부유성 어란을 이용한 한반도 연안의 어류 산란장 진단과 변화 예측 Diagnosis and change prediction of spawning areas along the coasts of the Korean Peninsula using pelagic fish eggs원문보기
한반도 주변 해역에는 계절 수온 변화에 따라 다양한 기후대의 어류가 출현한다. 해역의 수온 상승으로 인해 어류 조성과 어획량이 변화하고 있다. 어류 생활사 중에서 수온 상승에 가장 취약한 산란기를 해양에서 직접 관찰하는 것은 어렵다. 대부분의 해양경골어류가 산란 전략으로 방출하는 부유성 어란(pelagic fish eggs)을 이용하면 다양한 어류의 산란 모니터링이 가능하다. 본 연구에서는 한반도 연안과 하구에서 부유성 어란의 시공간적 분포 조사를 통해 계절 수온 변화에 따른 기후대별 어류의 산란 반응과 산란 해역을 비교하였다. 또한, 어란으로 밝힌 산란 수온을 이용해 ...
한반도 주변 해역에는 계절 수온 변화에 따라 다양한 기후대의 어류가 출현한다. 해역의 수온 상승으로 인해 어류 조성과 어획량이 변화하고 있다. 어류 생활사 중에서 수온 상승에 가장 취약한 산란기를 해양에서 직접 관찰하는 것은 어렵다. 대부분의 해양경골어류가 산란 전략으로 방출하는 부유성 어란(pelagic fish eggs)을 이용하면 다양한 어류의 산란 모니터링이 가능하다. 본 연구에서는 한반도 연안과 하구에서 부유성 어란의 시공간적 분포 조사를 통해 계절 수온 변화에 따른 기후대별 어류의 산란 반응과 산란 해역을 비교하였다. 또한, 어란으로 밝힌 산란 수온을 이용해 기후변화 시나리오에 따른 수온 상승에 의한 산란장 변화를 예측하였다. 수집한 어란은 총 236,629개로 시계열 조사(2013년 3월-2019년 12월 격주; 통영해양생물자원기지; 어란, 75,245개)와 분포 조사(2013년-2014년 광양과 후포, 2019년 부산 연안; 어란, 14,361개)에서 채집한 표본과 분양 받은 표본(2017-2019년 사계절 한반도 연안과 하구; 안양대학교 국가해양생태계종합 조사; 어란, 147,023개)이었다. 어란의 종을 형태 형질과 DNA 바코딩과 메타바코딩 분석으로 동정하였다. 이외에 한반도 연안에서 어란 종 분석에 DNA 바코딩을 이용한 문헌의 어란 출현 자료를 수집하였다. 어란의 종 동정과 문헌을 통해 172종의 산란을 확인하였다(본 연구, 165종; 문헌, 40종). 산란종의 서식 기후대는 한대 1종, 온대 51종, 아열대 38종, 열대 57종, 심해 11종, 기타 14종이었다. 시계열 조사로 밝힌 어란의 출현 정보(총 69종; 온대 23종, 아열대 23종, 열대 20종, 기타 2종; 미동정종 1종 제외)를 토대로 계절적 수온 상승기와 하강기에 기후대별 산란종의 천이, 산란 수온, 산란종 수의 증감을 분석하였다. 수온 상승기에 산란종의 구성은 온대-아열대종에서 아열대-열대종으로 천이가 일어났다. 산란종 수의 증가율은 온대종 대비 아열대종이 1.9배, 열대종이 1.4배였다. 수온 상승기의 수온과 온대종과 아열대종의 산란 수온이 비슷하였다. 계절적 수온 하강기에는 열대종이 먼저 산란을 마쳤다. 온대종과 아열대종은 산란종 수가 감소하다가 증가하였다. 증가 시기는 온대종이 아열대종보다 빨랐다. 수온 하강기 수온과 온대종의 산란 수온만이 차이가 없었다. 분포 조사에서 분석한 어란의 출현 정보(총 159종; 한 대종 1종, 온대 42종, 아열대 37종, 열대 54종, 심해성 11종, 기타 4종; 문헌의 미동정종 10종 제외)를 통해 계절에 따른 기후대별 어류의 산란 환경(위도, 경도, 염분, 수온)을 비교하였다. 한대종은 겨울, 온대종과 아열대종은 사계절, 열대종은 봄-가을에 산란하였다. 겨울에는 한대종이 높은 위도의 낮은 수온에서 산란하였다. 봄에는 아열대종의 산란이 염분이 낮은 북서부 연안에서 우세하였고, 열대종은 낮은 위도의 높은 수온에서 산란하였다. 여름에도 열대종의 산란 위도는 낮았지만, 경도는 보다 서부 연안에 위치하였다. 기후대별 어류간의 산란 수온과 염분은 모두 차이가 없었다. 가을에는 온대종의 산란이 동부에, 아열대종의 산란이 서부에 있었다. 열대종은 제주도 연안에서만 산란하였다. 시계열조사와 분포 조사에서 모두 출현한 종의 산란 수온은 차이가 없었다. 산란 수온은 상대적으로 낮을수록 성어의 선호 서식 수온의 낮은 범위에, 상대적으로 높을수록 성어의 선호 서식 수온의 높은 범위에 있었다. 산란 수온을 이용해 기후변화 시나리오(공통사회경제경로, SSP)에 따른 수온 상승으로 평균 12.5-27.5% 산란 정점 감소율예측하였다. 부유성 어란의 시공간 모니터링으로 비교한 기후대별 어류의 산란 반응과 해역은 계절에 따라 차이가 있었다. 이중에서 아열대종의 산란이 여름철 한반도 서남부 연안에서 우세하였다. 어류 종 고유의 특징인 산란 수온을 이용해 수온 상승에 따른 산란장 변화를 예측할 수 있었다. 미래 수온 상승으로 온난화된 한반도 주변 해역의 환경은 어류 산란의 새로운 기회이거나 위협일 것이다. 산란의 직접 증거인 부유성 어란은 어류 산란 생태계의 장기 진단과 변화 예측에 유용한 지표인 것으로 판단된다.
한반도 주변 해역에는 계절 수온 변화에 따라 다양한 기후대의 어류가 출현한다. 해역의 수온 상승으로 인해 어류 조성과 어획량이 변화하고 있다. 어류 생활사 중에서 수온 상승에 가장 취약한 산란기를 해양에서 직접 관찰하는 것은 어렵다. 대부분의 해양경골어류가 산란 전략으로 방출하는 부유성 어란(pelagic fish eggs)을 이용하면 다양한 어류의 산란 모니터링이 가능하다. 본 연구에서는 한반도 연안과 하구에서 부유성 어란의 시공간적 분포 조사를 통해 계절 수온 변화에 따른 기후대별 어류의 산란 반응과 산란 해역을 비교하였다. 또한, 어란으로 밝힌 산란 수온을 이용해 기후변화 시나리오에 따른 수온 상승에 의한 산란장 변화를 예측하였다. 수집한 어란은 총 236,629개로 시계열 조사(2013년 3월-2019년 12월 격주; 통영해양생물자원기지; 어란, 75,245개)와 분포 조사(2013년-2014년 광양과 후포, 2019년 부산 연안; 어란, 14,361개)에서 채집한 표본과 분양 받은 표본(2017-2019년 사계절 한반도 연안과 하구; 안양대학교 국가해양생태계종합 조사; 어란, 147,023개)이었다. 어란의 종을 형태 형질과 DNA 바코딩과 메타바코딩 분석으로 동정하였다. 이외에 한반도 연안에서 어란 종 분석에 DNA 바코딩을 이용한 문헌의 어란 출현 자료를 수집하였다. 어란의 종 동정과 문헌을 통해 172종의 산란을 확인하였다(본 연구, 165종; 문헌, 40종). 산란종의 서식 기후대는 한대 1종, 온대 51종, 아열대 38종, 열대 57종, 심해 11종, 기타 14종이었다. 시계열 조사로 밝힌 어란의 출현 정보(총 69종; 온대 23종, 아열대 23종, 열대 20종, 기타 2종; 미동정종 1종 제외)를 토대로 계절적 수온 상승기와 하강기에 기후대별 산란종의 천이, 산란 수온, 산란종 수의 증감을 분석하였다. 수온 상승기에 산란종의 구성은 온대-아열대종에서 아열대-열대종으로 천이가 일어났다. 산란종 수의 증가율은 온대종 대비 아열대종이 1.9배, 열대종이 1.4배였다. 수온 상승기의 수온과 온대종과 아열대종의 산란 수온이 비슷하였다. 계절적 수온 하강기에는 열대종이 먼저 산란을 마쳤다. 온대종과 아열대종은 산란종 수가 감소하다가 증가하였다. 증가 시기는 온대종이 아열대종보다 빨랐다. 수온 하강기 수온과 온대종의 산란 수온만이 차이가 없었다. 분포 조사에서 분석한 어란의 출현 정보(총 159종; 한 대종 1종, 온대 42종, 아열대 37종, 열대 54종, 심해성 11종, 기타 4종; 문헌의 미동정종 10종 제외)를 통해 계절에 따른 기후대별 어류의 산란 환경(위도, 경도, 염분, 수온)을 비교하였다. 한대종은 겨울, 온대종과 아열대종은 사계절, 열대종은 봄-가을에 산란하였다. 겨울에는 한대종이 높은 위도의 낮은 수온에서 산란하였다. 봄에는 아열대종의 산란이 염분이 낮은 북서부 연안에서 우세하였고, 열대종은 낮은 위도의 높은 수온에서 산란하였다. 여름에도 열대종의 산란 위도는 낮았지만, 경도는 보다 서부 연안에 위치하였다. 기후대별 어류간의 산란 수온과 염분은 모두 차이가 없었다. 가을에는 온대종의 산란이 동부에, 아열대종의 산란이 서부에 있었다. 열대종은 제주도 연안에서만 산란하였다. 시계열조사와 분포 조사에서 모두 출현한 종의 산란 수온은 차이가 없었다. 산란 수온은 상대적으로 낮을수록 성어의 선호 서식 수온의 낮은 범위에, 상대적으로 높을수록 성어의 선호 서식 수온의 높은 범위에 있었다. 산란 수온을 이용해 기후변화 시나리오(공통사회경제경로, SSP)에 따른 수온 상승으로 평균 12.5-27.5% 산란 정점 감소율예측하였다. 부유성 어란의 시공간 모니터링으로 비교한 기후대별 어류의 산란 반응과 해역은 계절에 따라 차이가 있었다. 이중에서 아열대종의 산란이 여름철 한반도 서남부 연안에서 우세하였다. 어류 종 고유의 특징인 산란 수온을 이용해 수온 상승에 따른 산란장 변화를 예측할 수 있었다. 미래 수온 상승으로 온난화된 한반도 주변 해역의 환경은 어류 산란의 새로운 기회이거나 위협일 것이다. 산란의 직접 증거인 부유성 어란은 어류 산란 생태계의 장기 진단과 변화 예측에 유용한 지표인 것으로 판단된다.
Fish from various climate zones appear around seas of the Korean Peninsula according to seasonal changes of the sea temperature. The composition and catch of fish are changing due to the rising sea temperature in this area. Among the life cycles of fish, the spawner, which is most susceptible to ris...
Fish from various climate zones appear around seas of the Korean Peninsula according to seasonal changes of the sea temperature. The composition and catch of fish are changing due to the rising sea temperature in this area. Among the life cycles of fish, the spawner, which is most susceptible to rising water temperature, is difficult to observe directly. Pelagic fish eggs, which most marine teleost fish release as a spawning strategy, allows spawning monitoring of a various fish. This study investigated the spatio-temporal distribution of pelagic fish eggs around coasts and estuaries off the Korean Peninsula to compare spawning responses and spawning areas of fish by climate zones according to seasonal water temperature changes. A total of 236,629 pelagic fish eggs were from time-series survey (biweekly from March 2013 to December 2019 at the Tongyoung Marine Living Resources Station; 75,245 eggs), from spatial survey (off Gwangyang and Hupo in the summer of 2013-2014 and Busan in 2019; 14,361 eggs), and from adopted samples (147,023 eggs) obtained by Anyang University conducting National Marine ecosystem Monitoring Program (coasts and estuaries off the Korean Peninsula in 2017-2019 four seasons). Species of the eggs were identified by morphological analysis and DNA barcoding and metabarcoding. Also, occurrence information of the eggs identified by DNA barcoding around the coast were collected. A total 172 spawning fish species were revealed by the eggs (165 species from this study and 40 species from the literature). Climate zones of the species were one polar species, 51 temperate species, 38 subtropical species, 57 tropical species, 11 deep-water species, and 14 other species. Based on the information on the appearance of the eggs (69 species in total; 23 temperate species, 23 subtropical species, 20 tropical species, and 2 other species excluding 1 unidentified species) revealed by time series surveys, the transition of species composition, spawning temperature, and number of spawning species during seasonal water temperature rise and fall were compared between the species by climate zones. During the seasonal water temperature increase, spawning species were transitioned from temperate-subtropical species to subtropical-tropical species. At this time, the increase rate of the number of species was 1.9 times for subtropical species and 1.4 times for tropical species compared to temperate species. At this time, spawning temperature of temperate and subtropical species were similar with the sea surface temperature. During the seasonal decrease in water temperature, the number of species of all climate zones decreased. Tropical species finished spawning first. Only temperate species spawned at the lowest water temperature in winter. The number of temperate and subtropical species decreased, and then again increased. The timing of increase was faster for temperate species than for subtropical species. During this period, only the spawning temperature of the temperate species did not differ from the sea surface temperature. The spawning environments (latitude, longitude, salinity, sea surface temperature) of fish by climate zones according to seasons were compared through the appearance information of the eggs (159 species in total; 1 polar species, 42 temperate species, 37 subtropical species, 54 tropical species, 11 deep water and 4 other species excluding 10 unidentified species) analyzed in the distribution survey. Polar species spawned only in winter, temperate and subtropical species spawned in four seasons, and tropical species spawned from spring to autumn. In winter, polar species spawned at low temperatures at high latitudes. In spring, the spawning of subtropical species predominated in the northwest coast of low salinity, and the tropical species spawned at low latitude with high water temperature. Even in summer, the spawning latitude of tropical species was lower, but the longitude was located on the western coast. There was no difference in spawning temperature and salinity between fish by climate zones. In autumn, spawning of temperate species was in the east, and spawning of subtropical species in the west. Tropical species spawned only off the coast of Jeju Island. There was no difference in spawning temperature of the species that appeared in both the time series survey and the distribution survey. The relatively low spawning temperature was in the low range of preferred habitat temperature, and the relatively high spawning temperature was in the high range of preferred habitat temperature. The relatively low spawning temperature was less different from the average temperature of the survey area than the relatively high spawning temperature. Using the spawning temperature, an average 12.5-27.5% reduction in spawning stations was predicted due to the increase in temperature according to the climate change scenario (Shared Socioeconomic Pathways, SSP). The spawning responses and areas of fish by climate zones compared with the spatio-temporal monitoring of pelagic fish eggs differed according to the season. Among them, spawning of subtropical species predominated in the southwestern coast of the Korean Peninsula in summer. Using the spawning temperature, which is a intrinsic characteristic of fish, it was possible to predict changes of spawning stations according to future water temperature rises. The environment in the waters around the Korean Peninsula, which has been warmed by rising temperatures in the future, will be a new opportunity or threat for fish spawning. The pelagic fish eggs, which are easy to collect and are direct evidence of spawning, will be useful indicators for long-term diagnosis and change prediction of fish spawning ecosystems.
Fish from various climate zones appear around seas of the Korean Peninsula according to seasonal changes of the sea temperature. The composition and catch of fish are changing due to the rising sea temperature in this area. Among the life cycles of fish, the spawner, which is most susceptible to rising water temperature, is difficult to observe directly. Pelagic fish eggs, which most marine teleost fish release as a spawning strategy, allows spawning monitoring of a various fish. This study investigated the spatio-temporal distribution of pelagic fish eggs around coasts and estuaries off the Korean Peninsula to compare spawning responses and spawning areas of fish by climate zones according to seasonal water temperature changes. A total of 236,629 pelagic fish eggs were from time-series survey (biweekly from March 2013 to December 2019 at the Tongyoung Marine Living Resources Station; 75,245 eggs), from spatial survey (off Gwangyang and Hupo in the summer of 2013-2014 and Busan in 2019; 14,361 eggs), and from adopted samples (147,023 eggs) obtained by Anyang University conducting National Marine ecosystem Monitoring Program (coasts and estuaries off the Korean Peninsula in 2017-2019 four seasons). Species of the eggs were identified by morphological analysis and DNA barcoding and metabarcoding. Also, occurrence information of the eggs identified by DNA barcoding around the coast were collected. A total 172 spawning fish species were revealed by the eggs (165 species from this study and 40 species from the literature). Climate zones of the species were one polar species, 51 temperate species, 38 subtropical species, 57 tropical species, 11 deep-water species, and 14 other species. Based on the information on the appearance of the eggs (69 species in total; 23 temperate species, 23 subtropical species, 20 tropical species, and 2 other species excluding 1 unidentified species) revealed by time series surveys, the transition of species composition, spawning temperature, and number of spawning species during seasonal water temperature rise and fall were compared between the species by climate zones. During the seasonal water temperature increase, spawning species were transitioned from temperate-subtropical species to subtropical-tropical species. At this time, the increase rate of the number of species was 1.9 times for subtropical species and 1.4 times for tropical species compared to temperate species. At this time, spawning temperature of temperate and subtropical species were similar with the sea surface temperature. During the seasonal decrease in water temperature, the number of species of all climate zones decreased. Tropical species finished spawning first. Only temperate species spawned at the lowest water temperature in winter. The number of temperate and subtropical species decreased, and then again increased. The timing of increase was faster for temperate species than for subtropical species. During this period, only the spawning temperature of the temperate species did not differ from the sea surface temperature. The spawning environments (latitude, longitude, salinity, sea surface temperature) of fish by climate zones according to seasons were compared through the appearance information of the eggs (159 species in total; 1 polar species, 42 temperate species, 37 subtropical species, 54 tropical species, 11 deep water and 4 other species excluding 10 unidentified species) analyzed in the distribution survey. Polar species spawned only in winter, temperate and subtropical species spawned in four seasons, and tropical species spawned from spring to autumn. In winter, polar species spawned at low temperatures at high latitudes. In spring, the spawning of subtropical species predominated in the northwest coast of low salinity, and the tropical species spawned at low latitude with high water temperature. Even in summer, the spawning latitude of tropical species was lower, but the longitude was located on the western coast. There was no difference in spawning temperature and salinity between fish by climate zones. In autumn, spawning of temperate species was in the east, and spawning of subtropical species in the west. Tropical species spawned only off the coast of Jeju Island. There was no difference in spawning temperature of the species that appeared in both the time series survey and the distribution survey. The relatively low spawning temperature was in the low range of preferred habitat temperature, and the relatively high spawning temperature was in the high range of preferred habitat temperature. The relatively low spawning temperature was less different from the average temperature of the survey area than the relatively high spawning temperature. Using the spawning temperature, an average 12.5-27.5% reduction in spawning stations was predicted due to the increase in temperature according to the climate change scenario (Shared Socioeconomic Pathways, SSP). The spawning responses and areas of fish by climate zones compared with the spatio-temporal monitoring of pelagic fish eggs differed according to the season. Among them, spawning of subtropical species predominated in the southwestern coast of the Korean Peninsula in summer. Using the spawning temperature, which is a intrinsic characteristic of fish, it was possible to predict changes of spawning stations according to future water temperature rises. The environment in the waters around the Korean Peninsula, which has been warmed by rising temperatures in the future, will be a new opportunity or threat for fish spawning. The pelagic fish eggs, which are easy to collect and are direct evidence of spawning, will be useful indicators for long-term diagnosis and change prediction of fish spawning ecosystems.
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