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문제 정의
- 본 연구에서는 C. polykrikoides의 실험실내 배양실험을 통해서 어류폐사 원인을 밝히기 위한 기초실험으로 광량에 따른 어류의 산소 소모량과 Cochlodinium 적조수에 노출된 어류의 조직 변화를 조사함으로서 Cochlodinium의 생태적인 특징을 파악하고자 하였다.
- 본 연구에서는 C. polykrikoides의 어류 폐사와 관련된 생리적인 특성을 파악하기 위한 기초 연구로 실험실내 배양을 통해서 광 조건에 따른 어류의 산소 소모율 변화와 Cochk沛*ium 적조수에 노출된 어류 아가미의 조직학적 변화를 살펴보고자 한다.
제안 방법
- 광량에 따른 C. polykrikoides의 산소 소모량을 조사하기 위하여 배양된 C. polykrikoides를 20L 밀폐용기에 3, 500 cells/mL 농도로 수용하여 22 莒에서 광량(암처리, 20, 60 및 lOOiiEm%")에 따른 본 종의산소 소모량을 측정하였다. 외부에서의 산소유입을 방지하기 위하여 20L 밀폐용기에서 다기능수질측정기(YSI 6000)을 컴퓨터단말기에 연결하여 유속 2.
- 2 cm, 31 g)를 실험어로 이용하였다. 5000 cells/mL 밀도의 Cochlodinium 적조수 20 L를 각각 두 개의 원형 수조에 넣고 넙치와 쥐치를 노출시킨 후, 시간 경과에 따른 폐사개체의 아가미를 적출하여 시료를 이용하였다. 이때 각각 대조군의 아가미를 함께 적출하였다.
- C. polykrikoides의 밀도에 따른 용존산소와 pH의 변화를 살펴보기 위하여 암처리 된 직사각형 플라스틱 수조 (37 x51电0 cm)에 본 종을 1000, 3000, 5000 cells/mL의 밀도로 포함한 해수 40 L를 투입 후 시간 경과에 따른 농도 변화를 관찰하였다. 광주기에 따른 용존산소의 변화를 파악하기 위하여 C.
- 온도는 컴퓨터단말기에 나타나는 수온을 관찰하면서 항온배 양기내에서 조정 하였다. Cochlodinium 적조수에서의 어류의 산소 소모량을 조사하기 위하여 넙치(평균 14.5 cm, 28 g) 5마리를 실험온도에서 순치시키고 3, 500cells/mL 밀도의 적조수 20L를 포함하고 있는 원형의 밀폐순환수조에 투입하여 10분간 안정시킨 후 용존산소를 10분 간격으로 측정하였다. 실험은 c.
- 수조에 본 종을 5,000 cells/mL 밀도로 조절하여 다 기능 수질 측정기(YSI 6000)로 용존산소의 농도 변화를 24시간 연속 측정하였다. 또한 배양용기의 수심에 따른 용존산소의 변화는 6, 000 cells/mL의 적조 수 20L에 수심을 5, 30 cm로 조절하고 암흑 상태로 밀봉된 원형수조 내의 용존산소와 용존산소 포화도 (DO %)를 YSI 6000으로 측정하였다.
- 절취된 시료는 Bouin's 용액에 24시간 고정하여 수세한 후 70% ethanol을 거쳐 에탄올 탈수과정을 거쳤다. 아가미의 조직절편은 paraffin 절편법에 따라 5~7㎛ 두께의 파라핀 연속절편을 만들었다 조직표본은 Mayer's hematoxylin-eosin으로 비교 염색하여 현미경하에서 비교 관찰하였다.'
- 7L/min에서 시간 경과별 산소 소모량을 측정하였다. 온도는 컴퓨터단말기에 나타나는 수온을 관찰하면서 항온배 양기내에서 조정 하였다. Cochlodinium 적조수에서의 어류의 산소 소모량을 조사하기 위하여 넙치(평균 14.
- polykrikoides를 20L 밀폐용기에 3, 500 cells/mL 농도로 수용하여 22 莒에서 광량(암처리, 20, 60 및 lOOiiEm%")에 따른 본 종의산소 소모량을 측정하였다. 외부에서의 산소유입을 방지하기 위하여 20L 밀폐용기에서 다기능수질측정기(YSI 6000)을 컴퓨터단말기에 연결하여 유속 2.7L/min에서 시간 경과별 산소 소모량을 측정하였다. 온도는 컴퓨터단말기에 나타나는 수온을 관찰하면서 항온배 양기내에서 조정 하였다.
- 5000 cells/mL 밀도의 Cochlodinium 적조수 20 L를 각각 두 개의 원형 수조에 넣고 넙치와 쥐치를 노출시킨 후, 시간 경과에 따른 폐사개체의 아가미를 적출하여 시료를 이용하였다. 이때 각각 대조군의 아가미를 함께 적출하였다. 절취된 시료는 Bouin's 용액에 24시간 고정하여 수세한 후 70% ethanol을 거쳐 에탄올 탈수과정을 거쳤다.
- 광주기에 따른 용존산소의 변화를 파악하기 위하여 C. polykrikoides의 광주기 14 L: 10。하에서 밀폐된 20 1.수조에 본 종을 5,000 cells/mL 밀도로 조절하여 다 기능 수질 측정기(YSI 6000)로 용존산소의 농도 변화를 24시간 연속 측정하였다. 또한 배양용기의 수심에 따른 용존산소의 변화는 6, 000 cells/mL의 적조 수 20L에 수심을 5, 30 cm로 조절하고 암흑 상태로 밀봉된 원형수조 내의 용존산소와 용존산소 포화도 (DO %)를 YSI 6000으로 측정하였다.
대상 데이터
- Cochlodinium 적조수에 노출된 어류의 조직학적 변화를 조사하기 위하여 적조가 발생하는 시기에 넙치 3마리(평균 13.7cm, 26g), 쥐치 3마리(평균 15.2 cm, 31 g)를 실험어로 이용하였다. 5000 cells/mL 밀도의 Cochlodinium 적조수 20 L를 각각 두 개의 원형 수조에 넣고 넙치와 쥐치를 노출시킨 후, 시간 경과에 따른 폐사개체의 아가미를 적출하여 시료를 이용하였다.
성능/효과
- 광량에 따른 C. polykrikoides의 산소 소모량은 광량이 낮을수록 증가하여 암소에서는 1.12mg/L/hr로 lOOliEm's"일 때 0.13mg/L/hr과 비교해서 암소에서약 8배 높은 산소 소모량을 보였다(Fig. 1). 반면 넙치의 산소 소모량은 광량에 의한 영향이 적어서 암소에서 225.
- C. polykrikoidesS} 산소 소모량은 광량이 낮을수록 증가하였으며 암소에서는 1.12mg/L/hr로 100 iiEm'V 의 0.13mg/L/hr에 비해 약 8배나 높은 산소 소모량을 보였다. 암흑 상태로 밀봉된 Cochlodinium 대량 배양 원형수조 내의 수심별 적조수의 용존산소 변화는 수심 5 cm에서는 1시간 경과시 7.
- 그러나 5,000 cells/mL의 Cochlodinium에 노출된 후 폐사한 넙치의 아가미는 2차 새판 상피 세포층이 지지세포층으로부터 박리되었다. CochlodMim 에 노출된 쥐치의 아가미 조직상은 대조군의 아가미에 비해 2차 새판의 뒤틀림이 두드러졌고 상피 세포층의 박리가 전반적으로 나타났다(Fig. 5).
- Cochlodinium의 밀도에 따른 용존산소의 변화를조사한 결과 용존산소는 4시간 경과 후 1000, 3000, 5000cells/mL에서 각각 5.9, 5.8, 5.1 mg/L을, 5시간 경과 후에는 4.7, 4.3, 3.8mg/L로 측정되어 Cochlodinium 의 밀도에 따른 용존산소의 변화 폭이 큰 것으로 나타났다(Table 1). 반면에 Co아"。의 밀도에 따른 pH의 변화는 실험 초기와 8시간 경과 후에도 1000, 3000, 5000cells/mL에서 각각의 변화 범위가 7.
- 82~&이로서 시간대별, 밀도별 pH 변화는 크지 않은 것으로 나타났다(Table 2). Cochlod计血n을 대량 배양하면서 광주기에 따른 용존산소의 소모를 24시간 연속 관찰한 결과, 명기에는 광합성에 의한 산소의 생성이 활발하여 용존산소의 농도가 7.08 mg/L로 높게 나타났으나 암기 에서는 시간이 경과함에 따라 점차 감소하여 최저 2.55 mg/L로 5 mg/L 이상의 차이를 나타내었다(Fig. 3. ) 이는 명기시에는 광합성에 의해 산소가 형성되었으나 암기시에는 광합성보다는 호흡에 의한 산소의 소모에 기인한 것으로 사료된다.
- 대조군의 넙치 아가미는 1차 새엽과 2차 새판의 상피세포 및 지지세포의 배열이 정상과 유사하였으며 1차 새엽의 두께도 일정하게 나타났다(Fig. 5). 그러나 5,000 cells/mL의 Cochlodinium에 노출된 후 폐사한 넙치의 아가미는 2차 새판 상피 세포층이 지지세포층으로부터 박리되었다.
- 또한 Cochlodinium 적조수에 노출된 어류의 아가미 조직을 대조군과 비교하면 넙치의 조직표본에서 모두 아가미 새의 상피외부가 박리되는 현상을 보였으며 이는 Cochlodinium의 점액질에 의한 기계적인 영향이거나 산소 차단에 의한 감염의 결과인 것으로 사료된다. 편모조류에 의해 폐사된 어류의 아가미 조직 변화에 관해서는 다수가 보고되었다.
- 2). 암소에서는 단위 사육수당 적조생물의 산소 소모율은 넙치 산소 소모율의 70%나 되었으며, 광량이 높을수록 적조생물의 산소 소모율은 낮아져 lOOiiEm勺'에서는 9%에 지나지 않았다.
- 8mg/L로 측정되어 Cochlodinium 의 밀도에 따른 용존산소의 변화 폭이 큰 것으로 나타났다(Table 1). 반면에 Co아"。의 밀도에 따른 pH의 변화는 실험 초기와 8시간 경과 후에도 1000, 3000, 5000cells/mL에서 각각의 변화 범위가 7.98~&03, 7.98~8.04 및 7.82~&이로서 시간대별, 밀도별 pH 변화는 크지 않은 것으로 나타났다(Table 2). Cochlod计血n을 대량 배양하면서 광주기에 따른 용존산소의 소모를 24시간 연속 관찰한 결과, 명기에는 광합성에 의한 산소의 생성이 활발하여 용존산소의 농도가 7.
- 이상의 결과를 종합할 때 육상양식장의 내부가 어둡거나 양식해수에 용존산소의 농도가 낮을 때, 양식넙치에 심각한 영향을 줄 가능성이 있다는 것을 의미한다. 따라서 육상양식장에서의 Cochlodinium 적조를 구제하는 방법의 하나로 적조수가 육상양식장으로 유입 시 양식장의 환경조절을 들 수 있다.
- 이와 같은 결과는 Cochlodiniiun이 육상 넙치양식장에 유입되었을 때 양식넙치와 적조생물의 산소소모율은 광량과 밀접한 관련이 있음을 의미하며, Cochlodinium 적조 발생시 어류의 폐사는 용존산소 결핍에 기인한다는 것을 알 수 있다. 실제 Cochlodinium 적조수에 넙치 수용시 산소공급만 충분히 되면 어체 폐사가 거의 일어나지 않았으며, 광량에 따른 산소 소모량과 밀도에 따른 용존산소량의 차이는 이를 잘 뒷받침한다.
- 야간 수직이동을 할 수 있으며 종에 따라서는 밤에 영양염이 풍부한 저층으로 이동하고 낮 동안에는 영양염이 없는 표층으로 부상하여 광합성 중에는 체내의 축적된 영양분을 이용한다고 보고되어 있다'"』). 이와 같은 결과는 본 연구에서 Cochlodinium의 대량 배양시 암기에는 플랑크톤이 저층에 가라앉아 호흡에 의한 용존산소 소모로 수조내의 용존산소가 시간이 경과함에 따라 감소하였으며 이에 따른 표충과 저층의 산소소모가 다르게 나타난 것과 일치한다. 남해안에서 Cochlodinium 적조 발생시 가두리 양식장의 경우 Cochlo血ium이 저층에서 올라오는 시간인 오전 10시경에 대량폐사가 일어난다고 알려져 있으며如), 이러한 결과는 저층의 광량 부족에 의한 용존산소 결핍이 폐사를 일으키는 원인의 하나임을 보여준다.
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