타나기도 하는데 이를 가지고 호소 특징을 보기도 합니다. 결국 물흐름 대신 수심에 따른 물의 수직적 혼합정도가 미치는 영향이 큰 생태계가 호소생태계이기 때문입니다.
(그림 8) 호소 단면 및 수심에 따른 단순 개념도 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
(2) 생물적 요인
생명체 흔히 淡水藻類(遊泳하는 경우 phytoplankton)나 동물성플랑크톤(zooplankton), 먹이습성에 따른 다양한 물고기 및 물고기를 포식하는 새들(鳥類)이 주요한 구성요소가 되며 먹이사슬(food chain)로 간단 화 하거나 더 복잡하게 얽힌 먹이망(foodweb) 개념을 이야기하기도 합니다. 먹이망의 어느 위치에 있느냐 에 따라 환경은 단순한 무생물적 요소 뿐 아니라 생명 요소도 환경이 될 수 있고, 같은 종간 경쟁으로 서 로를 먹고 먹혀야 하는 관계에서는 같은 생명체집단(개체군 population)간에도 서로가 환경이 될 수도 있 겠지요. 먹이사슬을 따라 가장 밑에 다수로 존재하는 광합성 등으로 모든 생명체가 살아가는 기본단위인 당을 합성하는 생명체를 생산자(producers), 생산자를 섭식하여 먹을 것을 취하는 소비자(consumers), 분해 자(decomposers)로서 복잡한 구조의 물질을 다른 생물체가 이용할 수 있는 것으로 만든다고 알려진 것으 로 나누기도 합니다. 이를 다음과 같은 먹이피라미드로 간단히 나타내기도 합니다.
(그림 9) 호소생태계의 먹이사슬 및 먹이피라미드
여기서 개체(individual)- 개체군(population)- 군집(community: 여러 다양한 개체군의 집단)에 대한 정 리도 하시기 바랍니다. 이젠 환경에 대한 이해가 되었으므로 생태계에 대해 간단히 알아보겠습니다.
2) 호소의 구분
지구상의 거의 모든 생명체는 햇빛에너지를 동력으로 이산화탄소와 물을 이용해서 당과 산소를 합성하는 광합성(photosynthesis) 작용의 산물을 먹이로 이용해 진화해왔다고 하는데 이는 물속에서도 그대로 이어 집니다. 식물성플랑크톤으로부터 광합성이 시작되고 점점 상위에 위치한 포식자에게 에너지원이 전달된다 고 이야기 합니다. 식물성플랑크톤의 체내구성요소에는 단백질이나 지질, 각 종 무기질이 필요한데, 간단히 탄소형태(-C), 질소형태(-N), 인형태(-P) 등의 영양염류가 물을 둘러싼 대기나 물 아래 땅으로부터 공급되 거나 물에서 물로 흘러들어야 합니다. 이런 영양염류(nutrients)가 수질 단계를 결정짓고 그 호소의 상태가 어떻다고 판정하는데 기준이 되는 경우도 많이 있습니다.
현재까지 호소를 그 영양단계 즉 영양물질의 정도에 따라서 나누는 것이 일반적이고, 이 영양염류 중 주 로 암석 기원인 인(-P)의 농도에 따라 생산자의 생산정도가 영향을 크게 받는다는 점에 착안을 하여 인 량(또는 인 농도)을 기준으로 호소관리 모델을 마련하여 관리하기도 합니다.
(1) 貧영양(oligotrophic)
글자 그대로 물 속 영양물질이 빈약하다는 뜻입니다. 광합성 작용이 활발할 수 없을 것이고 따라서 이를 소비할 수 있는 소비자도 많을 수 없기 때문에 물이 맑을 것입니다. 즉 물투명도(water transparency)가 깊게 나타날 확률이 큽니다.
(2) 富영양(eutrophic)
말 그대로 물 속에 영양물질이 풍부하다는 뜻입니다. 광합성작용이 매우 왕성할 것이고 그 이용자도
많아질 것입니다. 따라서 물 속에 많은 부유물질(suspended solids)이 존재 할 것이고 생명체의 움직임도 활발 할 것이므로 고요하게 맑은 물은 거의 없겠지요. 물투명도가 낮아지겠지요.
(3) 中영양(mesotrophic)
빈영양과 부영양 단계의 중간에 위치하며 그 중간적 성질을 띕니다.
빈영양호로서는 인간 간섭이 거의 없고 태고적 상태를 유지하는 자연호(예를 찾아보세요)가 있습니다.
부영양호로는 다음 그림10과 같은 경우도 한 예가 될 수 있습니다. 질문입니다. 우리나라에서 비슷한 예 를 많이 찾을 수 있을까요? 그 이유는요?
(그림 10) 부영양호 예 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
* 빈영양-중영양-부영양호에 대한 여러 가지 과학적 기준이 제시되고 있습니다. 여러 참고자료에서 그 기 준을 찾아보시기 바랍니다. 찾는 주요어(key words)는 위 설명을 기준으로 조사해보시기 바랍니다.
II-3. 호소 생태계
사실 위 내용은 호소 환경 및 구분, 생물적 비생물적 환경요인을 다루었기 때문에 자연호소생태계에 대해 알 것은 거의 다 아셨다고 할 수 있습니다. 굳이 호소생태계에 대해서 어떤 것이 더 있을까요?
그림 8의 호소 단면도를 상기하시길 바랍니다. 호소생태계는 기본적으로 이 단면도에서 보는 수심에 따 라 달라지는 여러 종류의 생태계를 보여줍니다.
1) 호소 주연부(littoral zone)
호소주연부는 주변 땅과 대기 그리고 점점 깊어지는 물과 물 밑의 땅을 접촉하는 곳입니다. 따라서 땅에 뿌리를 내린 생산자가 물 위에서 물 속으로 서서히 잠겨도 살아갈 수 있는 생물 종으로 바뀌어갑니다. 그 리고 그 식물체 주변에 붙어서 살거나 공생하거나 그 주변 흙과 밀접한 관계를 갖는 현미경적 미세생물인
생산자(주로 algae)가 있습니다. 소비자 역시 이 식물체를 어떤 형태로든 이용할 수 있는(서식처 habitat 나 쉼터 등) 특성을 가진 수서생물이 주가 됩니다. 다슬기 등 조개류- 수서 곤충류-동물성플랑크톤이 있습 니다. 간단한 그림은 Odum(1971)에서 다음과 같이 소개합니다.
(그림 11) 호소 주연부 생태계; 땅에 뿌리를 둔 식물체들-수서동물-동물성플랑크톤 및 수서곤충.
출처: Odum(1971)
2)호소에서 가장 깊은 곳 또는 중심대(profundal zone)
깊은 물 속을 자유롭게 이동할 수 있는 특성을 가진 생산자(phytoplankton) 및 소비자(zooplankton-물 고기)가 다양하게 존재하게 됩니다. 주연부 보다는 땅의 간섭을 덜 받으므로 물은 상대적으로 투명도가 깊 습니다.
호소주연부에서는 둘레에서 낚시를 하는 풍경을 볼 수 있다면, 호소중심대에서는 우리가 꿈꾸는 평화로 운 물과 물에 투영된 경관 등을 감상할 수 있겠지요?
호소생태계의 구조와 기능을 그 주변생태계와 연계해서 그림 12와 같이 나타낼 수도 있습니다.
(그림 12) 이상적인 호소 및 주변생태계 개념도 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
II-4. 자연적 시간의 흐름으로 일어나는 자연현상과 인간간섭이 가속화 되어 일어나는 현상 (phenomenon) 등
1. 자연현상 1) 부영양화
시간의 흐름에 따라 영양물질의 량이 계속해서 많이 늘어나는 부영양화 및 이에 적응한 생태계의 자연 스런 천이현상이 호소생태계에서는 ‘부영양화’로 나타날 수 있습니다.
2) 수심 감소에 따른 낮은 호소 및 습지로의 천이
어떤 기상학적, 수리수문학적, 지형적 영향 등에 의해서 수심이 매우 깊지 않은 호소의 경우 점점 물을 담는 그릇 바닥이 낮아지면서 습지로 그 습지는 육지로 변화해 갈 수도 있습니다.
2. 인간 간섭 영향
1) 문화적 부영양화(cultural eutrophication) 급속화
자연적으로 빈영양 단계에서 완만한 시간을 타고 부영양 단계로 서서히 생태계가 적응하는 자연적 부영 양화와 달리 인간의 다양한 활동의 산물로써 부영양화가 매우 빠른 시간내에 일어나므로 그 생태계의 기 존 생명체는 적응할 시간적 여유가 없게 되어 다른 생태계로(비생물환경 및 생물요인) 빨리 대체되어 기존
생태계가 사라지는 위험을 내포합니다.
여기에 관여하는 인간활동으로 농수축산업에 따른 시비물질이 영양염 상태로 과다하게 유역으로부터 점 점 하류로 내려와 영향을 비치는 현상이 대표적입니다. 또는 도시지역의 오폐수 배출수의 유입 등도 빼놓 을 수 없습니다.
2) 유해조류대발생(harmful algal blooming)
문화적 부영양화가 일으키는 대표적 현상으로 물꽃현상(water bloom 또는 algal bloom)이 있는데 우리 나라에서는 이 현상이 일어나면 물색이 주로 녹색이라 하여 바다의 적조(red tide)와 비교하여 녹조(green tide)현상이라는 특이한 우리만의 용어를 사용하고 있습니다. 우리나라에서 말하는 녹조현상 유발종은 남세 균(blue-green bacteria, Cyanobacteria)이며, 붉은 빛을 띄는 dinoflagellates의 대량 증식에 의한 담수적조 현상이 희소하기 때문에 상용하는 것으로 보입니다. 이 남세균이나 dinoflagellates 중에는 다른 생명체를 마비시키거나 폐사시키는 독소를 생성하여 주변 환경에 퍼뜨리는 역할을 하여 유해조류라고 말합니다. 유 해조류대발생의 환경적 조건은 각 호소 특성에 따라 다른 경우가 많으므로 개별적인 충분한 연구가 필수 적입니다. 대발생 영향으로 다른 생명체는 거의 살 수 없는 생태계로 변하기도 하므로 다양하고 건전한 생 태계를 보전하기를 원한다면 발생 원인 자체를 제거하는 것이 좋다고 알려져 있습니다.
*참고: 환경부에서 이와 관련하여 팔당호 및 대청호에 ‘조류예보제’를 실시하고 있음.
3) 독성물질에 의한 위해성 증대
산업화에 따른 그 부산물(특히 독성물질)이 극미량이라도 물속에 퍼지면 생태계가 매우 단시간내에 절멸 할 가능성이 있습니다. 산업화의 진전에 이러한 물질은 점점 종류가 많아지고 있으며, 물속에서 덜 유해한 물질이 결합하여 독성물질화 되는 경우도 있습니다. 인간활동의 다양화로 그 종류와 생태계에 미치는 효과 에 대한 지속적인 update가 요구되고 있습니다.
4) 외래 유입종의도입
원래 있던 생태계에선 거의 해를 끼치지 않는 생물이 전혀 그 생물이 없던 다른 새로운 생태계에 도입 되면 본래의 생태계 생물을 경쟁에서 제치고 우위에 서는 현상이 발생하고 급격히 확산되는 일이 일어납 니다. 호소생태계에 담수태형동물, 배스, 블루길, 떡붕어, 관상용 생물(수서곤충류, 양서류, 파충류 및 어류) , 요즘엔 유전자조작 생명체의 도입은 도입자의 의도에 관계없이 엄청난 악영향을 끼칠 수 있습니다.
5) 탁수현상
우리나라 2006년 여름 집중강우에 의한 영향으로 강원도 유역의 경작지 토양의 대량 유실 및 벌채에 놓 은 나무등이 떠내려와 소양호를 비롯한 북한강수계에 ‘濁水현상’이 오랜기간 지속되었습니다. 이는 물투명 도 저하가 생산자나 영양단계의 발전에 의한 현상이 아니라 유역 전체 및 토양 관리, 유입량 관리 등에 의 한 것으로 많은 시사점 및 탐구점을 제시합니다. 주로 인간 간섭이 과도할 때 일어나는 산물의 악영향으로 소개하는 것도 그 때문입니다. 탁수현상에 관해서는 많은 보도 자료가 있으므로 조사해보길 바랍니다.
3. 수질 오염물질
자연현상 및 인간간섭에 의한 여러 가지 호소생태계에서 일어나는 현상에 대해 살펴보았습니다. 이런 현 상을 일으키는 오염물질을 다음 표 2처럼 나누어 정리해 볼 수 있겠습니다. 크게 인간 건강에 문제를 일으 키거나 또는 생태계에 영향을 미치는 것으로 나눌 수 있습니다.
(표 2) 주요 수질 오염 물질 출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
이들 수질 오염물질이 배출되는 모습을 다음 그림 13 - 15에서와 같이 보기로 들 수 있겠습니다.
(
그림 13) 목가적인 풍경이지만 농축산 폐수 유출원
(그림 14) Erie 호로 유입되는 토사와 산업폐수. 2006년 여름 강원도 산간 지역의 토사 등의 유입 형태 및 오염원과 비교
출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
(그림 15) 하수, 산업체 폐수 배출관, 폐광 등으로부터 연결된 관으로부터 흘러나오는 점오염원(point sources)으로 부터의 오염물질 배출. 인식이 용이함
출처: Cunningham 등(2003), Environmental Science
* 點 오염원(point sources): 그림 15처럼 관(pipes)을 통해 폐수가 배출될 경우 개별적 점으로 오염원을 봄
*非點 오염원(non point sources, diffusive): 그림 13이나 14처럼 관이 아닌 유역의 포괄적인 오염원을 가 리키는 넓은 범위에 걸친 오염원. 도로와 주변지역도 비점오염원에 포함. 즉 관이 아닌 땅으로 휩쓸려 내 려오는 오염원을 지칭한다고 볼 수 있음
II-5. 단독으로 존재하지 않고 주변환경과 영향을 주고 받는 생태계
환경이나 생태계에 관한 개념 정의부터 여러 복잡한 현상이 호소생태계에 일어나는 것을 살펴보았습니다.
호소생태계 자체적인 오염원이나 오염물질에 의하기 보다는 인간활동의 영향으로 그리고 주변생태계와 동 떨어져 존재하거나 작용할 수 없는 이유로 서로 영향을 주고 받음을 알 수 있습니다. 더 큰 scale로 움직 이는 기후나 물의 움직임 등은 단순히 특정 호소에만 영향력을 행사하지 않고 거시적으로 끊임없이 움직 이고 있습니다. 국경선이나 어느 지역에서 생태계와 그 생태계를 순환하는 여러 생물적이거나 비생물적 요 인이 딱 멈춰서는 일이 없습니다.
II-6. 지속적인 보전을 위하여 또는 이상적인 경관을 위하여
인간 역사는 지구 역사에 비추어 볼 때 매우 짧은 기간입니다. 지구는 인간이 없을 때에도 존재하고 진화 해왔습니다. 호소생태계를 생기게 한 그릇인 호소나 습지 역시 지구에서 일어난 어느시기 어떤 지역의 자 연 활동의 결과 만들어진 것이 대부분이라면, 최근 백여년에 걸쳐서 큰 인공호소는 만들어졌습니다.
인류가 아닌 우리 개개인의 한 평생은 인류역사에 비하면 더욱 짧은 시간입니다. 후세대가 이어지겠지요.
과학기술의 발전으로 오염된 것을 진단하고 원래의 상태로 복원하는 것은 충분한 비용을 낼 수 있다면 어 느정도까지는 별 문제가 되지 않는 세상입니다. 문제는 100% 예전 그대로의 생태계 재현에는 기하급수적 인 비용이 추가됨을 환경경제학자들은 보여주고 있습니다. 더구나 예전 생태계 구성 요소 중에는 미처 우 리가 인식하지 못하는 새 사라진 것이 있을 수도 있지요.
제도적 장치로 우리나라에서도 미국의 환경청(EPA)이나 유럽연합(EU) 같은 수질관련 법령 및 제도가 있 습니다. 환경정책기본법이나 수질환경보전법이 제정되어 있습니다(환경부). 여느 환경문제와 마찬가지로 호 소생태계 보전(지속적인 개발을 가능하게 하는 보존)은 어떤 악영향이 크게 일어나기 전에 사전 예방이 최 적화된(저비용/고효율) 관리 방안이 될 수 있습니다.
인공호소가 거의 대부분인 우리나라 수계의 경우, 유역 및 상류 호소의 영향은 하류에 위치한 호소생태계 에 더욱 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 인공호소는 형태적 특성 자체가 강-자연호의 중간적 형태인, 호소 너비가 비교적 작고 길고 좁은 하천 형태를 보여주므로 하천생태계의 특성 마저 보여주기도 합니다. 즉 주 변 유역의 영향을 수심이 깊고 주연부로부터 비교적 덜 받는 자연호보다 훨씬 심하게 받을 가능성이 많다 는 겁니다. 따라서 治山治水를 정치의 요체로 설파한 어느 옛분의 말씀이 우리나라에서는 매우 잘 적용되 는 경우가 될 수 있습니다. 누구나 평화롭고 여유로운 경관(景觀, landscape)을 향유하기를 원합니다. 그런 경관의 중요한 요소인 호소생태계 및 그 유역을 좀 더 여유를 가지고 자연히 회복될 시간을 주고, 자체 정 화할 만큼의 영양물질이나 오염물질로 줄여 줄 수 있다면 유구히 진화하는 우리 생명의 모태인 지구는 자 연적으로 좋은 경관 속의 호소생태계를 유지시켜 줄 수 있지 않을까요? 우리 인류 역시 좀 더 많은 시간 을 파랗게 아름다운 지구에 더불어 살길 원하니까요.
참 고 자 료
1. 주기재, 습지생태계, 우리는 왜 습지의 소실을 걱정하는가?, 한국육수학회 자료실 2. 황순진, 우리나라 습지생태계의 현황과 관리전략, 한국육수학회 자료실
3. 황순진, 효율적인 물관리와 생태계의 보전, 한국육수학회 자료실
4. 호소생태학: 인공댐호 저수지의 육수학, 2002, 황순진 등 역, 신광출판사. 373pp.(4a의 번역서)
4a. Thornton K. W., Kimmel B. L., Payne F. E.(eds), 1990, Reservoir limnology: ecological pespectives, John Wiley & Sons, Inc. New York. 246pp.
5. Wetzel G .E., 1983, Limnology, 2nd Ed. Saunders Coll. Philadelphia. 858pp.
6. Odum E. P., 1971, Fundamentals of ecology, 3rd Ed. Chap. 11. Saunders Coll. Philadelphia. 574pp.
7. Cunningham W. P., Cunningham M. A., Saigo B. W., 2003, 7th Ed. Environmental Science: A global concern, McGraw Hill. Seoul. 646pp.
8. Vannote R. L. et al, 1980, The river continuum concept, Can. J. Fish. Aquat. Sci., 37: 130-137 9. 관련 국내학회: 한국생태학회, 한국습지학회, 한국육수학회, 환국환경생태학회 등
10. 관련 국외학회 및 학회지: aslo.org, Kluwer Academic Publishers: Hydrobiogia, Blackwell Synergy List of Journals 등에서 Freshwater, Ecology, Biology, Lake 등으로 검색
11. 환경부, 해양수산부 및 소속기관 등에서 ‘수질’, ‘자연’, ‘보전’, ‘생물’ 등으로 검색
