Recently, Korean government has introduced Multi Metric Indices (MMI) using various biocommunity information for aquatic ecosystem monitoring and ecosystem health assessment at the national level. MMI is a key tool in national ecosystem health assessment programs. The MMI consists of indices that respond to different target environmental factors, including environmental disturbance (e.g. nutrients, hydrological and hydraulic situation of site etc.). We used zooplankton community information collected from Korean lakes to estimate the availability of candidate zooplankton MMI indices that can be used to assess lake ecosystem health. First, we modified the candidate indices proposed by the U.S. EPA to suit Korean conditions. The modified indices were subjected to individual index suitability analysis, correlation analysis with environmental variables, and redundancy analysis among indices, and 19 indices were finally selected. Taxonomic diversity was suggested to be an important indicator for all three taxonomic groups (cladoceran, copepod, rotifer), on the other hand, the indices using biomass for large cladocerans and copepods, while the indices using abundance were suggested for small cladocerans and rotifers.

Gut contents analysis is essential to predict the impact of organisms on food source changes due to variations of the habitat environment. Previous studies of gut content analysis have been conducted using traditional methods, such as visual observation. However, these studies are limited in analyzing food sources because of the digestive process in gut organ. DNA metabarcoding analysis is a useful method to analyze food sources by supplementing these limitations. We sampled marine fish of Pennahia argentata, Larimichthys polyactis, Crangon affinis, Loligo beka and Sepia officinalis from Gwangyang Bay and Yeosu fisheries market for analyzing gut contents by applying DNA metabarcoding analysis. 18S rRNA v9 primer was used for analyzing food source by DNA metabarcoding. Network and two-way clustering analyses characterized the relationship between organisms and food sources. As a result of comparing metabarcoding of gut contents for P. argentata between sampled from Gwangyang Bay and the fisheries market, fish and Copepoda were analyzed as common food sources. In addition, Decapoda and Copepoda were analyzed as common food sources for L. polyactis and C. affinis, respectively. Copepoda was analyzed as the primary food source for L. beka and S. officinalis. These study results demonstrated that gut contents analysis using DNA metabarcoding reflects diverse and detailed information of biological food sources in the aquatic environment. In addition, it will be possible to provide biological information in the gut to identify key food sources by applying it to the research on the food web in the ecosystem.

Research on food sources through DNA metabarcoding is being used for various organisms based on high resolution and reproducibility. In the study, we investigated the difference in food sources between pre and post-starving in the three bivalve species (Anemina acaeformis, Anodonta woodiana, and Unio douglasiae) through DNA metabarcoding using 18S rRNA V9 primer. The food source of pre-starving appeared in 87 genera, 71 families, 51 orders, 35 classes, and 22 phyla. The primary food sources were the zoo and phytoplankton, including Chlamydomonadales, Euglenales, Ploima, Sphaeropleales, and Stephanodiscales. However, all zoo and phytoplankton were not observed after starving except Schizopyrenida and Rotifera. In Levin’s niche breadth analysis, the Bi index of A. woodiana is 0.3, which was higher than A. acaeformis (0.14) and U. douglasiae (0.21), indicating that they feed on various food sources. The niche overlap of A. acaeformis was measured as 0.78 in A. woodiana, 0.7 in U. douglasiae showing a relative high value compared to other bivalves. The trophic level of A. acaeformis, A. woodiana, and U. douglasiae based on the food source information were investigated as 2.0, 2.0, and 2.5, respectively. The results of the previous study on the trophic level using stable isotopes showed 1.8 to 2.4 values were similar to the results of this study. These results suggest that DNA metabarcoding can be an effective analyzing tool for the gut content in the bivalves.

Recently, with the development of genetic technology, interest in environmental DNA (eDNA) to study biodiversity according to molecular biological approaches is increasing. Environmental DNA has many advantages over traditional research methods for biological communities distributed in the environment but highly depends on the established base sequence database. This study conducted a comprehensive analysis of the habitat status and classification at the genus level, which is mainly used in eDNA (12S rRNA, 16S rRNA, 18S rRNA, COI, and CYTB), focusing on Korean registration taxon groups (phytoplankton, zooplankton, macroinvertebrates, and fish). As a result, phytoplankton and zooplankton showed the highest taxa proportion in 18S rRNA, and macroinvertebrates observed the highest ratio in the nucleotide sequence database in COI. In fish, all genes except 18S rRNA showed a high taxon ratio. Based on the Korean registration taxon group, the gene construction of the top 20 genera according to bio density observed that most of the phytoplankton were registered in 18S rRNA, and the most significant number of COI nucleotide sequences were established in macroinvertebrates. In addition, it was confirmed that there is a nucleotide sequence for the top 20 genera in 12S rRNA, 16S rRNA, and CYTB in fish. These results provided comprehensive information on the genes suitable for eDNA research for each taxon group.

Sampling gears for collecting fish are diverse, and the community of fish varies according to the selection and characteristics of the sampling gears. The present study compared the characteristics of fish communities in Yedang reservoir using four sampling gears (kick net, cast net, gill net, and fyke net). The kick net and cast net were inefficient in collecting the number of individuals. However, they increased the species diversity of fish inhabiting the waterfront. Although not many individuals were collected, the gill net mainly collected large fish. The largest number of individuals was collected in the fyke net, and the dominance was high due to the high species selectivity. Through Self-Organizing Map (SOM) analysis, large fish were collected in the gill net, whereas small fish were collected in the fyke net. The characteristics and efficiency of the fish differed depending on the sampling gears. It is expected that researchers will need to use it appropriately according to the characteristics of the sampling gears when investigating the fish community.

The macroinvertebrate community in the Singal reservoir, Yedang and Juam lake was investigated three times from April 2021 to October 2021. Each lake was investigated by dividing it into inflow, middleflow, and outflow. Additionally, sampling was conducted again by dividing it into the edge and center parts at each inflow, middle-flow, and outflow. Eight families of benthic macroinvertebrates were collected except for chironomids in the sampling sites. Dominant macroinvertebrates were investigated as chironomids, and Tubificidae was sub-dominant organisms. The density of macroinvertebrate community was higher in the edge area than in the center bottom of the lakes. The density of chironomids was low when the water level was high but was high when the water level was low. In the edge area of the middle-flow in Singal reservoir, the density of chironomids was 1,208 ind. m-2 in April when the water level was high, but it increased to 1,401 ind. m-2 in July when the water level was low. Similarly, the density of chironomids at the outflow of Yedang lake was high (1,990 ind. m-2) in July when the water level was low. The density of chironomids also decreased along with the increasing water level at all edge areas of Juam lake. These results indicated that it will be necessary to consider the water level when studying macroinvertebrate communities in the lake.

The fish community in the Seomjin River-Seomjin River Estuary-Gwangyang Bay coast continuum was investigated three times from March 2019 to October 2019. The collected species at the eight sites during the survey period were 49 species belonging to 31 families, including two endangered species. According to Bray-Curtis similarities, observations were divided into four groups based on the fish community composition; two groups (group 1, 2) and two uncategorized groups (group 3, 4). ANOSIM based on spatial and temporal groupings indicated that the spatial differences in fish communities (R=0.398, P=0.001) were relatively more important than the temporal differences (analysis of similarities, R=0.273, P=0.002). In particular, there were significant differences between groups 1 and 2 (analysis of similarities, R=0.556, P=0.001), and similarity percentage analysis revealed that Argyrosomus argentatus (9.4%), Favonigobius gymnauchen (6.9%) and Konosirus punctatus (5.9%) contributed to these differences of fish assemblages for each group. The fish fauna distributed in the Seomjin River-Gwangyang Bay ecosystem were spatially divided and the number of species and number of individuals showed seasonal differences. This study could be a basis for understanding changes in the fish community and implementing conservation and management strategies on major species within a continuous environment of the river-estuary-ocean continuum.

국내 멸종위기 어류 25종의 먹이원을 문헌 조사한 결과, 먹이원은 20문, 31강, 58목, 116과, 154속으로 나타났다. 먹이원 중 가장 많은 어류가 섭식한 먹이원은 분류군에 따라 절지동물문, 곤충강, 파리목, 깔따구과로 조사되었으며, 식물류 먹이원은 돌말문, 윷돌말강, 반달돌말목, 반달돌말과로 조사되었다. 계층적 군집분석과 NMDS를 이용하여 멸종위기 어류 20종의 먹이원 유형화 결과, 어류를 주로 포식하는 충식성 어류와 식물플랑크톤을 섭식하는 어류 2가지 유형으로 나타났다. 네트워크 분석의 허브 점수가 높은 먹이원은 파리목, 하루살이목, 날도래목, 강도래목, 딱정벌 래목으로 나타났으며 식물류 먹이원 중 허브 점수가 높은 쪽배돌말목과 반달돌말목, 김발돌말목으로 조사되었다. 먹이원 폭이 큰 어류는 연준모치 (PP)와 열목어, 좀수수치, 가는돌고기, 꼬치동자개, 퉁사리, 묵잡자루, 미호종개로 Bi 지수 값이 0.3 이상으로 조사되어 다양한 먹이를 먹는 것으 로 조사되었다. 반면, 금강모치, 부안종개, 감돌고기, 흰수마자, 다묵장어, 돌상어, 얼룩새코미꾸리, 북방종개는 Bi 지수 값이 0.1 이하로 조사되어 먹이원 다양성이 낮게 조사되었다.

호소 생태계에 대한 생물측정망 조사 및 평가지침은 동물플랑크톤 조사의 편의성을 고려하여 출현 종 수와 개체 군밀도, 군집 지수 등을 상대적으로 비교하기 위해 수심 5 m 이하의 얕은 호소-수변부에서 사선끌기, 수심 20 m 이상 호소-전수심 수직끌기, 그 이상의 깊은 호소-20 m까지의 수심을 대상으로 한 수직끌기를 제시하고 있다. 본 연구에 서는 지침에서 제시하는 방법 중 사선끌기법과 20 m 수직 끌기법을 각각 전수심을 대상으로 한 조사 방법과 비교하여 동물플랑크톤 군집 정보의 차이 및 특성에 대해 분석 하였다. 군집 지수의 경우 수심이 얕은 호수에서의 사선끌 기법/수직끌기법 비교에서는 차이를 보이지 않은 반면, 수 심이 깊은 호소에서는 끌기 수심을 20 m로 제한할 경우보다 전수심 수직끌기를 적용했을 때 다양도 및 풍부도 지수 가 상승하는 것으로 나타났다. 또한, 사선끌기 및 20 m 수직끌기를 통해 채집한 동물플랑크톤 시료로부터 표면~저층 상층부까지의 전수심을 채집 대상으로 설정한 경우보 다 약 3배 정도 높은 개체군 밀도가 계산되어, 동물플랑크톤 총 개체 밀도가 크게 과대 평가되는 것으로 나타났다. 이러한 차이는 동물플랑크톤 수직 분포 특성상 발생하는 수층별 동물플랑크톤 개체 밀도 차이 및 여과된 원수량의 차이에서 비롯된 결과로 판단되며, 이에 따라 호소를 대변 하여 수체 간 또는 수체 내 변동을 보다 정확히 파악하고 호 내 2차 생산과 관련한 기능적 정량 지표로서 동물플랑크톤 군집 정보의 활용을 고려할 경우, 수심에 따른 개체 군밀도 분포와 전체 개체수 환산 시 수층별 기여율을 고려한 전수심 수직끌기 방법의 적용이 보다 적절할 것으로 분석되었다.

국내 담수 어류 12과, 28속, 45종의 먹이원을 문헌 조사 한 결과, 동물류 먹이원은 16문, 24강, 54목, 126과, 212속으로 조사되었으며 식물류 먹이원은 10문, 18강, 42목, 63과, 82속으로 나타났다. 동물류 먹이원 중 가장 많은 어류가 섭식한 먹이원은 분류군에 따라 절지동물문, 곤충강, 파리목, 깔따구과로 조사되었으며, 식물류 먹이원은 돌말문, 윷돌말강, 반달돌말목, 반달돌말과로 조사되었다. SOM을 이용하여 45종 어류의 유형화 결과, 어류를 주로 포식하는 어류와 저서무척추동물을 포식하는 어류, 동물플랑크톤을 섭식하는 어류, 식물플랑크톤을 섭식하는 어류, 잡식성 어류 5가지 유형으로 나타났다. 네트워크 분석의 허브 점수가 높은 상위 5종의 어류는 블루길, 몰개, 수수미꾸리, 남방 종개, 새코미꾸리 순으로 나타났으며 먹이원 중 허브 점수가 높은 상위 5 종류의 먹이원은 파리목, 하루살이목, 이지목, 김발돌말목, 쪽배돌말목 순으로 조사되었다.

군집지수와 FD와의 상관분석 결과 FD는 군집지수 중 Shannon 다양도와 가장 높은 상관성을 보였다. 조사지점은 환경 특성에 따라 6개의 그룹으로 나누어졌으며, 고도에 따라서 뚜렷한 차이를 보였다. 이에 따라 고도가 높은 그룹 1은 산림의 비율이 많고 좋은 수질을 보였으나 고도가 낮은 그룹 6은 수질이 양호하지 않았다. 환경 구배에 따른 조사지역 그룹과 군집지수와 FD의 연관성 분석을 위해 NMDS를 시행하였으며 그룹 1~3에서 FEve를 제외한 모든 지수가 높았다. 그룹 간의 종구성은 그룹 1~3에는 하루살이목, 날도래목, 강도래목이 높았으며, 그룹 4, 5에는 잠자리목, 딱정벌레목이 주요하게 나타났다. 생물학적 형질은 그룹 1~3에서 생식기간이 길고, 이동성이 낮은 형질 특성을 보였으며 생물의 저항력 전략을 잘 보여주었다. 반대로 그룹 4~6은 생식기간이 짧고, 이동성이 높은 회복력의 전략을 뚜렷하게 반영해 주었다. 수질의 오염도가 낮은 상류는 교란의 빈도가 적고 공간적으로 높은 이질성을 가졌으며 생물이 주로 저항성 전략을 보였으며 생물이 서식지에 오래 머무를 수 있어 기능적, 구조적 생물다양성이 높게 나타났다. 반대로 수질의 오염도가 높은 하류는 교란의 빈도가 높고 공간적으로 균질성이 높으며 생물은 주로 회복력의 전력을 보여 교란에 의해 이동하거나 회피할 수 있는 휴면기, 고치, 세포, 알 등의 독특한 형태를 갖는 반면 생물다양성은 낮게 나타났다. 본 연구를 통해 저서성 대형 무척추동물의 기능적 다양성은 수서 생태계 환경과의 관계를 잘 설명해 주었다. 따라서 생물의 형질을 이용한 기능적 다양성은 잠재적으로 수생태계 건강성 평가에 효과적으로 이용될 수 있을 것이다.

1. 미소 해충의 자동 영상 인지 시스템 개발에 필요한 기초 자료를 확보하기 위해 화질에 따른 해충의 인지율을 조사하였다. 2. 곤충 영상은 스캐너를 이용하여 300, 600, 900, 1,200, 2,400, 4,800 dpi의 6단계 화질로 획득하였고 곤충 연구자에게 화질에 따른 인지율을 설문 조사하였다. 3. 나방류인 담배거세미나방과 배추좀나방의 경우 모든 dpi 에서 높은 인지율을 보였다. 4. 크기가 작은 포인세티아총채벌레와 담배가루이의 경우 모든 dpi에서 50% 미만의 낮은 인지율을 보였다. 5. 크기가 작은 총채벌레와 담배가루이 인지 시스템 개발에는 100 mm 매크로렌즈를 사용하거나 hand-held 형태의 디지털 현미경이 필요할 것으로 사료된다.

콜레마니진디벌 머미는 처리한 온도조건(6, 8, 10 및 12 ± 1℃) 중, 8℃에서 저장 10일 까지 50% 이상의 우화율을 보였다. 머미 우화율이 가장 높았던 8℃에서 콜레마니진디벌 머미의 저장기간에 따른 기생된 기장테두리진딧물 머미 수를 조사한 결과, 저장 후 진딧물 기생율이 급격히 떨어지는 것이 확인되었으며, 13일 이상의 저장할 경우 평균 기생율이 20%를 넘지 못하였다. 머미 상태로 저장기간 3일부터 10일까지는 기생율의 차이를 보이지 않았다. 콜레마니진디벌 성충은 3일 이상의 저장은 생존율이 급격히 감소하는 경향을 보여 성충태로의 저온저장은 불가능할 것으로 판단되었다. 고치 형성 후 2일차 된 예쁜가는배고치벌 고치를 6, 8 및 10 ± 1℃ 에서의 저장 기간에 따른 우화율을 조사한 결과, 8℃에서 가장 높은 우화율을 나타냈으며 최대 63일까지 저장이 가능하였다. 8℃ 조건에서 저장기간이 길어질수록 산란기주인 담배거세미나방 2, 3령 유충의 치사율과 고치 형성 수가 급격히 감소하는 경향이었으며, 최적 저장기간은 2주 정도인 것으로 판단되었다.

토마토 온실에서 담배가루이 (Bemisia tabaci) 유인을 위한 작물에 따른 선호도를 조사하였다. 피망, 토마토, 오이, 가지의 4 종류의 작물을 아크릴케이지에 같이 넣어두고 담배가루이 성충 30쌍을 방사하여 선호도 및 산란수를 조사하였다. 담배가루이 성충은 오이(약 40%)와 가지(약 40%)에서 가장 선호하였으며, 토마토(10%)와 피망(10%)의 선호도는 낮았다. 기주에 따른 담배가루이의 성충 30쌍의 산란수는 오이에서 485개로 가장 높았으며 가지(250), 토마토(131), 피망(126)의 순으로 조사되었다. 토마토 온실에 가지묘를 정식하였을 경우에는 토마토에서는 주당 약 20마리의 담배가루이가 조사되었으나 가지에서는 주당 400∼500마리의 담배가루이가 조사되어 토마토 온실에서 가지를 이용한 담배가루이 유인이 가능함을 알 수 있었다.