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생태와 환경 KCI 등재 Korean Journal of Ecology and Environment

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권호

Vol. 53 No. 3 (2020년 9월) 9

Original article

1.
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멸종위기 양서류 금개구리의 생물학적 특성 및 증식을 위한 기초자료 확보를 위해 난 발생 및 올챙이 초기 먹이 종류에 따른 영향에 대한 연구를 수행하였다. 사육수조 내에서 자연산란한 금개구리의 수정란을 현미경 하에서 관 찰하였다. 수정란은 교질층에 둘러싸인 구형으로, 동물극과 식물극이 명확하게 구분되었다. 수온 27.0±1.0°C에서 수정 후 31시간 뒤에 부화하였으며, 수정 후 175시간 뒤에 아가미 뚜껑을 완성하였다. 개구 이후 단계부터 35일 간 먹이종류별 성장 및 생존율을 분석한 결과 식물성 사료와 테트라민 단독 공급군의 평균 증체율 (각각 5843.9%, 5736.3%), 평균 일일성장률 (각각 11.67%, 11.62%)이 다른 공급군들 (증체율: 641.8~4625.2%, 일일성장률: 5.72~11.01%)에 비해 가장 높았고 (P<0.05), 야채 공급군이 가장 낮았다 (P<0.05). 평균 사료 효율은 식물성 사료 공급군이 177.83%로 야채 공급군 10.29%에 비해 약 17배 높았다. 또한 식물성 사료와 테트라민 단독 공급군의 평균 생존율은 각각 97.5%, 100%로 가장 높았으며, 야채 공급군은 32.5%로 가장 낮았다. 따라서 금개구리의 성공적인 증식을 위한 올챙이 먹이는 식물성 사료 또는 테트라민을 단일로 공급하는 것이 가장 효율적인 것으로 판단된다.
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2.
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본 연구는 영산강·섬진강 수계에 위치한 16개 호소에 대해서 어류군집을 조사하고 호소별, 호소 규모별 어류군집 특성을 분석하였다. 조사 방법과 지점수는 환경부의 “생물측정망 조사 및 평가 지침”에 따라 이루어졌으며, 소형호, 중형호, 대형호로 구분하여 어류군집을 비교 분석하였다. 2018년 (7개 호소)에서 2019년 (9개 호소)에 이루어진 조사에서 총 13과 44종의 어류가 채집되었으며, 우점종은 치리 (Hemiculter eigenmanni, RA, 32.9%), 아우점종은 블루길 (Lepomis macrochirus RA, 31.4%)로 나타났다. 호소 규모에 따라 분석한 결과 소형호에서는 평균 (±표준편 차) 11±2.9종이 채집되었으며, 중형호는 14.3±2.1종, 대 형호는 22.7±0.6종으로 호소의 규모가 커질수록 출현 종수가 증가하는 양의 상관성을 나타냈다. 호소 규모별 어류 군집 요인은 총 6개 항목 (총 종수, 총 개체수, 풍부도, 초식 성종 개체수 비율, 육식성종 개체수 비율, 외래종 종수)에서 차이를 보였다 (P<0.05). 호소별 어류군집 유사도 분석 결과 16개 호소가 60%의 유사도에서 5개 그룹으로 구분 되었으며, 군집 유사도는 호소의 규모보다는 호소 간 거리, 수계, 호소의 발달 위치 및 환경유형이 영향을 미치는 것 으로 나타났다. 본 연구는 국내 호소의 어류군집 구조 이해에 도움이 될 수 있으며, 특히 영산강·섬진강 수계의 호소 관리 및 정책 마련에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
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3.
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본 연구는 우리나라 하천 내 주요 외래어류 종인 떡붕어 (Carassius cuvieri), 배스 (Micropterus salmoides), 블루길 (Lepomis macrochirus)에 대한 국내 서식 환경을 확인하고, 어류 군집에 대한 영향을 분석하였다. 해당 외래어류종은 모두 어류 종수가 많고 종다양성이 높은 곳에 주로 서식하였다. 각 외래어류의 개체수가 증가할 때, 전체 어류의 출현 종수 및 개체수는 감소하여 어류 군집에 부정적인 영향을 보여주었다. 또한 생물 연결망을 구성한 결과, 하천 내 떡붕어는 쏘가리와 우리나라 고유종인 참갈겨니, 참 중고기 등과, 배스와 블루길은 가물치 및 쏘가리와 고유종인 참중고기와 줄납자루 등과 낮은 출현 유사성을 보였다. 그리고 외래어류 3종 모두 각각의 연결망을 구성하는 다수의 어류들과 낮은 출현 유사성을 보여, 잠재적으로 외래 어류에 의한 어류 군집 내 피해 및 교란이 크게 나타날 것으로 예상되었다. 본 연구의 결과, 국내 하천생태계 내 유입된 지 50년 가까이 지난 외래어류 3종은 여전히 하천 내 어류 군집과 국내 고유종에 부정적인 영향을 미치고 있었다. 따라서 하천 내 외래어류에 대한 지속적인 모니터링과 관리가 요구된다. 차후 다양한 외래어류 및 하천생태계 내 생물분류군에 대한 통합적 연구가 수행된다면, 하천생태계 전반에 대한 외래어류의 영향 평가 및 구체적인 생물 자원 관리 방안 마련이 가능할 것이다.
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4.
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국내 주요 6개 하천의 보에 설치된 어도에서 2~9년 이상 매월 연속적이고 장기적으로 어류의 어도이용을 조사하였다. 어류의 어도 이용은 어도 출구부에서 trap에 의한 직접 채집 방법으로 조사하였다. 6개 지점의 어도를 이용하는 어류와 하천에 서식하는 어류의 군집구조는 차이를 보였다. 어류의 어도 이용은 대략 2~7종이 전체의 80% 이상을 차지하였다. 이것은 어류의 어도 이용이 종적 생리특성에 따라 특화된 결과로 보이며, 단순히 어도에서의 흐름에 따라 어도 이용을 유인하는 경우는 많지 않은 것으로 보인다. 또한, 6개 지점에서 어도 이용 어류의 분포는 하천의 위치 및 보에 설치된 어도형식에 따라 달랐다. 이러한 차이는 해양 및 하구로부터 이동한 회유종의 분포 여부에 의한 결과로 보인다. 또한, 어도형식에 따른 수리특성의 차이도 영향을 주었다. 대체로 어도 내부에서 상대적으로 빠른 유속을 보이는 버티컬슬롯식 어도에서 어도이용 종수가 적고 유영능력이 좋은 어류의 비율이 높았다. 어도를 이용하는 주요 어류의 분석결과는 어도 계획과 이를 위한 주요 대상종의 선정에 활용될 수 있을 것이다.
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5.
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보구치는 난류성으로 전 세계적으로 널리 분포하며 해양 저층에 주로 서식하는 어종이다. 광양만에 서식하는 보구치의 미토콘드리아 DNA에서 cytochrome c oxidase subunit I (COI) 유전자를 발굴하고 해양 어류종에서의 계통유전학적인 위치를 분석하였다. 발굴된 미토콘드리아 DNA 내 605 bp COI 시컨스의 다중배열 결과 광양만 보구치들 에서는 높은 염기서열 상동성을 확인하였다 (98~100%). 하지만 광양만 내해와 외해의 어획지점에 따라 염기서 열 변이가 다르게 나타나는 것을 확인하였다. 외해지점의 보구치들에서 COI 내 염기서열 변이가 높게 나타났다 (43.2~70.3%). 나아가 13종 어류의 COI 계통유전학적 분석결과 광양만 보구치는 타이완에서 보고된 보구치와 하나의 계통군 (clade)으로 묶이고 진화적 거리는 0.036으 로 나타났다. 또한 민어 (M. miiuy)와 대두이석태 (Pennahia Macrocephalus)에 속한 어종과 진화적 거리가 가까운 것으로 나타났다 (0.041~0.048). 본 연구의 결과는 국내산 보구치의 분자 계통유전학적 정보를 제공함으로 연안환경에 따른 어류자원 모니터링 및 종다양성 관리에 주요한 유전 적 자료로 활용될 것이다.
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6.
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한강수계 상천천에서 한강납줄개 Rhodeus pseudosericeus와 떡납줄갱이 R. notatus의 잡종으로 추정되는 2개체를 채집하였다. 자연잡종 개체의 체색은 황갈색으로 한강 납줄개와 떡납줄갱이의 중간적인 특성을 나타냈지만, 전반적으로 떡납줄갱이의 특징이 두드러졌다. 계수 및 계측 형질에서 등지느러미 기조수, 뒷지느러미 기조수, 종렬비늘 수의 3가지 형질은 hybrid index (HI) 값이 0으로 나타나 떡납줄갱이의 형질을 따랐다. 체장에 대한 등지느러미 기점 거리 (HI=74.6), 뒷지느러미 기점 거리 (HI=75.3), 배지느러미 기점 거리 (HI=77.6)는 한강납줄개의 형질을 따르는 것으로 나타났다. 새파수 (HI=55.3), 체장에 대한 체고 (HI=67.9), 두장에 대한 문장 (HI=43.4), 양안간격 (HI=44.8)의 4가지 형질은 한강납줄개와 떡납줄갱이의 중간형질을 나타내는 것으로 나타났다. 나머지 14가지 형질은 0과 100 사이를 벗어나 잡종개체만의 고유한 특성을 나타냈다. Recombination activating gene 1 (RAG1) 분석 결과 잡종개체는 부모종의 유전자가 중복되어 나타나자 연잡종으로 판별되었으며, cytochrome b gene (COB)를 분석한 결과 한 개체는 한강납줄개를 모계로, 또 다른 한 개체는 떡납줄갱이가 모계로 나타났다.
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7.
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깔따구 (Diptera: Chironomidae)는 저서성 대형무척추동 물로 환경오염 및 수질 모니터링에 이용되는 중요한 지표생물이다. 본 연구에서는 인천 수돗물 정수장에서 발견된 깔따구류의 정밀한 종 동정을 위해 형태적 분류와 미토콘드리아 DNA에서 cytochrome c oxidase subunit I (COI) 유전자의 염기서열을 이용하여 분석하였다. 정수장 6곳의 20 개체는 안개무늬날개깔따구 (Chironomus kiiensis) 12개체, 노랑털깔따구 (Chironomus flaviplumus) 6개체, 등깔따구 (Chironomus dorsalis) 1개체, 용산무늬깔따구 (Polypedilum yongsanensis) 1개체 등 4종으로 확인되었다. 각 깔따구 종의 형태적 특징은 두부, 하순기절, 대악, 안테나, 발톱의 형 태적 특징을 살펴보았다. NCBI Genbank에 등록된 깔따구 17종 21개체의 COI 염기서열을 바탕으로 본 연구에서 조사된 20개체의 계통진화적 분석한 결과 각 4종의 깔따구 COI 염기서열은 등록된 동인 종과 높은 상동성을 보이며 (99~100%) 같은 계통군 (clade)으로 나타났다. 이러한 결과는 국내 깔따구의 종 동정을 위한 형태적 - 유전적 정보를 통합적으로 제공함으로 담수생태계의 모니터링을 위한 주요한 정보로 활용될 것이다.
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8.
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We investigated the growth response and population regeneration of four halophyte species: Suaeda japonica, Salicornia europaea, Suaeda maritima and Suaeda glauca, when climate change proceeds caused by increased CO2 concentration and temperature. The plants collected from habitat in 2018 were transplanted into Wagner pots, and cultivated for two years in greenhouse divided into a control (ambient condition) and a treatment (elevated CO2+elevated temperature). The shoot length of halophytes was measured in July of each year, and the population regeneration rate was measured in October 2019. The shoot lengths of S. japonica and S. glauca had no difference between control and treatment for two years. Those of S. europaea were longer in control than treatment for two years. Those of S. maritima had no difference between control and treatment in 2018 but were longer in control than treatment in 2019. In control, the shoot lengths of S. japonica, S. europaea and S. glauca had no difference between years while those of S. maritima were longer in 2018 than in 2019. In treatment, those of S. japonica, S. europaea and S. maritima were shorter in 2019 than 2018 but S. glauca had no difference between years. The regeneration rates of S. japonica, S. europaea and S. glauca were lower treatment than control, and there was no difference in the regeneration rate of S. maritima. In conclusion, if climate change progresses caused by the increase of CO2 concentration and temperature, the shoot lengths of S. japonica, S. europaea and S. maritima will be shortened, and the regeneration rate of population will be increased only in the S. maritima.
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9.
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Smart farm is a high-tech type of plant factory that artificially makes environmental conditions suitable for the growth of plants and manages them to automatically produce the desired plants regardless of seasons or space. This study was conducted by identifying the effects of Hertz and Duty ratio on the photosynthetic rate of ginseng, a medicinal crop, to find the optimal conditions for photosynthetic responses in smart farms. The light sources consisted of a total of 10 chambers using LED system, with 4 R+B (red+blue) mixed lights and 6 R+B+W (red+blue+white) mixed lights. In addition, the Hertz of the R+B mixed light was treated at 20, 60, 180, 540, 1620 and 4860 hz respectively. The R+B+W mixed light was treated with 60, 180, 540, and 1620 hz. Afterwards, experiments were conducted with the duty ratio of 30, 50, and 70%. As a result, the photosynthetic rate of ginseng according to duty ratio and Hertz was the highest at 60 hz when duty ratio was set to 50%. On the other hand, that was the lowest when the duty ratio was 30% at the same 60 hz. In addition, the photosynthetic rates were highest in the R+B mixed light and R+B+W mixed light at 60 hz. Therefore, the condition with the highest photosynthetic rate of ginseng in smart farms is 60 hz when the duty ratio in R+B mixed light is 50%.
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