2.1 현장조사 및 동정

본 연구의 대상지역은 청계산에 위치하는 여러 하천의 상류역이며 조사지점은 5개였다(Table 1, Fig. 1). 본 연구의 주요 목적은 미소서식처의 물리적인 요인이 생물군집에 미치는 영향을 파악하기 위한 것이므로 조사지점의 물리적 요인이 시기적으로 분명한 차이를 보이는 시기를 선택하여 조사하였다. 하천에서 강우는 저서성 대형무척추동물의 미소서식처를 변화시키는 가장 큰 요인으로서 강우에 따라 유량 및 유속, 수폭, 수심, 하상의 기질이 변화된다. 따라서 현장조사는 미소서식처 및 생물군집의 변화를 비교하기 위하여 여름철 몬순의 영향을 받은 시기(2020년 8월 24일)와 강우 이후 안정기에 들어 유량이 적어지고 수온이 낮아진 가을철(2020년 10월 14일)에 각각 실시하였다. 또한 해당 조사지역은 인위적 교란이 적은 상류역으로 지점 별 수질의 차이는 크지 않은 것으로 보고 수질을 제외한 물리적인 요인을 위주로 조사하였다.

Fig. 1. A map showing the 5 sampling sites at the Mt. Cheonggye in Seoul, Korea.

각 조사지점별로 여울, 흐름, 소, 수변식생으로 미소서식처를 구분하고 각 미소서식처에서 4개 정점을 조사하였으며, 5개 지점에서 2회에 걸쳐 조사된 총 조사정점 수는 160개였다.

하상(substrate) 표면에 격자 망을 두고 ^{Wentworth (1922)}의 체계에 따라 입도별 면적비율을 구하였다. 수심(water depth)은 채집 시 길이 0.6 m의 쇠자로 측정하였으며, 쇠자를 하천의 유하 방향과 직각 방향으로 세워 물이 부딪혀 올라오는 높이의 차이를 측정하여 ^{Craig (1987)} 공식에 따라 유속을 산출하였다. 수폭은 거리측정기(Bushnell 600)로 측정하였다. 하상의 평균입경( , =입경(㎜))은 ^{Kong and Kim (2016)}의 방법을 따라 산출하였다.

각 조사정점에서 D-frame net (30 × 30 ㎝, 망목 1 ㎜)을 사용하여 1m를 긁어 저서성 대형무척추동물을 정량채집하였다. 채집한 시료는 500 ml 플라스틱 병에 넣어 현장에서 95% Ethyl alcohol로 고정하였고, 실험실로 운반 후 채집물로부터 생물시료를 골라낸 후 동정하여 80% Ethyl alcohol에 보존하였다.

2.2 생물지수

본 연구에서는 종수와 개체수를 포함하여 4개의 군집지수(다양도, 풍부도, 우점도, 균등도)와 지표치 기반의 8개 생물지수(Table 2)를 적용하였다. 생물지수 중 한국온수생물지수(Korea Thermality Index, KTI), 저서동물지수(Benthic Macroinvertebrates Index, BMI), 저서동물 하천하상지수(Benthic Macroinvertebrates Streambed Index, BMSI), 저서성 대형무척추동물 총생태점수(Total Ecological Score of Benthic Macroinvertebrates Index, TESB), 저서성 대형무척추동물 평균생태점수(Average Ecological Score of Benthic Macroinvertebrates Index, AESB)는 종 수준의 지표치를 기반으로 개발된 지수이며, 저서동물 과범주지수(Benthic Macroinvertebrates Family Index, BMFI)는 과(family) 수준, 민감분류군지수(EPT)는 목(order) 수준, 간이저서동물지수(Simple Benthic Macroinvertebrates Index, SBMI)는 종 수준에서 강(class)에 이르는 상위분류군의 지표치를 기반으로 개발된 지수이다.

Table 2. Community indices and bitoc indices of benthic macroinvertebrates used in this study

Indices	Equation		components
Diversity index (Shannon and Weaver, 1949)			:  Total number of species :  Proportional abundance of species :  Total number of individuals :  Number of individuals in species : Number of individuals in 1st dominant species : Number of individuals in 2nd dominant species
Richness index (Margalef, 1973)
Dominance index (McNaughton, 1967)
Evenness index (Pielou, 1975)
Intolerant order category index(Lenat, 1988)			,,: Number of species in Ephemeroptera (), in Plecoptera (), in Trichoptera ()  : Total number of species
Korea Thermality Index(Kong et al., 2013)			:  Number assigned to the species :  Total number of species :  Thermal value of species :  Frequency of species :  Indicator weight value of species
	Biological level	KTI		Thermal status
	A	75 ≤~100		Very sensitive
	B	50 ≤~< 75		Sensitive
	C	25 ≤~< 50		Normal
	D	0~< 25		Tolerant
Benthic Macroinvertebrates Index(Kong, Son et al., 2018)			.:  The number assigned to the species :  Total number of species .: The saprobic value of species :  The relative abundance of species .:  The indicator weight value of species
	Class	BMI		Status
	A	80 ≤~100		Very good
	B	65 ≤~< 80		Good
	C	50 ≤~< 65		Fair
	D	35 ≤~< 50		Poor
	E	0~< 35		Very poor
Benthic Macroinvertebrates Family Index(Kong et al., 2019)			.:  The number assigned to the family :  Total number of family :  The sensitivity value of family :  The relative abundance of family
	Class	BMFI		Status
	A	≥7.0~10		Very good
	B	≥5.7~<7.0		Good
	C	≥4.4~<5.7		Fair
	D	≥3.1~<4.4		Poor
	E	1~<3.1		Very poor
Benthic MacroinvertebratesStreambed Index(Kong and Kim, 2019)			:  The number assigned to the species :  Total number of species :  The lithophilic value of species :  The abundance frequency of species :  The indicator weight value of species
	Lithophility class	BMSI		Lithophility
	A	80 ≤~100		Lithophilous
	B	60 ≤~< 80		Psephophilous
	C	35 ≤~< 60		Moderate
	D	25 ≤~< 35		Psammophilous
	E	0~< 15		Pelophilous
Total Ecological Score of Benthic Macroinvertebrates community(Kong, Park et al., 2018)			.:  Total number of species :  Environmental quality score of species (=1, 2, 3, 4, 5)
Average Ecological Score of Benthic Macroinvertebrates community(Kong, Park et al., 2018)
ESB (Kong, Park et al., 2018)	Class	ESB
		TESB		AESB
	A	≥ 95		≥ 3.7
	B	≥ 70		≥ 3.1
	C	≥ 30		≥ 2.6
	D	≥ 13		≥ 2.1
	E	< 13		< 2.1
Simple Benthic Macroinvertebrates Index (Kong, Min et al., 2018)			: sum of saprobic valency corresponding to occurrent groups
	Class	SBMI		Status
	A	,   0~≤1.0		Very good
	B	1.0 <~≤ 1.5		Good
	C	1.5 <~≤ 1.9		Moderate
	D	1.9 <~≤ 2.3		Poor
	E	2.3 <~4.0		Very poor

2.3 통계분석

하천의 물리적 요인과 생물지수 간의 관계를 파악하기 위하여 피어슨 상관관계 분석(pearson’s correlation analysis)과 주성분분석(principal component analysis, PCA) 및 정준대응분석(canonical correspondence analysis, CCA)을 실시하였다. 분석에 앞서 각 요인은 단위가 서로 달라 계량화가 필요하므로(^{Hwang et al., 2011}; ^{Jun et al., 2016}), 각 요인의 최대값과 최소값을 고려한 식 1을 적용하여 계량화하였다. 주성분분석 및 정준대응분석에는 PC-ORD (MjM Software, version 6.22, Gleneden beach, Oregon, USA)를 활용하였다.

: 각 요인의 계량치

: 각 요인의 값

: 각 요인의 최소값

:.각 요인의 최대값

3.1 물리적 환경요인

모든 조사지점의 유역면적은 10 ㎢ 미만이었으며 해발고도는 68~169 m 범위였다(Table 3). 몬순기에 실시되었던 1차 조사 시의 상태와 비교하였을 때 2차 조사 시에는 수온이 낮아졌고, 유량이 줄면서 수폭이 좁아지고 수심이 얕아졌으며 유속이 느려졌다. 하상의 평균입경 역시 작아져 유속이 느려짐에 따라 세립화되었음을 알 수 있었다.

Table 3. Physical environment at the sampling sites

		Catchment area(㎢, DA)	Altitude(m, AL)	Water temperature (℃, WT)	Water width (m, WW)	Water depth (㎝, WD)	Current velocity (㎝/s, WV)	Mean diameter of substrate ()
1st Survey	St. 1	2.0	169	20.2	3.0	19.3	44.08	-5.56
	St. 2	9.9	98	21.7	7.0	25.7	29.96	-5.04
	St. 3	3.4	113	21.9	10.0	20.0	71.95	-5.85
	St. 4	0.9	113	21.7	4.0	16.0	45.30	-2.87
	St. 5	7.3	68	21.2	3.0	11.7	72.24	-6.19
2nd Survey	St. 1	2.0	169	12.8	2.5	8.4	24.62	-4.16
	St. 2	9.9	98	13.6	2.0	15.2	34.55	-2.92
	St. 3	3.4	113	13.6	2.1	23.5	37.78	-3.99
	St. 4	0.9	113	12.4	1.0	7.4	9.90	-4.44
	St. 5	7.3	68	12.5	1.3	8.6	23.46	-3.03

물리적 요인 중에서는 수온만이 수폭과 유속에 유의한 수준의 양의 상관성을 보였다(Table 4). 일반적으로 하류로 갈수록 수폭이 넓어지고 유속이 느려지며 수온이 높아지는데(^{Lee et al., 2008}), 본 연구의 조사지점은 상류에서 하류로 이어지는 연속적인 수체가 아니라 서로 독립적인 계류의 상류에 해당하므로 하천환경의 종적인 변화를 반영하지 않는다. 또한 수폭이 좁아지고 유속이 느려진 가을철에 이루어진 2차 조사 시의 수온은 여름철에 이루어진 1차 조사 시의 수온에 비해 시기적으로 낮아진 것일 뿐 수폭과 유속이 수온에 직접적인 영향을 미쳤다고 보기 어렵다. 따라서 본 연구에서 나타난 수폭과 유속에 대한 수온의 상관관계는 계절이 교락요인으로 작용한 무의미한 상관으로 볼 수 있다. 그 외 다른 물리적 요인 간에는 유의한 상관성이 나타나지 않아 단순상관분석만으로는 요인들의 관계를 파악하기 어려운 것으로 나타났다.

Table 4. Pearson’s correlation coefficient and significance between physical environmental factors of the sampling sites

variables	Catchment area	Altitude	Water temperature	Water width	Water depth	Current velocity
Altitude	-0.62	-	-	-	-	-
Water temperature	0.04	-0.04	-	-	-	-
Water width	0.09	0.01	0.73*	-	-	-
Water depth	0.22	0.07	0.54	0.59	-	-
Current velocity	0.07	-0.18	0.73*	0.58	0.33	-
	0.04	-0.12	-0.56	-0.49	-0.25	-0.57
*:

식 1로 산정된 각 물리적 요인별 계량치()로 주성분분석을 실시한 결과 제3주성분까지 총 82.4%의 설명력(Axis 1: 47.3%, Axis 2: 23.7%, Axis 3: 11.4%)을 보였다(Fig. 2). 수리학적 요인(수폭, 유속, 수심)과 수온 및 하상의 평균입경은 제1주성분으로 구분되는데, 수리학적 요인의 값이 커질수록 단순상관분석의 결과와 같이 수온이 높아지는 반면 하상의 평균입경은 작아지는 것으로 나타났다. 유역면적과 고도는 제2주성분으로 구분되어 고도가 높을수록 유역면적이 작아지며, 수리학적 요인은 제3주성분으로 구분되어 수폭이 넓고 수심이 깊을수록 유속이 느려지는 것으로 나타났다.

Fig 2. Principal component analysis (PCA) based on adjusted values () of each physical variable. (A) axis 1 versus axis 2 and (b) axis 2 versus axis 3. The gray circle are 5 sites and arrow length is proportional to the relative importance of each physical variable. ‘-1’ and ‘-2’ mean the first and the second survey.

제1주성분과 제2주성분의 사분면에서 1차 조사시 조사지점들은 모두 제2사분면과 제3사분면에 위치하고 2차 조사 시 조사지점들은 모두 제1사분면과 제4사분면에 위치하여 서로 뚜렷하게 구분되었다. 이로써 조사시기 간에 주로 수리학적 요인과 수온 및 하상의 평균입경이 뚜렷한 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. 또한 지점2와 지점5는 제3사분면과 제4사분면에 위치하여 다른 지점에 비해 상대적으로 고도가 낮고 유역면적이 넓은 지점으로 구분되었다. 제2주성분과 제3주성분의 사분면에서는 지점2의 수심이 상대적으로 깊어 다른 지점과 구별되는 것을 알 수 있다.

주성분 값과 유의한 상관성을 보이는 요인 중에서 제1주성분 값과의 상관도는 수온, 수폭, 유속, 하상의 평균입경, 수심의 순으로 높았으며, 제2주성분 값과의 상관도는 유역면적과 고도의 순으로 높았고, 제3주성분 값과는 수심의 상관도가 높았다(Table 5).

Table 5. Result of ordination by principal component analysis (PCA) of physical environmental factors. (a) axis summary of PCA and (b) pearson’s correlation coefficients between values of PCA axis and values of physical environmental factors

variables	Axis 1		Axis 2		Axis 3
(a) Axis summary statistics of PCA results
Eigenvalue	0.455		0.227		0.110
% variance explained	47.3		23.7		11.4
Cumulative % variance explained	47.3		71.0		82.4
(b) Correlation coefficient for physical environmental factors
Catchment area	-0.14		-0.92	**	-0.09
Altitude	0.06		0.85	**	-0.33
Water temperature	-0.94	**	0.06		0.02
Water width	-0.83	**	0.03		-0.18
Water depth	-0.65	*	-0.09		-0.69	*
Current velocity	-0.81	**	-0.05		0.34
average of	0.70	*	-0.23		-0.39
*: , **:

3.2 저서성 대형무척추동물상

전체 조사지점에서 채집된 저서성 대형무척추동물은 총 4문 7강 16목 42과 72종이었다(Appendix 1). 곤충류에서는 하루살이류가 19종(26.4%)으로 가장 많이 출현하였으며 날도래류 17종(23.6%), 파리류 15종(20.8%), 강도래류 5종(6.9%), 잠자리류 3종(4.2%), 노린재류 1종(1.4%), 뱀잠자리류 1종(1.4%), 딱정벌레류 1종(1.4%)으로 총 62종(86.1%)이 출현하였다. 비곤충류는 연체동물류가 5종(6.9%)으로 가장 많이 출현하였으며 그 밖에 편형동물류 1종(1.4%), 환형동물류 2종(2.8%), 갑각류 1종(1.4%), 내구류 1종(1.4%)으로 총 10종(13.9%)이 출현하였다. 오염에 비교적 민감하여 수환경 평가에 활용되고 있는 EPT군(하루살이목, 강도래목, 날도래목; Ephemeropetra, Plecoptera, Trichoptera) (^{Lenat, 1988}; ^{Edegbene et al., 2021})은 총 41종(56.9%)으로 절반 이상의 비율을 차지하였다.

3.3 생물지수

출현 종수 및 개체수는 지점 및 시기에 따라 달리 나타나 다양도 등의 군집지수 값과 종의 풍부도 기반을 둔 TESB 값 역시 변동이 컸는데(Table 6), 이는 강우 및 계절적인 요인에 따른 것으로 보인다. 이와 반면 지표군의 민감도를 기반으로 한 대부분의 생물지수는 지점 및 시기에 따른 차이가 크지 않았다.

모든 지점에서 한국온수생물지수(KTI) 값은 50 이상으로 온수성 등급이 ‘민감(B)’ 수준으로 평가되었으며, 수온이 상대적으로 높았던 지점2와 지점3의 KTI 값이 다른 지점에 비해 낮았다. 저서동물지수(BMI) 값은 85 이상으로 ‘매우 양호(A)’ 등급으로서 조사 대상지역은 청정한 상태이며 특히 지점4와 지점5의 상태가 더욱 좋은 것으로 평가되었다. 저서동물 과범주지수(BMFI) 값은 7.2 이상으로 환경상태가 ‘매우양호(A)’한 수준이며, 민감치가 높은 과들이 주를 이루어 다수 출현하였음을 알 수 있다. 저서동물 하천하상지수(BMSI) 값은 70 이상으로 ‘자갈선호성(B등급)’ 으로 평가되었다. 1차조사에 비해 2차조사 시 하상의 평균입경이 크게 작아진 지점3과 지점5에서는 2차조사 시의 BMSI 값이 뚜렷하게 감소하였다.

저서성 대형무척추동물 생태점수(ESB) 중 저서성 대형무척추동물 평균생태점수(AESB) 값은 3.70 이상으로 ‘매우양호(A)’ 등급으로 평가되었다.

전체적으로 볼 때 지표군의 민감도를 기반으로 한 각 생물지수의 평가등급은 모두 ‘매우양호(A)’ 등급으로 일관성 있는 결과를 보였다. 그러나 생물종의 풍부도와 민감도를 복합적으로 평가하는 저서성 대형무척추동물 총생태점수(TESB)의 평가등급은 ‘매우 양호(A)~보통(C)’ 수준을 보였는데, 이는 해당 조사지역이 각 수계의 상류역으로서 서식처의 규모가 작았고 1차 조사 시 강우의 영향도 관계가 있을 것으로 보인다.

생물지수 간에는 종의 풍부도를 반영하는 지수(종수, 풍부도, TESB)가 유의한 양의 상관성을 보였으며, 지표군의 민감도를 기반으로 하는 지수(BMI, AESB, BMFI, EPT, SBMI)에서는 종 수준의 지수인 BMI와 AESB, 상위범주 지수인 EPT와 SBMI 간에 유의한 양의 상관성이 나타났으나 과 범주의 BMFI는 다른 지수와 상관성이 낮았다(Table 7). 수질이 전반적으로 양호하여 물리적인 환경요인이 생물군집의 조성에 주요 요인으로 작용하는 산간계류에서는 분류학적인 범주가 생물지수 간의 관계를 결정하는 것으로 보인다. 온수성을 반영하는 KTI는 종 수준의 민감도 지수인 AESB 및 하상의 조립도를 반영하는 BMSI와 유의한 양의 상관성을 보였는데, 이는 수질에 대한 민감도가 높은 지표군일수록 조립질 하상을 선호하는 냉수성 종류가 많기 때문인 것으로 판단된다. 군집지수와 생물지수 간에는 상위범주 지수인 EPT와 SBMI가 각각 우점도와 균등도에 대하여 유의한 양의 상관관계를 보였는데, 종 수준의 생물지수에 비하여 상위범주 지수가 군집지수와 더욱 높은 상관도를 보이는 이유에 대해서는 파악하기 어려우며 향후 표본크기를 확대하여 재평가할 필요가 있다.

Table 7. Pearson’s correlation coefficient and significance between biological indices of the sampling sites

index	IA		SN		DI		H’		R		J		EPT		BMI		BMFI	SBMI	BMSI		KTI		TESB
SN	0.73	*	-		-		-		-		-		-		-		-	-	-		-		-
DI	0.15		-0.17		-		-		-		-		-		-		-	-	-		-		-
H’	0.05		0.50		-0.89	**	-		-		-		-		-		-	-	-		-		-
R	0.46		0.94	**	-0.32		0.66	*	-		-		-		-		-	-	-		-		-
J	-0.52		-0.34		-0.80	**	0.62		-0.14		-		-		-		-	-	-		-		-
EPT	-0.22		-0.21		-0.66	*	0.44		-0.13		0.80	**	-		-		-	-	-		-		-
BMI	-0.02		0.00		-0.30		0.31		0.02		0.24		-0.05		-		-	-	-		-		-
BMFI	-0.41		-0.05		0.02		0.16		0.15		0.26		0.19		0.24		-	-	-		-		-
SBMI	0.07		0.14		-0.72	*	0.62		0.19		0.65	*	0.80	**	-0.04		0.11	-	-		-		-
BMSI	-0.38		-0.30		0.07		-0.05		-0.24		0.08		-0.39		0.32		0.03	-0.60	-		-		-
KTI	-0.09		0.09		-0.22		0.22		0.13		-0.04		-0.46		0.63		-0.21	-0.41	0.66	*	-		-
TESB	0.71	*	1.00	**	-0.21		0.53		0.94	**	-0.31		-0.20		0.09		-0.02	0.13	-0.26		0.16		-
AESB	0.15		0.05		-0.30		0.23		-0.03		0.14		-0.02		0.91	**	-0.01	-0.07	0.30		0.65	*	0.14
*: , **:

생물지수에 대한 주성분분석 결과 제3주성분까지 총 80.1%의 설명력(Axis 1, 31.5%; Axis 2, 25.7%; Axis 3, 22.9%)을 보였다(Fig. 3). 제1주성분과 제2주성분에서 분류군의 민감도나 다양도를 기반으로하는 지수들(BMI, AESB, BMFI, EPT, BMSI, 다양도, 균등도, 우점도)이 제1군으로, 종의 풍부도를 기반으로 하는 지수들(종수, 총개체수, 풍부도, TESB)이 제2군으로 분류되었으며, 제1군은 제2주성분과 제3주성분에서 종 수준의 민감도를 기반으로 한 지수들(BMI, AESB, KTI, BMSI)과 상위범주의 민감도를 기반으로 한 지수 및 군집지수들(BMFI, EPT, SBMI, 다양도, 균등도, 우점도)로 세분되었다.

Fig 3. Principal component analysis (PCA) based on adjusted values () of each biological index. (A) axis 1 versus axis 2 and (b) axis 2 versus axis 3. The gray circles are 5 sites and arrow length is proportional to the relative importance of each biological index. ‘-1’ and ‘-2’ mean the first and second survey.

제1주성분 값과 유의한 상관도를 보이는 지수는 종의 풍부도와 관련된 것으로 TESB, 종수, 풍부도, 다양도의 순으로 상관도가 높았으며, 제2주성분 값과의 상관도는 균등도, 우점도와 BMI의 순으로 높았고, 제3주성분 값과의 상관도는 EPT와 KTI의 순으로 높았다(Table 7). 다양도 등의 군집지수는 상호 관련성이 있으므로 동일한 주성분에서 각각 높은 상관도를 보이는 것으로 이해되며, EPT와 KTI가 제3주성분에서 각각 높은 상관도를 보이는 것은 EPT군의 강도래나 날도래 및 하루살이류 중 상당수의 종류가 KTI 값에 영향을 미치는 온수 민감종이기 때문인 것으로 판단된다(^{Kong et al., 2013}).

3.4 물리적 요인과 생물지수의 관계

전체 조사지점의 1~2차 조사의 모든 자료를 가지고 물리적 환경요인과 생물지수의 상관관계를 분석한 결과, 유역면적과 EPT와 SBMI, 수온과 BMFI, 수심과 KTI 간에 유의한 상관성이 나타났으며 그 외에는 상관도가 낮았다(Table 8). 이처럼 낮은 상관성은 강우 및 생활사에 따른 생물군의 계절적 변동에 따른 것으로 보인다. 일례로 하폭과 출현종수의 관계가 음의 상관도를 보이는 것은 본 대상지역이 상하류에 걸쳐 연속된 지점이 아니라 독립적인 수계의 상류역임을 고려할 때 일반적인 경향으로 볼 수 없다. 강우기에 하폭이 확장되었던 1차 조사 시에 물리적인 교란으로 인해 출현종수가 적었던 것이 일반적이지 않은 상관관계를 보인 이유라고 판단된다.

Table 8. Result of ordination by principal component analysis (PCA) of biological indices (a) axis summary of PCA and (b) pearson’s correlation coefficients between values of PCA axis and values of biological indices

variables	Axis 1	Axis 2	Axis 3
(a) Axis summary statistics of PCA results
Eigenvalue	0.490	0.400	0.355
% variance explained	31.5	25.7	22.9
Cumulative % variance explained	31.5	57.2	80.1
(b) Correlation coefficient for twelve variables
IA	-0.44	0.67*	-0.19
SN	-0.79**	0.60	-0.07
DI	0.70*	0.60	-0.26
H’	-0.88**	-0.33	0.25
R	-0.84**	0.41	-0.02
J	-0.28	-0.93**	0.17
EPT	-0.33	-0.82**	-0.29
BMI	-0.19	-0.11	0.81**
BMFI	-0.12	-0.36	-0.10
SBMI	-0.63	-0.60	-0.36
BMSI	0.39	0.01	0.75*
KTI	-0.05	0.21	0.92**
TESB	-0.81**	0.58	0.01
AESB	-0.18	-0.01	0.79**
*: , **:

따라서 물리적 환경요인과 생물지수의 관계는 가을철 안정기에 해당하는 2차 조사의 자료만을 가지고 정준대응분석을 통해 파악하였다. 이때 환경요인 중 유역면적은 하폭과, 고도는 수온과, 하상의 평균입경은 유속과 관련된 항목이므로 이를 제외하고 분석하였다. 정준대응분석의 제3주성분까지의 설명력은 98.2%(Axis 1, 56.9%; Axis 2, 33.5%; Axis 3; 7.8%)로 제1주성분과 제2주성분만으로도 충분한 설명력을 보였다(Fig. 4).

Fig. 4. Canonical correspondence analysis (CCA) based on adjusted values () of biological indices and physical variables. (A) axis 1 versus axis 2 between indices and physical variables and (b) axis 2 versus axis 3. The gray circles are 14 biological indices and arrow length is proportional to the relative importance of each physical variable.

1~2차 조사자료를 모두 포함하여 분석되었던 주성분분석의 결과와 유사하게 2차 조사자료만으로 정준대응분석한 결과에서도 생물지수들은 종의 풍부도를 반영하는 지수들(종수, 풍부도, TESB)과 상위범주의 민감도를 기반으로 한 지수들(BMFI, EPT, SBMI), 종 수준의 민감도를 기반으로 한 지수들(KTI, BMI, BMSI, AESB)로 그룹화되었다. 고려한 모든 물리적 환경요인은 같은 방향의 속성을 보였다.

물리적 요인 중 유속은 제1주성분값과 유의한 상관관계를 보였으며, 유의성을 보이지는 않았으나 수온, 수심, 하폭의 순으로 상관도가 높았다(Table 9). 수심은 제2주성분값과 상대적으로 높은 상관도를 보였으며, 하폭은 제3주성분값과 높은 상관도를 보였으나 제3주성분의 설명력이 낮으므로 큰 의미는 없는 것으로 판단되었다. 주성분값과의 상관계수와 Fig. 4에서 나타나는 생물지수의 분포를 종합할 때 유속은 종 수준의 민감도를 기반으로 한 지수들과 상위범주의 민감도를 기반으로 한 지수들을 분별하는 주요 요인이며, 유속이 빠를수록 종의 풍부도와 관련된 지수들의 값이 커지는 것을 확인할 수 있다. 또한 수심은 군집지수와 관련된 요인으로서 수심이 깊을수록 총개체수와 우점도가 높아지는 반면 다양도와 균등도는 낮아짐을 알 수 있다.

종의 풍부도와 양의 연관성을 보이는 요인에서 수온을 제외하고는 모든 요인이 유량과 관련이 있는 데 유량이 많고 유속이 빨라지면 폭기 작용이 활발히 일어나는 여울의 비율이 높아지고 하상의 기질이 조립화되면서 출현생물이 많아지는 것으로 이해된다(^{Brown and Brussock, 1991}).

^{Sandin (2003)}은 스웨덴 전역에서 저서성 대형무척추동물의 출현개체수를 기반으로 생물분포에 영향을 미치는 환경요인을 분석한 결과 유속과 하상기질의 조성이 저서성 대형무척추동물의 분포를 설명하는데 있어 수질보다 더 높은 적용성을 보였다고 보고하였다. ^{Jun et al. (2016)}은 국내 하천의 저서성 대형무척추동물의 공간적 분포에 전기전도도, BOD₅, T-P 등 화학적 요인들에 비해 고도, 하상 기질의 조성 및 유속이 상대적으로 큰 영향을 미치는 요인이었다고 보고한 바 있다.

본 연구는 ^{Sandin (2003)}이나 ^{Jun et al. (2016)}의 연구에 비해 국지적인 것이지만 수질이 앙호한 산간계류의 하천에서 저서성 대형무척추동물의 군집단위의 생물지수에 미치는 물리적 환경요인의 영향도를 확인하였다는 점에서 의미가 있다고 본다.

Table 10. Result of ordination by canonical correspondence analysis (CCA) (a) axis summary of CCA and (b) pearson’s correlation coefficients for the three axises with four physical variables

variables	Axis 1	Axis 2	Axis 3
(a) Axis summary statistics of CCA results
Eigenvalue	0.358	0.211	0.049
% variance explained	56.9	33.5	7.8
Cumulative % variance explained	56.9	90.3	98.2
(b) Correlation coefficient for seven variables
Water temperature	0.81	-0.47	0.08
Water width	0.61	-0.05	0.81
Water depth	0.74	-0.67	-0.05
Current velocity	0.97**	-0.20	0.14
*: , **: