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문제 정의
- 국내의 경우 긴꼬리투구새우는 멸종위기야생동물II급으로 지정∙보호되고 있으나, 이 종에 대한 생물학적 연구 등이 거의 전무한 상태이다. 본 연구는 국가적 차원에서 주도하고 있는 차세대핵심환경기술개발사업 중 한국산 멸종위기동물의 보전과 복원의 일환으로 긴꼬리투구새우의 인공증식과 관련된 연구 내용 중 일부분으로 알의 부화에 미치는 온도의 영향을 파악하고자 실시되었다. 본 연구 결과는 화석생물인 긴꼬리투구새우에 대한 생태학적 기초자료를 축적하고 향후 이 종의 복원에 필요한 정보를 제공하는 데 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
제안 방법
- 3개의 사육용기 (600×300×350 mm)는 논에서 채취한 흙 (soil)을 넣어 바닥 재료로 사용하였고 광원은 1,500 Lux를 유지하였다.
- 긴꼬리투구새우 알의 온도별 부화율을 파악하기 위하여 여러 온도조건(10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50℃)으로 설정된 인큐베이터에서 실험을 수행하였다. 실험재료로 사용된 긴꼬리투구새우의 알은 2006년 7월 경상북도 안동시 일대의 농경지에서 포획한 것이다.
- 이러한 온도 설정(10℃, 15℃, 20℃, 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃)은 긴꼬리투구새우 알의 최적 부화 온도가 15~30℃라는 기존의 연구 결과(Zierold, 2006)를 확인하고, 또한 부화가 일어나지 않는 최저온도와 최고온도를 알아보고자 하였기 때문이다. 또한, 1시간 간격으로 알의 부화 유무를 육안으로 확인하여 알이 부화되었다고 판단되는 경우 해당 시료(nauplius)를 인큐베이터에서 꺼내어 해부현미경으로 개체 상태를 확인하였다.
- 3개의 사육용기 (600×300×350 mm)는 논에서 채취한 흙 (soil)을 넣어 바닥 재료로 사용하였고 광원은 1,500 Lux를 유지하였다. 사육용기에 약 20 L 정도의 물을 넣고, 기포발생기(air pump)를 가동하였으며, 수온이 약 26~28℃ 정도로 유지되었을 때 포획한 개체들을 방사하였다.
- 알의 부화 및 사육에 적합한 온도를 파악하기 위하여 순수 분리된 긴꼬리투구새우 알 30개를 각각 10℃부터 50℃ 온도 범위까지 5℃ 간격으로 환경설정된(광주기 24 L, 광도 1,500 Lux) 인큐베이터에 넣어 2회 반복실험을 수행하였다.
대상 데이터
- 이러한 긴꼬리투구새우는 국내에서 멸종위기야생동물II급에 해당하는 생물종으로서 그 희귀성과 함께 현존하는 화석생물이라는 점에서 연구 대상으로서의 가치가 큰 것으로 사료된다. 본 연구는 긴꼬리투구새우의 부화율 등을 알아보기 위하여 실험실내에서 여러 온도 조건으로 설정된 인큐베이터(LCC-420LP)를 사용하여 인공사육을 실시하였다. 멸종위기야생동물 중 담수무척추동물을 소재로 온도가 부화에 미치는 영향을 파악하기 위한 실험으로 김 등(2006)의 연구가 있다.
- 시료의 채집은 2006년 7월에 환경부로부터 멸종위기종에 대한 포획 허가를 받은 후 수행하였으며, Scoop net (mesh size 1×1 mm)을 이용하여 성체 중 가슴다리의 11 번째 부속지인 알주머니(egg-pouch)에 알이 있는 개체들을 선별하여 최대 20개체 이내로 포획하였다.
- 실험에 사용된 재료는 경상북도 안동시에서 채집된 긴꼬리투구새우(Triops longicaudatus)의 알을 사용하였다. 시료의 채집은 2006년 7월에 환경부로부터 멸종위기종에 대한 포획 허가를 받은 후 수행하였으며, Scoop net (mesh size 1×1 mm)을 이용하여 성체 중 가슴다리의 11 번째 부속지인 알주머니(egg-pouch)에 알이 있는 개체들을 선별하여 최대 20개체 이내로 포획하였다.
- 긴꼬리투구새우 알의 온도별 부화율을 파악하기 위하여 여러 온도조건(10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50℃)으로 설정된 인큐베이터에서 실험을 수행하였다. 실험재료로 사용된 긴꼬리투구새우의 알은 2006년 7월 경상북도 안동시 일대의 농경지에서 포획한 것이다. 부화 성공률은 35℃에서 80.
이론/모형
- TH는 속도조절효소가 고온에 의해 50% 정도로 활성을 저해 받게 되는 온도(K)이며, HH는 발육상온에서 이와 관련된 엔탈피의 변화를 의미한다. 매개변수의 추정은 Wagner et al. (1984)이 제시한 SAS프로그램을 이용하였다.
- 알의 발육임계온도는 온도별 발육기간을 역수로 전환하여 발육속도를 구한 후 온도와의 직선회귀를 통하여 산출하였으며, 비선형발육속도모형으로는 Sharpe and DeMichele (1977)이 제안하고, Schoolfield et al. (1981)이 수정한 아래의 식을 이용하였다.
- 이때 물위에 뜨는 부유물을 체(sieve, mesh size 200 μm)로 걸러내는 방법(Su and Mulla, 2001)을 통하여 알만을 순수하게 분리하여 실험에 사용하였다.
성능/효과
- 각 온도 조건에서 알의 부화실험을 통하여 부화율 및 부화시간에 대해 얻어진 정보를 바탕으로 긴꼬리투구새우 알의 저온 발육임계온도를 추정하여 보았으며, 결과는 6.66℃ (Y=0.0039398X-0.0258130, r2=0.945)로 나타났다(Fig. 4).
- 43)%로서 가장 낮은 부화 성공률을 보였다(Table 1). 결과적으로 알의 첫 부화시기, 부화기간 및 부화 성공률을 종합적으로 고려하면 긴꼬리투구새우의 부화에 최적온도범위는 25~35℃인 것으로 판단되었다.
- 결론적으로 본 연구를 통하여 긴꼬리투구새우의 알이 부화하는데 최적인 온도범위는 25~35℃ 정도임을 확인할 수 있었고, 이러한 온도는 계절적인 요소를 고려할 경우 여름철 수온 정도임을 알 수 있었다.
- 김 등은 곤충류 중에 습지에 서식하는 꼬마잠자리의 부화양상을 연구하였는데, 꼬마잠자리는 최적온도인 30℃에서 산란 후 7일에서 22일까지 총 16일 동안 알이 모두 부화하는 것으로 밝혀졌다. 긴꼬리투구새우 알을 사용한 본 연구에서는 부화에 필요한 일정의 환경조건이 기충족 되면 최적온도인 35℃에서 5시간 후부터 부화가 시작되어 10시간 정도가 되면 부화가 완료되는 것으로 확인되었다. 생태적 특성이 다른 꼬마잠자리와 비교하는 것에 대한 적합성 검토 여부를 떠나 긴꼬리투구새우는 상대적으로 매우 빠른 시간 내에 부화가 시작되고 완료된다는 사실을 알 수 있었다.
- 긴꼬리투구새우의 각 실험온도 조건에서의 알의 부화성공률은 35℃에서 80.0 (±9.43)%로 가장 높게 나타났고, 30℃ (65.0±7.07%)와 40℃ (65.0±2.36%)에서 두 번째로 높게 나타났다.
- 국내에 서식하는 긴꼬리투구새우의 출현시기는 봄에서 여름으로, 이 시기는 국내 영농 여건상 서식처에 인위적인 간섭이 많은 때이다. 따라서 멸종위기야생동물II급 종인 긴꼬리투구새우에 대한 서식처의 보전 및 복원과 관련하여 이들이 출현한 농경지나 일시적으로 조성된 웅덩이 등과 유사한 대체서식지를 조성하는 것도 매우 의미 있는 일이라 판단된다. 또한 긴꼬리투구새우 전반에 관한 연구가 진전됨으로써 생태학적 특성뿐만 아니라 현존하는 화석생물의 진화적 기원을 밝히는 것도 매우 중요하리라 사료된다.
- 온도조건 중 10℃와 50℃에서는 부화 현상이 일어나지 않았다. 본 연구 결과 긴꼬리투구새우의 부화 최저임계온도는 6.66℃, 최적 부화 온도는 35℃로 나타났으며, 부화 가능 온도 범위는 15~45℃로 비교적 넓은 것으로 확인되었다.
- 긴꼬리투구새우 알을 사용한 본 연구에서는 부화에 필요한 일정의 환경조건이 기충족 되면 최적온도인 35℃에서 5시간 후부터 부화가 시작되어 10시간 정도가 되면 부화가 완료되는 것으로 확인되었다. 생태적 특성이 다른 꼬마잠자리와 비교하는 것에 대한 적합성 검토 여부를 떠나 긴꼬리투구새우는 상대적으로 매우 빠른 시간 내에 부화가 시작되고 완료된다는 사실을 알 수 있었다. 긴꼬리투구새우의 부화온도범위는 15~45℃로 비교적 넓은 온도범위였는데, 이는 이들이 일시적으로 형성되는 불안정한 서식환경에서 살아남기 위한 생존전략이라 할 수 있다(Scholnick, 1995).
- 실험 결과 긴꼬리투구새우의 알은 인큐베이터 실험조건에서 10℃ 및 50℃에서는 부화 현상이 일어나지 않았으나, 이들 온도를 제외한 다른 온도의 인큐베이터에서는 모두 부화 현상이 발생하였다.
- 실험을 위해 설정된 온도조건 중 가장 높은 부화 성공률을 보인 온도는 35℃이었고, 실험에 사용된 30개의 알 중에서 24.0 (±2.83)개가 부화에 성공하여 평균 부화 성공률이 80.0 (±9.43)%로 나타났다(Fig. 2).
후속연구
- 긴꼬리투구새우는 화학물질(제초제, 살충제 등)에 영향을 받는 것으로 알려져 있으나 어느 정도 영향을 받는지에 대해서는 자료가 없는 실정이다. 따라서 이 종에 대한 보전 및 복원을 위해서 전국적 분포, 서식처 특성, 독성학적 연구 등 생태 전반에 걸쳐 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구는 국가적 차원에서 주도하고 있는 차세대핵심환경기술개발사업 중 한국산 멸종위기동물의 보전과 복원의 일환으로 긴꼬리투구새우의 인공증식과 관련된 연구 내용 중 일부분으로 알의 부화에 미치는 온도의 영향을 파악하고자 실시되었다. 본 연구 결과는 화석생물인 긴꼬리투구새우에 대한 생태학적 기초자료를 축적하고 향후 이 종의 복원에 필요한 정보를 제공하는 데 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
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