배스(Micropterus salmoides)는 수생태계에서 최상위단계에 위치하는 생태계교란 어종으로 심각한 담수생태계의 불균형을 초래하고 있다. 배스의 퇴치 및 관리를 위한 다양한 시도를 하고 있지만 효과적인 방안은 없는 상황이므로 배스의 고유한 특성에 기반한 개체군 감소의 효율성을 극대화할 수 있는 방식을 모색하였다. 본 연구에서는 배스의 Transcriptom 분석으로 Unigene contigs는 182,887개, 그리고 정자-난자 인식 단백질인 IZUMO1과 Zona pellucida sperm-binding protein의 유전자에서 CRISPR/Cas9 system을 적용할 최종 Target sequence는 12종을 산출하였다. 각 Target sequence를 인식할 수 있는 12종의 sgRNA를 합성한 후 후속 연구에 사용할 12종의 Cas9-sgRNA ribonucleoprotein (RNP) complex를 제작하였다. 본 연구에서는 차세대염기서열 분석법으로 정자-난자 인식 단백질을 암호화하는 유전자를 탐색하였고, CRISPR/Cas9 system으로 유전자를 편집하여 번식행동은 하지만 수정란을 형성하지 못하는 생식세포를 생산하는 불임개체를 유도하기 위한 조성물 개발 과정을 확립하였다. 그리고 배스와 동일한 수계에 있는 고유 생물종의 서식에는 영향을 미치지 않는 생태교란종 관리 방안으로서의 유용성을 검증하기 위한 후속 연구의 귀중한 기초 자료를 확보하는데 기여했다고 판단된다.

본 연구는 전국자연환경조사 어류 데이터를 이용하여 국내 담수 생태계에 도입된 배스의 분포 현황을 파악하고 공간분석을 통해 핫스팟 지역을 분석하였다. 위해성 평가를 통해 배스의 잠재적 침습성을 평가하여 수생태계 생물 다양성 교란에 대한 영향을 재고하였다. 분포 분석 결과, 제주도 지역을 포함하여 한강권역과 낙동강권역, 금강권역, 영산강·섬진강권역 전체에서 분포하는 것으로 분석되었다. 낙동강권역에서 가장 높은 출현율을 나타내었으며, 제주도 지역을 제외한 영산강·섬진강권역에서 비교적 낮은 출현율을 나타내는 것으로 분석되었다. 배스의 공간적 군집 밀도가 높은 지역으로는 낙동강권역의 낙동강수계가 선정되었으며, 반대로 낮은 지역으로는 한강권역과 금강권역의 인접한 지역으로 분석되었다. 국내 대부분의 담수하천에 서식하는 것으로 나타난 배스의 위해성 평가를 실시한 결과, 31점의 높은 침습성을 보이는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 우리나라 담수 생태계에 정착한 것으로 파악되는 생태계교란종인 배스로부터 실질적인 관리 우선지역을 도출하여 담수 생태계 다양성 보전을 위한 과학적 기초자료를 마련할 수 있을 것으로 전망한다.

본 연구에서는 동진강 수계에서 외래 교란어종 (큰입배스와 블루길)에 대한 물리적 서식지 및 화학적 수질 특성의 영향을 분석하였다. 또한 큰입배스 (Micropterus salmoide)와 불루길 (Lepomis macrochirus) 각각 어종에 대한 우점 지역 (출현 지역)과 비출현 지역을 구분하였고, 수 화학 (Water chemistry) 및 어류서식지 특성 (하상구조 등)에 대한 상관도 분석을 실시하였다. 두 교란어종의 상대 풍부도는 BOD, PO4-P 및 pH의 수질이 악화됨에 따라 크게 감소하였으나, NO3-N 및 전기전도도에 따른 풍부도 변화는 보이지 않았다. 블루길은 동진강 수계의 우점 지역 (출현 지역)과 비출현 지역 두 지역 사이에 서식지 구조적 측면에서 유의한 차이를 보이지 않은 반면, 큰입배스는 두 지역 간의 비교군에서 뚜렷한 차이를 보였고, 특히, 실트, 자갈, 암반과 같은 하상구조에서 뚜렷한 차이를 보였다. 동진강에서 우점종은 피라미 (14.6%), 불루길 (14.0%) 및 큰입 배스 (9.8%)로서 나타났다. 즉, 외래 생태교란종이 전체 개체수의 24%를 차지하여, 동진강 수계는 외래종의 분포는 유기물 오염 및 영양염 (P) 오염에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

큰입배스(Micropterus salmoides)는 우리나라의 도입된 뒤 포식활동으로 종 다양도를 감소시켜 수생태계를 교란시키고 있는 대표적인 생태계 교란 외래어종이다. 이러한 배스는 큰 강이나 흐름이 보가 건설된 하천, 저수지, 호수등 정체된 수역에서 주로 발견되는데, 관련 연구는 주로 어류 채집이 용이한 봄, 가을철에 이루어져왔으며, 국내에서 겨울철 배스의 월동 특성 및 이동성에 대한 연구는 잘 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 최근 국내외에서 어류군집의 분포 및 이동성을 연구하기 위해 사용되는 음향학적 조사기법 (Echo-sounder survey technique)을 이용해 이루어진 배스의 이동 데이터를 분석하여 및 월동기간 배스의 이동성 및 선호 월동지를 조사하였다. 본 연구에서는 세종특별자치시 연서면 용암리에 위치한 총길이 2.2km의 고복저수지의 유입부, 중앙부, 댐 앞 지점에 설치한 3개의 SUR(Submersible Ultrasonic Receiver)로부터 얻어진 Transmitter를 삽입하여 방류한 큰입배스 2개체의 2017년 2월부터 3월까지의 데이터를 사용하였다. 또한 해당 저수지의 어류 분포를 확인하기 위해 2017년 3월 측정된 Acoustic Echo-Sounder데이터를 이용하였다. 방류된 두 마리의 큰입배스는 평균수심이 5m이고 하상이 주로 모래로 이루어진 저수지의 중앙부에서 2월 11일부터 3월 11일까지 한달동안 움직임이 관측되었으며, 평균 수심이 9m이며 하상구조가 주로 돌과 바위로 이루어진 댐 앞 구간에서는 3일동안 움직임이 관측되었다. 평균 수심이 0.7m이며 하상구조가 주로 진흙과 뻘로 이루어진 유입부에서는 움직임이 관측되지 않았다. Acoustic Echo-Sounder 사용 결과 주로 중앙부와 댐 앞 구간에서 다양한 수층에서 다양한 크기의 어류가 관측되었다.

전 세계에서 외래 동, 식물의 이입 및 정착으로 인한 토착종이 위협을 받고 있고 이로 인한 생태계 교란이 발생하고 있다. 국내에서도 외래 동, 식물로 인한 경제적, 환경적 피해가 발생하고 있다. 이러한 피해를 예방하고 관리하기 위해 환경부에서는 생태계교란 생물을 지정하여 관리하고 있다. 이중 수생태계에 대해서는 외래어종인 큰입배스 (Micropterus salmoidees), 블루길(Lepomis macrochirus), 나일틸리피아(Oreochromis niloticus) 등 45종을 생태계교 란 생물로 분류되었다. 본 연구는 이러한 생태계교란 어종의 이입을 최소화시키며 이입될 가능성이 있는 종에 대하여 정착 가능성을 알아볼 수 있는 기준 개발을 위해 진행되었다. 2010년~2013년까지 갑천 수계에서 큰입배스가 서식하는 지역의 TP(Total phosphorus, 총인), TN(Total nitrate, 총질소), BOD(Biochemical oxygen demand, 생화학적 산 소요구량), COD(Chemical oxygen demand, 화학적 산소요 구량), EC(Electric conductivity, 전기전도도), TSS(Total suspended solid, 총 부유물질)의 6가지 수질 변수를 분석하여 서식 범위를 알아보았다. 또한, 수질 변수와 큰입배스의 상대풍부도에 대한 회귀분석을 통해 둘 사이의 상관도를 분석하였다. 선행 연구에 따르면 갑천 수계에서 2010 년~2013년 사이에 구조적 변화로 인해 유속이 느려졌고 정수성 어종인 큰입배스가 출현하게 된 것으로 예측된다. 따라서 본 연구에서 다루지 못한 물리적 변수에 대한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것으로 보이고 이를 화학적, 생물학적 변수들과 더불어서 큰입배스뿐만 아니라 향후 이입 가능성이 있는 외래 어종에 대한 평가 모델 개발로 이어져야 한다.

수생태계에서 외래종의 문제는 국내뿐만 아니라 국제적으로도 많은 문제를 야기하고 있다. 배스의 경우 높은 포식압으로 수생태계 내에서 상당한 교란 요인으로 작용하고 있으며, 환경부에서 위해종으로 선정되어 관리 받고 있다. 본 연구에서는 위해종인 배스가 국내토착종인 붕어의 개체군에 미치는 영향을 파악하였다. 조사는 총 7지역의 저수지에서 시행하였으며, 배스의 유무에 따라 붕어의 길이분포와 길이무게 상관관계를 분석하였다. 연구결과 배스가 서식하는 지역의 붕어 개체군은 1년생 이하 치어의 비율이 전반적으로 높지 않았고 오히려 2년생 이상의 큰 개체의 비율이 높게 나타났다. 반면 배스가 서식하지 않는 호소의 붕어 개체군은 1년생 이하의 비율이 높게 나타나 일반적인 성장 패턴을 보였다. 또한 배스의 직접적인 먹이가 되는 1년생 이하의(160 mm 이하) 붕어개체를 대상으로 길이-무게 상관관계 분석 결과 배스가 서식하지 않는 호소에서 매개변수 b값이 2.909, 배스가 서식하는 호소에서는 매개변수 b값이 3.100로 나타나 배스가 존재하는 환경에서 붕어의 무게가 상대적으로 더 빠르게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 배스의 포식에 직접적으로 영향을 받는 호소내 개체군이 생존을 위해 상대적으로 빠른 성장 전략을 사용한 것으로 사료되었으며, 이와 같은 현상은 붕어뿐만 아니라 국내 토착하는 다른종에서도 유사하게 확인될 것으로 판단된다.

본 연구에서는 2011년 우리나라 10개의 중대형 인공호에서 배스의 우점도에 의한 외래종 영향 및 이에 대 한 어류 군집 구조 분석을 실시하였고, 이들이 출현하는 호수에 대한 이화학적 수질특성을 분석하였다. 10개 인공호에서 출현한 어류는 13과 52종이었으며, 배스의 상대 풍부도는 전체 어종들 중 13%를 차지하여, 출현한 어류들 중 3번째로 높게 우점하는 것으로 나타났다. 이런 결과는 향후 배스가 수체내에서 최상위 포식자로서의 포식압 및 생태적 지위 특성 때문에 많은 인공호들에서는 본 배스의 외래종 번성에 의한 생태계 교란 효과가 극대화 될 수 있음을 제시하였다. 전체 조사 대상 인공호들 중 평택호에서 배스의 상대 풍부도는 60%로서 가장 높게 나타난 반면, 대청호에서 풍부도는 3%로서 가장 낮게 나타났다. 배스 서식지에 대한 이∙화학적 수질분석 결과에 따르면, COD는 평균 4.5±2.5 mg L-1 였고, 총인 (TP) 농도는 0.058±0.047 mg L-1, 총질소 (TN)는 2.2±1.4 mg L-1로 나타났다. 인(P)과 질소(N) 의 농도 분석에 따르면, 평택호, 낙동강하구언, 주남저수지 등의 수체는 부영양화 현상이 높은 것으로 나타났다. 배스의 상대풍부도와 수질자료의 비교분석에 따르면, 두 변수는 통계학적으로 유의한 상관관계 (p.0.05)를 보이지 않았다. 즉, 배스의 분포 및 풍부도 특성은 이 화학적 수질도 중요하겠지만, 이들보다는 여러 타 요인들, 즉, 물리적 서식지 특성, 이용 가능한 먹이양 및 경쟁생물의 밀도 등에 의해 더 영향 받을 것으로 추정되었다.