연재 김범철 교수의 호수의 과학 66

생태계 건강성 평가 방법

외래종 많은 저수지의 수생태계는
 
건강한가? 그렇지 않은가?

김범철
·강원대학교 환경학부 명예교수
·‌전 한국하천호수학회장

외래어종인 블루길, 외래종이 많으면 어류상의 건강성이 나쁜 것으로 평가된다.

우리나라에서는 수질 개선을 위해 많은 투자가 있었다. 생활하수처리장을 만들고 공장 폐수 처리장을 만들어 하천수를 깨끗이 하기 위해 노력하고 있다. 이 노력은 무엇을 위한 것일까? 물론 좋은 상수원을 확보하는 것도 중요한 목적이지만 수돗물의 질만 따지자면 원수의 수질보다도 정수처리공정이 더 중요하다. 수질개선의 목적은 상수원 보호뿐 아니라 수중 생태계도 보호하는 것이다. 하천과 호수에서 수서곤충과 어류 등의 동물이 다양하게 살 수 있는 조건을 만들어 주어 생태계를 보호하고 지구에서 인류의 장기적 생존 가능성을 높이자는 것이다.
생태계 보호를 위한 투자는 소득수준과 함께 발전한다. 후진국에서는 상수원의 독성오염물질을 제거하는 폐수처리 정도에 머물러 있지만, 선진국이 되면 수중 생물도 인간과 공존하는 환경을 만들어 주는 것을 목표로 가지게 된다. 우리나라에서도 과거에는 하천의 수질만 조사하였으나 지금은 수질 외에 수중생물도 조사하여 수생태계를 종합적으로 평가하고 관리하는 개념으로 발전하였다.
그러면 수생태계가 좋은지 나쁜지를 어떻게 평가할 수 있을까? 근래에 생태계의 상태를 표현하는 용어로서 ‘생태계 건강성(ecosystem health)’이라는 용어를 사용하기 시작하였다. ‘건강성’이란 단어는 사람의 건강상태에 사용하는 용어이므로 초기에는 다소 어색하게 느껴졌지만 생태계의 상태를 알기 쉽게 표현하는 용어이다 보니 이제는 학술용어로도 자리를 잡았다.

민감종과 내성종이란? 
 생태계 건강성의 가장 기본적인 속성은 생물다양성이다. 생물상이 다양하다는 것은 여러 종의 생물이 살고 있으며 소수의 종이 전체 서식지를 우점하지 않고 고루 차지하고 있다는 뜻이다. 생물은 각각 환경조건에 대해 생존할 수 있는 내성한계를 가지고 있다. 온도, 산소, pH, 탁도 등이 일정 범위를 벗어나면 생존할 수가 없다는 뜻이다. 이 범위가 좁은 종은 민감종이라 부르고 범위가 넓어서 여러 다른 환경에서도 생존이 가능한 종을 내성종이라고 부른다. 자연환경이 변하여 이 내성범위를 벗어나게 되면 점차 민감종은 하나씩 절멸하게 된다.
수생태계에서 인간의 활동으로 인하여 발생하는 스트레스 요인 가운데 가장 흔한 것이 산소농도 감소와 탁수현상이다. 하수를 통하여 배설물과 음식찌꺼기가 하천에 배출되면 미생물이 이를 분해하면서 산소를 소비하기 때문에 수중 산소의 고갈이 발생할 수 있다. 수중 산소가 감소하면 이에 대해 민감한 동물이 하나씩 사라지고 산소 부족에 내성이 강한 종만 살아남게 되어 결국 전체 생물종 수가 줄어들고 내성종이 서식지를 우점하게 되는데 이런 현상을 생물다양성이 감소하였다고 표현한다.
생태계 건강성을 평가하는 또 다른 방법은 생물지표를 이용하는 것인데, 생물지수라고 부르는 지수를 만들어 점수를 매긴다. 생물종은 환경스트레스에 대한 민감도가 각기 다른데, 이를 점수화하고 각 생물종의 점수에 개체수를 곱하여 점수를 합산하는 방식이다. 예를 들면 일정 수의 어류를 채집하여 민감종에는 작은 점수를 주고 내성종에는 큰 점수를 주어 합계로부터 내성종이 얼마나 많은지를 평가하고 오염도를 평가하는 방식이다. 이렇게 환경스트레스를 잘 나타내 주는 종을 생물지표라고 한다.

수서곤충은 물환경을 판단할 수 있는 좋은 지표
생물지표로서 가장 많이 사용되는 생물이 수서곤충이다. 많은 곤충이 유생기를 물속에서 보내는데 이들은 운동성이 작아서 한곳에 오래 정착하여 살아간다. 그러므로 그 지점의 장기간 수질상태를 보여주는 지표가 된다. 화학적 수질측정은 순간적으로 변할 수 있고 한밤중에 일시적으로 배출되는 산업폐수는 감지하기가 어려운데 수서곤충은 한곳에서 장기간 누적된 영향을 보여주는 지표이므로 물환경의 좋은 지표가 된다.
수서곤충 가운데 강도래, 날도래 등이 민감종으로 분류되고 거머리, 장구벌레 등은 내성종으로 분류된다. 장구벌레와 같은 일부 곤충은 대롱모양의 기관을 꼬리에 가지고 있어서 이를 물밖에 내밀어 산소를 호흡할 수 있다. 그러므로 산소가 완전히 고갈되어 어류가 살 수 없는 환경에서도 잘 살 수 있다. 산소가 없는 곳에는 어류가 없으므로 어류에게 잘 잡아먹히는 이 곤충들은 오히려 산소가 없는 곳이 더 유리한 조건이다.
어류 가운데에도 지표생물들이 있는데 금강모치, 열목어 등의 계류어가 민감종이며 붕어, 잉어는 내성종으로 분류된다. 어류의 평가에서는 식성에 따른 분류도 사용된다. 붕어와 같은 플랑크톤식성 어류는 내성종으로 평가되고, 쏘가리와 같은 어식성 어류와 벌레를 먹는 충식성 어류는 대개 민감종으로 평가되어 쏘가리가 많은 군집은 붕어가 많은 군집보다 좋은 군집으로 평가된다.
그러나 배스와 블루길은 어식성이고 충식성이지만 외래종으로서 토종어류의 감소 원인이 되므로 나쁜 것으로 평가된다. 외래종이 너무 많이 번식하고 있다 보니, 우리나라 고유어종이 많다는 것 자체가 중요한 지표로 사용된다. 즉, 전체 어류 가운데 고유어종이 차지하는 비율이 크면 대체로 민감한 하천성 어류가 많다는 뜻이며 좋은 생물상으로 평가된다.

금강모치·열목어는 민감종, 붕어·잉어는 내성종
수생식물도 수생태계 건강성 평가에 이용된다. 식물도 수질이 좋은 맑은 물에만 사는 민감종이 있는가 하면 혼탁한 부영양호에서도 잘 사는 내성종이 있다. 특히 물속에 잠겨 사는 침수식물은 혼탁한 물에서는 살 수 없어서 물의 탁도에 대해 민감하다.
환경부에서는 전국의 2천여 개의 하천 지점에서 수생태 건강성을 정기적으로 조사하고 있다. 수질과 수서곤충, 어류, 수생식물 등을 조사하며 생물지표를 이용하여 민감종과 내성종의 비율을 조사한다. 그 외에 제방의 형태, 경사, 하천 바닥의 서식지 다양성, 보의 유무 등도 평가 대상이다. 그런데 하천생태계의 건강성은 육상생태계에 비하여 매우 좋지 않은 수준이다.
육상에서는 산림을 보호하고 야생동물 포획을 금지하여 생물상이 상당히 개선되는 모습을 보이고 있지만 수생태계는 아직 개선되지 않고 있다. 하수처리가 강화되어 도시하천 수질이 다소 개선되었다고는 하지만 아직도 농업배수, 탁수발생, 토사유입, 제방으로 인한 직강화, 보의 설치 등의 요인들이 전혀 개선되지 않아 농촌하천의 생태계 건강성은 더 악화되고 있다. 도시하천이 일부 맑아졌다고 해서 우리나라 수생태계의 건강성이 육상생태계만큼 개선되고 있다고 생각한다면 착각이다.