• 생태와환경
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• 제55권1호
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• pp.60-75
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• 2022

베이지안 알고리즘 모델은 입력된 자료를 기반으로 확률을 계산하는 모델 알고리즘으로써 주로 복합재난 및 수질관리를 위해 사용되었다. 최근에는 생물 간, 혹은 생물-비생물 요인들 사이의 생태학적 구조를 파악하고 이를 이용한 생태 네트워크 분석에 활용되고 있다. 본 연구는 국내 하구수생태계의 부착돌말류 군집 변화와 이화학적 요인들 사이의 베이지안 네트워크 분석을 수행하여 부착돌말류 건강성 변화의 주요 요인들을 파악하였다. 베이지안 분석을 위해 본 연구 자료를 위해 물환경측정망의 생물 측정망을 기준으로 전국 하구 지역에 분포하는 668개 지점을 2008년부터 2019년까지 연간 2회 조사를 수행하였다. 자료는 서식지 요인, 물리적 요인, 화학적 요인, 생물학적 요인으로 분류하였으며 이를 베이지안 네트워크 모델에 입력하여 전국 및 해역별 하구수생태계 네트워크 분석을 수행하였다. 2008년부터 2019년까지 전국 하구수역에서 부착돌말류는 총 625개 분류군이 출현하였으며 2목, 5아목, 18과, 141속, 595종, 29변종, 1품종으로 구성되었다. Nitzschia inconspicua의 누적 세포밀도가 가장 높았으며 Nitzschia palea가 뒤를 이었고, 이외에도 Pseudostaurosira elliptica와 Achnanthidium minutissimum 분류군의 누적 세포밀도가 높았다. 부착돌말류를 이용한 하구수생태계 건강성 평가 결과는 조사 지점이 증가함에 따라서 대체로 보통(C등급)~나쁨(D등급) 등급의 비율이 증가하였으나 조사 시기에 따른 등급별 변화는 매우 미약하였다. 베이지안 네트워크 모델을 이용하여 하구수생태계 부착돌말류 건강성 평가 결과와 서식지 정보 및 이화학적 수질 정보 사이의 관계를 분석한 결과, 건강성 평가 점수에 가장 민감하게 영향을 미치는 요인은 생물 요인이었으며 서식지 및 이화학적 요인은 상대적으로 민감도가 낮았다. 하구수생태계 건강성 평가 점수에 가장 민감하게 영향을 미치는 부착돌말류 분류군은 Nitzschia inconspicua, N. fonticola, Achnanthes convergens, Pseudostaurosira elliptica으로 나타났으며 생물 요인 이외에도 서식지 인근의 공단과 축사의 비율이 건강성 평가 점수에 많은 영향을 미쳤다. 해역에 따라서 부착돌말류 건강성 평가 점수에 민감한 주요 분류군 조성은 다르게 나타났으나 모든 해역에서 부착돌말류의 세포밀도와 AFDM 및 Chl-a는 부착돌말류 건강성 점수에 민감한 영향을 미치지 않았다. 베이지안 네트워크 분석은 하구수생태계와 같이 복잡한 생태구조에서도 건강성에 영향을 미치는 주요 분류군과 요인들을 파악하는데 유용하였으며 이를 통해 향후 훼손된 하구수생태계의 복원을 수행함에 있어서 복원 대상을 보다 정확하게 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5B호
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• pp.331-343
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• 2012

본 연구는 홍천강과 홍천강 지류인 오안천을 포함한 총 15 km 구간에서의 어류 중심의 현장조사를 수행하고, 조사된 결과를 이용하여 수생태 건강성을 평가하였다. 현장 조사 지점은 각 교량을 중심으로 총 9개 지점에서 8-11월 사이 4회 조사가 이루어졌다. 각 지점별로 조사된 어류 데이터를 이용하여 우점도, 균등도 및 풍부도 등의 생물다양도를 산정하였으며, IBI 및 QHEI를 이용한 수생태 건강성을 평가하였다. 그 결과 홍천강 대상구간 전체에 대한 IBI는 양호-보통 상태를 보이는 것으로 나타났으며, 도심구간에서는 보통-악화 상태를 갖는 것으로 나타났다. 한편, QHEI를 이용한 평가 결과, 최적-양호를 보였다. 또한, 멸종위기종인 가는돌고기를 이용하여 서식처적합도지수를 산정하고, PHABSIM 모형을 이용하여 생태유량을 산정하였다. 기존 문헌에서는 홍천강에서 멸종위기종인 묵납자루가 서식하는 것으로 보고되었으나, 최근의 연구 및 본 연구에서는 묵납자루의 서식이 확인되지 않았다. 따라서 기존 연구에서 조사된 결과를 이용하여 묵납자루 서식을 위한 물리적 서식처 범위를 산정하고, 홍천강에서 묵납자루 서식처 개선 방안을 고찰하였다.

• 환경생물
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• 제38권4호
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• pp.634-649
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• 2020

최근, 우리나라에서는 하천에 중소형 보(Weir) 및 각종 구조물(어도) 건설이 건설되면서 수생태계의 단절 및 훼손이 보고되고 있고, 이들은 수생태계 건강도에 직접적으로 영향을 주면서 수생태계의 종적 연결성 평가가 중요한 이슈가 되었다. 본 연구에서는 수생태 건강성 확보를 위한 일환으로 수생태계 종적 연결성 평가를 위한 국내외 연구 현황, 선진국의 어류 기반 종적 연속성 평가모델 개발 및 현장 적용성에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해, 우리나라에서 하천의 종적 연결성 현황 및 구조적 문제점, 어류 모니터링 기법 및 현황, 종적 측면의 어류 이동성 단절 및 종 다양성 영향에 대한 현황분석을 하였다. 또한, 물리적 서식지 적합도 평가, 환경생태유량 평가 및 어류 서식처 모의를 위한 생태-수리모델링의 기술적 한계 등에 대한 연구 현황을 분석하였다. 또한, 어류 유영력 기반 이동성 분석 및 행위자 기반(ABM) 어류행동예측 프로그램개발에 대한 현재 기술의 한계성도 제시하였다. 전 세계에서 적용된 하천 종적 연결성 평가모델 및 기법(프로토콜)에 대해 문헌, 자료 및 다양한 모델을 종합적으로 검토한 결과에 따르면, 첫째, 하천 구조물과 어류 유영속도, 점프력 등의 지표 기반 평가기법, 둘째, 직접 현장 어류조사 및 모니터링 기법, 셋째, 하천지형학적 접근방식 평가 기법 및 구조물 기반 DB 구축기법 및 넷째, 하천 연계성 지수 평가법 등으로 분석되었다. 종적 연결성 평가모델의 조사방법론 및 적용성 평가 결과에 따르면, 유럽권의 ICE 모델(Information sur la Continuite Ecologique)과 ICF 모델(Index de Connectivitat Fluvial)을 우리나라에 수정보완하여 적용할 경우 적절할 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.501-505
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• 2009

본 연구는 선진국의 국가 수자원 정책지표를 파악하여 우리나라의 환경에 맞는 정책지표의 개발을 목적으로 하고 있다. 본 연구의 수행을 위하여, 선진국의 수자원관리 및 정책지표를 파악하였으며, 국가수자원정보 시스템 등 수자원 정보시스템을 적극적으로 활용하였다. 특히, 기후변화의 영향으로 인한 하천환경의 급격한 변화가 예상됨에 따라 현재의 하천환경을 정확히 파악하고, 그것을 토대로 적절한 하천환경에 관한 정책이 수행 될 수 있도록 하는 것에 역점을 두고 있다. 그러한 목적을 달성하기 위하여 물놀이 가능 하천 비율, 하천생태 건강성, 하천자연 보전도, 그리고 상수원수질 안전성이라는 4가지 핵심지표를 개발하였다. 각각의 지표를 활용함으로써 하천환경 전반에 관한 사항을 정확하게 진단할 수 있고, 따라서 이에 근거하여 적절한 하천환경에 관한 정책목표를 수립할 수 있게 될 것이다. 또한 본 연구에서는 각 지표를 통하여 현재의 상태평가를 행하고 있으며, 이를 통하여 기간별 정책목표를 설정하고 있다. 본 연구를 통하여 하천환경 분야에 관한 우리나라 수자원 정책의 장기방향을 설정하여, 불확실한 기후변화에 대응할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권3호
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• pp.73-84
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• 2023

본 연구는 수생태계 생물다양성과 자연 서식지 환경을 유역 수준에서 평가하기 위해 수질과 수생태 분야를 중심으로 통합 지표를 개발하였으며, 지표별 결과 특성을 분석하여 적용성을 검토하였다. 자연성 평가체계는 인간 활동에 의한 교란, 서식지 다양성, 생물다양성, 생태계 구조의 4가지 평가분야와 7개 세부 평가지표로 구성하였다. 하천 생태계의 서식지 보전을 위해 평가 대상 생물군으로 어류를 활용하였으며, 멸종위기야생생물 II급 열목어와 최대 서식지인 계방천과 내린천을 평가대상으로 선정하였다. 조사 수역은 대부분 하천차수가 낮은 산간계류 형태로 열목어의 공서어종은 금강모치와 참갈겨니로 분석되었다. 자연성 평가 결과, 교란 현황 분야에서 본류보다 지류에서 제방 식생이 안정적인 환경을 보였으며, 외부 교란이 적은 것으로 분석되었다. 서식지 다양성 분야에서는 서식지 평가 지수가 평균 200 이상의 높은 점수를 나타내어 최적의 생물서식 환경을 보이는 것으로 분석되었다. 생물다양성 분야에서는 민감종의 비율이 높고, 용존산소가 많은 편이며 오염물질이 거의 없는 청정상태로 분석되었다. 생태계 구조 분야에서는 생태지표특성 메트릭과 멸종위기야생생물의 출현에 따른 점수 편차가 큰 특성을 보였으나, 대체로 하천생태계 건강성이 우수한 것으로 분석되었다. 열목어의 출현 유무에 따라 서식지 환경에 차이를 보이면서 자연성 평가 결과에 다소 차이를 보이는 것으로 나타났다. 생태계 변화 관찰 목적에 따라 자연환경 변화를 신속하게 탐지하고 하천생태계보전을 위한 평가체계로 활용하기 위해서는 다양한 유역을 대상으로 조사 분석이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.479-479
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• 2023

하천의 건천화는 물이용은 물론 수질과 수생태 측면에서 부정적인 영향을 주는 것으로 알려져 있으나, 건천화의 정의는 물론 건천화 판단기준에 대해서도 학술적인 정리가 부족한 실정이다. 국내의 하천환경을 고려할 때 대부분의 건천화는 대하천이나 하천의 본류보다는 중소하천 규모에서 발생하고 있으며, 이는 만경강유역에서도 동일할 것으로 판단된다. 건천화를 판단하기 위해서는 장기간에 걸친 신뢰할 만한 유량자료가 축적되어 있어야 하나, 중소하천 규모에서 장기측정망을 운영하기는 쉽지 않은 특성으로, 이를 보완하는 방법으로 현장에서의 유량 측정과 함께 모형을 이용하여 하천의 유황을 추정하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 건천화된 하천의 유량확보와 관련하여 고려할 수 있는 하천유지유량 제도는 국가하천과 지방 하천을 대상으로 하고 있어 실제 건천화가 발생하는 중소하천에는 적용하기 어려울 것으로 보여, 환경생태유량 제도의 활용을 검토하는 것이 바람직할 것으로 보이지만, 중소하천이나 그 이하 규모의 소하천의 경우 유량 확보를 위한 현실적인 방안이 제한되어 있는 문제가 있다. 본 연구에서는 선행연구에서 제시한 기준유량과 건천화 평가지표를 검토하고 적용하였다. 또한 하천유역의 특성을 반영하기 위해 대조하천, 농업하천, 도시하천, 준도시하천으로 구분하고 이들 하천에 대한 현장조사와 함께 장기유출모형을 구축하여 하천의 유황을 파악하고 만경강유역의 건천화 규모를 추정하였다. 건천화 등급을 산정한 결과, 건천화율이 대부분 5등급(매우나쁨)수준으로 평가었고, 산정된 건천화 비율로 살펴봤을 때, 건천화를 개선하기 위한 유량공급이 필요한 단계로 사료된다. 이러한 연구 결과는 향후 건천화현상에 대한 원인규명과 방지대책을 강구하기 위한 기초자료로 활용가능 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.51-51
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• 2021

환경생태유량은 수생태 건강성 유지를 위한 최소한의 유량으로 K-water에서는 유량증분방법론 기반의 1차원 물리적 서식처 모형인 PHABSIM(Physical habitat simulation system)을 이용해 고시지점에 대해 환경생태유량을 산정하여 제시하고 있으나, PHABSIM을 이용하여 환경생태유량을 산정하기 위해서는 지형, 수문 및 어류조사와 같은 현장조사를 지속적으로 실시해야한다는 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 안동댐 하류유역(4,565.7 km²)을 대상으로 SWAT(Soil and water assessment tool)과 PHABSIM을 연계하여 수문모형을 이용한 유량 모의에 따른 대상 어종의 환경생태유량을 산정하고자 한다. SWAT 구축을 위해 DEM과 토양도 및 토지이용자료와 유역 내 위치한 7개의 기상관측소에 대한 40년(1980~2019)의 기상자료를 수집하여 적용하였으며, SWAT의 검보정을 위해 유역내 위치한 2개의 다목적 댐(안동댐, 임하댐)의 실측 운영자료와 1개의 수위관측소의 유량자료를 수집하였다. PHABSIM의 경우, 안동댐 하류유역에 대한 하천정비기본계획 보고서에 기반하여 지형자료를 입력하였으며 문헌조사를 통해 대상어종의 서식적합도지수를 수집하여 적용하였다. 3개 지점에 대한 SWAT 검보정결과, 평균 R², NSE 및 RMSE는 각각 0.51~0.76, 0.47~0.74, 0.61~1.84 mm/day로 나타났다. PHABSIM과의 연계를 위해 검보정된 SWAT의 하천유량에 대해 유황분석을 실시하였고, 산정한 Q10과 Q355를 유량의 최대·최소 범위로 설정하여 PHABSIM의 유량 경계조건으로 활용하였다. 이를 이용하여 SWAT과 PHABSIM의 연계모델링 적용성을 평가하고 대상어종의 환경생태유량을 산정할 예정이다.

• 생태와환경
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• 제55권1호
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• pp.84-98
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• 2022

하구 생태계는 담수와 해수의 혼합으로 형성되는 전이수역(transitional waters)이라는 특이성을 가지며, 염분 및 영양염 농도와 같은 수질 환경이 서로 다른 다양한 서식처를 구성하고 있어 생물 다양성 측면에서 매우 중요하게 여겨진다. 하구 순환은 수질은 물론 하상과 같은 물리학적 환경의 구배(gradient)를 유발하여 최종적으로 생물 군집 조성에 영향을 주는 주요 기작으로, 순환이 단절될 경우 기수역 형성을 저해하고 생물의 이동을 차단하게 되어 생물상의 공간 분포, 즉 다양성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 하구 수생태계 건강성 평가 대상 지점 중 상류부터 하류까지 공간 구배에 따른 생물 다양성 평가가 가능한 복수 지점들로 구성된 하구를 선별하여 부착돌말류, 저서성 대형무척추동물 및 어류 군집을 대상으로 α-, γ- 및 β-다양성을 산출, 그 경향을 파악하여 열린하구와 닫힌하구 간 비교를 통해 하구 순환 유지·단절에 따른 하구 구간 내 종 다양성 변동 경향을 파악하였다. 그 결과, 모든 분류군에서 하구를 포함한 하천 구간 전체의 종 다양성을 나타내는 γ-다양성이 닫힌하구와 비교했을 때 열린하구에서 평균적으로 높은 경향이 나타났으며, 구간 내 지점 간 종 다양성 변동을 의미하는 β-다양성의 경우, 저서생물에서만 열린·닫힌하구 간 차이가 비교적 뚜렷하게 나타나 하구 순환 단절이 하구 구간 내 지점들 간 저서생물 종 조성 및 풍부도의 공간적 이질성(heterogeneity)을 감소시키는 요인으로 작용한 것으로 판단된다. 수질 환경 구배에 따른 각 생물 군집의 하구 구간 내 지점별 α-다양성 및 β-다양성에 기여하는 정도(LCBD, LCBDt, LCBDn)의 반응을 파악하고자 상관관계 분석을 실시한 결과, 열린하구 대비 닫힌하구에서 대체로 보다 높은 상관계수(r)가 분석되었으며 두 하구 유형에서 보여지는 상관관계가 상반되는 경향을 보였으나, 대부분 r 값이 ±0.4 이하로 지점별 다양성 지수와 환경 요인 간에는 뚜렷한 상관성은 나타나지 않았다. 향후 생물 기능군(functional group), 생활사와 같은 군집별 특성을 고려하여 다양성에 영향을 줄 수 있는 서식처 환경요인(예: 유속, 하상)들과의 추가적인 관계 분석을 통해 하구 순환 유지 여부에 따른 생물 군집의 반응을 이해한다면 생물 다양성 관리에 활용 가능할 것으로 판단된다. 한편, 본 연구에서는 분석 대상 하구의 생물 다양성 현황을 바탕으로 형산강 및 교성천 하구에서 부착돌말류, 발안천 하구에서 저서생물, 교청선, 불갑천 및 판교천(서천) 하구에서 어류 군집의 γ- 및 β-다양성이 낮게 나타나는 것을 파악하였으며, 이러한 현황 파악은 지속적으로 하구 수생태 모니터링을 수행하는데 있어 생물 다양성 측면에서 건강성 유지를 위한 하구 생태계 관리에 중요한 자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• 생태와환경
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• 제41권3호
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• pp.301-310
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• 2008

본 연구는 2003$\sim$2006년까지 영산강 수계 22개 지점을 대상으로 어종들의 생태특성 및 지리적 분포양상을 분석하고 하구둑 축조 전.후 어류상의 변화를 비교 평가하였다. 본 연구에서 채집된 어류는 총 14과 44종으로 나타났고, 주요 우점종은 피라미, 큰납지리, 갈겨니, 붕어 등으로 나타났다. 생태지표특성 분석에 따르면, 내성종 및 잡식종의 상대풍부도는 각각 41%, 68%로 높게 나타나 화학적 수질악화 및 물리적 서식지 교란요인이 존재하는 것으로 사료되었다. 또한, 오염원의 영향을 받지 않은 지점(NPS)과 영향을 받은 지점(PS)의 비교 분석에 따르면, 종과 개체수가 최대 70%까지 차이를 보여 생태계 교란이 뚜렷하게 발생하였음을 시사하였다. 하천차수에 따른 어종 및 생태지표특성 분석에 따르면, 대조군지점(RS)은 하천차수가 높아질수록 총 종수 및 총 개체수가 증가하였고, 조사지점(SS)에서는 감소하는 경향을 보였다. 또한, 하천차수가 높아질수록 민감종과 충식성 어종의 상대풍부도는 감소하는 경향을 보였고 내성종과 잡식성 어종의 상대풍부도는 증가하는 것으로 나타났다. 외래어종이면서 육식종인 배스는 어종구성 및 영양단계구조에 변화를 가져와 궁극적으로 수생태계의 건강성을 악화시키는 요인으로 작용하게 되었다. 영산강 하구둑 건설은 정체수역을 증가시키고, 해수에서 담수화됨에 따라 정체수역을 선호하는 어종인 붕어, 잉어, 치리 등의 출현빈도가 높게 나타나게 되었으며, 기수역에 서식하는 어종과 회유성 어종의 출현빈도가 상대적으로 감소하게 되었다. 영산강 수계의 어류상은 외래어종의 도입, 물리적 서식환경의 교란과 오염원의 유입 등에 의하여 어종구성 및 영양단계구조가 변하였고, 궁극적으로 수생태 건강성에 영향을 미친 것으로 사료되었다. 이러한 변화를 예측 관리하기 위하여 장기적이고 지속적인 어류 모니터링이 필수적으로 요구되며, 외래어종에 의한 교란 억제와 물리적 서식지의 복원이 함께 진행되어야 할 것으로 사료되었다.

• 한국환경생태학회지
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• 제29권3호
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• pp.391-400
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• 2015

얕은 습지에서 환경 요인에 대한 어류의 분포와 종 조성을 평가하기 위해, 2012년 봄철(5~6월)에 경상남도에 위치한 24개의 습지에서 이화학적 요인, 수생식물, 어류 등을 조사하였다. 조사 기간 동안 20종의 어류가 동정되었으며, 잉어과 어류가 가장 우점하는 것으로 나타났다. 이화학적 요인 및 수생식물 생물량은 조사 지점에 따라 상이하였으며, 특히 수생식물 생물량은 어류 풍부도와 매우 밀접하게 관련되었다(df=1, F=32.00, P=0.001). 조사 지점간에 군집분석을 수행한 결과, 조사 지점들은 3개의 집단으로 구분되었으며, 이 또한 수생식물 생물량에 대한 영향으로 분석되었다. 첫 번째 집단의 습지에서는 검정우럭과 어류인 블루길에 의해서 우점되었으며, 그 외 어류 군집은 거의 출현하지 않았다. 두 번째 집단은 주로 잉어과 어류인 붕어가 우점한다는 점에서 첫 번째 집단과 차이를 보였다. 세 번째 집단에 속한 습지에서는 첫 번째 집단과 비슷하게, 블루길이 우점하였으나, 다른 어류 종 또한 다양하게 출현하였다. 결론적으로 얕은 습지에서 어류 군집의 분포와 종 다양성은 수생식물의 생물량에 의해 강하게 영향 받는 것으로 평가되었으며, 수생식물의 높은 생물량은 어류의 높은 풍부도 유지에 크게 기여하였다. 이러한 관점에서 습지를 복원하거나 새롭게 조성할 때 수생식물의 적절한 식재는 어류의 종 다양성에 영향을 줄 것으로 보이며, 어류가 수생태 먹이망 내에서 최상위포식자로서의 역할을 한다는 점을 감안할 때 먹이망의 건강성 유지에도 필수적일 것으로 사료된다.