어린이과학동아&수학동아 기사

2013년부터 지구사랑탐사대 활동을 하던 중 흙수로가 콘크리트 수로로 바뀐 후 금개구리가 더 이상 관찰 되지 않는 지역을 관찰하였다. 금개구리의 개체수 급감의 원인이 수로로 변화가 원인인 것으로 판단하여 농수로의 개발에 관심을 갖게 되었고, 양서류 보전 생태수로 개발을 주제로 연구를 하며 63회 전국과학전람회에 출품을 하였으며 심사결과 특상을 받게 되었다.

지구사랑탐사대 5년 동안의 탐사활동이 과학전람회 작품으로 발표되기까지의 연구 과정을 다른 탐사대원들과 공유하고 싶어 이 글을 쓰게 되었다.

금개구리 서식지 모니터링(2014년~2016년) 및 분석

익산시 신흥동885, 금강동 1116, 임상동 955, 임상동 707, 황등면 황등리 1693이다. 흙농수로 논으로 주변 6개의 논과 콘크리트 수로 논 주변 6개의 논을 중심으로 1시간 동안 관찰되는 금개구리의 개체 수를 기록하였고, 논과 인근한 농로, 농수로, 농수로를 낀 논을 주로 관찰 지역으로 선정하였다.

금개구리 개체 수 변화 원인 분석

익산시 임상동 955지역에서 흙농수로에서 콘크리트 수로로 바뀌고 난 후 금개구리를 비롯한 뱀, 양서류, 각종 생물들이 자취를 감추었다. 단지 외래종인 왕우렁과 미꾸라지 몇 마리만 관찰되었다. 경작지나 주변 환경은 그대로이고 수로의 변화만 있었기 때문에 금개구리의 개체 수 급감 원인은 수로의 변화 때문인 것으로 파악되었다. 모니터링 결과 금개구리의 행동권이 논과 수로로 이동하는 것으로 파악되었다.

흙수로와 콘크리트 수로 비교 분석

콘크리트 농수로는 90°농수로, 이동경사로 농수로, 시멘트 블록 농수로, 조립식 농수로 등으로 조사되었다. 콘크리트 수로 안에서 이동이 가능한 개구리는 청개구리이다. 청개구리는 앞발에 흡반이 발달해 있어서 수직으로 된 벽면을 잘 기어오를 수 있다. 흡반이 없는 개구리는 수직벽을 기어오를 수 없다.

야생생물포획 허가서 신청

실험에 사용할 개구리를 채집하기 전에 완주군청에 ‘야생동물 포획허가 신청서’를 제출을 하여 허가를 받았다. 실험에 사용될 참구리 모두 12마리이며. 실험기간 동안 쌍별귀뚜라미를 먹이로 급여하였다. 실험이 끝난 후 채집한 장소에 모두 방사하였다.

수로 제작 및 경사 각도실험

1차 작품 제작과 실험

1차 작품은 조사하였던 흙농수로, 콘크리트 수로의 높이 90cm, 너비 110cm의 1/2로 축소하여 모형으로 제작하였다. 1차 작품실험 결과 참개구리는 70° 경사를 잘 올라갔으며, 50cm의 높이를 2번 뛰어서 올라가는 것을 확인하였다.

1.  


2. 2차 작품 제작과 실험

콘크리트 수로와 같은 90cm 높이에서 홈이 있으면 이동에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위해서 실물크기의 2차 수로를 제작했다. 콘크리트 수로와 비슷한 느낌의 스티로폼을 사용해서 모형을 만들었으며, 홈의 모양이 개구리의 이동에 어떤 영향을 주는 지 알아보기 위해 수로 벽면에 가로줄 무늬 홈, 사각형 홈, 비정형 홈을 파서 제작하였다. 실험결과 가로홈이 있는 70°경사면이 개구리 이동에 최적의 조건임을 알 수 있었다.

개구리의 수로 이동(탈출) 실험

우리가 개발한 양서류 보전 방안 생태 수로의 우수성을 증명하기 위해 비교 실험을 설계하였다. 수로의 높이, 아래 폭, 홈의 간격은 동일 조건으로 하였다.

개구리 채집에서 수로 제작, 실험까지 총 3주 이상의 기간이 소요되었으며, 전북과학교육원에서 실험이 실시되었다. 제작한 수로는 실제 수로와 같은 90cm 높이의 콘크리트 수로이다. 12마리의 참개구리를 각 각의 수로에 1마리씩 넣어 5분 동안 관찰하였으며, 실험의 전 과정을 동영상으로 촬영하였다. 총 60회의 실험이 이루어졌다.

① 홈 없는 직각 콘크리트 수로

② 홈 있는 직각 콘크리트 수로

③ 홈 없는 70°경사 수로

④ 홈 있는 70°경사 수로

⑤ 이동경사로를 갖는 수로

대학실험실에서 효과 분석

실험내용을 이화여자대학교 행동생태실험실로 보내서 실험 유효성 결과 자료를 받았다. 그 내용은 다음과 같다.

수로의 각도가 70°이고 홈이 있을 때 개구리는 수로를 기어 올라가 탈출 할 수 있었다.(likelihood ratio chi-square=53.984, degree of freem = 6, Significance<0001).

금개구리 서식지 모니터링을 통하여 금개구리는 가래와 같은 수초가 발달된 흙농수로 안에서 서식하고 있으며, 양서류의 특성상 논과 농수로를 오가면서 살아간다. 습지가 점점 줄어들고, 흙수로가 콘크리트 수로로 바뀌면서 금개구리들의 개체수가 현저히 줄어들었다.

우리가 제작한 수로의 효과는 흡반이 없는 참개구리는 90° 직각 경사면을 올라갈 수 없으며, 80°에서도 이동이 불가능 하였다. 경사 70°에서는 홈이 파진 부분에 앞 다리를 붙이고, 잠시 쉬다가 다시 올라 갔다. 높이 90cm의 경사면을 올라가는데 걸리는 시간은 평균 15초가 걸리지 않았다. 크기가 작은 참개구리는 벽면을 타고 오르다가 홈 속에 들어가 숨기도 하였다. 실험을 통해 가로줄 무늬 홈 모양이 참개구리가 이동하는데 가장 적합하였으며, 흡반이 없는 참개구리도 홈을 이용하여 수로 밑으로 떨어지지 않고 이동을 하는 것을 알 수 있었다.

기존 만들어진 수로를 보완하는 방법으로는 콘크리트 수로의 구간 구간에 70°의 가로 홈 모양의 경사면을 만들어 끼워주는 것이다. 논에 인접해 있는 수로에 논 하나당 2~3개의 70°의 가로 홈 모양의 경사면을 끼워주면, 논쪽으로 양서류들이 이동하며 산란과 번식을 하며 서식할 것으로 예상된다.

자연과 인간이 조화롭게 공존할 수 있는 최고의 방안은 바로 ‘관심’이라고 생각한다. 관심이 없다면 인간의 입장에서 비용 절감과 편리함만을 내세워 생물들의 서식지를 파괴할 것이다. 흙수로를 콘크리트 수로로 덮어버리기 전에 논에 사는 다양한 생물종들이 살아갈 수 있는 생태수로가 마련되어야 한다.

기존의 시공된 46%의 콘크리트 수로에 홈을 보완해 주는 작업과 앞으로 시공될 54%의 콘크리트 수로는 우리의 제안처럼 70°정도의 기울기로 제작된다면 양서류와 다양한 생물종이 살아가는 건강한 생태계를 유지할 수 있을 것이다.

과학전람회를 마치면서

초등 5학년부터 지구사랑탐사대 활동을 시작했고, 점점 개체 수가 줄어드는 금개구리에 많은 관심이 생겼다.  그때부터 차근차근 과학전람회 준비를 하였다. 3년간의 금개구리 서식지 지역의 모니터링을 통해 개체 수를 확인하고 수로 제작과 실험을 통해서 최적의 결과를 산출할 수 있었다. 이 연구 결과를 만드는데 총 4년 6개월이 넘게 걸렸다. 양서류 보전 생태수로는 지금도 계속 연구 중이며, 더 나은 결과물로 만들기 위해 끊임없이 연구할 예정이다.