연재_김범철 교수의 호수의 과학 ⓲

어류를 이용한 호수 수질 개선

김범철
·‌ ‌강원대학교 농업생명과학대학 환경융합학부 에코환경과학전공
·‌ ‌전 한국하천호수학회 회장

네덜란드에서 열린 학회에 참가하였다가 호수생태학연구소의 연구원들이 어류를 이용하여 수질을 개선한 사례를 소개하고 실험호수로 안내해 주어 현장을 방문할 수 있는 기회가 있었다. 원래 그 호수는 부영양화되어 식물플랑크톤이 많이 증식하고 녹조현상이 발생하여 물이 혼탁한 호수였는데 방문 당시에는 맑아진 상태였다. 연구원이 비이커에 물을 떠 올리자 놀랍게도 그 안에는 크기가 5mm에 이르는 대형 물벼룩이 여러 마리 헤엄치고 있었다. 물벼룩이 대량 증식하여 식물플랑크톤을 잡아먹었기 때문에 물이 맑아졌다는 설명이었다. 그런데 그 방법은 호수에 송어를 많이 방류하여 작은 어류를 생물학적으로 제거하는 것이었다. 작은 어류들은 대개 동물플랑크톤을 잡아먹고 사는데 송어가 작은 어류를 감소시키자 물벼룩이 늘어나고 식물플랑크톤이 줄었다는 것이다.

▲중국에서 남조류 제거를 위해 사용한 어류, 백연.

▲우리나라에서 식물플랑크톤을 잘 먹는 어류, 살치.

송어를 이용한 멘도타 호수 실험
원래 어류를 이용하여 수질을 개선하는 연구는 미국 위스콘신주의 멘도타 호수에서 시작되었다. 호수가 부영양화되어 식물플랑크톤이 증가하고 녹조현상이 발생하자 호숫가에 위치한 위스콘신대학의 호수생태학자들이 월아이(walleye)라는 육식어류를 방류하여 수질을 개선하는 실험을 시도한 것이다. 육식어류를 방류하여 동물플랑크톤을 먹고사는 작은 어류들을 감소시키면 동물플랑크톤이 증가하여 식물플랑크톤을 감소시키고 수질이 개선될 것이라는 아이디어였다. 호수생태계의 먹이연쇄는 식물플랑크톤 → 동물플랑크톤 → 동물플랑크톤을 먹고사는 작은 어류 → 어류를 먹고사는 육식어류로 형성된다. 호수의 녹조현상은 식물플랑크톤이 과잉 번성하여 일어나는 현상인데 송어나 배스와 같은 육식어류를 증가시키면 육식어류 증가 → 소형어류 감소 → 동물플랑크톤 증가 → 식물플랑크톤 감소와 수질개선의 과정에 의해 물벼룩이 증가하고 식물플랑크톤을 감소시킬 수 있다는 이론이다.
물벼룩은 어류가 좋아하는 먹이이므로 피라미와 같은 작은 어류가 많은 호수에서는 쉽게 잡아 먹혀서 살아남기 어렵다. 특히 몸집이 큰 물벼룩은 더욱 쉽게 포식되므로 작은 어류가 많은 호수에서는 보기 어려운데 육식어류를 방류함으로써 물벼룩을 획기적으로 증가시킬 수 있었던 것이며, 이는 매우 경제적으로 호수의 수질을 개선할 수 있는 방법이다.
위스콘신대학의 교수들이 멘도타 호수에서 수질이 개선되는 결과를 얻었다는 것을 학계에 보고하자 세계 여러 곳에서 유사한 실험들이 진행되었다. 육식어류로는 배스, 송어 등이 사용되었다. 그러나 다른 실험들에서는 모두 성공한 것은 아니었다. 효과가 없는 곳도 많았는데 그 이유는 먹이연쇄가 단순하지 않고 복잡하여 동물이 먹는 먹이가 다양하기 때문이다. 이를테면 동물플랑크톤 가운데에는 다른 동물플랑크톤을 잡아먹는 종류도 있고, 육식어류일지라도 치어일 때는 동물플랑크톤을 먹으며 호수에는 어류뿐 아니라 수서곤충 등의 저서동물도 중요한 먹이연쇄의 구성요소이므로 일부 어류의 방류만으로는 우리가 원하는 대로 먹이연쇄가 조절되지 않는 사례들이 많은 것이다. 게다가 수질을 개선하려는 목적을 가지고 있다고 하더라도 인위적으로 육식어류를 증가시켜 생물상을 변형시키는 것이 타당하지 않다는 의견도 대두되었다.

▲미국에서 먹이연쇄 조절에 사용된 육식어류, 월아이.

중국에선 백연어로 남조류 제거 시도
이후 중국에서는 식물플랑크톤을 직접 먹는 어류를 방류하여 녹조현상을 줄이는 연구가 시도되었다. 이때 사용한 어류는 백연(백연어)이라고 하는 어류인데 아가미의 세파가 좁아서 식물플랑크톤을 먹을 수 있는 종류이다. 우리나라에도 도입되어 간간이 1m 이상의 대어가 낚여 소동을 일으키는데 흔히 백연어라고 부르기 때문에 연어과 어류인 것으로 잘못 알고 있는 분들도 있지만 잉어과 어류이며 영어로는 silver carp라고 부른다. 중국에서는 백연을 식용으로 이용하고 있기 때문에 녹조현상이 심한 호수에 백연을 많이 방류하여 남조류를 먹게 하여 녹조현상을 줄이고 성장한 백연은 잡아서 먹는다는 일석이조의 계획이었다.
실험 결과 백연이 남조류를 잘 먹는 것으로 보고되었는데 추후의 많은 연구들은 회의적인 결과를 보여준 것도 많다. 백연이 식물플랑크톤만 먹는 것이 아니라 세파에 걸러지는 것은 무엇이든 먹기 때문에 동물플랑크톤도 많이 먹을 수 있으며 이는 식물플랑크톤을 먹는 동물플랑크톤에 의한 자연적인 제어효과의 감소를 가져올 수 있다는 것이다. 게다가 물고기가 식물플랑크톤을 먹었더라도 제대로 소화되지 않고 그대로 배설되는 양이 많다는 것도 밝혀졌다. 또한 남조류를 많이 먹는 물고기는 체내에 남조류의 독소를 축적할 수 있으므로 식용으로는 환영받을 수 없는 상황이다. 미국에서는 백연이 외래종으로서 먹지 않는 어류이고, 과잉 번성하여 생태계를 크게 파괴하는 원인이 되고 있는데, 다른 잉어와 구별 없이 그저 아시아 잉어(Asian carp)로 부르고 있으며 물위로 마구 뛰어오르는 혐오스러운 동영상을 흔히 접할 수 있다. 결국 백연을 이용한 녹조 제어는 큰 인기를 얻지 못하였다.
우리나라에서는 살치, 치리, 붕어가 남조류를 잘 먹을 수 있는 어류인 것으로 알려져 있다. 그 외에 민물담치류들도 식물플랑크톤을 잘 먹을 수 있는 동물이다. 그러나 현실적으로는 호수생태계의 먹이연쇄가 너무나도 복잡하여 인위적으로 원하는 대로 조절하기는 쉽지 않은 것 같다는 것이 많은 실험 결과로부터 얻은 교훈이다.