The invasive red swamp crayfish, Procambarus clarkii, is native to southcentral United States and northeastern Mexico. Recently, it has been being spreading in the wild in South Korea. However, its primary sources, introduction routes, establishment, and expansion in South Korea remain unclear. Here, we analyzed genetic diversity and population genetic structures of its domestic natural populations during early invasion, commercial stock from local aquaria (a suspected introduction source), and original United States population using mitochondrial COI gene sequences for 267 individuals and eight microsatellite markers for 158 individuals. Natural and commercial populations of P. clarkii showed reduced genetic diversity (e.g., haplotype diversity and allelic richness). The highest genetic diversity was observed in one original source population based on both genetic markers. Despite a large number of individuals in commercial aquaria, we detected remarkably low genetic diversity and only three haplotypes among 226 individuals, suggesting an inbred population likely originating from a small founder group. Additionally, the low genetic diversity in the natural population indicates a small effective population size during early establishment of P. clarkii in South Korea. Interestingly, genetic differentiation between natural populations and the United States population was lower than that between natural populations and aquarium populations. This suggests that various genetic types from the United States likely have entered different domestic aquariums, leading to distinct natural populations through separate pathways. Results of our study will provide an insight on the level of genetic divergence and population differentiation during the initial stage of invasion of non-indigenous species into new environments.

The aquarium pet trade is a source of potentially invasive crayfish species, which can be subsequently intentionally or unintentionally introduced into new environments. There were 34 species of freshwater crayfish imported into Korea for ornamental purposes. Starting with 1 species in 2008, it shows a trend of continuous increase every year with the maximum of 25 species in 2020. The number of freshwater crayfish imported into Korea for ornamental purposes was 1,172,159, with an annual average of 78,144 being imported. The population also recorded a record high in 2017 with a 38% increase in population imports compared to the previous year. Among the 34 pet crayfish imported into Korea, four species classified as high-risk and managed in the US and Europe were American crayfish (Procambarus clarkii), Cherax quadricarinatus, Cherax cainii, and Cherax destructor. In addition to American crayfish (P. clarkii), 3 types of high-risk invasive crayfish are designated as legally managed species by conducting an ecological risk assessment, raising awareness among importers, retailers and consumers through awareness-raising education on freshwater crayfish, and measures for route management such as species identification and improvement of labeling methods are needed.

국내 침입외래종 미국가재(Procambarus clarkii)의 생물모니터링을 환경유전자 분석과 함께 2021년 2월부터 10월까 지 완주군, 함평군, 나주시, 구례군 청주시, 5지점에서 수행하였다. 조사방법은 우산형통발과 둥근뜰채를 이용하였으며, eDNA 분석을 위해 8~10 L의 물을 채수하였다. 조사지 내의 동소종인 저서성 대형무척추동물과 함께 과거 분포기록 및 국내 가재류 유통 현황도 분석하였다. 조사결과 미국가재는 총 122개체가 확인되었으며, 함평군에서 59개체 (48.36%)로 가장 많은 개체수와 높은 환경유전자(eDNA)가 검출되었고 계절상 5월달에 출현 빈도가 가장 높았다. 암컷과 수컷의 비율은 21:5로 암컷이 우세하였으며, 크기는 암컷이 72.2±21.1 mm, 수컷이 80.5±15.6 mm, 어린개체가 25.3±9.8 mm이었다. 국내에 유입된 미국가재는 남서쪽 지역을 중심으로 확산되고 있는 것으로 파악되었으며, 과거에 출현 기록이 있는 서울지역에서는 확인되지 않았다. 미국가재에 외부공생하는 끈거머리지렁이류는 확인되지 않았으며, 국내의 출현한 미국가재는 일본에서부터 수입된 개체로 추정되었다. 국내에서 유통되고 있는 외래 가재류는 8종 이상이 었으며, 이중 마블가재(Procambarus virginalis)는 2021년에 환경부에서 유입주의 생물로 지정된 종으로 파악되었다. 미국가재 조사지역 일대에 서식하는 저서성 대형무척추동물은 총 3문 5강 39과 69종이 출현하였으며, 잠자리목이 24.62%, 딱정벌레목과 노린재목이 각각 16.92%로 우세하게 나타났다. 이 중 한반도고유종 1종, 적색목록 범주의 준위협(NT)으로 구분되는 1종, 갑각류는 총 6종이 출현하였다. 섭식기능군에서는 잡아먹는무리가 서식기능군에서는 기어오르는무리가 전체적으로 우세하여 출현하였다. 조사지역 내의 미국가재는 수초와 수변부 식생이 풍부한 지역을 선호하며, 수질이 탁한 곳에서도 내성이 강한 것으로 분석되었다. 잡식성인 미국가재는 동소종에서 우세하게 출현하는 육식성 저서생물과 상호 경쟁관계를 유지할 것으로 보이며, 먹이사슬에 따른 생태계 교란이 지속적으로 일어날 것으로 판단된다.

미국가재는 멕시코 북동부 및 미국 중남부가 원산지로, 전 세계에 유입되어 서식처 파괴와 토착종과의 경쟁 등 많은 문제를 야기하고 있다. 본 조사에서 영산강 6개 지점, 만경강 5개 지점, 섬진강 2개 지점 금강 1개 지점에서 확인되었으며, 주요 수계에서 정착 서식하는 것으로 나타났다. 완주군 서봉리와 함평군 모산리는 20개체 이상이 확인 되어 비교적 큰 개체군을 형성하고 있을 것으로 추정된다. 높은 이동성과 환경적응력으로 보아 확인된 지점에서 타 수계로의 유입 가능성이 매우 높을 것으로 생각되며, 이에 지속적인 확산 현황 파악과 생태계 피해 예방을 위한 지속적 제거 노력이 필요하다.

The red swamp crayfish (Procambarus clarkia) originated from the North America distribute widely as invasive species throughout the world including Europe, Asia, Africa, North America and South America. The red swamp crayfish is also an invasive species in South Korea. We aimed to characterize the occurrence and distribution pattern of the red swamp crayfish, and evaluate the potential distribution of this species in South Korea. In South Korea, the red swamp crayfish was firstly reported in Seoul in 1996, and recently its occurrence is frequently reported at streams or reservoirs at different regions, showing the expansion of its distribution area. The red swamp crayfish has high potential to occur in the nationwide scale in South Korea because of their biological adaptation, effects of climate change, changes of their habitat condition, and various types of human activities. Finally, our results revealed the necessary to conduct an extensive field survey, to keep up a monitoring program for the occurrence of alien species, and to implement a strategy to prevent the dispersal of alien species in the natural ecosystems.

미국가재 P. clarkii는 미국 남부지역이 원산지며, 미국, 아시아, 아프리카, 유럽 등 전 세계에 걸쳐 서식하며, 유럽에서 는 토종가재와의 경쟁 등 생태계를 교란하는 것으로 알려져 있다. 본 조사에서 영산강수계의 지석천 (15.5 km 구간)과 대초천 (6.1 km 구간)에서 미국가재의 서식이 되었다. 연구기간 동안 채집된 미국가재는 총 33개체이며, 3월에 채집된 암컷 1개체서는 복부에 붙어 있는 215개체의 어린가재가 확인되었다. 다항목수질측정기를 활용한 서식 환경의 분석결과 수온 2.4~32.8°C의 범위로 확인되었고, 전기전도도는 53.4~502.3 μS cm-1, 시기와 지점에 따라 일정한 변화 패턴을 보이지는 않았으며, 용존산소량은 0.74~22.64 mg L-1로 조사지점과 계절에 따른 변화의 폭이 크게 나타났다. 보다 정밀한 수온과 기온의 변화를 파악하기 위해 온습도데이터 로거를 설치하여 측정한 결과 기온은 - 9~48.1°C로 연중 기온 변화폭이 57.1°C로 폭넓게 나타났으며, 수온의 2.9~33.9°C로 연중 수온 변화폭은 31°C로 확인되었다. 기온의 변화폭이 넓게 나타난 이유는 온습도데이터로고의 설치를 직사광선에 노출되는 장소로 선정하였기 때문으로 연중 기온의 변화폭과는 다소 차이가 있을 수 있다. 미국가재는 높은 적응력과 넓은 환경내성 범위를 가지며, 새로이 유입된 지역에서 급격하게 증가하여 토착생물에 부정적 영향을 미치는 것으로 보고하고 있다. 또한 질병과 기생충 전파의 매개로서 작용하며, 굴 파는 행동으로 인해 농경지와 양식장에 피해를 야기할 수 있어 이에 대한 신속한 조사와 연구가 수행되어야 한다.

Genomic DNA samples isolated from four geographical freshwater crab (Eriocheir sinensis) populations collected in the inland of the Korean Peninsula (Gunsan, Paju, and Nampo) and a Chinese site, were used for PCR amplification. Seven decamer primers generated 19 specific loci (19/243 loci, 7.81%) in the Gunsan population, 32 (32/215 loci, 14.88%) in the Paju population, 19 (19/231 loci, 8.23%) in the Nampo population and 62 (62/340 loci, 18.24%) in a Chinese population. The average 8.9 specific loci exhibited inter-individual-specific characteristics, thus revealing DNA polymorphisms in the Chinese population. The number of unique shared loci to each population and number of shared loci by the four populations were generated by molecular analysis using seven primers in four populations. 35 unique shared loci to each population, with an average of 5.0 per primer, were observed in the Gunsan population, and 50 loci, with an average of 7.1 per primer, were observed in the Chinese population. The hierarchical dendrogram indicates three main branches: cluster 1 (GUNSAN 01GUNSAN 05, PAJU 06PAJU 10 and NAMPO 11NAMPO 15) and cluster 2 (CHINESE 16, 17, 18, 19 and 20). Conclusively individual no. 20 of the PAJU 10 freshwater crab was most distantly related to CHINESE no. 20 (genetic distance = 0.667). Taken together, these results demonstrate the potential of RAPD analysis to identify diagnostic markers for the identification of four freshwater crab populations.