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문제 정의
- 이 연구는 우리나라 참굴 양식의 주 어장인 경남 고성만의 참굴 양식 어장관리와 만 내의 적정 수용력 산정 모델 개발의 일환으로, 수치 모델을 이용하여 굴 개체군 성장을 분석하였다. 연구에 사용된 모델은 참굴 개체군 역학 모델로서, Powell et al.
- Kusuki (1977a)와 Newell and Jordan (1983)의 보고에 의하면 특히 굴은 작은 식물플랑크톤이나 질소가 풍부한 입자들을 선택하여 섭취하는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 먹이에 따른 참굴의 성장을 이해하기 위해 각기 다른 두 가지의 먹이공급 원을 이용하여 그에 따른 굴의 성장을 모사하였다. 먼저 현재 가장 널리 측정되고 있는 chlorophyll a, 즉 플랑크톤만을 먹이공급원 으로 고려하여, 이에 대한 굴의 성장을 수치 모델로 모사하였다.
가설 설정
- ,eston Bay에 분포하는 대서양굴 을 대상으로 굴 먹이공급원의 효율성 및 가용먹이량 측정에 관한 보고에 의하면, 굴의 먹이원으로는 식물플랑크톤만을 고려한 먹이 량, 즉 chlorophyll a 농도를 측정하는 것보다 식물플랑크톤과 잔존입자성 유기물 및 박테리아와 같은 총 입자 유기물을 먹이량 으로 추정하는 것이 굴의 성장을 이해하는데 있어 보다 더 효율적인 것으로 보고한 바 있다. 따라서, 이 연구에서는 chlorophyll a 외에 입자성 유기물질에서 측정된 단백질, 지질, 탄수화물을 굴 이 섭취할 수 있는 가용 먹이원으로 가정하여 이들에 대한 굴의 성장을 추정하였다.
제안 방법
- 참굴 개체군 역학 모델은 단련된 굴이 양식장에 이식된 후 성 장하여 수확되기까지의 성장역학을 파악하기 위해 만들어졌다. 고 성만에서 양식되고 있는 참굴의 성장역학을 연구하기 위해 일부 주요방정식과 환경자료들을 고성만의 환경과 참굴에 맞게 수정 . 보완하였다.
- 5는 고성만에서 채집된 참굴의 체장과 전중량, 체장과 습 중량, 체장과 건중량 및 건중량과 습중량의 상관 관계를 관계식으 로 나타낸 것이다. 또한 고성만과 유사한 환경에서 측정된 참굴의 성장을 비교해 보기 위하여 고성만 (GS), 가막만 (GM) 및 일본 히로시마와 오카야마에서 (JP) 측정된 참굴의 성장패턴을 도식화하였다.
- 이 연구에서는 먹이에 따른 참굴의 성장을 이해하기 위해 각기 다른 두 가지의 먹이공급 원을 이용하여 그에 따른 굴의 성장을 모사하였다. 먼저 현재 가장 널리 측정되고 있는 chlorophyll a, 즉 플랑크톤만을 먹이공급원 으로 고려하여, 이에 대한 굴의 성장을 수치 모델로 모사하였다. 모델에 쓰인 자료는 1999년 6월부터 2000년 5월까지 고성만에서 월별로 측정된 해수 표본내의 chlorophyll a 자료를 이용하였다.
- 단백질 분석은 BCA protein assay kit (Pierce)를 이용하였고, 탄수화 물 분석은 페놀-황산법을 이용하였다. 시료의 농도는 분광광도계 (Spectronic 3000 Array, Milton Roy, USA)를 이용하여 단백질은 485nm의 파장에서 탄수화물은 562nm 파장에서 각각 흡광도를 측정한 후 미리 작성된 검량선의 농도식에 대입하여 愿/L로 환산 하였다. 지질은 3L의 해수를 여과하여 여과수량에 따라 户g/L로 환산하였다 (구체적인 분석법과 참고문헌 제시).
- 지질은 3L의 해수를 여과하여 여과수량에 따라 户g/L로 환산하였다 (구체적인 분석법과 참고문헌 제시). 실험은 각각의 온도 구간에서 각 항목별로 3~6회 반복 실험하여 평균농도를 구 하였다.
- , 1997). 여기서 SLe 체장 (mm)이고 W는 전중량 (g)이며, 이 방 정식의 형태를 도입하여, 고성만에서 측정된 참굴의 체장과 중량 (건중량, 습중량, 전중량)의 관계식을 계산하고, 이를 모델에 적용 하였다.
- 이 연구는 우리나라 참굴 양식의 주 어장인 경남 고성만의 참굴 양식 어장관리와 만 내의 적정 수용력 산정 모델 개발의 일환으로, 수치 모델을 이용하여 굴 개체군 성장을 분석하였다. 연구에 사용된 모델은 참굴 개체군 역학 모델로서, Powell et al. (1992; 1994; 1995)에 의해 개발된 모델을 바탕으로, 고성만 참굴의 생태적 특성을 반영하여 수정 개발되었다. Powell et al.
- 이 연구는 가막만 참굴을 대상으로 한 연구 결과 (Hyun et al., 2001)와 같은 모델을 가지고 같은 과정을 통해 수행되어졌다는 점에서 비교 . 분석이 용이하다.
- 3C). 이 연구에 이용된 수치모델에서는 여과된 유기물 입자로부터 추정된 단백질, 탄수화물 및 지방의 총량을 칼로리로 환산한 후, 이를 가용 먹이 원으로 산정하여 대입하였다. Fig.
- 이 결과는 참굴이 해수 중에 있는 유기물질을 100% 섭취한다고 가정했을 때의 경우로서, 실제 성장률이 모사 결과보다 높은 것은 양식굴이 해수 중에 있는 이용 가능한 먹이입자들의 일부만을 먹이로 이용하고 있음을 암시하고 있다. 이에 따라, 먹이입자 선택효율을 적용하여 그에 따른 굴의 성장률을 알아보았다. 적용된 먹이입자 선택효율의 범위는 10~50%이다 (Fig.
- 참굴의 성장에 영향을 미치는 수치 모델 입력 자료인 수온, 염 분, 부유물질, chlorophyll a는 정점 El, E6, E9에서 1999년 6월부터 2000년 5월까지 매월 측정하였으며, 같은 시기에 굴의 체장, 육중량, 습중량, 및 해수중의 유기물 총량은 정점 Bl, B2, B3에서 한 달에 두 번씩 측정하였다. 해수 중에 분포하는 가용 먹이량은 일정한 량의 해수를 여과한 뒤, 여과지에 걸러진 입자 유기물의 총량을 단백질, 탄수화물 및 지방으로 분류하여 분석하였다.
- 참굴의 성장에 영향을 미치는 수치 모델 입력 자료인 수온, 염 분, 부유물질, chlorophyll a는 정점 El, E6, E9에서 1999년 6월부터 2000년 5월까지 매월 측정하였으며, 같은 시기에 굴의 체장, 육중량, 습중량, 및 해수중의 유기물 총량은 정점 Bl, B2, B3에서 한 달에 두 번씩 측정하였다. 해수 중에 분포하는 가용 먹이량은 일정한 량의 해수를 여과한 뒤, 여과지에 걸러진 입자 유기물의 총량을 단백질, 탄수화물 및 지방으로 분류하여 분석하였다. 단백질 분석은 BCA protein assay kit (Pierce)를 이용하였고, 탄수화 물 분석은 페놀-황산법을 이용하였다.
- 효율적인 참굴 집단의 성장을 이해하기 위하여 참굴의 크기는 12등급으로 구분하였으며, 각 둥급은 체장과 건중량 사이의 관계 식을 이용하여 계산하였다 (Table 2). 이 모델은 동화량과 호흡량 의 차에 의해 순 생산량이 계산되어지는 일반적인 에너지 흐름 방정식에 토대를 두고 있으며, 순 생산량은 성장과 번식의 합으로 나타난다.
대상 데이터
- Korea. Environmental data were collected from El, E6, and E9 and oysters were sampled from Bl, B2 and B3.
- 먼저 현재 가장 널리 측정되고 있는 chlorophyll a, 즉 플랑크톤만을 먹이공급원 으로 고려하여, 이에 대한 굴의 성장을 수치 모델로 모사하였다. 모델에 쓰인 자료는 1999년 6월부터 2000년 5월까지 고성만에서 월별로 측정된 해수 표본내의 chlorophyll a 자료를 이용하였다.
이론/모형
- 해수 중에 분포하는 가용 먹이량은 일정한 량의 해수를 여과한 뒤, 여과지에 걸러진 입자 유기물의 총량을 단백질, 탄수화물 및 지방으로 분류하여 분석하였다. 단백질 분석은 BCA protein assay kit (Pierce)를 이용하였고, 탄수화 물 분석은 페놀-황산법을 이용하였다. 시료의 농도는 분광광도계 (Spectronic 3000 Array, Milton Roy, USA)를 이용하여 단백질은 485nm의 파장에서 탄수화물은 562nm 파장에서 각각 흡광도를 측정한 후 미리 작성된 검량선의 농도식에 대입하여 愿/L로 환산 하였다.
- 이에 따라 굴의 성장과 생산량 증대를 위해 양식환경을 개선하기 위한 노력들이 이루어지고 있으며, 이 연구 또한 어장관리와 적정 수용력 산정 모델을 개발하는 과정에서 수행되었다 (Cho, 1996; Jeong, 1998; Lee, 2001). 이 연구에 사용된 모델은 개체군 역학 모델로서, 주어진 양식환경 속에서 각 기 달리 공급되는 먹이원에 따른 굴의 성장을 모사하는데 이용되었다. 대서양 굴 C.
- 관계식에서 알 수 있듯이 일본산 참굴은 한국산 참굴보다 빠른 성장률을 보였다. 평균 체장과 평균 건중량의 관계 식은 모델에서 체장과 중량사이의 전환 관계식으로 이용되었으며, 굴의 크기 등급을 결정짓는데 이용되었다.
- 해수 중에서 개체군의 밀도와 먹이공급, 유속간의 상호작용을 알아보기 위해 Wilson-Ormond et al. (1997)이 제시한 방정식을 모델에 적용하였다. 시간에 따른 해수중의 가용 먹이의 변화는 다음과 같이 개체군의 여수율과 먹이의 관계로 나타낼 수 있으며,
성능/효과
- 50. 관계식에서 알 수 있듯이 일본산 참굴은 한국산 참굴보다 빠른 성장률을 보였다. 평균 체장과 평균 건중량의 관계 식은 모델에서 체장과 중량사이의 전환 관계식으로 이용되었으며, 굴의 크기 등급을 결정짓는데 이용되었다.
- 개체수 분포범위의 중앙에 실제 측정된 참굴의 성장을 나타내는 점선이 위치하면서 실제 참굴 성장률과 모델에서 얻은 참굴의 성장률이 일치하고 있다. 따라서 수치 모델을 이용한 참굴 의 성장에 관한 모사 결과 참굴의 먹이원은 식물플랑크톤을 포함한 입자성 유기물 전체로 간주되며, 굴의 입자 선택 효율은 고성 만의 경우 35%로 추정되었다.
- 9). 또한 먹이입자선택효율을 35%로 적용한 결과, 현장에서 측정한 참굴의 성장과 모델 결과가 가장 일치하게 나타났다 (Fig. 10). 이에 따라 고성만 참굴은 35~50%의 범위 먹이입자 선택효율을 갖는다고 판단되며, 고성만에서 양식되고 있는 참굴은 해수 중에 있는 유기 물질들을 모두 먹이로 이용하고 있지 않으며 해수 중에 있는 먹이 입자의 약 35~50% 정도만이 참굴의 성장에 이용하는 것으로 사 료된다.
- 8은 단백질과 탄수화물, 지질의 합을 가용 먹이원으로 가 정하고, 10%의 먹이입자 선택효율을 주었을 때의 모사 결과이다. 모델 결과 대부분의 참굴이 8등급 이하에 분포하면서, 실제 참굴 성장보다 낮은 성장률을 보인다. Fig.
- 7은 유기물 입자에서 측정된 단백질, 탄수화물 및 지질의 합을 가용 먹이원으로 가정하였을 때의 모사 결과를 나타낸 것이다. 모델 결과는 모델 수행초기부터 개체수 분포가 실제 참굴 성 장률을 뛰어넘는 분포를 보이면서 모델에서 얻은 참굴의 성장이 실제 참굴 성장보다 훨씬 빠름을 보이고 있다. 이 결과는 참굴이 해수 중에 있는 유기물질을 100% 섭취한다고 가정했을 때의 경우로서, 실제 성장률이 모사 결과보다 높은 것은 양식굴이 해수 중에 있는 이용 가능한 먹이입자들의 일부만을 먹이로 이용하고 있음을 암시하고 있다.
- 8)으로 결정 되었다. 모델에서 참굴 개체군은 이식초기의 체장과 중량을 기준으로 2등급에서 초기화되었다. 점선은 참굴 개체군의 성장을 나타 내며, 이것은 실제 고성만 참굴 양식장에서 측정된 참굴의 건중량 에서 유도되었다.
- 모사 결과 (Fig. 6, 7, 8, 9, 10)에서, 세로축은 굴의 크기 등급 (12 등급)을 나타내며, 가로축은 시간 (월)으로 참굴이 단련장에서 본 양성장으로 이식된 후부터 수확된 기간까지를 의미한다. 등급은 Table 2와 같이 체장과 건중량 사이의 관계식 (Eq.
- 4B). 반면에 육질의 월 평균 건중량은 이듬해 4월까지 점차적으로 증가하는 추세를 보여 계절 적 인 수분함량의 변화가 있음을 시사하였다 (Fig. 4C). Fig.
- 모델 결과는 모델 수행초기부터 개체수 분포가 실제 참굴 성 장률을 뛰어넘는 분포를 보이면서 모델에서 얻은 참굴의 성장이 실제 참굴 성장보다 훨씬 빠름을 보이고 있다. 이 결과는 참굴이 해수 중에 있는 유기물질을 100% 섭취한다고 가정했을 때의 경우로서, 실제 성장률이 모사 결과보다 높은 것은 양식굴이 해수 중에 있는 이용 가능한 먹이입자들의 일부만을 먹이로 이용하고 있음을 암시하고 있다. 이에 따라, 먹이입자 선택효율을 적용하여 그에 따른 굴의 성장률을 알아보았다.
- 10). 이에 따라 고성만 참굴은 35~50%의 범위 먹이입자 선택효율을 갖는다고 판단되며, 고성만에서 양식되고 있는 참굴은 해수 중에 있는 유기 물질들을 모두 먹이로 이용하고 있지 않으며 해수 중에 있는 먹이 입자의 약 35~50% 정도만이 참굴의 성장에 이용하는 것으로 사 료된다.
- 2A). 전체 염분 범위는 약 27.5~34.0이며, 각 정점 모두 최소값은 9월에 관측되었 고, 겨울철에 비교적 높은 염분 분포를 보였다 (Fig. 2B). 정점 E6 과 E9는 거의 같은 분포를 나타내는데 비해, 정점 E1 에서는 최소 값이 약 30.
- 2C). 조사기간 중 측정된 chlorophyll a는 0.2~6.2mg/L의 분포범위를 보였으며, 식물플랑 크톤 대증식이 일어나는 4월과 9월에 최대값을, 2월에 최소값을 보였다 (Fig. 2D).
- 한편 유기물 총량을 먹아공급원으로 이용하고 10%의 먹이입자 선택효율을 주었을 때의 모사는 실제 참굴의 성장보다 모델 결과가 낮은 성장률을 보였다 (Fig. 8). 그러나 수치모델을 이용한 모 사에서 50%의 먹이입자 선택효율을 주었을 때는 실제 참굴의 성 장에 근접한 모델 결과를 보임으로써 고성만에서 적용 가능한 먹 이입자 선택효율은 50% 이하임을 제시하고 있다.
후속연구
- 즉, 굴의 성장이 양식환경과 먹이조건에 따라 영향을 받고 있음을 뜻한다. 굴의 성장이 생산량 과 밀접한 관련이 있다는 점에서 앞으로의 연구는 이런 모델 결 과들을 통해 보다 실질적인 문제인 굴의 생산량을 추정해 내는데 초점을 맞추어야 할 것으로 사료된다.
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