본 연구는 동해유입하천 (강릉 연곡천, 양양 남대천), 한강수계 (섬강, 속사천), 낙동강수계 (길안천)에 서식하는 참갈겨니 (Zacco koreanus) 개체군을 대상으로 채집된 110개 체로부터 미토콘드리아 DNA COI 유전자 (mitochondrial DNA cytochrome oxidase I)를 분자마커로 이용하여 계통지리학적 분석을 수행하고, 추가적으로 강릉 연곡천 상·중· 하류 개체군을 대상으로 집단유전학적 분석을 수행하였다. 계통지리학 분석 결과, 동해유입하천과 한강수계의 참갈겨니 개체군은 동일한 단일계통을 나타내었고, 낙동강수계의 개체군은 상이한 계통으로 분기됨을 나타내었으며, 다른 수계 계통과의 유전적 거리 수치 범위가 평균 4.0% (3.7~4.2%)로서 동일종 이상 수준을 보여 잠재종 가능성을 시사하였다. 참갈겨니가 서식하는 수계에 따른 형태학적 차이는 연구된 바 있으나 DNA 염기서열의 변이를 이용한 분자유전학적 연구는 부족한 실정이므로 본 연구 결과는 향후 낙동강수계 참갈겨니 개체군의 계통분류학적 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 집단유전체학 및 생태학적 분석을 통하여 관찰된 낙동강수계 계통이 다른 종, 잠재종 혹은 단순히 큰 수준의 종내 변이를 나타내는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 강릉 연곡천 상·중·하류에 서식하는 개체군의 집단유전학 분석을 통해 중류의 개체군이 상대적으로 높은 다양성을 나타냈으며 상·중·하류 개체군 간의 유전적 차이는 나타나지 않았다. 이는 상·중·하류 개체군 간 유전자 확산이 원활하게 이루어지고 있음을 의미하며 하천의 개체군 간 연결성을 판단할 수 있는 지표로 활용될 수 있다. 하지만 생태학적 시간 스케일의 연구에 더 적합한 분자마커를 이용한 추후 연구가 필요할 것으로 사료된다.

본 연구는 봉선사천에 재도입된 참갈겨니(Zacco koreanus) 개체군과 복원 개체군의 원 서식처인 조종천과 수동천의 종조성 및 하천 수환경을 평가하고, 하천별 서식하고 있는 참갈겨니의 생육상태 및 생식능력을 비교ꞏ분석하고자 하였다. 현지조사는 참갈겨니의 산란시기를 고려하여 2016년 6월에 조사를 실시하였다. 물리적 수환경 분석 결과 하천별 모두 고도, 유폭, 수심의 차이는 적은 것으로 나타났으며, 하상구조는 Boulder, Cobble, Pebble의 비율이 높은 것으로 조사되 었다. 이화학적 수환경 분석 결과 수온, pH, DO, BOD, EC 항목에서 하천별 모두 뚜렷한 차이를 보이지는 않는 것으로 분석되었다. 어류상 조사결과 봉선사천에서 총 3과 11종 530개체가 출현하였으며, 조종천에서 총 4과 12종 293개체, 수동천에서 총 4과 11종 361개체가 채집되었다. 하천별 모두 참갈겨니가 우점하고, 피라미(Zacco platypus)가 아우점하는 것으로 나타났다. 한국고유종은 하천별 모두 각각 6종씩 출현하여 50.0% 이상의 높은 고유종 빈도를 보였다. 군집지수 분석결과 평균 우점도지수는 0.63(±0.05, BS)~0.72(±0.01, JJ), 평균 다양도지수는 1.55(±0.06, JJ) ~1.78(±0.11, BS), 평균 균등도지수는 0.71(±0.03, JJ)~0.76(±0.02, BS), 평균 풍부도지수는 1.61(±0.33, JJ)~1.73 (±0.24, SD)의 범위로 분석되어 조사하천별 군집지수의 차이는 적은 것으로 나타났다. 유사도 분석결과 75.4%의 유사성을 기준으로 A와 B 두 개의 Group으로 구분되었으며, 조사지점별 어류상이 유사한 것으로 분석되었다. 정량적 서식처 평가 지수(QHEI) 분석 결과 QHEI는 평균 151.0(±46.0)으로 양호한 서식처 환경을 가지고 있는 것으로 분석되 었다. 참갈겨니 개체군의 Length-weight 분석 결과 복원 개체군과 원 서식처 개체군의 회귀계수 b값이 3.0 이상으로 나타났으며, 비만도 지수 기울기는 양의 기울기를 갖는 것으로 분석되었다. 또한 복원 개체군에 비해 상대적으로 원 서식처 개체군의 회귀계수 b값 및 비만도 지수 기울기가 높은 것으로 나타났다. 참갈겨니 개체군의 Length frequency 분포를 분석한 결과 하천별 모두 안정적인 생활사를 유지하고 있는 것으로 분석되었으나 상대적으로 1년생 개체군에서 복원 개체군 보다는 원 서식처 개체군의 성장속도가 빠른 것으로 나타났다. 생식소중량 지수(GSI) 분석 결과 상대적으 로 수컷과 암컷 모두 원 서식처인 조종천과 수동천의 개체군 보다 봉선사천 참갈겨니의 GSI median 값이 높은 것으로 분석되었다.

We collected fishes at the 12,873 sites in stream order (1~7) from 2008 to 2016. In the results, two populations (Zacco platypus and Zacco koreanus) represented distributional differences in the stream order gradient, and correlation analysis showed that the two populations had a potential competitive relationship. The ecological characteristics of the fish except for the Z. platypus and the Z. koreanus, according to the gradient of stream order showed a pronounced gradient in the species such as intermediate species, sensitive species, carnivores, herbivores and omnivores. The two populations showed a high correlation between intermediate species, sensitive species of the tolerance guild and omnivores, insectivores of the trophic guild. Fish assessment index (FAI) was negative relation with stream order. According to the stream order gradient, the two populations showed different correlations with FAI.

오늘날 인간 활동에 의해 수천종의 동·식물들이 멸종되 고 그에 따라 개체군이 사라지며, 유전변이가 감소됨으로써 생태계 전체가 파괴되고 있는 상황에 이르렀으며, 현재 우 리는 그 어느 때보다도 생물다양성 및 환경 문제에 대하여 민감하게 반응하고 있는 시대에 살고 있다. 본 연구의 대상 지역인 광릉수목원은 경기도 포천시 소흘읍에 위치해 있으 며, 1930년에 수목원으로 지정이 되었다. 1,118 ha 면적에 천연림 상태로 매우 잘 보존되어있으며, 식물 3,344종과 동 물 1,668종 등이 서식하고 있는 것으로 알려져 있다. 또한 국내에서 4번째로 유네스코 세계 생물권보존지역으로 지정 이 되어 있는 상태이다. 하천은 여러 생물들의 이동 통로인 역할과 동시에 서식처 를 제공하며, 에너지의 고정과 순환, 오염물질을 스스로 정 화하는 자정작용 등 중요한 기능을 담당함으로서 하천생태 계와 육상생태계의 연속된 생태계를 구성하고 있다. 하천에 서식하는 어류는 이동성이 매우 크며, 서식환경의 변화에 민감하게 반응하는 생물군 중 하나로서 하천생태계 내에서 고차 소비자이자, 수환경에 따라 다양한 반응을 보이는 생 물이다. 또한, 자연적 환경변화 뿐만 아니라 인위적 교란에 민감하게 반응하는 특성을 지니고 있으므로, 특정 어류 개 체군의 생물군집 분석을 통해 하천 및 호수생태계에 미치는 영향을 종합적으로 평가할 수 있다. 국립수목원은 국내 최고의 산림생물종 연구기관으로 관 광을 목적으로 오는 대중들은 대부분 수목원 내에 서식하고 있는 식물자원들을 관람하기 위한 목적으로 방문하지만 수 목원내의 하천에 서식하고 있는 어류에 대한 관심은 미미한 상황이다. 따라서, 2008년 종다양성 복원사업으로 방류를 실시한 참갈겨니 개체군의 군집 및 건강성을 파악하고, 과 거와 현재의 광릉수목원의 어류상 비교를 통해 하천의 건강 성을 평가하여 봉선사천의 하천복원 및 보전에 필요한 기초 자료를 제공하고자 한다. 본 조사는 2015년 4월부터 2015년 9월까지 총 3회에 걸 쳐 실시하였으며, 조사지점의 선정은 과거 모니터링이 실시 된 7개지 지점 중 동일한 6개 지점을 선정하였으며, 복원된 참갈겨니의 최상류 서식처를 파악하기 위해 봉선사천 수계 상류 2지점을 추가적으로 조사하여 총 8개 지점에서 조사를 실시하였다. 조사기간 동안 채집된 어류는 총 8과 22종 2,960 개체가 출현하였다. 한국고유종으로는 긴몰개(Squalidus gracilis majimae), 돌마자(Microphysogobio yaluensis), 참 갈겨니(Zacco koreanus) 등 총 7종(31.82%)이 확인되었으 며, 환경부지정 법적보호종과 생태계교란종은 출현하지 않 았다. 우점종 및 아우점종은 피라미(Zacco platypus)가 1,348 개체(45.54%)로 우점하였으며, 참갈겨니가 561개체(18.95%) 로 아우점하였다. 조사지점별 평균 어류 군집분석 결과 우점 도지수는 0.66±0.15 (St. 7) ~ 1.00±0.00 (St. 1), 다양도지수 는 0.24±0.04 (St. 1) ~ 1.68±0.36 (St. 3), 균등도지수는 0.34±0.12 (St. 8) ~ 0.74±0.17 (St. 4), 풍부도지수 0.25±0.02 (St. 1) ~ 2.22±0.38 (St. 3)의 범위로 분석되었다. 우점도는 높고 다양도, 균등고, 풍부도가 낮은 St. 1이 가장 불안정적인 군집을 유지하고 있는 것으로 나타났으며, St. 3에서 비교적 안정된 군집구조를 유지하고 있는 것으로 분석되었다. 조사 시기에 따른 지점별 평균 어류 평가지수(FAI)를 분석한 결 과 47.97±7.22 (St. 8) ~ 89.27±9.53 (St. 7)의 범위로 분석되 었다. 지수값이 가장 낮은 St. 8이 보통의 C등급으로 나타났 고, St. 1, 2, 3, 4, 6은 양호의 B등급, St. 5, St. 7은 최상의 A등급으로 분석되었다. 조사 지점별 FAI에 대한 One Way ANOVA test결과 왕숙천수계인 St. 8은 P-value 값이 < 0.01보다 낮게 나타나 봉선사천 수계의 조사지점들과는 유 의한 차이를 보였으며, 봉선사천 수계 중 St. 5와 St. 7지점 에서 St. 1, 2, 3, 4, 6과 p-value 값이 < 0.01보다 낮게 나타나 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었다. 조사 유역별 채 집된 종과 개체수의 유사도 분석결과 12.25%의 유사성을 기준으로 Group-A와 Group-B의 2개의 Group으로 구분되 었다. Group-A는 봉선사천 본류 St. 2, 3, 5, 6, 7과 왕숙천인 St. 8로 구분되었으며, St. 6과 St. 7이 87.47%로 가장 높은 유사성을 보였다. St. 5는 51.37.%로 다른 조사지역에 비해 다소 낮은 유사성을 보였다. Group-B는 봉선사천 최상류지 점인 St. 1와 봉선사천 지류인 St. 4로 78.39%의 높은 유사 성을 나타내는 것으로 분석되었다. FAI와 종수, 개체수, 군 집지수, 수질 항목들 간의 상관성을 파악하기 위해 pearson correlation 기법을 통한 다변량분석을 실시한 결과 종수, 다양도, 균등도, 풍부도, SS는 양의 상관성으로 분석되었으 며, 개체수, 우점도, IS, TS는 음의 상관성을 보였다. 또한 여러 항목 중 우점도, 다양도, 균등도, IS, SS 항목에서 p-value 값이 0.01보다 낮은 값으로 나타나 다른 항목들에 비해 FAI와 매우 높은 상관성을 갖는 것으로 분석되었다. 2008년 봉선사천 내 참갈겨니 방류사업 이후 2011년 모니 터링 결과 채집된 참갈겨니는 123개체였으며, 본 조사에서 채집된 참갈겨니는 총 561개체로 2011년 보다 개체수가 증 가한 것으로 나타났다. 또한 참갈겨니와 공서종이면서 우세 종인 피라미 개체는 2011년에 756개체가 채집된 반면, 2015년에는 607개체가 채집되어 개체수가 감소한 것으로 나타났다. 봉선사천에 복원된 참갈겨니를 대상으로 전장-체 중 상관관계 분석을 실시한 결과 성장도지수의 회귀계수 b값이 3.1327로 분석되었으며, 비만도지수 분석결과 Slope 값이 0.0015로 나타났다. 과거 2011년 조사결과는 회귀 계 수 b값이 3.029로 분석되었으며, 비만도 지수 Slope는 0.0004로 나타났는데, 본 조사 결과 과거 조사결과에 비해 회귀 계수 b값 및 Slope 값이 다소 상승하여 생육상태 및 먹이 이용능력이 양호해 진 것으로 분석되었다. 참갈겨니 전장빈도분포 분석결과 Age0+ < 39㎜, 40 < Age1+ < 89㎜, 90㎜ < Age2+ < 129, Age3+ > 130㎜의 범위로 분석되었으 며, 당년생부터 3년생까지 전장빈도 분포 그래프가 정규분 포를 그리는 것으로 나타났다.

Trophic and tolerance gradients on the ranges of ambient nutrients (N, P) and other water quality were tested on two species of Zacco temminckii (Zt) and Zacco platypus (Zp). For water chemistry, trophic gradients and BIM model analysis, 76 streams and rivers were sampled during 2004 - 2005. The populations of Zt had a narrow tolerance with a low limit (< 300 μg L-1) over a phosphorus gradient, whereas the Zp occurred in high TP up to 1180 μg L-1. There was a 4-fold difference in mean TP between two species and the tolerance range of phosphorus in Zp was significantly greater than in Zt (t = 5.25, p < 0.001). The chemical tolerance of two species had a similar pattern in nitrogen and other chemical parameters. The proportion of insectivores co-occurred with Zt was > 40% and was nearly two times greater (p < 0.001) than was that co-occurred with Zp. The omnivores co-occurred with Zp were significantly greater (t = 9.74, p < 0.001) than those co-occurred with Zt. The model values of BIM co-occurred with Zt were significantly greater (t = 13.67, p < 0.001) than those of Zp. Overall data suggested that Zp have a wide range of chemical tolerance as tolerant species, trophic preference of omnivores, and survived even in degraded environments, whereas Zt have other trophic extremes of sensitive species, trophic preference of insectivores, and the low-nutrient regions with high BIM model values. This study was supported by the CAER (Center for Aquatic Ecosystem Restoration) of Eco-STAR project from MEK (Ministry of Environment, Korea).

2011년 4월부터 2012년 5월까지 복원된 청계천 수역에서 어류상과 참갈겨니(Zacco koreanus) 개체군을 조사하였다. 출현한 어종은 총 3과 24종이었고 고유종은 각시붕어(Rhodeus uyekii), 줄납자루(Acheilognathus yamatsutae), 가시납지리(Acheilognathus gracilis), 몰개(Squalidus japonicus coreanus), 참갈겨니(Zacco koreanus) 등 이었다. 각 조사 지점에서 우점종은 피라미(Zacco platypus, St. 1, 3, 4)와 참갈겨니(St. 2) 이었다. 2008년 이전 조사와 비교 시 본 조사에서 새로 출현한 어종은 각시붕어, 가시납리리, 참마자(Hemibarbus longirostris), 줄몰개(Gnathopogon strigatus), 몰개, 모래무지(Pseudogobio esocinus), 강준치(Erythroculter erythropterus), 민물검정망둑 Tridentiger brevispinis) 등 이었다. 인위적인 방류로 도입된 종은 비단잉어(Cyprinus carpio), 중국붕어(Carassius auratus,), 금붕어(Carassius auratus), 갈겨니(Zacco temmincki), 참갈겨니, 미꾸라지(Misgurnus mizolepis) 등으로 추정된다. 참갈겨니 전장과 체중의 관계식 회귀계수 값은 3.58(BW = 0.000007TL 3.58) 이었고 비만도(K)는 평균 0.82 이었다. 전장이 20∼80㎜는 만 1년생, 90∼120㎜는 만 2년생, 130㎜ 이상은 만 3년생 이상으로 추정되었다. 참갈겨니는 청계천에서 도입된 이후 안정적으로 산란이 이루어지고 있는 것으로 추정되었다.

2012년 4월부터 10월까지 국립공원 4개 지점에서 참갈겨니 개체군 특징을 조사하였다. 각 조사지역에서 전장과 체중의 범위는 47~160 mm와 0.50~41.50 g이었다. 전장-체중 상관관계에서 매개변수 b값의 범위는 2.883~3.497로 나타나 서식환경은 비교적 양호한 것으로 나타났다. 비대지수 (K)의 범위는 0.689~1.012이었고, 기울기는 0.0009~0.0024의 범위로 모두 양의 값을 보였다. 참갈겨니 개체군과 동서어종과의 관계에서 매개변수 b값은 종수와 개체수에 반비례하는 것으로 나타났다. 결과적으로 국립공원에 서식하는 참갈겨니 개체군은 동서어종, 수온, 계절변화, 조사지점의 변화 같은 다양한 요인에 의해 b값과 비대지수에 차이를 보이는 것으로 추측된다.

2005년 4월부터 2008년 8월까지 가평천 상류역의 어류상과 참갈겨니 개체군 특성을 조사하였다. 출현한 어종은 총 6과 16종 이었으며 우점종은 Zacco koreanus, 아우점종은 Pungtungia herzi 이었다. 한국고유종은 Pseudopungtungia tenuicorpa, Coreoleuciscus splendidus, Hemibarbus mylodon, Gobiobotia brevibarba, Microphysogobio longidorsalls, Z. koreanus, Koreocobitis rotundicaudata, Iksookimia koreensis, Silorus microdorsalis, Liobagrus andersoni, Coreoperca herzi, Odontobutis platycephala 등 12종으로 고유화 빈도는 75.0% 이었다. 천연기념물에 속하는 종은 H. mylodon 이었고 멸종위기야생동 식물에 속하는 종은 P. tenuicorpa와 G. brevibarba 이었다. Z. koreanus의 성장도는 3.44, 비만도는 0.004로 이었고 산란시기는 5~6월경 이었다.

2005년 4월부터 10월까지 횡성호를 중심으로 상 하부에 분포하는 참갈겨니(Zacco koreanus) 개체군의 동태를 알아보았다. 참갈겨니 개체군의 시기 별 변동을 비교한 결과 하부 지 역이 상부 지역보다 양호한 개체군을 유지하는 것으로 확인되었다 또한 참갈겨니 개체군의 전장-체중 상관도 분석 결과 하부 지 역의 b값은 3.21~3.35였고 상부 지역은 2.94~3.37로서 하부 지 역의 시기 별 개체군이 양호한 것으로 보였으며 상부 지 역은 빈약한 것으로 나타났다. 그리고 비만도지수(K)는 하부 지 역에서 0.0292~0.0693인 반면 상부 지역은-0.0165~0.0499로 하부 지 역에 비해 K값이 떨어지는 것으로 분석되었다. 한편 von Bertalanffy의 성장모델에 의해 산출된 본 개체군의 최대성장 값(L∞)은 상부 지역에서 279.7mm, 하부 지 역에서 303.9mm로 각각 나타나 하부 지역의 잠재성장능력이 상부 지역보다 높은 것으로 확인되었다. 이와 같이 횡성호 상부 지역의 참갈겨니 개체군은 연령구조, 전장-체중 상관도 분석, von Bertalanffy의 성장모델 결과에서 하부 지 역보다 떨어지는 것으로 나타났으며 이러한 결과는 댐의 형성으로 인한 수체와 물리적 서식환경의 변화 때문으로 보였다.