멸종위기 연어과 어류 열목어(Brachymystax lenok tsinlingensis)의 생태학적 연구 및 기후변화에 따른 미래 분포 예측 = Ecological Study and Predicted Future Distribution of the Endangered Salmonids Brachymystax lenok tsinlingensis, under Climate Change

국문 초록 (Abstract)

환경부 지정 멸종위기 야생생물 II급인 연어과 어류 열목어(Brachymystax lenok tsinlingensis)는 하천 개발 및 기후변화 등으로 인해 분포지역이 급감하고 있다. 본 연구에서는 열목어의 개체군 생태를 밝히기 위해 강원도 인제군 기린면 진동리의 방태천 최상류에 위치한 진동계곡의 5지점에서 2024년 4월부터 12월까지 열목어의 성장 및 연령추정, 산란 생태, 연령별 서식지 특성, 식성에 관해 조사하였다. 전장빈도분포도에 근거하여 열목어의 연령을 추정한 결과 산란기인 4월 기준 전장 95~155mm는 만 1년생, 156~230mm는 만 2년생, 240~330mm는 만 3년생, 340mm 이상은 만 4년생 이상으로 추정하였다. 당년생 자어는 5월부터 출현(23~29mm)하였고, 빠르게 성장하여 11월에는 120mm까지 성장하였다. 2024년 4~5월 진동계곡에서 채집한 산란을 미실시한 집단의 전장은 293~314 범위였고, 포란수는 735~1,269개 범위였으며, 포란수는 전장과 비례하였다. 알의 크기는 산란 미실시 집단에서 약 3.1~3.5mm 범위로 나타났다. 정액이 사출되는 성숙한 수컷은 전장 184~228mm로 암컷에 비해 작았다. 열목어의 산란장은 대체로 타원형이었고, 빠른 여울 상류부의 유속이 느리고 자갈과 잔자갈이 깔린 환경에 위치하고 있었다. 산란장의 길이는 31~85cm, 폭은 24~70cm, 깊이는 3~7cm, 수심은 19~50cm였고, 중층부에 비해 저층부의 유속이 느렸다. 열목어 채집지역의 유속, 수심, 큰 돌(boulder) 이상 하상입자의 비율에 대해 Kruskal-Wallis 검정 및 사후검정을 통해 연령별 차이를 분석하였다. 유속은 연령별로 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 수심은 고연령군으로 갈수록 깊은 곳에 서식하는 경향이 있었는데, 당년생과 만 1년생, 만 2년생, 개체군에서 통계적으로 유의한 차이가 있었고, 만 1년생과 만 3년생 이상 집단 사이에서는 상당한 차이가 나타났으며, 당년생과 만 3년생 이상 집단 간에는 매우 큰 차이가 있었다. 큰 돌 이상 하상입자의 비율은 성장함에 따라 커지는 경향이 있었고, 당년생과 만 2년생 이상 집단에서 통계적 유의성이 있었으며, 당년생과 만 1년생, 만 3년생 이상 집단 사이에는 통계적으로 매우 큰 차이가 나타났다. 열목어의 새파와 소화기관의 구조는 크기가 큰 동물성 먹이를 섭취하는 육식성 어류의 특징을 가지고 있었다. 2024년 5월과 7월에 채집된 열목어의 위 내용물을 분석한 결과 개체수는 곤충류의 비율이 높았고, 그 중에서도 날도래목(45.4%)의 비율이 가장 높았다. 부피 비율은 양서강(73.3%), 날도래목(18.9%), 쏨뱅이목(4.6%) 등의 순으로 높게 나타났다. 먹이생물의 출현빈도는 하루살이목이 96%의 개체에서 출현하였고, 날도래목(92%), 육상곤충류(64%) 등의 순으로 높았다. 열목어의 위 내용물을 바탕으로 상대중요성지수(IRI)를 계산한 결과 날도래목(54.5%), 하루살이목(27.2%), 육상곤충(9.8%) 등의 순으로 중요하였다. 먹이생물의 크기는 연령이 높아질수록 커지는 경향이 있었고, 연령별로 상대중요성지수를 계산한 결과 당년생은 하루살이목이, 만 1년생은 날도래목이, 만 2년생은 육상곤충류가, 만 3년생과 만 4년생 이상은 날도래목이 가장 중요한 먹이생물로 나타났다. 환경 중 먹이생물을 채집하여 먹이선택성을 분석한 결과 날도래목만이 양의 선택성을 띠었다.
한편 열목어의 현재와 미래 분포를 예측하기 위해 Maxent (maximum entropy) 모형과 SSP 시나리오를 이용하여 분석하였다. 현장 조사와 문헌 조사를 통해 열목어가 출현한 지점 정보를 모두 156지점 확보하여 분석에 이용하였고, 출현지점이 위치하고 있는 소권역 내에서 분석을 실시하였다. 환경 변수는 다중공선성을 고려하여 유역면적, 산림면적, 가장 더운 달의 최고기온, 경사 변동계수, 가장 건조한 달의 강수량, 평균 경사, 연간 강수량, 보 밀도 등 8개를 사용하였다. 모델의 튜닝 결과 가장 예측에 적합한 RM이 1인 선형 제곱 힌지 곱 임계값(LQHPT) 모형의 예측 성능 평가 결과 과적합되지 않고 AUC 값이 0.869로 예측 성능이 비교적 좋은 것으로 나타났다. Maxent 모형을 활용해 열목어의 현재 분포를 예측한 결과 열목어의 출현지점과 비교적 일치하였고 MaxSSS threshold를 통해 산출한 열목어의 서식에 적합한 분절 수는 279개였다. 공동사회경제회로(shared socio-economic pathway, SSP)를 이용하여 미래 분포를 예측한 결과 SSP1-2.6에서는 열목어의 분포범위가 일시적으로 축소되나 다시 확대되는 것으로 나타났고, SSP2-4.5와 SSP5-8.5 시나리오에서는 열목어의 분포범위가 크게 축소되고, 지역절멸되는 것으로 예측되어 열목어의 보전을 위한 대책이 요구되었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 열목어의 개체군 생태 6
• 1. 재료 및 방법 6
• 1) 조사시기 및 조사지점 6
• 2) 어류 채집 8
• 3) 수환경 8
• 4) 분석 방법 9
• 2. 결과 11
• 1) 서식지 환경 11
• 2) 어류상 16
• 3) 성장 및 연령 추정 19
• 4) 산란 생태 21
• 5) 연령별 서식지 특성 27
• 6) 섭식 생태 32
• Ⅲ. 열목어의 분포 예측 51
• 1. 재료 및 방법 51
• 1) 열목어 출현지점 확보 51
• 2) 분석 방법 54
• 2. 결과 57
• 1) 변수 선택 57
• 2) 모델 성능 평가 62
• 3) 현재 분포 예측 65
• 4) 미래 분포 예측 67
• Ⅳ. 고찰 72
• 1. 열목어의 개체군 생태 72
• 2. 열목어의 분포 예측 78
• □ 참고문헌 80
• □ Abstract 98