환경 DNA 메타바코딩을 이용한 국립공원(설악산, 월악산, 덕유산, 한려해상) 하천생태계의 어류 군집구조 및 종 다양성
Fish community structure and species diversity in stream ecosystems at four Korean national parks (Seoraksan, Woraksan, Deogyusan, and Hallyeohaesang) revealed by eDNA metabarcoding
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초록
본 연구는 설악산, 월악산, 덕유산, 한려해상 국립공원 내 16개 담수생태계를 대상으로 환경 DNA와 전통적 어구 조사 방법을 이용하여 어류 군집구조와 종 다양성을 비교·평가하였다. 현장조사를 통해 총 5목 11과 33종의 어류가 확인되었으며, 환경 DNA 조사에서 31종(93.9%), 어구 조사에서 22종(66.7%)이 탐지되어 환경 DNA가 약 27% 높은 탐지율을 보였다. 멸종위기야생생물에 속하는 어류는 총 6종이 확인되었으며, 환경 DNA의 탐지율은 66.7%로 50.0%로 확인된 어구 조사 결과보다 높았다. 어류 군집구조 분석 결과 어구 조사에서만 수계 간 군집 차이가 나타났으며, 전체 종 조성에서 한반도 어류 생물지리 학적 구분을 나타내는 종들의 출현이 해당 지역에 다수 확인되었다. 다양성 지수 비교에서는 풍부도, 균등도, 다양도, 우점도지수 모두 두 조사 방법 간 도출된 수치의 차이는 없었다. 환경 DNA 조사는 국립공원의 특성상 접근이 어려운 산간 계류 지역에서도 효율적으로 수행될 수 있으며, 생태계 교란을 최소화하면서 1회 조사임에도 불구하고 국립공원의 어류 종 구성을 효과적으로 반영하였다. 또한, 환경 DNA는 생존 개체수가 적은 종의 존재를 보다 효과적으로 확인할 수 있어, 멸종위기종 및 희귀종의 잠재적 서식지 탐색에도 유용할 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 환경 DNA 메타바코딩이 국립공원 담수생태계의 생물다양성 평가 및 장기 모니터링에 있어 비침습적이고 효율적인 조사 방법으로 활용될 수 있음을 시사하며, 향후 수계 별 보전전략 수립과 국가 차원의 생물다양성 모니터링 체계 구축에 기초자료로 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
Abstract
National parks serve as protected areas that ensure the sustainable use of representative natural ecosystems. In South Korea, approximately 46% of the nation’s total species and 65% of its endangered species inhabit national parks. Comprehensive resource surveys have been conducted every 5 years in accordance with the Natural Parks Act to safeguard these invaluable biological resources. However, species identification in these surveys still largely relies on traditional methods, which are time-consuming and labor-intensive, and often subject to investigator bias. This study investigated freshwater fish communities in stream ecosystems at four national parks-Seoraksan, Woraksan, Deogyusan, and Hallyeohaesang-using environmental DNA (eDNA) metabarcoding to evaluate the consistency of its results with those of conventional surveys. A total of 33 fish species (five orders, 11 families) were recorded in both methods. eDNA detected 31 species (detection rate: 93.9%), whereas conventional methods identified 22 species (66.7%). However, species richness values were significantly correlated between the two methods. eDNA exhibited higher detection efficiency (88.7-100.0%) across all parks than conventional methods (64.3-72.2%). Six endangered species were identified in total, four of which (66.7%) were detected by eDNA. The results indicate that eDNA metabarcoding provides a more sensitive, efficient, and reliable tool for assessing freshwater fish diversity in national parks than conventional methods. Overall, eDNA offers a valuable complement or potential alternative to conventional survey methods for the long-term monitoring of freshwater fish biodiversity.