하천생태계의 이해(환경해설가 중급심화반)

환경해설가 중급심화반 강의 내용입니다. 나무비님께서 푸른광명21 홈페이지에 올린신것 살짝 모셔왔습니당..ㅎㅎㅎ

첨부파일로 저서형_대형무척추동물_수질판정표 올려 놓았습니다. 참고하세요^^*



“ [5/13]하천생태계의 이해/천승필 ”

오늘은 광명문화원에서 자연환경보전연구원이신 천승필 님의 하천생태계의 이해를 돕는 강의를 들었습니다.
꼬박 세시간 동안 열강하신 강사님께 정말 고마움을 느낀 시간이었습니다.
슬라이드만 76개인데 하나도 빠뜨리지 않고 꼼꼼하고 정확한 설명을 해주셔서 듣는 학생들 역시
꾀부릴 수 없는 시간이었어요.

촉촉히 비오는 날, 대지를 적시는 빗방울처럼 울리는 목소리로, 듣기 좋은 우리말로 강의해주시니 더더욱 좋은 강의일 수밖에요..

하천생태계를 이해한다는 것은 포괄적이면서도 객관적이어서 환경해설가로서는
상식을 풍부하게 하는데 도움이 되는 공부라는 군요..
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하천생태계의 이해

1. 수생태계 및 하천 일반

◆ 지구의 물보유량과 분포를 살펴보면 바닷물만 97%이고 하천생태계는 3%밖에 되질 않는 담수에 해당한다. 그러하기 때문에 지구 전체의 물보유량이 부족. 사람이 사용할 수 없는 물이 99.7%, 사용가능한 물은 0.3%인데 그 중 대부분이 지하수.

◆ 0.3%의 쓰임새를 많이 쓰는 순서대로 살펴보면 다음과 같다.
열병합발전소→관계용수(농업)→공공용수 →산업용수 →나머진 수경재배, 생활용수, 광산 등에서 이용.

<하천 기본 지식>

(1) 하천이란, 사전적 의미로 말하자면, 육지 표면에서 대체로 일정한 유로를 가지는 유수의 계통
쉽게 설명하자면 땅 위로 물줄기를 가지고 흐르는 물을 말한다.

◆ 河: 큰 강/川작은 강
대체로 큰 강을 江, 작은 강을 川 또는 水라고 부른다.

◆ 하천수의 원천은 지표면에 내린 비나 눈
일부는 지표면이나 수면에서 증발, 식물체를 거쳐 증산, 지하수로 유입
나머지는 표류수가 되어 사면에서 최대경사 방향으로 흐름

-河川 : 하도+하류
-河道 : 유수의 통로가 되는 좁고 긴 요지(凹地)
-河流 : 하도에서의 물의 흐름
-流速 : 하상에서 위로 올라갈수록, 하안에서 중앙부로 갈수록 증가
(평균유속은 수표면에서 밑으로 6/10 깊이)
-流量 : 하류로 갈수록 많아지며 하폭은 넓어지고 수심은 깊어짐

(2)하천 차수/본류와 지류

◆하천의 구조는 樹木과 유사
-줄기에 해당하는 본류와 본류에 합류하며, 가지에 해당하는 지류로 구성
-河川 次數
1차 하천=하천이 시작되는 최초의 지류
2차 하천=1차하천+1차하천
3차 하천=2차하천+2차하천
4차 하천=3차하천+3차하천

하천 수의 법칙 : 본류에서 시작하여 차수가 낮아질수록 각 차수별 지류 수가 기하급수적으로 증가
하천 길이의 법칙 : 하천차수가 높아질수록 일벙비율에 따라 하천 길이가 증가
유역 분지의 법칙 : 하천차수가 높아질수록 유역면적은 기하급수적으로 증가

(3)하천의 유형

◆직류하천
-곡폭이 좁거나 양안에 기반암이 노출되어 측방침식에 의한 유로 변동이 자유롭지 못한 하천(곡률도 1.5미만)
-하도가 직선에 가까워도 최심하상면은 하안 양쪽에 번갈아 나타남.
-공격사면 : 공격면의 맞은 편 하안에 모래, 자갈 등이 퇴적된 곳
-소(pool): 공격사면을 끼고 수심이 깊으며, 수면이 잔잔함, 하상은 모래
-여울: 소와 소 사이의 수심이 얕은 부분, 하상은 주로 자갈
-구배가 급하기 때문에 하상의 형태가 수면에 직접 반영

◆곡류하천
-측정방식에 의해 곡폭이 확대됨으로써 직류하천으로부터 발달
-양안에 넓은 범람원이 있을 때 발달하며, 하천의 유로 변동이 심함
-구배가 완만하여 하상 형태가 수면에 반영되지 않음
-자유곡류천 : 경사가 완만하여 저지대의 하천이 측정침식으로 유로를 자유롭게 변경하여 형성. 하천 하류 저지대의 평야에 위치.
-감입곡류천 : 자유곡류의 지반이 융기를 받아 하방침식을 진행하여 형성. 하천 중상류의 산간계곡에 위치

◆망류하천
-하천의 유로가 여러 개로 갈라져서 흐르는 하천
-하천의 운반력에 비하여 하중이 과다한 경우에 발달
-삼림 남벌로 토사유출이 많은 산지 가까이의 소하천에서 관찰 가능
-전체 하폭에 비해 수심이 매우 얕고, 유로 변동이 심하며, 하도가 극히 불안정함
-발달지역: 융빙수 하천/건조지 하천/선상지 하천

*TIP:청계천의 경우 하천의 직선화로 하천의 개념으로 보기 어렵다는 지적. 인왕산 자락의 청풍계천이 청계천의 발원지로 일제 때부터 청계천이라 불렸는데 하류인 한강의 물을 전기펌프로 끌어올려 흐르게 하는 것은 옛모습을 되찾는 복원이 아니라 도심 인공수로 건설이라 해야 옳다는 것이다. 자연 속의 존재인 우리 자신을 되살리는 자연적인 복원, 또한 역사의 정체성을 잃지 않는 복원이어야 한다는 것이지요.

(4) 하천의 수역별 특징

◆상류
-주로 산간계류/좁은 하폭과 수관(樹冠)에 의한 넓은 그늘 면적
-하도의 급한 경사/빠른 유속/풍부한 용존 산소
-하상은 주로 바위나 호박돌 자갈/외부로부터 유입되는 유기물이 풍부

◆중하류
-주로 산간을 벗어난 평야지대/넓은 하폭에 의한 적은 그늘 면적
-하도의 완만한 경사/완만한 유속/낮은 용존산소
-하상은 주로 모래나 실트/하천유역의 도시화로  환경의 영향을 많이 받음

*樹冠:나뭇가지 관형태가 우거져 있는 것

(5) 주요 하천 지형

(ㄱ)선상지
-하천 중상류의 경사급변점에 운반 물질이 퇴적되어 생기는 부채모양의 퇴적 지형
-선정→선양 →선단으로 구성되며 하류로 진행할수록 퇴적물의 입자가 작아짐

(ㄴ)범람원
-하천이 홍수 시 주변으로 범람하여 토사를 퇴적함으로써 형성된 평야
-하도가 범람할 때마다 변화하여 넓은 범람원 형성

(ㄷ)자연제방
-홍수 시 하천 유로의 양쪽에 운반된 큰 입자의 토사가 둑 모양으로 높직하게 퇴적하여 만들어진 지형
-지대가 높고 배수양호(촌락발달, 밭농사 등)

(ㄹ)배후습지
-자연제방 배후에 생긴 저평한 땅으로서 홍수 시 물이 고인 후 배수가 좋지 않아 형성된 늪이나 습지
-작은 입자의 토사 퇴적(관개시설 확충 후 논으로 활용)

(ㅁ)하안단구
-하천의 침식과 하상 융기에 따라 형성된 하안의 계단상 지형
-하천 상류에 주로 발달. 교통로, 추락, 농경지로 주로 이용

(ㅂ)하중도
-곡류하천이 유로가 바뀌면서 하천 가운데 생긴 퇴적지형
-하천의 유량과 유속에 따라 쉽게 없어지거나 생김
-한강의 미사리, 석도, 밤섬, 여의도, 난지도 등

(ㅅ)우각호
-하천의 일부가 막혀서 형성된 호수
-작은 입자의 퇴적물을 채우고 습지로 변했다가 점차 사라지게 됨

(ㅇ)삼각주
-물의 흐름이 빠른 하천의 상류나 중류에서는 퇴적물이 쉽게 운반되지만 하류에 이를 수록 줄어 하구에서 바다로 유입된 때 형성되는 큰 규모의 퇴적지형
-조차가 작고 수심이 얕은 하구에 발달
동해:하천공급량이 적고 수심이 깊어 발달 불리
서해:조차가 커 발달 약함
-주로 논으로 이용되며, 자연제방에 취락/교통로 발달
강에서 바다로 빠져나가기 전의 퇴적층

(6)우리나라 하천의 특징

◆동고서저의 경동성 지형 영향으로
-서해/남해 유입 하천
대부분의 큰 하천/유로가 길며 하도 경사가 완만/유역면적이 넓고 상대적으로 유량이 풍부/분지와 평야 발달
-동해 유입 하천
소규모 급류천/유로가 짧고 하도 경사가 급함/유역면적이 좁고 상대적으로 유량이 적음/평야발달 미약
*경동성:땅이 한쪽으로 치우쳐서 융기한다는 뜻

◆하천의 유황이 불안정함
-여름철 집중호우와 봄, 가을의 가뭄으로 계절에 따른 유량변동이 큼
-유영분지 협소/하천관리 불철저/삼림 남벌과 임목축적량 빈약
-하천의 경사, 지질 등의 영향
*유황:하천의 수량 변화정도

◆상류인 산간계류는 하도의 경사가 크고 빠른 유속을 보임
하류의 큰 하천은 하도의 경사가 완만, 유속이 느림

*2006년 강원도 수해복구 현장 역시 자연제방형태로 복구를 해야하는데 홍수에 대비한 직각형으로 복구하고 있어 아쉬운 현장이라 한다. 아마 빙하기가 다시 오기 전엔 자연적인 복구는 힘들지 않을까 토로하시더이다.

◆유속이 빠르고 용존산소량이 많은 여울과 유속이 느린 소의 반복된 구조를 가짐
여울이란 물거품이 일어나고 넘쳐흐르는 부분

(7)하천의 기능과 가치

◆하천의 기능
-이수기능:생활.공업.농업용수.공급.내륙 주운.수력발전.어업.골재 채취 등
-치수기능:홍수의 소통.하 폐수배제.토사소통
-환경기능:생태서식처.수질자정.심미적 침수기능

◆하천의 가치
-생태적 가치 "높은 다양성/서식지 제공, 보호/위기종의 보전/유전자 은행/에너지 순환
-심미적 가치:수자원의 저장,공급,재충전/홍수 조절/침전률 포획/독성물질제거/수질정화
-관광/문화적 가치:관광자원/문화,심미적 특이성/연구 및 교육/자연유산
-기타:기후변화, 오염의 완충/해안선 안정화/침식조절/태풍, 해일 피해방지/염수 침입 방지

(8)하천의 위협요인과 피해

◆하천 환경의 위협요인
-물리적 원인:하천의 복개/하천의 준설, 골재채취/제방축조,수로건설,댐 건설/습지로부터의 배수, 유입
-화학적 원인:자정능력 이상의 공장/축산폐수 및 생활하수유입으로 인한 수질 오염
-생물화학적 원인:자연자원의 과잉개발/전통 생활 양식변화/외래종 도입, 양식
-기타원인:도시화 및 인구증가/하천의 건천화/하천변 개발/대규모 위락단지화/과도한 쓰레기 유입/하천부지 도로화 및 주차장 설치/치수 위주의 하천정비/하천의 자연미 감소/하천에 대한 이해 및 연구부족

◆하천 환경의 피해
-하천의 건조화/홍수조절 기능상실/수위변동/수질악화
-생산성 변화/수확물 감소서식지 교란/생물상 교란

*생태라는 것은 물리적이고 환경적인 상태에서 상호적인 관계를 보는 것이기 때문에 개념적인 이해가 필요하다.

2.하천 생태계의 물리화학적 이해

<하천생태계의물리적 이해>

여울:유속이 빠르고 수심이 얕음/비교적 큰 저질이 수표면 위로 돌출
흐름:여울과 소 사이의 전이대/완만한 유속/저질은 수표면 아래에 분포
소:유속이 느리고 수심이 깊음/주로 하도가 외측으로 휘는 부분에 형성

◆여울과 소의 연속성:하천의 중요한 특성이며 미소서식처를 형성

<하천생태계의 화학적 이해>

(1)하천수의 화학적 조성

◆물/용존산소량/용존유기물/부유(용존) 미량 금속
◇부유(용존)고형물
-용존고형물(TDS):물 속에 녹아 양이온, 음이온 형태로 존재하는 고형물질의 총합
-부유고형물(TSS):물 속에 현탁되어 탁도를 유발하는 불용성 고형물질의 총합

(2)하천 수질의 오염
◆수질오염이란?
지표수, 자하수, 해수 등으로 부패성 물질이나 유독 물질 등이 유입되어 물의 물리화학적 변화가 일어남으로써 각종 용수로 사용할 수 없거나 서식 생물에 악영향을 초래하는 현상

◇수질오염원
생활하수(60%)/공장폐수(39%)/산업폐수(1%)축산폐수/농업폐수/골프장폐수/유원지,야영지에 버려지는 쓰레기/저수지 내 양식장 사료 및 어류 배설물

◆수질오염의 주요 원인물질
유기물질/영양염류/합성세제/중금속/유독물질/유류

◆수질오염의 유형
부영양화 햇빛투과감소 →부유생물과다증식.산소감소
적조현상 빨간물결.적색을 띠는 부유식물들이 바다를 덮는 현상
지하수오염 관리파악이 어려움. 다양한 소스로 지하수 유입돼 지표수로 표출됨
농약오염
중금속오염
합성세제 오염

◇수질오염의 영향
-자연환경에 미치는 영향
서식형태에 좋지 않은 영향을 줘 생존을 위협.환경을 피괴해 심미적 경관까지 영향미침
-인체에 미치는 영향(생물농축) :크롬.카드뮴.유기인.비소.납.페놀유
중금속이 하천에 유입돼 다량흡수한다면 중금속이 쌓여 치명적인 위협을 가함

◆하천수질오염의 주요지표
-수질오염의 주요화학적지표
용존산소량/생화학적산소요구량/화학적산소요구량/전기전도도

*수소이온농도는 민감하게 영향을 끼치므로 중요하다. 수소이온농도가 많이 유입되면 물이 산성화되어 살 수 있는 생물의 량이 감소된다. 조금만 오르락 내리락 거려도 생물들에게는 위협
*전기전도도:이온이 녹아있는지에 따라 전기전도로는 오염의 지표가 된다.

3.하천생태계의 생물학적 이해와 저서성대형무척추동물☆★

<하천생태계의 생물학적 이해>

(1)하천생태계의 생물과 환경 간 상호작용

(2)하천 연속성
◆하천연속성이란, 자연하천이 발원지에서 하구에 이르는 동안 물리적, 화학적, 생태적 특성과 이에 따른 생물종의 구성과 다양성이 연석적으로 변화하는 질서 또는 규칙성

◇에너지 측면의 하천 연속성
P/R=생산량/호흡량
-상류:P/R<1
외부에너지를 끌여들여 써야함. 외부의 다양한 유기물을 소비한다는 뜻
-중류:P/R>1
광합성을 많이 하므로 생산량이 많음. 독립적영양의 규모가 크다. 생물다양성이 상류보다도 많다
-하류:P/R<1
식물이 적고 유기물 오염도 많다, 에너지의 효율도 떨어진다

(3)서식형태에 따른 생물 구성원
◆부유생물:동물성 플랑크톤.식물성 플랑크톤
◇유영생물 =유영동물
◆저서생물:저서성미생물.저서성조류.저서성대형동물.저서성무척추동물.저서성어류
*저서성 무척추동물이 가장 중요하게 연구되고 있다

(4)담수에 서식하는 저서동물의 분류
해면동물/자포동물/편형동물/선형동물/유선동물/태형동물
환형동물:빈모류/거머리류/다모류
연체동물:복족류/부족류
절지동물:갑각류/곤충류(약95%)

(5)수서곤충의 다양성과 생태학적 가치
-종류가 다양하고 개체수가 풍부하기 때문에 담수생태계의 중요한 구성원
-정수와 유수의 다양한 서식처에 적응하고 있어 생물다양성의 주요자원
-저차(1.2차) 소비자로서 담수생태계 먹이사슬의 중추적인 위치 차지
-이동성이 적고 정량조사가 용이하므로 유용한 생태학적 연구재료
-환경에 민감한 종이 많아 수질오염의 지표종이나 완경변화 모니터링에 이용

(6)수서곤충의 서식형태
◆진수서곤충-알, 유충, 성충 시기를 모두 물 속에서 사는 곤충
(물방개/물둥구리/물매암이/물벌레/게아재비)
◇반수서곤충-알,유충,성충시기 중 일부기간만 물 속에서 사는 곤충
(연못하루살이/무늬강도래/띠무늬우물날도래/각다귀)

(7)수서곤충의 한살이
◆완전변태를 하는 수서곤충(번데기 기간 有)
알<유충<번데기<성충의 단계를 거치는 곤충(날도래. 딱정벌레류 등..)
진화를 많이 하는 종이 해당됨
*동물은 진화하면서 기생이나 포식을 위해 작은 크기로 변화한다.

◇불완전변태를 하는 수서곤충(번데기기간 無)
알<유충<성충의 단계를 거치는 곤충(하루살이류.강도래류.잠자리류..등)
*게아재비의 경우 노린재목인데도 불완전변태를 하는 특이한 곤충이다.

(8)수서곤충의 일반적인 구조

◆머리:머리에는 겹눈, 홑눈, 더듬이 등이 있어 먹이와 적을 찾는 감각기관과 먹이를 먹을 수 있을 수 있는 입이 있다.
◇가슴:세 쌍의 다리가 있어 이동을 할 수 있다.
◆배:배에는 소화기관과 생식 기관 등이 있다

이 외에 수서곤충의 분류군을 알아보는 시간을 가졌지요. 그런데 옮겨적기엔 무리가 있어서 여기에서 마칩니다.
하천생태계에 관해 명확하게 인식하게 된 세시간의 열강이었습니다. 루페나 망원경에 이어 하천현장조사시에 지도가 필수적이라는 도움말도 들었네요.

다음 주 현장강의 기대합니다.