호소 생태계에서 외래종이 어류 군집의 종다양성 및 기능군에 미치는 영향 = Negative impacts of invasive species on fish metacommunity structure in lentic ecosystems

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 외래어종인 배스(Micropterus salmoides)와 블루길(Lepomis macrochirus)의 침입이 국내 호소 생태계 어류 군집의 종다양성과 기능적 다양성에 미치는 영향을 메타군집 차원에서 규명하였다. 2010년부터 2023년까지 전국 87개 저수지에서 수행된 「호소환경 및 생태조사 보고서」 자료를 기반으로 어류상, 수질, 유역특성, 토지이용 등 환경변수를 통합하여 분석하였다.
종다양성(α-, β-, γ-)과 기능적 다양성 지표는 Whittaker, Sørensen, 그리고 다차원 형질 공간 기반의 mFD package를 활용하여 산출하였다. 구조방정식모형(SEM)과 선형혼합모형(LMM) 결과, 배스의 상대풍부도(LMB mean RA)는 α- 및 γ-다양성에 부정적인 영향을 미쳤으며(p < 0.001), γ-다양성은 저수지 규모가 커질수록 외래어종에 의한 영향이 커지는 맥락의존적(context-dependent) 영향을 주었다. 또한, β-다양성(β Sørensen)은 배스에 유의한 양의 영향을 보였는데(p < 0.01) 이는 기존에 알려진 외래종이 균질화를 일으킨다는 결과와는 달랐다. 이를 알기 위해 β-다양성을 turnover와 nestedness로 분해한 결과, turnover 구성요소에서만 유의한 양의 효과가 나타났으며(p < 0.01), nestedness에서는 유의한 관계가 없었다. 이러한 결과는 외래 포식어종의 침입이 국지적(α) 및 지역적(γ) 종다양성을 감소시키는 동시에, 종 교체(turnover)를 통해 저수지 간 이질성(β)을 단기적으로 증가시킨다는 것을 보여준다. 그러나 장기적으로는 nestedness 감소에 따른 생물학적 균질화로 이어질 가능성을 시사한다. 기능적 β-다양성 또한 외래종의 상대풍부도 증가에 따라 상승하였으며(p < 0.05), 마찬가지로 turnover 구성요소에서만 유의한 증가가 관찰되었다. 반면 기능적 풍부도(FRic)는 배스의 상대풍부도 및 Chl-a 농도가 높을수록 유의하게 감소하였다(p < 0.01).
CART 분석 결과, 외래종 침입에 취약한 생태적 형질은 종의 전장, 선호 하상, 선호 서식지, 식성 등과 밀접한 관련이 있었다. 최대 전장 9 cm 이상의 어종은 선호하상이 중요 요인으로 작용하였으며, 9cm 미만의 소형종 중에서는 정수성 어종이 부정적인 영향을 받았다.
본 연구는 외래종 침입이 호소 생태계의 생물다양성과 기능적 구조를 다차원적으로 교란함을 정량적으로 제시하였으며, 생태계 복원 및 외래종 관리에서 기능적 형질 기반 접근의 중요성을 강조한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Invasive species are major drivers of biodiversity loss, yet their effects on metacommunity-scale diversity remain unclear. This study examined how largemouth bass (Micropterus salmoides) and bluegill (Lepomis macrochirus) affect the taxonomic and functional diversity of fish assemblages in lentic ecosystems across South Korea. Fish community and environmental data were compiled from 87 reservoirs surveyed between 2010 and 2023.
Taxonomic (α, β, γ) and functional diversity indices were estimated using Whittaker’s framework, Sørensen dissimilarity, and multidimensional trait space via the mFD package. Structural equation modeling (SEM) and linear mixed-effect models (LMM) revealed that the relative abundance of largemouth bass (LMB mean RA) had significant negative effects on α- and γ-diversity (p < 0.001), while β-diversity (β Sørensen) increased with bass abundance (p < 0.01). This increase was driven by species turnover rather than nestedness, indicating short-term heterogenization rather than homogenization. Similarly, functional β-diversity rose with bass abundance (p < 0.001), whereas functional richness (FRic) declined with higher bass abundance and chlorophyll-a (p < 0.001).
Classification and Regression Tree (CART) analysis revealed that maximum body size, substrate preference, habitat type, and feeding habit were the primary functional traits associated with species’ vulnerability to largemouth bass invasion. Species ≥ 9 cm exhibited elevated susceptibility when characterized by general, open-water, or vegetation-associated substrate use or by carnivorous feeding habits. In contrast, species < 9 cm were differentiated largely by habitat type, with lentic small-bodied fishes showing pronounced negative responses, whereas generalist small species exhibited neutral or positive responses.
Overall, invasive predators reduce local and regional diversity while restructuring community composition, underscoring the need for trait-based approaches in managing biotic invasions in lentic ecosystems.

목차 (Table of Contents)

• 본문시작쪽수 : 9
• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 4
• 1. 자료 수집 4
• 1) 조사시기 및 조사지점 4
• 2) 어류상 자료 6
• 3) 환경 자료 6
• 4) 어류 형질 자료 7
• 2. 분석 방법 7
• 1) 다양성 지표 7
• 2) RLQ9
• 3) Structural equation modeling10
• 4) Linear mixed-effect model 10
• 5) Classification and Regression Tree (CART) 11
• Ⅲ. 결과 13
• 1. 어류상 결과 13
• 2. 환경 결과13
• 3. RLQ 결과 15
• 4. Structural equation modeling 결과 17
• 5. Linear mixed-effect model 결과21
• 6. Classification and Regression Tree (CART) 결과 30
• Ⅳ. 고찰 37
• Ⅴ. 참고문헌 42
• Ⅵ. Appendix 48
• Ⅶ. Abstract 58