Influence of Increased Temperature on the Standard Metabolism in the Marine Bivalves Acclimated to Seasonal Water Temperature -I. Effects of Acclimation Temperature
본 연구는 계절적으로 다른 수온에 순화되어 있는 패류에 대한 승온 효과를 분별하고 특히 시기별로 성장이 다른데 따른 승온 효과를 판별하기 위해 수행하였다. 실험 동물은 남해안 산 참굴, Crassostna gigas, 바지락, Ruditapes philippinarum 및 진주담치, Mytilus edulis의 3종이었으며 각 계절별로 채집하여 순화되어 있는 계절 수온과 순화 온도보다 4, 7 및 $10^{\circ}C$와 3, 6 및$ 9^{\circ}C$로 승온시킨 실험 해수에서 표준산소소비량과 여수량을 측정하였다. 생활사로 보아 가을에 치패기에 있는 참굴은 $14^{\circ}C$ 순화 수온 이상의 수온상승은 오히려 생리적 저해를 주었고 순화 수온이 $7^{\circ}C$인 겨울에는$ 9^{\circ}C$의 승온도 효과적이었다. 그러나 성재에서 여름에 순화 수온 $24^{\circ}C$ 이상의 승온은 저해를 주었다. 봄에 치패기에 있는 바지락은 순화수온보다 $6^{\circ}C$의 승온도 효과가 현저하였으나 그 이상의 수온 상승은 오히려 저해를 주었고 가을과 겨울에는 순화수온보다 온도가 $9^{\circ}C$까지 승온되어도 현저히 효과적이었다. 그러나 여름에는 순화수온 $24^{\circ}C$ 이상의 승온은 현저한 저해영향을 주었다. 진주담치는 봄 치패기에 순화수온보다 $3^{\circ}C$ 승온은 매우 효과적이었으나 그 이상 수온 상승은 저해를 주었다. 여름과 가을의 순화수온보다 높은 수온상승은 영향이 경미하였으며, 겨울에는 승온되어도 별다른 승온 효과를 보이지 않았다. 이상으로 보아 온배수의 승온 효과는 패류의 생활사 중 겨울에는 매우 효과적이었으나 치패기에 있어서는 순화 수온 보다 다소 높은 수온 상승도 오히려 저해 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났다.
본 연구는 계절적으로 다른 수온에 순화되어 있는 패류에 대한 승온 효과를 분별하고 특히 시기별로 성장이 다른데 따른 승온 효과를 판별하기 위해 수행하였다. 실험 동물은 남해안 산 참굴, Crassostna gigas, 바지락, Ruditapes philippinarum 및 진주담치, Mytilus edulis의 3종이었으며 각 계절별로 채집하여 순화되어 있는 계절 수온과 순화 온도보다 4, 7 및 $10^{\circ}C$와 3, 6 및$ 9^{\circ}C$로 승온시킨 실험 해수에서 표준산소소비량과 여수량을 측정하였다. 생활사로 보아 가을에 치패기에 있는 참굴은 $14^{\circ}C$ 순화 수온 이상의 수온상승은 오히려 생리적 저해를 주었고 순화 수온이 $7^{\circ}C$인 겨울에는$ 9^{\circ}C$의 승온도 효과적이었다. 그러나 성재에서 여름에 순화 수온 $24^{\circ}C$ 이상의 승온은 저해를 주었다. 봄에 치패기에 있는 바지락은 순화수온보다 $6^{\circ}C$의 승온도 효과가 현저하였으나 그 이상의 수온 상승은 오히려 저해를 주었고 가을과 겨울에는 순화수온보다 온도가 $9^{\circ}C$까지 승온되어도 현저히 효과적이었다. 그러나 여름에는 순화수온 $24^{\circ}C$ 이상의 승온은 현저한 저해영향을 주었다. 진주담치는 봄 치패기에 순화수온보다 $3^{\circ}C$ 승온은 매우 효과적이었으나 그 이상 수온 상승은 저해를 주었다. 여름과 가을의 순화수온보다 높은 수온상승은 영향이 경미하였으며, 겨울에는 승온되어도 별다른 승온 효과를 보이지 않았다. 이상으로 보아 온배수의 승온 효과는 패류의 생활사 중 겨울에는 매우 효과적이었으나 치패기에 있어서는 순화 수온 보다 다소 높은 수온 상승도 오히려 저해 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났다.
Influence of increased temperature on the standard metabolism in three species of marine bivalves, Crassostrea gigas, Ruditapes philippinarum and Mytilus edulis, acclimated to seasonal water temperatures and collected from the south coast of Korea, were examined in the laboratory. The standard oxyge...
Influence of increased temperature on the standard metabolism in three species of marine bivalves, Crassostrea gigas, Ruditapes philippinarum and Mytilus edulis, acclimated to seasonal water temperatures and collected from the south coast of Korea, were examined in the laboratory. The standard oxygen consumption and filtration rates in the 3 species were measured respectively at the experimental temperature, 4, 7 and 10$^{\circ}C$ or 3, 6 and 9$^{\circ}C$ higher than the mean seasonal water temperature. When the experimental temperatures were higher than the seasonal water temperature, the rates of C. gigas decreased in autumn and spring, and increased In winter, while there was thermal stress in summer. The rates of R. philippinarum increased in spring when the experimental temperatures were 3$^{\circ}C$ and 6$^{\circ}C$ higher than the seasonal water temperature, but the rates increased in autumn and winter when the experimental temperature was even 9$^{\circ}C$ higher than the seasonal water temperature. In summer. metabolic activities of R. philippinarum decreased significantly at temperature higher than acclimation temperature. The rates of M. edulis increased in spring when the experimental temperatures were 3$^{\circ}C$ higher than the seasonal water temperature but the rates were stressed by the increased temperature above 3$^{\circ}C$. In winter, increased temperature did not affect the metabolic activities of M. edulis. These results suggested that the standard metabolism of the three marine bivalves in summer was stressed by the increased temperature, whereas the metabolism was activated in winter.
Influence of increased temperature on the standard metabolism in three species of marine bivalves, Crassostrea gigas, Ruditapes philippinarum and Mytilus edulis, acclimated to seasonal water temperatures and collected from the south coast of Korea, were examined in the laboratory. The standard oxygen consumption and filtration rates in the 3 species were measured respectively at the experimental temperature, 4, 7 and 10$^{\circ}C$ or 3, 6 and 9$^{\circ}C$ higher than the mean seasonal water temperature. When the experimental temperatures were higher than the seasonal water temperature, the rates of C. gigas decreased in autumn and spring, and increased In winter, while there was thermal stress in summer. The rates of R. philippinarum increased in spring when the experimental temperatures were 3$^{\circ}C$ and 6$^{\circ}C$ higher than the seasonal water temperature, but the rates increased in autumn and winter when the experimental temperature was even 9$^{\circ}C$ higher than the seasonal water temperature. In summer. metabolic activities of R. philippinarum decreased significantly at temperature higher than acclimation temperature. The rates of M. edulis increased in spring when the experimental temperatures were 3$^{\circ}C$ higher than the seasonal water temperature but the rates were stressed by the increased temperature above 3$^{\circ}C$. In winter, increased temperature did not affect the metabolic activities of M. edulis. These results suggested that the standard metabolism of the three marine bivalves in summer was stressed by the increased temperature, whereas the metabolism was activated in winter.
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제안 방법
Ruditapes philippinamm) 등 패류 3종을 대상으로 연중 4계절별로 계절 수온에 순화되어 있고 생활사에 따라 크기가 다른 재료를 채취하여 우선 계절별 수온에서 산소 소비율과 여수율을 측정하였다. 그리고 계절별 순화 온도보다 온도를 상승시키면서 이들 표준 대사율의 온도 내성에 미치는 계절별 수온 순화의 영향을 조사하였다.
그리고 그중에서도 순화 수온은 무척추동물의 온도 내성에 절대적인 영향을 미친다. 따라서 본 연구는 부착성이 매패인 참굴 (Crassostrea gigas)과 진주담치 (Mytilus edulis) 그리고 조간대에 서식하는 바지락 (.Ruditapes philippinamm) 등 패류 3종을 대상으로 연중 4계절별로 계절 수온에 순화되어 있고 생활사에 따라 크기가 다른 재료를 채취하여 우선 계절별 수온에서 산소 소비율과 여수율을 측정하였다. 그리고 계절별 순화 온도보다 온도를 상승시키면서 이들 표준 대사율의 온도 내성에 미치는 계절별 수온 순화의 영향을 조사하였다.
실험동물은 채집 당일 노출 상태로 실험실에 운반하여 채집 해역의 수온과 같은 해수에 넣고 유 수상 태하에서 1일간 둔 후 실험에 사용하였다. 실험동물은 봄, 여름, 가을 및 겨울의 4계절별로 5, 8, 11 및 익년 2월 중에 채집하여 순화된 계절 수온과 순화 온도보다 3, 6 및 9也 단, 춘계에는 4, 7 및 10t, 동계에는 2, 5 및 로 승온시킨 실험 해수에 곧바로 넣고 수온 급변 시의 산소소비량과 여수량을 측정하였다.
호흡산소소비량은 실험동물 1마리씩을 크기에 따라 체적의 약 50배량의 실험 해수 (pH 7.7±0.2, 염분 32.9±0.4爲)와 함께 산 소병에 넣고 암소에서 각각의 실험 수온에 1시간 정치시킨 후 실험 전후의 용존산소량의 차를 산소검량계 (YSI M53)로 측정하여 정량하였다. 여수량은 산소소비량 측정 실험 해수에 Neutral Red를 0.
대상 데이터
실험은 1999년 3월부터 2000년 11월 사이에 실시하였다. 실험동물은 참굴 (C. gigaS), 바지락 (R. philippinarum) 및 진주담치 (M. edu/is)의 패류 3종으로서 연중 4계에 걸쳐 경남 남해 연안 해역 일원 양식장과 조간대에서 채집하였다. 실험동물은 채집 당일 노출 상태로 실험실에 운반하여 채집 해역의 수온과 같은 해수에 넣고 유 수상 태하에서 1일간 둔 후 실험에 사용하였다.
edu/is)의 패류 3종으로서 연중 4계에 걸쳐 경남 남해 연안 해역 일원 양식장과 조간대에서 채집하였다. 실험동물은 채집 당일 노출 상태로 실험실에 운반하여 채집 해역의 수온과 같은 해수에 넣고 유 수상 태하에서 1일간 둔 후 실험에 사용하였다. 실험동물은 봄, 여름, 가을 및 겨울의 4계절별로 5, 8, 11 및 익년 2월 중에 채집하여 순화된 계절 수온과 순화 온도보다 3, 6 및 9也 단, 춘계에는 4, 7 및 10t, 동계에는 2, 5 및 로 승온시킨 실험 해수에 곧바로 넣고 수온 급변 시의 산소소비량과 여수량을 측정하였다.
실험은 1999년 3월부터 2000년 11월 사이에 실시하였다. 실험동물은 참굴 (C.
데이터처리
001%로 현탁 시켜 실험 전후의 색소 입자 제거율을 측정하는 간접법 (Cole and Hepper, 1954)으로 정량하였다. 실험동물은 실험이 끝난 직후 습전중을 칭량하였으며 모든 실험은 5회 반복 실험을 평균하여 나타내었다.
이론/모형
4爲)와 함께 산 소병에 넣고 암소에서 각각의 실험 수온에 1시간 정치시킨 후 실험 전후의 용존산소량의 차를 산소검량계 (YSI M53)로 측정하여 정량하였다. 여수량은 산소소비량 측정 실험 해수에 Neutral Red를 0.001%로 현탁 시켜 실험 전후의 색소 입자 제거율을 측정하는 간접법 (Cole and Hepper, 1954)으로 정량하였다. 실험동물은 실험이 끝난 직후 습전중을 칭량하였으며 모든 실험은 5회 반복 실험을 평균하여 나타내었다.
성능/효과
가을 수온 약 14t에 순화되어 있는 바지락의 산소 소비율과 여 수율은 17P에서 약간 감소하였으나 20t에서 다시 약간 증가하였고 23t에서는 다소 증가하여 14t에서보다 약간 높았다. 한편, 겨울 수온 약 7從에 순화되어 있는 바지락의 산소 소비율은 수온 lOt에서 약간 증가하였으나 여수 율은 상당히 감소하였고 13t에 서는 산소 소비율과 여수 율은 약간 상승하였으며 16W에서는 현저히 증가하였다 (Fig.
겨울 수온 약 7笔에 순화되어 있는 굴과 바지락의 표준산소 소비율은 에 이르기까지 상당히 증가하여 승온 효과를 보였으며 여수율은 lOt에서는 다소 감소되었다가 에 이르기까지 상당히 증가하였다. 그러나 진주담치는 순화 수온보다 승온된 16°C에 이르기까지 표준산소 소비율과 여수 율은 그다지 증가되지 않아서 저온 순화 시에 숭온 효과가 별로 없다고 생각된다.
결론적으로 본 실험에서, 패류 3종의 온도에 대한 대사 반응은 순화된 계절 수온보다 상당한 폭으로 높은 수온에 갑자기 폭로되었을 때 치패기와 여름 고수온기에 스트레스성 반응을 보임으로서 인내의 폭이 비교적 크지 않다고 판단되며 겨울 저수온기에는 참 굴과 바지락에 있어서는 숭온의 효과가 있다고 하겠다. 따라서 이러한 결과는 연안 해역 임해공단의 온배수 오염에 대한 생물검정 시험에 고려해야 할 기초자료의 하나가 되리라고 생각된다.
굴, 바지락 및 진주담치의 산소 소비율과 여수 율은 계절별 실험 수온과 실험동물의 체적 크기에 따라 현저한 차이를 보였다. 그 경향을 보면, 계절에 따른 수온의 현저한 차이에도 불구하고 개체 크기가 작은 때에 비체중 산소 소비율과 여수 율은 현저히 높았다.
굴, 바지락 및 진주담치의 산소 소비율과 여수 율은 계절별 실험 수온과 실험동물의 체적 크기에 따라 현저한 차이를 보였다. 그 경향을 보면, 계절에 따른 수온의 현저한 차이에도 불구하고 개체 크기가 작은 때에 비체중 산소 소비율과 여수 율은 현저히 높았다. 특히 봄은 여름에 비해서 실험 수온이 4t 정도 더 낮은 2(定인데 도 산소 소비율과 여수 율은 참굴의 경우 약간, 바지락의 경우 상당히 그리고 진주담치의 경우 현저히 높아서 개체의 체적 크기 차이에 크게 영향을 받았다.
가을 수온 약 14t에 순화되어 있는 참굴은 수온 17轮와 23t에서 표준산소 소비율과 여수 율은 급격히 감소하여 계절 수온에 대해서 승온 스트레스가 현저하였는데, 이러한 결과도 굴은 이 시기에 치 패였기 때문에 계절 온도보다 높은 온도에 대한 내성이 약한데 따른 것으로 생각된다. 그러나 바지락은 17°C에서 표준산소 소비율과 여수 율은 약간 감소하였으나 2(化와 23t:에서는 증가하여 승온 효과를 보이고 있었고 진주담치도 완만히 증가하여 비슷한 경향을 보였다.
바지락의 산소 소비율은 봄 수온 약 20史에 순화되어 있을 때 보다 수온 24t:에서 급격히 증가하여 27t에 이르기까지 상당히 증가하였으나 30°C에서는 현저히 감소하였다. 그러나 여수 율은 순 화 수온 20t에 순화되어 있을 때 보다 수온 24t에서 감소하기 시작하여 27t 와 로 수온이 상승함에 따라 계속 현저히 감소하였다: 여름 수온-약 24处에'순화되어 있는 바지락의 산소 소비율과 여수 율은 27t에서 현저히 감소하였으나 30t에서는 2기 3에서 보다 산소 소비율은 약간 상승하였고 여수 율은 약간 감소하였으며 33°C에서는 산소 소비율과 여수 율은 상당히 증가하였으나 순화 온도 24乜에서 보다는 상당히 낮았다 (Fig. 2).
참굴과 바지락 그리고 진주담치가 4계절별 순화 수온에서 보인 표준산소 소비율과 여수 율은 계절별 체적 크기에 따르는 경향을 보이고 있었다. 봄과 여름 사이에 수온은 상당히 상승하고 있는데도 체적 크기가 커짐에 따라 표준 대사율과 여수 율은 감소하고 있고, 가을과 겨울에는 수온이 점차 하강하고 있는 데다 체적 크기도 커져서 산소 소비율과 여수 율은 더욱 감소되었다. 다만 굴의 경우 실험동물의 체적 크기가 겨울에 봄보다 작은데도 산소 소비율과 여수율이 감소한 것은 체적 크기보다 낮은 수온의 영향이 바지락이나 진주담치 보다 더 받은 결과로 보였다.
이상으로 보아 계절별로 일정한 수온에 순화되어 있는 참굴과 바지락 그리고 진주담치에서 순화 수온보다 높은 수온에 갑자기 폭로되었을 때, 계절을 불문하고 치패가 가장 큰 승온 스트레스를 받았다. 그리고 계절별로는 여름 고수온에 순화된 패류들이 계절 수온 이상의 고온에 대한 스트레스를 더 쉽게 받는 것으로 생각된다.
진주담치의 산소 소비율과 여수 율은 봄 수온 약 20t에 순화되어 있을 때 보다 수온 24t에서 현저히 증가하였다가 27t에서는 급 격히 감소하였고 3이에 이르기까지 감소하여 산소 소비율은 20t의 수준으로 되었으며 여수 율은 순화 온도인 2(*:에서 보다 현저히 감소하였다. 여름 수온 약 24@에 순화되어 있는 진주담치의 산소 소비율과 여수 율은 27t에서 다소 감소하였으나 30t 및 33°C에 이르기까지 점차로 증가하여 24°C의 수준으로 되었다 (Fig.
참굴과 바지락 그리고 진주담치가 4계절별 순화 수온에서 보인 표준산소 소비율과 여수 율은 계절별 체적 크기에 따르는 경향을 보이고 있었다. 봄과 여름 사이에 수온은 상당히 상승하고 있는데도 체적 크기가 커짐에 따라 표준 대사율과 여수 율은 감소하고 있고, 가을과 겨울에는 수온이 점차 하강하고 있는 데다 체적 크기도 커져서 산소 소비율과 여수 율은 더욱 감소되었다.
그 경향을 보면, 계절에 따른 수온의 현저한 차이에도 불구하고 개체 크기가 작은 때에 비체중 산소 소비율과 여수 율은 현저히 높았다. 특히 봄은 여름에 비해서 실험 수온이 4t 정도 더 낮은 2(定인데 도 산소 소비율과 여수 율은 참굴의 경우 약간, 바지락의 경우 상당히 그리고 진주담치의 경우 현저히 높아서 개체의 체적 크기 차이에 크게 영향을 받았다.
가을 수온 약 14t에 순화되어 있는 바지락의 산소 소비율과 여 수율은 17P에서 약간 감소하였으나 20t에서 다시 약간 증가하였고 23t에서는 다소 증가하여 14t에서보다 약간 높았다. 한편, 겨울 수온 약 7從에 순화되어 있는 바지락의 산소 소비율은 수온 lOt에서 약간 증가하였으나 여수 율은 상당히 감소하였고 13t에 서는 산소 소비율과 여수 율은 약간 상승하였으며 16W에서는 현저히 증가하였다 (Fig. 2).
후속연구
온도 내성의 한계에 대한 대부분의 연구는 수서 동물이 자연 상태에서 겪는 온도보다 더 높은 온도를 잘 견뎌 낼 수 있다는 것을 보여주고 있지만 (Wilson and Elkaim, 1991), 동물이 그들의 생리적 최대 임계 수온에 이르는데 중요한 영향을 받는 것은 순화 온도라는 것이 명백하다 (Menasveta, 1981). 따라서 온도 변화에 대한 생리적 내성 한계가 순화 정도에 달려 있으므로 생물과 변화된 온도 환경 사이의 새로운 관계에 대한 연구에 있어서는 그 생물의 순화 정도를 고려해야 할 것이다.
결론적으로 본 실험에서, 패류 3종의 온도에 대한 대사 반응은 순화된 계절 수온보다 상당한 폭으로 높은 수온에 갑자기 폭로되었을 때 치패기와 여름 고수온기에 스트레스성 반응을 보임으로서 인내의 폭이 비교적 크지 않다고 판단되며 겨울 저수온기에는 참 굴과 바지락에 있어서는 숭온의 효과가 있다고 하겠다. 따라서 이러한 결과는 연안 해역 임해공단의 온배수 오염에 대한 생물검정 시험에 고려해야 할 기초자료의 하나가 되리라고 생각된다.
참고문헌 (21)
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