[논문]해양산성화가 넙치의 초기발달에 미치는 영향: 현장 메조코즘(mesocosm) 실험

심정희; 권정노; 박주면; 곽석남

doi:10.11626/kjeb.2013.31.4.353

해양산성화가 넙치의 초기발달에 미치는 영향: 현장 메조코즘(mesocosm) 실험
The Effect of Ocean Acidification on Early Growth of Juvenile Oliver Flounder (Paralichthys olivaceus): in situ Mesocosm Experiment 원문보기

환경생물 = Korean journal of environmental biology, v.31 no.4, 2013년, pp.353 - 361

심정희 (국립수산과학원 어장환경과) , 권정노 (국립수산과학원 어장환경과) , 박주면 (부경대학교 해양과학공동연구소) , 곽석남 (환경생태공학연구원)

초록
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해양에서 이산화탄소 증가에 따른 해양산성화가 넙치치어의 성장에 미치는 영향을 조사하기 위하여 현장 메조코즘 실험을 실시하였다. 동해 남부에 위치한 기장군 장안읍의 사질저질에서 실험군(이산화탄소 주입)과 대조군의 실험장비를 설치하여 43일 동안 총 447개체 (실험군 223개체, 대조군 224개체)를 대상으로 실시하였다. 실험군의 pH는 평균 $7.63{\pm}0.13$, 이산화탄소 ($fCO_2$)농도는 평균 $1660{\pm}540$ ${\mu}atm$로 2100년도에 예상되는 수준으로(IPCC 2007) 유지하였으며, 대조구는 현재 기장군 장안읍 해역의 해양환경으로 유지하였다. 실험기간동안 사망률은 실험군과 대조군 사이에서 큰 차이를 나타내지 않았고 시간이 지남에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 넙치치어의 체장과 체중은 대조군에서 더 큰 증가양상을 나타내어, 그 결과 대조군에서 더 큰 성장률(specific growth rate)을 보였다. 결론적으로 본 연구는 해양에서 이산화탄소 농도의 증가는 넙치 치어의 초기 성장에 영향을 줄 수 있는 가능성을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

An in situ mesocosm experiment was designed to investigate how exposure to ocean acidification by increased carbon dioxide affected the growth of juvenile oliver flounder (Paralichthys olivaceus). A total of 447 individuals were reared in the mesocosm experimental devices deployed at sandy-muddy bottom in the southern coast of East Sea for 43 days and divided into two groups: treatment group (223 individuals, $6.32{\pm}0.75$ cm, high-$CO_2$ environment) and control group (224 individuals, $6.34{\pm}0.84$ cm, natural $CO_2$ environment). The average values of pH and $CO_2$ concentration in the treatment device were $7.63{\pm}0.13$ and $1660{\pm}540$ ${\mu}atm$, respectively, while those in the control device were $8.07{\pm}0.05$ and $514{\pm}65$ ${\mu}atm$, respectively. There was no significant difference in mortality rate between treatment and control group, and the mortalities in two groups gradually decreased during the study period. But, the increase of size and weight of juvenile oliver flounder was higher in control group than treatment group, i.e., weight gain or growth rate was higher in control group. These results suggested that high $CO_2$ environments could have a significant negative influence on the early growth of juvenile oliver flounder.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 경제성 어류 중 하나인 넙치 치어를 대상으로 현장 메조코즘 실험을 통하여 해양산성화로 인한 넙치 치어의 초기발달에 미치는 영향 정도를 파악하고 실험 장비의 효율성과 실험조건을 검토하였다.
본 연구에서는 해양산성화가 넙치 치어의 초기 성장에 미치는 영향을 현장 메조코즘 실험으로 파악하고, 이를 통해 현장 메조코즘 실험의 적절성과 장치의 효율성을 평가하고자 하였다.

제안 방법

1986; NFRDI 2004). 따라서 저서성 어류인 넙치의 생태적 특성에 맞추어 실험 장치를 바닥에 고정하는 방법을 선택하였다. 실험장치의 바닥은 2 m×1 m 크기이며, 윗부분은 원통을 반으로 자른 형태로 높이는 1m이며 따라서 전체 부피는 약 0.
2012). 실험기간 동안 해양산성화환경이 잘 유지되었는지 검정하기 위하여, 4개의 탄소계 인자(총용존무기탄소, 총알칼 리도, fCO₂, pH) 중 총알칼리도와 pH를 주기적으로(2회/ 일, 간∙만조시) 측정하였다(Dickson et al. 2007).
조사기간 동안 넙치의 전장(cm TL)과 체중(g)을 주기 (7일 간격)적으로 측정하고 성장률(growth rate)도 파악하였다. 이때 전장은 버니어캘리퍼로 0.

대상 데이터

현장 메조코즘 실험을 위한 장소는 대상 어종인 넙치가 많이 어획되고 있는 해역을 우선적으로 고려하였다. 그리고 여러가지 물리적인 환경, 실험을 위한 접근 용이성, 실험 장치의 설치 허가 여부 등을 고려하여 기장군 장안읍 임랑리와 월내리의 경계에 있는 선착장 부근 해역으로 선택하게 되었다(Fig. 1).
넙치 치어는 실험군에 223개체, 대조군에 224개체를 수용하여, 약 43일(2012년 10월 2일~11월 14일) 동안 배양하였다. 이때 장치 내 치어의 수용 밀도는 112마리 m^-1 , 285마리 m^-3 였으며, 이는 넙치의 실내 사육 시 제시되는 기준(전장 5~8 cm 경우, 230~440마리 m^-1 )보다 다소 낮았으나 먹이를 인위적으로 공급하지 않는 자연환경인 것을 고려하면 적절함 범위인 것으로 생각된다 (NFRDI 2006).
01 g까지 정밀하게 측정하였다. 실험군과 대조군 넙치의 성장률 분석은 최종 적으로 생존한 개체들을 대상으로 측정하였다.
현장 메조코즘 실험을 위한 장소는 대상 어종인 넙치가 많이 어획되고 있는 해역을 우선적으로 고려하였다. 그리고 여러가지 물리적인 환경, 실험을 위한 접근 용이성, 실험 장치의 설치 허가 여부 등을 고려하여 기장군 장안읍 임랑리와 월내리의 경계에 있는 선착장 부근 해역으로 선택하게 되었다(Fig.

데이터처리

이때, SGR은 일일 체중 증가률을 의미한다. 실험군과 대조군 사이에 넙치 치어의 시간변화와 성장에 따른 사망률과 성장률 차이를 분석하기 위하여 공분산 분석(analysis of covariance, ANCOVA)을 실시하였다.

이론/모형

시간에 따른 넙치의 성장률(specific growth rate, SGR)은 Moran and Støttrup (2011)의 방법에 따라 다음 계산식을 이용하였다; SGR=(expg^-1)×100, g=(lnW_T1-lnW_T0) /T1-T0. 이때, SGR은 일일 체중 증가률을 의미한다.

성능/효과

넙치 치어의 체장과 체중은 대조군에서 더 큰 증가양상을 나타내어, 그 결과 대조군에서 더 큰 성장률(specific growth rate)을 보였다. 결론적으로 본 연구는 해양에서 이산화탄소 농도의 증가는 넙치 치어의 초기 성장에 영향을 줄 수 있는 가능성을 제시하였다.
결론적으로 본 연구에서 넙치 치어의 이산화탄소의 영향에 따른 메조코즘 실험 결과는 해양에서 이산화탄소 증가로 인한 해양산성화가 넙치 치어의 초기 성장에 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 제시해 주었다. 그리고 현장 메조코즘 실험을 장기적으로 수행할 경우, 주변 환경의 계절적 변화나 생물상 변화 등을 고려하면 보다 더 의미있는 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다.
실험 시작후 14일 경과 시까지는 대조구보다 실험군의 사망률이 높아 유의한 차이를 보였으나, 그 이후 14~21일 시기 대조구의 순간 사망율이 급격히 증가하여 실험군과 유의한 차이를 관찰 할 수 없었다. 넙치의 전장 및 체중의 변화는 시간이 경과하면서 실험군 및 대조군 모두 서서히 증가하였다. 초기에는 실험군과 대조군에서 거의 차이가 없었지만, 시간이 경과되면서 대조군의 성장정도가 빠르게 나타났다.

후속연구

결론적으로 본 연구에서 넙치 치어의 이산화탄소의 영향에 따른 메조코즘 실험 결과는 해양에서 이산화탄소 증가로 인한 해양산성화가 넙치 치어의 초기 성장에 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 제시해 주었다. 그리고 현장 메조코즘 실험을 장기적으로 수행할 경우, 주변 환경의 계절적 변화나 생물상 변화 등을 고려하면 보다 더 의미있는 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다.
앞서도 언급하였지만, 이의 원인으로 어류의 종별 특성(반응에 대한 민감도)과 다른 개체와의 상호관계, 성장에 필요한 다양한 환경요인 등을 들 수 있다. 따라서 해양산성화의 영향을 정확하게 평가하기 위해서는 종별 특성을 감안한 실험 설계와 메조코즘과 같은 군집수준의 실험 규모, 성장에 저해되지 않는 적합한 환경유지 등이 수반되어야 할 것이다.
특히, 실험 2~3주 시기에 높은 생존율을 보이던 대조군에서 갑자기 사망률이 높아진 것은 먹이생물의 부족이나 서식밀도 및 환경으로 인한 스트레스 증가 등이 원인이었던 것으로 생각된다. 따라서 현장 메조코즘 실험을 장기적으로 실시할 때 계절적인 환경변화(수온, 서식생물분포 등) 및 지리적인 여건(담수유입, 오염물질 유입 등) 등을 세밀하게 고려할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	메조코즘 실 험은 어떤 장점이 있는가?	메조코즘은 실제 자연환경을 재현한 중규모급의 실험 시스템으로 생태계 반응을 통합적으로 이해하기 위해 군집 수준 규모의 실험을 수행한다. 따라서 메조코즘 실 험은 기존의 개체군 수준의 실내 배양으로 단일 종에 대한 반응이나 영향 정도를 단편적으로 파악하는 단점 을 해소하고, 군집 내에서 다른 종과의 되물림(feedback) 으로 인한 영향, 군집 구조나 기능의 점진적 변화 등을 파악할 수 있는 장점이 있다. 해양산성화연구에서 메조 코즘급의 실험은 식물플랑크톤, 박테리아 등의 하위영양 단계 생물을 대상으로 수행한 사례가 있을 뿐(Engel et al.
	해양산성화은 어떤 현상을 말하는가?	해양산성화(Ocean Acidification)는 화석연료(석탄, 석 유 등) 사용으로 말미암은 이산화탄소가 해양으로 녹아 들어감으로 해양의 탄소계 (carbonate system)에 영향을 미쳐 그 결과 pH가 낮아지는 현상을 말한다. 현재 해양 의 pH는 약 8.
	해양산성화에 대한 산 염기 조절 능력이 있는 어류는 반응이 복합적으로 나타나는데, 그 원인으로 무엇이 있는가?	이처럼 해양산성화에 대한 생물, 특히 산-염기 조절 능력이 있는 어류는 그 반응이 일관되지 않고 복합적으로 나타난다. 앞서도 언급하였지만, 이의 원인으로 어류의 종별 특성(반응에 대한 민감도)과 다른 개체와의 상호관계, 성장에 필요한 다양한 환경요인 등을 들 수 있다. 따라서 해양산성화의 영향을 정확하게 평가하기 위해서는 종별 특성을 감안한 실험 설계와 메조코즘과 같은 군집수준의 실험 규모, 성장에 저해되지 않는 적합한 환경유지 등이 수반되어야 할 것이다.

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