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문제 정의
- 본 연구는 부영양 저수지의 수질개선을 위해 생물학적 여과 자인 말조개의 현장적용성 검토를 위한 생리 생태학적 연구의 일환으로 다양한 조건 (수온, 먹 이농도, 조개의크기) 하에서 유해남조 Microcystis aergz>iosa 에 대한 여과율과 배설물 (pseudofaeces) 생산율을 분석하였다.
제안 방법
- 유지수는 기본적으로 현장수(부영 양호수의 물: 일감호 서울) 또는 탈 염소 수돗물을 이용하였으며, 증발에 의한 물의 손실은 탈 염소 수돗물로 보충하였다. 2개월에 한 번씩 패각에 붙은 유기물을 탈염소 수돗물로 세척하였고 유지수는 월 1 회씩 현장수로 교체하였다. 패류의 먹 이로는 현장수 이외에 녹조 C/iZoreZZaTM (한국)를 5일 간격으로 ImL씩 제공하였으며, 패각이 열려있거나 운동성이 전혀 없는 패류를 사망한 것으로 판단하여 제거하였다.
- 실시하였다. 5°C와 15°C는 배양기 (B2-1000M, JEIO TECH), (J-MP1, JISICO)에서, 25°C와 35°C는 일정량의 물을 담은 수조 (31X 45 X 35 cm)에 heater를 사용하여온도를 일정하게 유지하였다. 실험은 수조에 9L의 실험수 (엽록소-a 농도: 499.
- AFDW)을 측정하였다. FR산정에 적용한 패류의 구조적 특성 (패각의 길이와 폭, 무게)은 각 패류의 AFDW 와 회귀식 (regression function)을 이용하였는데, 본 실험에서는 상관성 (r)이 가장 높게 나타난 패각의 길이 (L)를적용하였다 [(AFDW=0.0295L2-0.0824L-0.2625), r2 = 0.85, p< 0.0001)] (Fig. 3).
- 말조개의 배설물은 실험 종료시에 바닥층에 가라앉은 배설물을 모두 채취하여 GFZF 여과지로 여과한 후 SS를 측정하였다. 이때, 바닥층에 포함된 섭식되지 않은 채 침전된 조류에 대해서는 대조군을 통해 보정하였다.
- 말조개의 여과율은 일정시간 먹이 섭식실험을 종료한 다음, 대조군과 패류 처리군의 수층 내 엽록소-a 농도의 차이를 사용된 패류의 유기물 함량(회귀식에 의해 구한값)으로 나누어 계산하였다. FR의 산출식은 다음과 같다.
- 말조개의 유기물함량은 142개체(패각 크기: 3.7〜 14.4 cm)의 근육을 껍질로부터 분리하여 용기에 담아 100°C Dry Oven에서 48시간 동안 건조시킨 후 무게를 측정하고, 이를 다시 500°C furnace (HY-8000S, YUYU SCIEN-TIFIC)에서 30분간 태운 다음 측정한 무게의 차이를 각 패류의 유기물함량으로 간주하였다(김, 2004).
- 수온, 먹 이의 밀도, 패류 크기 및 패류의 밀도와 같은 다양한 조건에서 말조개의 여과율을 측정하였다. 실험에 사용된 물은 인공적으로 조류 대발생을 일으킨 실험수(blooming water) 이다.
- 수온실험은 4단계 (5, 15, 25, 35°C)로 조절된 배 양기에서 실시하였다. 5°C와 15°C는 배양기 (B2-1000M, JEIO TECH), (J-MP1, JISICO)에서, 25°C와 35°C는 일정량의 물을 담은 수조 (31X 45 X 35 cm)에 heater를 사용하여온도를 일정하게 유지하였다.
- 수조에 넣어 순화시켰다. 수조는 크게 원수 탱크 사육 탱크, 사용수 탱크 등 3단계로 나누어 '시스템화하였으며, 사용수 탱크의 물은 여과기를 거친 후 소형 전기 펌프 (ID-50)를 이용하여 원수탱크로 유입하도록 하였다 (Fig. 2). 사육탱크는 하천 (경안천)에서 채취한 모래를 탈염 수돗물로 세척한 후 바닥에 깔고, 냉각기를 이용하여 채집 당시 수온(18.
- 실험에 사용된 말조개의 여과율(filtering rate, FR)을측정하기 위하여, 먼저 말조개의 유기물함량(Ash free dry weight, AFDW)을 측정하였다. FR산정에 적용한 패류의 구조적 특성 (패각의 길이와 폭, 무게)은 각 패류의 AFDW 와 회귀식 (regression function)을 이용하였는데, 본 실험에서는 상관성 (r)이 가장 높게 나타난 패각의 길이 (L)를적용하였다 [(AFDW=0.
- 5°C와 15°C는 배양기 (B2-1000M, JEIO TECH), (J-MP1, JISICO)에서, 25°C와 35°C는 일정량의 물을 담은 수조 (31X 45 X 35 cm)에 heater를 사용하여온도를 일정하게 유지하였다. 실험은 수조에 9L의 실험수 (엽록소-a 농도: 499.37 u, g L'1, 우점종: Microcystisaeruginosa、)를 각각 동일하게 넣고, 각 수조에 3개체의 말조개를 투입하여 실시하였다.
- 여과율 측정을 위한 시료채취는 모든 실험에서 동일하게 실시하였는데, 실험시작 후 0, 1, 4, 7시간에 표층으로부터 15 cm 아래층에서 피펫으로 최대한 교란이 일어나지 않도록 하여 각각 50mL씩 채취한 후 filtering 하였다. 실험을 종료한 7시간째에는 중간층을 포함하여, 표층과 바닥층을 모두 채취하였으며, 바닥층으로부터의 시료 채취는 전기펌프를 이용하였다.
- 유기물이 풍부한 유수역에서 서식하는 이매패 말조개를 대상으로 여 과율 (filtering rate, FR) 및 배 설물 생산율 (pseudofaeces production, PFP)에 대한 최적조건을 파악하기 위하여, 다양한 수온(5〜35°C), 먹 이농도(49〜491 卩g 엽록소-a . L'1), 패류크기 (5.6〜 13.3 cm) 조건 하에서섭식실험을 실시하였다. 말조개는 적용한 5〜35°C의 온도 범위 내애서, 수온 15°C에서 가장 최고 FR을 보였으며, 5°C에서 최저치를 나타냈다.
- 이때, 바닥층에 포함된 섭식되지 않은 채 침전된 조류에 대해서는 대조군을 통해 보정하였다.
- 실험을 종료한 7시간째에는 중간층을 포함하여, 표층과 바닥층을 모두 채취하였으며, 바닥층으로부터의 시료 채취는 전기펌프를 이용하였다. 채취된 시료는 잘 혼합하여 GF/C (Cat No 1822 047, Whatman) 여과지로 여과한후 90% 아세톤을 넣어 24시간 동안 냉암소에서 추출하였다. 엽록소-a 농도는 흡광광도계를 이용하여 측정하였다 (APHA, 1995).
대상 데이터
- 2). 사육탱크는 하천 (경안천)에서 채취한 모래를 탈염 수돗물로 세척한 후 바닥에 깔고, 냉각기를 이용하여 채집 당시 수온(18.5°C土 1.0)을 유지시켰다. 유지수는 기본적으로 현장수(부영 양호수의 물: 일감호 서울) 또는 탈 염소 수돗물을 이용하였으며, 증발에 의한 물의 손실은 탈 염소 수돗물로 보충하였다.
- 패류의 먹 이로는 현장수 이외에 녹조 C/iZoreZZaTM (한국)를 5일 간격으로 ImL씩 제공하였으며, 패각이 열려있거나 운동성이 전혀 없는 패류를 사망한 것으로 판단하여 제거하였다. 실험에 사용된 말조개는 길이 5.5〜U.4cm(평균 7.5cm)의 건강한 개체로서실험 전 3일부터 먹 이공급을 중단하였다.
- 실험에 사용된 물은 인공적으로 조류 대발생을 일으킨 실험수(blooming water) 이다. 매 년 Microcystis aeruginosa가 대발생하는 부영양호의 현장수와 저니토를 대형 유리수조(50 X65X 120 cm)에 넣고 25°C ± 1.
- 실험에 사용한 말조개는 2007년 1월 충청남도 보령지역의 하천 바닥에서 저인망 그물로 채집하였다. 패각은 두껍고 크며 검은 색을 띠고 있어 다른 유사종과 뚜렷하게 구별된다.
- 실험을 종료한 7시간째에는 중간층을 포함하여, 표층과 바닥층을 모두 채취하였으며, 바닥층으로부터의 시료 채취는 전기펌프를 이용하였다. 채취된 시료는 잘 혼합하여 GF/C (Cat No 1822 047, Whatman) 여과지로 여과한후 90% 아세톤을 넣어 24시간 동안 냉암소에서 추출하였다.
- 2개월에 한 번씩 패각에 붙은 유기물을 탈염소 수돗물로 세척하였고 유지수는 월 1 회씩 현장수로 교체하였다. 패류의 먹 이로는 현장수 이외에 녹조 C/iZoreZZaTM (한국)를 5일 간격으로 ImL씩 제공하였으며, 패각이 열려있거나 운동성이 전혀 없는 패류를 사망한 것으로 판단하여 제거하였다. 실험에 사용된 말조개는 길이 5.
이론/모형
- 채취된 시료는 잘 혼합하여 GF/C (Cat No 1822 047, Whatman) 여과지로 여과한후 90% 아세톤을 넣어 24시간 동안 냉암소에서 추출하였다. 엽록소-a 농도는 흡광광도계를 이용하여 측정하였다 (APHA, 1995).
성능/효과
- 먹 이밀도는 낮을수록 높은 FR을 보였고, 높을수록 높은 배설물 생산율을 나타냈으며, 개체의 크기는 단위무게당 FR 및 PFP에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 결론적으로, 말조개의 여과율과 배설물 생산율은 다양한 요인들에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로 판단할 때, 말조개는 수온이 낮고 수심이 얕은 부영양 '저수지에서 남조류 대발생 초기에 적용하면 높은 여과율로 수질을 개선하는 데 효과적일 것으로 사료되나, 적용방법 및 생산된 배설물의 수중에서의 영향 등에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 결론적으로, 말조개의 여과율과 배설물 생산율은 다양한 요인들에 의해 영향을 받으며, 같은 종 내에서도 환경적 조건에 따라 차이를 나타냈다. 본 연구의 결과로 판단할 때 말조개는 수온이 낮고 수심이 얕은 부영양 저수지에서 남조류 대발생 초기에 적용하면 높은 여과율로 수질을 개선하는 데 효과적일 것으로 사료되나, 적용 방법 및 생산된 배설물의 수중 내의 변화 등에 대한 연구가 뒤따라야 할 것으로 판단된다.
- 말조개의 여과율은 높은 먹 이 농도보다는 낮은 먹 이 농도에서 높게 나타났으며, 적용한 엽록소-a 농도 중 113㎍L-1에서 가장 높게 나타났다(0.34 L . gAFDW1 . hr1)(Fig. 5). 가장 낮은 여과율은 적용한 최고농도인 491㎍L-1에서 나타났으나, 265㎍L-1에서와 비교할 때 별 차이는 없었다.
- 말조개는 적용한 5〜35°C의 온도 범위 내애서, 수온 15°C에서 가장 최고 FR을 보였으며, 5°C에서 최저치를 나타냈다. 먹 이밀도는 낮을수록 높은 FR을 보였고, 높을수록 높은 배설물 생산율을 나타냈으며, 개체의 크기는 단위무게당 FR 및 PFP에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 결론적으로, 말조개의 여과율과 배설물 생산율은 다양한 요인들에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다.
- hr-f을 나타냈으며, 그 다음으로 35°C에서낮은 여과율을 보였다. 배설물 생산량은 온도가 높아질수록 증가하는 경향을 나타냈으며, 25°C와 35°C에서 거의비슷하게 0.46mg . gAFDW1 .
- 6). 배설물의 생산은 여과율 및 패류의 크기 와는 통계적 상관성 이 나타나지 않았으며 (FR:r=-0.182, p>0.05, n—39, PFP: r=0.034, p>0.05, n=39),특히 8.5 cm 크기 이상에서는 변이가 상당히 적고 거의 비슷한 수준으로 나타났다 (Fig. 6).
- 본 연구에서 다양한 크기의 말조개를 적용한 결과 무게당 여과율과 개체 크기의 관계는 유의한 상관성이 없이 여과율도 일정한 여과율 범위 내에서 나타났다. 그러나 말조개가 일정 크기 이상인 경우 (8.
- , 1998) 등과 같은 여러환경요인에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 얼룩말 조개나 재첩 등 다른 패류 종에 대한 선행연구와 비교할 때, 적용한 먹이원(주로 식물플랑크톤) 의 종조성은 차이가 있으나, 밀도실험에서 나타난 결과는유사함을 보였는데 (Heath et al., 1995; Hwang, 1996; Soto and Mena, 1999), 이 결과는 결국 말조개가 Micro cystis aemgZziosa에 대해서도 높은 섭식율을 갖는 것으로 판단할 수 있다.
후속연구
- 조건에 따라 차이를 나타냈다. 본 연구의 결과로 판단할 때 말조개는 수온이 낮고 수심이 얕은 부영양 저수지에서 남조류 대발생 초기에 적용하면 높은 여과율로 수질을 개선하는 데 효과적일 것으로 사료되나, 적용 방법 및 생산된 배설물의 수중 내의 변화 등에 대한 연구가 뒤따라야 할 것으로 판단된다.
- 결론적으로, 말조개의 여과율과 배설물 생산율은 다양한 요인들에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로 판단할 때, 말조개는 수온이 낮고 수심이 얕은 부영양 '저수지에서 남조류 대발생 초기에 적용하면 높은 여과율로 수질을 개선하는 데 효과적일 것으로 사료되나, 적용방법 및 생산된 배설물의 수중에서의 영향 등에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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