수서곤충은 일반적으로 하루살이목, 날도래목, 강도래목, 잠자리목, 노린재목, 딱정벌레목, 뱀잠자리목, 파리 목의 8개의 목(Order)에 속하며, 물을 기반으로 서식하는 곤충들을 의미한다. 국내 수서곤충의 연구는 도입기 (40-50년대), 형성기(60년대), 발전기(70-80년대), 도약기(90-2010년대)를 거쳐 왔다. 물을 기반으로 수질을 평가 하기 위해 수서곤충은 생태학적 연구가 먼저 시작되었으며, 이후 분류학적 연구가 시행되고 현재는 유전학적 및 응용학적 연구로 다양성을 증명하고 있다. 하지만, 물을 기반으로 하는 수서곤충의 서식처는 도시화로 인한 다양한 개발과 교란으로 감소하고 사라지고 있다. 서식처뿐만 아니라 수서곤충을 연구하는 학자들과 학생들도 정체기와 쇠퇴기를 거치고 있다. 국내 수서곤충의 다양성 종 목록은 1999년 처음으로 학술논단에서 491종이 정리되었으며, 이후 약 10년 만에 개정목록이 2011년에 988종으로 수정되었다. 이후 지속적인 국가생물다양성 확보 및 보전 전략에 따라 미발굴된 수서 파리류들이 대거 기록되면서 2018년에는 처음 기록보다 3배 이상 증가하 여 1,567종이 보고되었다. 이처럼 표면적으로는 수서곤충의 연구가 활성화되어 다양성은 늘어가고 있는 것처럼 보이지만 다양한 문제점들이 나타나고 있다. 수서곤충은 성충보다는 유충을 주로 연구하는 학문으로 많은 연구 자가 어려움을 겪고 있다. 단기간의 다양성 증진보다는 심도 있는 다양한 주제로 접근하는 방법이 필요할 것으로 보이며, 수서곤충의 다양성과 함께 서식처 회복 및 복원 방안도 함께 마련되어야 할 것으로 판단된다. 본 발표에서 는 국내 수서곤충의 다양한 연구주제와 피해 상황 및 활용방안을 소개하여 미래의 수서곤충의 방향성과 연구 방향을 심도 있게 논의하고자 한다.

Community composition and abundance of aquatic invertebrates are important for ecological functions. Community characteristics of insects and gastropods were compared in five regions to investigate the effect of geological factors in surveys conducted between June and August to analyze seasonal changes in invertebrate communities. Underwater traps were used to obtain a constant collection effect. Insect communities were dominated by Hydrochara affinis, Rhantus suturalis and Sigara nigroventralis, and nMDS analysis demonstrated the separation of their communities by region. H. affinis and Sternolophus rufipes were not found in Haenam and Cheolwon, respectively. The results showed the effects of regional temperature on the distribution of aquatic insects. Pomacea canaliculata, Hippeutis cantori and Austropeplea ollula were dominant in the gastropod community. The seasonal variation in the abundance of P. canaliculata was the most pronounced, and its abundance in August was 38.2 times higher than in June. The abundances of several species including Hippeutis cantori were negatively correlated with that of P. canaliculata. These results suggest that P. canaliculata is a pivotal factor that drives seasonal changes in gastropod community.

본 연구는 2015년 6월부터 8월까지 2회에 걸쳐 충청남도 태안군 일대의 담수생태계를 중점으로 수서곤충의 다양성, 섭식기능군, 서식기능군 및 분포특이종을 조사하였다. 조사결과 태안군 전체에서 수서곤충은 총 6목 30과 72종이 출현하였다. 분류군별 출현종수는 정수지역에서 출현빈도가 높은 잠자리목이 22종(30.56%)으로 가장 높게 출현하였으 며, 다음으로 딱정벌레목 21종(29.16%), 노린재목 17종(23.61%), 파리목 8종(11.11%) 순으로 나타났다. 하천에 풍부하 게 서식하는 하루살이목(Ephemeroptera)과 날도래목(Trichoptera)은 각각 2종(2.78%)으로 매우 낮게 출현하였으며, 청정수역을 대표하는 강도래목(Plecoptera)과 유수지역에 서식하는 뱀잠자리목(Megaloptera)은 출현하지 않았다. 섭식 기능군은 잠자리목(Odonata), 딱정벌레목(Coleoptera), 노린재목(Hemiptera)이 우세하게 출현하여 Predators(48종, 66.67%)의 비율이 높았고, Shredders와 Scrapers는 출현빈도가 낮게 나타났다. 서식기능군은 Swimmers(24종, 33.33%), Climbers(18종, 25.0%), Sprawlers(12종, 16.67%) 순으로 나타났으며, 이는 대부분 섬과 같은 정수지역에 서식하는 무리의 구성으로 내륙지역의 수서곤충 무리와는 다른 양상을 나타냈다. 환경부지정 분포특이종 및 위기(EN), 준위협(NT), 취약(VU) 종으로 적색목록 범주에 포함되어있는 동쪽애물방개(Cybister lewisianus), 투구물땡땡이 (Helophorus auriculatus), 단발날도래(Agrypnia pagetana), 각시물자라(Diplonychus esakii) 4종의 서식처가 유지되고 있는 것으로 확인되었으며, 국외반출승인종인 새노란실잠자리(Ceriagrion auranticum)와 작은등줄실잠자리 (Paracercion melanotum) 2종, 기후변화 생물지표종인 북방아시아실잠자리(Ischnura elegans) 1종이 서식하고 있는 것으로 확인되었다. 주요 분포특이종 및 야생에서 절멸 위기에 직면해 있는 4종에 대해서는 환경부 전국자연환경조사 (2006년~2012년) 자료를 포함하여 국내 전국 분포지도를 작성하였다.

태안군은 충청남도 서해안에 위치(36°23′47″~36°58′42″N, 126°06′36″~126°26′48″E)하고 있으며 강한 조류 및 북서풍의 영향으로 대부분 모래 퇴적지형으로 나타나고 부분적으로 니질(mud) 퇴적물이 우세하게 분포하고 있다(한국해양연 구소, 1989). 연평균기온 12.49℃, 연강수량 1,423mm로 몬 순기후(monsoon climate)에 속하며 국내 유일한 해안국립 공원(328.99㎢)과 천연기념물(제 431호)의 해안사구 및 람 사르습지로 지정(2007)되어 있는 두웅습지가 있어 다양한 동·식물상 뿐 만 아니라 희귀 동·식물의 서식처로도 알려져 있다. 최고해발고도의 백화산(284m)을 제외하면 대부분 해 발 100m 안팎의 완만한 경사의 구릉성 산지로 유량이 많은 큰 규모의 하천이 발달하지 못하고 대부분 염분이 있는 저 수지 형태의 담수생태계를 구성하고 있다. 수서곤충은 담수생태계에서 개체수가 풍부하고 종다양 성이 높으며, 다양한 수환경에 적응하여 나타나는 분류군이 다. 이에 따라 저차 소비자로서의 먹이사슬 연구, 기후변화 연구, 생태독성 평가, 수질환경을 대표하는 지표생물 개발 등 다양한 응용연구에 이용되고 있다. 또한 정수지역에 높게 분포하는 딱정벌레목(Coleoptera), 노린재목(Hemiptera), 잠자리목(Odonata)은 서식처의 먹이 풍부도에 따라 서식처 를 이동하는 무리로 수서곤충이 살아가는 먹이순환 및 환경 을 평가할 수 있는 중요한 지표생물이다. 국내 수서곤충의 분류 및 생태적인 연구는 1960년대부터 시작되었지만 본격 적으로 1980년 후반부터 활발히 연구가 시행되었다. 하지 만 유충 분류의 어려움 및 소수의 전공자들로 아직까지 생 태학적으로 중요한 위치에 있는 분류군의 분포 및 생태학적 연구는 미비한 실정이다. 이번에 조사된 태안반도지역은 태안군 전체에 위치하고 있는 담수생태계를 중점으로 수행하였으며 태안구역 15개 지점(태안 St.1~St.15), 안면도구역 10개 지점(안면 St.1~ St.10)으로 1차(2015년 6월 8일~6월 11일), 2차(2015년 8 월 24일~28일)에 걸쳐 실시하였다. 조사 방법으로는 태안 반도 지역의 특성을 고려하여 원형뜰채(Hand net, mesh size = 1.0 mm)와 사각뜰채 (40 × 20cm, mesh size = 0.2 mm)를 이용하여 가능한 다양한 미소서식처에서 채집하였다. 수환경조사는 일부 지역에서 수질측정기(YSI Professional WQM, USA)를 이용하여 수온(Water Temperature), 수소 이온농도(pH), 용존산소(DO), 염도(Salinity)를 측정하였 다. 채집된 표본은 현장에서 96% Ethanol에 고정한 후, 연 구실에서 걸러내기(Sorting) 및 동정(Identification) 과정을 거친 후 80% Ethanol에 보관하였다. 채집된 수서곤충의 동 정은 윤 등(1988, 1995), 원 등(2005), 박 등(2008), 정 (2011), 김 등(2013), 권 등(2013)을 참조하였으며, 연구에 사용된 모든 표본은 국립중앙과학관 수장고 안에 보관하였 다. 조사결과 태안군 전체에서 수서곤충은 총 6목 30과 72종 이 조사되었다. 이중 정수지역에 출현빈도가 높은 잠자리목 (Odonata)이 22종(30.56%)으로 가장 많은 종수가 출현하 였으며, 다음으로 딱정벌레목(Coleoptera) 21종(29.17%), 노린재목(Hemiptera) 17종(23.61%), 파리목(Diptera) 8종 (11.11%) 순으로 나타났다. 하지만 하천에서 풍부하게 서식 하는 하루살이목(Ephemeroptera), 날도래목(Trichoptera)는 각각 2종(2.78%)로 매우 낮게 출현하였으며, 청청수역을 대표하는 강도래목(Plecoptera)과 유수지역에 서식하는 뱀 잠자리목(Megaloptera)는 출현하지 않았다. 이와 같은 출현 양상은 일반 내륙지역의 수서곤충상과는 다른 해양생태계 에 인접한 태안군 담수지역의 독특한 수서곤충상을 반영하 고 있다. 수서곤충 전체의 섭식기능군(Functional Feeding Groups: FFGs)과 서식기능군(Habitat orientation groups: HOGs)을 분석한 결과 하천과는 달리 정수지역에 서식하는잠자리목(Odonata), 딱정벌레목(Coleoptera), 노린재목 (Hemiptera)이 우세하게 출현하여 Predators(48종, 66.67%) 가 대부분을 차지하였으며, 하천에서 대부분 출현하는 Shredders, Scrapers, Filtering-Collecters는 출현 빈도가 매 우 낮게 나타났다. 서식기능군에서는 Swimmers(24종, 33.33%), Climbers(18종, 25.0%), Sprawlers(12종, 16.67%)가 대부 분 차지하였으며, 이는 대부분 섬(Island)과 같은 정수지역 에 서식하는 무리의 구성으로 내륙지역의 수서곤충 무리와 는 단절된 구성을 나타냈다. 주목할 만한 종들은 환경부적 색목록(2013) 범주에 각각 위기(Endangered, EN), 준위협 (Near Threatened, NT), 취약(Vulnerable, VU) 범주에 포함 되어 있는 “동쪽애물방개(Cybister lewisianus Sharp), 투구 물땡땡이(Helophorus auriculatus Sharp), 단발날도래 (Agrypnia pagetana Curtis)” 3종이 번식하며 서식하고 있 는 것으로 확인되었다. 뿐만 아니라 국외반출승인종 2종 (Ceriagrion auranticum Fraser, Paracercion melanotum (Selys)), 기후변화 생물지표종(Ischnura elegans (Van der Linden)), 분포특이종 3종(Diplonychus esakii Miyamoto & Lee, C. lewisianus Sharp, H. auriculatus Sharp)의 서식처 가 유지되고 있는 것으로 확인되었다. 주요 분포특이종 및 야생에서 높은 절멸 위기에 직면해 있는 4종에 대해서는 환경부 전국자연환경조사(2006년~2012년) 자료를 포함하 여 국내 전국의 분포지도를 작성하였다. 이번 태안군 일대 의 수서곤충의 종구성 및 분포 자료는 국내 내륙지역과 섬 지역의 수서곤충 분포 및 비교 활용자료로 그 가치가 높으 며, 독특한 해양기후에 적응하여 나타나는 수서곤충의 생물 다양성, 지리적 이동 및 진화관계를 규명할 수 있는 중요한 기본 자료가 될 것으로 사료된다.

Structural property in communities of aquatic insects and benthic macroinvertebrates could reflect the impact of environment on aquatic ecosystems. Benthic macroinvertebrates were collected at 18 different lakes across different levels of environmental impact in Korea. Community responses were analyzed by species abundance distribution (SAD). Rank-abundance (or relative abundance) curves were evaluated by classical SAD (Geometric series, Log-series, and Lognormal distribution) and niche apportionment models (dominance pre-emption, random assortment, random fraction, and dominance decay). Geometric series was more accepted in lakes among classical SAD models. Niche apportionment models were observed in a diverse manner across different level of ecological integrity in lakes. Dominance decay model and random fraction model were frequently fitted to the lakes with higher integrity, while dominance pre-emption and random assortment models tend to be presented in low to middle range in integrity.

Stream and river habitats are characterized by a uni-directional water flow. Organisms colonizing such habitats are faced with the constraint of continuous downstream flow. Some ecologists find it puzzling that upstream is colonized by insect communities although the insects are continuously faced with downstream flow. The obvious solution to the puzzle is that there exist compensatory strategies, three of which have gained some notoriety in recent years: 1) diffusive random movement and density-dependent regulation of population size; 2) daily directed movement during larvae stage; 3) the compensation of larval drift by adult upstream flight. We have adapted an eco-evolutionary individual-based model (IBM) to accommodate typical life events of aquatic insects, such as birth, death, diffusion, and drifting. The probabilities of these events, which occur on the individual level, depend on both biological (e.g., local competition, upstream flight by adult insects) and environmental (e.g., unidirectional flow) constraints. The evolution of selected traits, namely, adapted water velocity, drifting time and distance, and upward flight distance, was investigated through simulation. We find that, while the three strategies are generally able to sustain upstream populations, the exact compensation of drift loss allowed by upstream flight makes the third strategy less “asteful” a population of upstream flight strategists to outcompete diffusive movement strategists. We also report branching of adapted traits in drifting during the course of evolution. Individuals with high current velocity preferences either spend short (several seconds) or long (an hour) duration in water flow, while the individuals with low current-velocity preference only spend middle range (half an hour) of duration in water flow.

The effect of altitude and latitude on biodiversity (or species richness) has been a topic of great interest for many biogeographers for a long time. This study was conducted to examine the dynamics of species richness of aquatic insects along the altitudinal gradient in 24 wetlands on Mt. Halla, Jeju and test the Rapoport’s rule. The species richness of aquatic insects monotonically decreased with increasing altitude, showing a significant inverse correlation (r = -0.64). However, the pattern of species richness with altitude showed a hump-shaped relationship, with a peak in species richness at intermediate elevations when the effects of area were removed. The altitudinal range of species tended to increase with increasing altitude, as Rapoport’s rule predicts. There was a positive correlation between the altitudinal range size and the midpoint of the range size (Median) except for Hemiptera (Odonata: r = 0.75, Hemiptera: r = -0.22, Coleoptera: r = 0.72, Total: r = 0.55). Also, the extent of average altitudinal range of high-altitude species was 904.3m, and it was significantly wider than a 469.5m of low-altitude species. Consequently, the species richness of aquatic insects in wetlands on Mt. Halla along the altitudinal gradient well supported Rapoport’s rule.

본 연구는 2004년 5월부터 2004년 11월까지 총 4회 조사를 실시하였으며, 수서곤충은 과별 생물지수(FBI)와 물리적 서식환경(PHA)을 이용하여 원주천의 건강도를 평가하였다. 원주천 9개 지점을 통해 출현한 수서곤충은 총 8목 37과 62속 92종이었다. 과별생물지수의 경우 지점 1, 2, 3에서 4.55~4.82로 가장 건강한 하천생태계를 유지하고 있는 것으로 확인되었다. 물리적 서식환경과 과별생물지수 간의 상관관계는 지점 2가 각각 100, 4.82의 값으로 가장 좋은 서식환경을 나타내었다. 그러나 지점 7과 9는 45, 6.17과 6.97로 가장 낮은 서식환경을 나타내어 물리적 서식환경의 개선이 필요한 것으로 나타났다. 또한 물리적 서식환경과 과별생물지수는 서로 역의 상관성을 나타내었다.

The water mites are distributed widely through ponds, lakes and mountain streams. In part of their life cycle, larvae of water mites typically attach on adult aquatic insects including hemipterans, odonates, coleopterans, trichopterans, ephemeropterans, plecopterans and dipterans. Most of the information on hostparasite interactions comes from studies of lentic mites and insects, while relatively little is known about the relationships between lotic mites and insects. The purpose of this study is to elucidate the host-parasite interactions between lotic water mite larvae and host insects in mountain streams. We investigate mite attachment on aquatic insects collected at mountain streams in Kanagawa and Shizuoka Prefectures, Japan. Aquatic insects were collected by light-trap and hand-sweeping from May to August 2008. Aquatic insects were identified to species or genus. The parasitic nature of mite larvae on aquatic insects was examined. The distribution of water mite larvae on host insects was analyzed using the Chi Square Test. As a result, a total of 1716 specimens of aquatic insects representing Megaloptera, Trichoptera, Ephemeroptera, Plecoptera and Diptera were collected. Mites were associated with 31.2% of the total number of aquatic insects. Mite larvae in the genus Stygothrombium were associated with Plecoptera. Protzia larvae were associated with Trichoptera and Diptera. Stygomomonia larvae were associated with Trichoptera. Protzia larvae showed a preference for abdomen of Wormaldia sp. [Trichoptera] (P<0.0001, χ²= 133.3631). Protzia larvae however, showed a preference for prothorax of Antocha sp. [Diptera] (P<0.01, χ²=18.3077). Stygomomonia larvae showed a preference for mesothorax and abdomen of Stenopsyche marmorata [Trichoptera] (P<0.0001, χ²=1147.857). From these results, it is considered that mite larvae show certain host preferences for aquatic insects as well as site preferences for the body parts of host insects.

본 연구는 무심천의 상류부터 하류까지 총 9개 지점을 선정하여 수서곤충의 EPT-group을 이용하여 EPT-비율, EPT 풍부도, EPT 종수와 개체수를 지점별로 비교분석하였고 수서곤충의 종 조성에 따른 UPGMA분석으로 조사지점간의 유사도를 비교하였으며 수서곤충의 섭식기능군은 하천차수에 의해 비교분석하였다. 조사결과에 의하면 무심천의 수서곤충은 총 8목 36과 71종으로 조사되었고 EPT 비율과 EPT 풍부도는 지점 3에서 각각 0.72, 3.89로 다른 지점에 비해 다소 높게 나타났으며 이와 반대로 지점 9에서는 0.03, 0.09로 비교적 낮게 나타났다. 또한 EPT 종수 및 개체수는 지점 9에서 가장 낮게 나타났다. UPGMA분석 결과 무심천의 각 지점은 A1(st. 1, 7, 8), A2(st. 2, 3, 4, 5, 6), B(st. 9)로 3개의 그룹으로 나뉘었으며 섭식기능군은 지점별 차이는 나타나지 않았지만 상.중류역에서는 써는무리와 긁어먹는 무리가 다른 지점에 비해 다소 높게 나타난 반면 하류에서는 걸러먹는무리와 줍는무리가 우세한 것으로 확인되었다. 본 연구 의하면 조사지점에 따라 수서곤충의 EPT-richness, EPT-ratio, EPT 수 뿐만 아니라 섭식기능군의 조성에도 영향을 주는 것으로 나타났다.

Protease from various sources have been studied biotecnologically. For biotechnological applications, one highly preferred enzyme is protease. There have been no reports of cloned genes encoding digestive proteases in the Laccotrephes japonenis, Ranatra unicolor, Muljarus japonicus. These insects are considered to be a predator of aquatic insects. RT-PCR was used to amplify cDNA fragments for digestive proteases from total RNA the hole body of the insects. The flanking sequences of the 5'- and 3'- end of the these genes were characterized by RACE-PCR. Sequence analysis showed that these genes contained complete ORF. The deduced amino acid sequences of these protease showed 62% identity to the serine protease of Creontiades dilutus, 58% to Lygus loneolaris trypsin-like serine proteinase , 54% to Triatonatoma infestans salivary trypsin. In the further study, to generate digestive protease, the DNA fragment coding for serine protease, trypsin-like serine protease were cloning into suttle vector pBACⅠ, and infected to Spodoptera frugiperda (sf9) insect cell. After that, we expect to carry out the proteolytic activity of these recombinant proteases. This is intended as a basis for future studies on the digestive protease in the insects.

The main habitats of diving beetles in agricultural ecosystems were identified as ponds, irrigation channels, and reservoirs, where the water system is maintained throughout the year. Four species, Cybister japonicus, Cybister brevis, Hyphydrus japonicus and Noterus angustulus, were selected as biological indicators which can be used to evaluate the healthiness of the agricultural ecosystem. The species number of 4 indicator species, the species number of diving beetle species, and the diversity index were used as factors for environmental evaluation. The evaluation was classified into grades Ⅰ~Ⅳ. The non-fertilizer and non-pesticide agricultural practicing area and the sustainable agricultural practicing area were evaluated as grades Ⅰ~Ⅱ, and the general agricultural area to be relatively fine with a grade Ⅱ. However, the analysis indicated the agricultural areas near a residential area and an industrial complex to be poor with a grade of Ⅳ, suggesting that immediate improvement in the agricultural environment is needed.

2004년 5월 29일부터 2004년 11월 6일까지 4회에 걸쳐 원주천의 섭식기능군을 이용해 군집분석을 하였다. 조사기간동안 출현한 수서곤충은 총 8목 37과 62속 92종이었으며, 원주천의 현존량과 동태는 지점 7, 9를 제외하고 양호하였다. 원주천의 섭식기능군(FFG)을 알아본 결과 본류는지점 1에서 9로 갈수록 써는무리(shredders)와 긁어먹는무리(scrapers)가 점차적으로 점유율이 낮아지고 주워먹는무리(collectors-gathering)와 걸러먹는무리(collectors-flitering)가 현저하게 증가하였다. 지점 2는 다른 지류지점에 비해 긁어먹는무리와 써는무리가 다소 높은 비율을 나타내어 산간계류의 특성을 가지고 있었다. 원주천의 각 지점별 유사도분석(UPGMA)을 한 결과 최상류수역을 보이는 지점 1, 2와 중류역의 특성을 보이는 지점 3, 4, 5, 6, 7, 8 그리고 최하류역으로 보이는 지점 9 등, 3개의 그룹으로 나뉘었다.