본 연구는 GIS를 기반으로 한 미더덕 SFG를 이용하여 미더덕 양식장의 적지를 선정하는데 있다. 미더덕 양식은 2001년 15,084M/T의 생산량을 기록하였으나 2005년 1,412M/T로 생산량이 급격히 감소하였다. 이후 연간생산량은 조금씩 증가하여 2012년 2,484M/T를 나타냈으나 여전히 초기 생산물량에 미치지 못하고 있는 실정이다. SFG는 환경과 생물간의 상호연관성을 나타내고 양식생물의 성장도를 나타낸다. SFG 개념을 이용하여 GIS 기반의 적지선정이 가능하며, 양식장의 지속적인 생산성확보를 위한 어장관리시스템 구축에 활용할 수가 있다. 진동만 미더덕 양식장에 대한 GIS 기반의 미더덕 SFG를 이용한 적지 선정을 하여본 결과 해역 전체의 SFG는 0.054~0.57J/day의 범위를 보였으며, 대상해역과 중첩시킨 미더덕 양식장의 SFG 역시 0.054~0.57J/day로 분포하고 있다. 또한 미더덕 양식장의 SFG와 실제 생산량의 상관성 r=0.786, p<0.05 로 높은 상관성을 보이고 있다. GIS 기반 양식장의 서식지적합도 산정을 통한 어장관리시스템 구축은 양식장의 적지선정과 양식장의 지속가능한 생산량을 확보할 수 있으며, 환경의 변동과 양식생물성장의 인과관계를 객관화 할 수 있는 체계를 도입함으로서, 지속적인 어장관리를 위한 의사결정방안을 도출 할 수 있다.
본 연구는 GIS를 기반으로 한 미더덕 SFG를 이용하여 미더덕 양식장의 적지를 선정하는데 있다. 미더덕 양식은 2001년 15,084M/T의 생산량을 기록하였으나 2005년 1,412M/T로 생산량이 급격히 감소하였다. 이후 연간생산량은 조금씩 증가하여 2012년 2,484M/T를 나타냈으나 여전히 초기 생산물량에 미치지 못하고 있는 실정이다. SFG는 환경과 생물간의 상호연관성을 나타내고 양식생물의 성장도를 나타낸다. SFG 개념을 이용하여 GIS 기반의 적지선정이 가능하며, 양식장의 지속적인 생산성확보를 위한 어장관리시스템 구축에 활용할 수가 있다. 진동만 미더덕 양식장에 대한 GIS 기반의 미더덕 SFG를 이용한 적지 선정을 하여본 결과 해역 전체의 SFG는 0.054~0.57J/day의 범위를 보였으며, 대상해역과 중첩시킨 미더덕 양식장의 SFG 역시 0.054~0.57J/day로 분포하고 있다. 또한 미더덕 양식장의 SFG와 실제 생산량의 상관성 r=0.786, p<0.05 로 높은 상관성을 보이고 있다. GIS 기반 양식장의 서식지적합도 산정을 통한 어장관리시스템 구축은 양식장의 적지선정과 양식장의 지속가능한 생산량을 확보할 수 있으며, 환경의 변동과 양식생물성장의 인과관계를 객관화 할 수 있는 체계를 도입함으로서, 지속적인 어장관리를 위한 의사결정방안을 도출 할 수 있다.
The purpose of this paper is to do GIS-based suitable site selection using Scope for Growth index of Styela clava in Jindong Bay. The aquaculture of Styela calva is only conducted in Korea, especially Jindong Bay. Suspended culture of Styela clava was initiated in 2001 and the annual production reac...
The purpose of this paper is to do GIS-based suitable site selection using Scope for Growth index of Styela clava in Jindong Bay. The aquaculture of Styela calva is only conducted in Korea, especially Jindong Bay. Suspended culture of Styela clava was initiated in 2001 and the annual production reached 15,084M/T, but declined to 1,412M/T in 2005. The annual production was increased slightly to 2,484M/T in 2012 but the production is lower than the beginning yield. Scope for Growth(SFG) can indicate interrelationships between environment and organism growth index in aquaculture. GIS-based suitable site selection can be available by the concept of SFG, and fishery management system can be constructed for the sustainable production. As a result of the assessment of habitat suitability, Jindong Bay's SFG value ranges 0.054~0.57J/day and Styela clava farm's SFG values range 0.054~0.57J/day, either. The correlation between Styela clava farm's SFG and the actual production has a good result, as r=0.786, p<0.05. The construction of fishery management system using habitat suitability index ensures the reasonable site selection and the sustainable production in aquaculture farm. It introduces an objective method for the interrelationships between the environmental variation and the organism growth. Consequently, it can promote the decision making practices for the sustainable fishery management.
The purpose of this paper is to do GIS-based suitable site selection using Scope for Growth index of Styela clava in Jindong Bay. The aquaculture of Styela calva is only conducted in Korea, especially Jindong Bay. Suspended culture of Styela clava was initiated in 2001 and the annual production reached 15,084M/T, but declined to 1,412M/T in 2005. The annual production was increased slightly to 2,484M/T in 2012 but the production is lower than the beginning yield. Scope for Growth(SFG) can indicate interrelationships between environment and organism growth index in aquaculture. GIS-based suitable site selection can be available by the concept of SFG, and fishery management system can be constructed for the sustainable production. As a result of the assessment of habitat suitability, Jindong Bay's SFG value ranges 0.054~0.57J/day and Styela clava farm's SFG values range 0.054~0.57J/day, either. The correlation between Styela clava farm's SFG and the actual production has a good result, as r=0.786, p<0.05. The construction of fishery management system using habitat suitability index ensures the reasonable site selection and the sustainable production in aquaculture farm. It introduces an objective method for the interrelationships between the environmental variation and the organism growth. Consequently, it can promote the decision making practices for the sustainable fishery management.
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문제 정의
이에 본 연구는 진동만 미더덕 양식장에서 지속적인 생산을 위하여 GIS를 기반으로 한 미더덕 SFG를 고려한 서식적합도를 산정하여 미더덕 양식장의 적지선정을 하고자 한다.
제안 방법
대상해역의 해양환경특성을 파악하기 위하여 CTD(19 plus, Seabird electronics)를 이용하여 수온과 염분의 수직 구조를 관측하였다. 다기능 수질측정기(6000, YSI)를 이용하여 용존산소를 관측하였고, 저층수는 Niskin 채수기를 이용하여 해저면 상부 1m 에서 채수하였다. 분석 항목에 따라 전처리 및 GF/F 필터로 여과한 후 -20℃로 냉동보관하여 실험실에서 분석하였다.
평균 클로로필 값은 진동만 해역에 IDW(Inverse Distance Weighted)법으로 보간하였으며, SI(Suitability Index)를 나타내기 위해 GIS 상에서 vector data를 값을 나타내기 위하여 Rasterize로 나타내었으며, 각 rater data를 10단계의 등간격(Equal interval)로 재분류하여 각 어장위치에 포함되는 클로로필값을 나타내었다. 다음은 각 어장의 면적내에 분포하는 클로로필 값을 나타내기 위해서 각 어장의 feature에 SFG 값의 분포를 나타내었으며, 어장에 분포된 SFG의 값을 이용하여 최종적인 서식지적합도(habitat suitability index)를 산정하였다.
대상해역의 해양환경특성을 파악하기 위하여 CTD(19 plus, Seabird electronics)를 이용하여 수온과 염분의 수직 구조를 관측하였다. 다기능 수질측정기(6000, YSI)를 이용하여 용존산소를 관측하였고, 저층수는 Niskin 채수기를 이용하여 해저면 상부 1m 에서 채수하였다.
데이터 수집은 2011년 7월, 10월 2012년 1월 그리고 4월의 조사관측에 의한 실측값으로 데이터베이스를 구축했으며, 미더덕의 먹이원에 직접적인 영향을 주는 클로로필 값을 계절별 평균화 하였다. 평균 클로로필 값은 진동만 해역에 IDW(Inverse Distance Weighted)법으로 보간하였으며, SI(Suitability Index)를 나타내기 위해 GIS 상에서 vector data를 값을 나타내기 위하여 Rasterize로 나타내었으며, 각 rater data를 10단계의 등간격(Equal interval)로 재분류하여 각 어장위치에 포함되는 클로로필값을 나타내었다.
다기능 수질측정기(6000, YSI)를 이용하여 용존산소를 관측하였고, 저층수는 Niskin 채수기를 이용하여 해저면 상부 1m 에서 채수하였다. 분석 항목에 따라 전처리 및 GF/F 필터로 여과한 후 -20℃로 냉동보관하여 실험실에서 분석하였다.
순 에너지 교환식 [C=F+U+R+P, C : 섭이에너지, F : 배출에너지, U : 배설에너지, R : 호흡에너지, P : 성장(생산)에너지] 으로부터 성장률을 계산하기 위해 섭이율과 배출율은 단백질, 탄수화물, 지질의 에너지 상당량인 24.0, 17.5 및 39.5J/mg(Gnaiger, 1983)의 계수를 각각 곱하여 총 에너지량을 J로 계산하였고, 배설율의 경우는 암모니아 질소 값의 에너지 상당량인 24.83J/mg(Elliot and Davison, 1975)의 계수를, 호흡율의 경우 산소 값에 13.98J/mg(Gnaiger, 1983)의 계수를 곱하여서 모든 값을 J로 환산하여 계산하였다. 그림 2는 계절적 수온변화에 따른 미더덕 SFG의 변화를 나타내고 있으며, 수온이 차가워지는 시기에 (+)의 SFG (성장)를 나타내고 있다.
진동만 미더덕 양식장내에 포함하고 있는 SFG 값의 분포를 알아보기 위해 GIS 상에서 "Extract by Mask tool(ArcGIS Spatial Analyst Toosl)"을 사용하여 raster data 값으로 나타난 진동만의 해역과 feature data 값으로 나타난 진동만 미더덕 양식장을 중첩하였고, 양식장의 속성값 이되는 SFG 값을 추출해 내어 그림 7에 나타내었다.
데이터처리
진동만 내의 SFG 점수별로 대상해역의 면적 비율과 양식장 면적의 비율을 GIS 상에서 "Reclassify tool(ArcGIS Spatial Analyst Toosl)"을 사용하여 픽셀의 count 값을 이용하여 Equal Interval(SFG interval 0.5) 10개의 구역으로 분할하여 그림 8에 나타내었다(cell size : default, 3.23677784338003E-04).
데이터 수집은 2011년 7월, 10월 2012년 1월 그리고 4월의 조사관측에 의한 실측값으로 데이터베이스를 구축했으며, 미더덕의 먹이원에 직접적인 영향을 주는 클로로필 값을 계절별 평균화 하였다. 평균 클로로필 값은 진동만 해역에 IDW(Inverse Distance Weighted)법으로 보간하였으며, SI(Suitability Index)를 나타내기 위해 GIS 상에서 vector data를 값을 나타내기 위하여 Rasterize로 나타내었으며, 각 rater data를 10단계의 등간격(Equal interval)로 재분류하여 각 어장위치에 포함되는 클로로필값을 나타내었다. 다음은 각 어장의 면적내에 분포하는 클로로필 값을 나타내기 위해서 각 어장의 feature에 SFG 값의 분포를 나타내었으며, 어장에 분포된 SFG의 값을 이용하여 최종적인 서식지적합도(habitat suitability index)를 산정하였다.
이론/모형
미더덕의 성장은 수온과 가용한 먹이원 등의 상호작용에 의하며 진동만의 SFG의 분포를 나타내기 위하여 GIS 상에서 "Raster Calculator tool (ArcGIS Spatial Analyst Toosl)"을 사용하여 다음의 식을 이용하여 계산하였다.
성능/효과
각 대표어장 SFG 평균값(J/day)과 연간 라인당 개체수(ind./line/yr)를 살펴보면 그림 10에서 알 수 있듯이 상관성이 r=0.825, p<0.05로 양호한 결과를 보여 미더덕 양식장의 SFG 값은 미더덕의 생산량과 좋은 상관성을 가지는 것으로 판단된다.
각 대표어장의 SFG 평균값(J/day)과 연간 정점별 라인당 생산량(kg/line/yr)을 비교해 보면 그림 9, 진동만 좌측의 높은 SFG값과 생산량, 우측의 낮은 SFG값과 생산량이 좋은 상관성을 보여주었다. 상관계수 역시 r=0.
또한 진동만 내의 미더덕 양식장은 SFG 0.16∼0.2J/day에 해당하는 양식장이 31.8%로 가장 많은 비율이었으며, SFG 011∼0.15J/day에 해당하는 양식장의 비율이 18.4%를 나타내었다.
미더덕 양식장의 SFG 결과와 실제 생산량과의 상관성은 r=0.786, p<0.05로 양호한 결과를 보였다.
4%를 나타내었다. 이러한 결과로 미더덕 양식장 면적에 대하여 산술적으로 고려하였을때, 미더덕양식장의 전체 면적은 64.9㎢에 해당하고 SFG가 높은 곳의 해역면적은 2.9㎢이며 SFG가 낮은 양식장의 면적은 1.3㎢로 나타나 어장의 재배치가 가능하다.
진동만 미더덕 양식장에 대하여 GIS 기반의 미더덕 SFG를 이용한 적지 선정을 하여본 결과 해역 전체의 SFG 0.054∼0.57J/day의 범위를 보였으며, 대상해역과 중첩시킨 미더덕 양식장 역시 0.054∼0.57J/day로 넓게 분포하고 있었다.
진동만의 2011년 7월, 10월, 2012년 1월, 4월의 클로로필 데이터를 10개 조사정점별로 평균하여 GIS 상에서 “IDW tool (ArcGIS Spatial Analyst Tools)"법으로 보간하여 진동만 해역에 나타내었으며(그림 5), 진동만내의 서쪽 해역이1.14∼1.6 ㎍/L으로 나타났고 동쪽 해역이 0.587∼1.1.3 ㎍/L으로 나타나 서쪽 해역이 상대적으로 높은 클로로필의 농도 분포를 보였다.
05로 양호한 결과를 보였다. 현재 진동만 미더덕 양식장의 문제점인 생산량 감소를 해결하기 위한 방안으로 표 2에서 보는바와 같이 미더덕 양식장이 차지하고 있는 면적 1.9㎢를 대상해역의 SFG 0.41J/day 이상인 6.9㎢로 모두 재배치 할 것을 제안한다. 양식장간의 공간확보 및 먹이원 경쟁 저감을 위해서는 어장수용력 산정을 통한 입식밀도 조절이 다른 방안으로 제시될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라에 분포하고 있는 미더덕의 종류에는 어떤 것들이 있는가?
미더덕은 부착성 피낭류로 오호츠크해에서 상하이 남쪽까지 서식하면서 일본, 한국, 중국, 시베리아까지 북동 태평양지역에 서식하였지만(Abbott and Johnson, 1972; Clarke and Therriault, 2007) 지금은 전 세계적으로 온대 수역에 서식하고 있을 뿐 아니라, 유럽과 남반구의 호주, 뉴질랜드에서 서식되고 있으며 각종 양식생물의 해적생물로 취급되고 있다(Davis and Davis, 2005;2007). 우리나라에 분포하고 있는 미더덕의 종류는 미더덕(Styela clava), 두줄미더덕(Styela partita), 긴자루 미더덕(Styela longipedata), 세줄미더덕, 상칭미더덕 그리고 주름미더덕(Styela plicata)이 있다. 산업적인 양식은 미더덕과 주름미더덕(오만둥이)을 주로 하고 있다.
SFG란 무엇인가?
SFG(Scope for Growth)는 생물의 통합된 생리적 상태를 측정하는 것이다. 개체의 에너지당량이며, 섭이된 음식물로부터 호흡과 배설(분, 뇨), 배출(점액)로부터 잃어버리는 에너지를 결정하는 것이다.
서식지 적합 지수의 문제점은 무엇인가?
Fish and Wildlife Service, 1980)에 의해 개발된 서식지 적합 지수(Habitat Suitability Index, 이하 HSI)의 활용을 들 수가 있는데 이는 한 종이 이용 가능한 서식지의 정량적, 정성적 특성을 규명하기 위해, 환경과의 상호작용에 관한 연구를 통해 개발되어졌고, 종의 성장이나 생존의 항목에서 서식적합도를 등급화 한 것이다. 그러나 HSI는 설정과정의 과학적, 논리적 방법성과는 달리 지수선정이나 score 설정단계의 모호성과 불명확성을 내포하여 문제점으로 지적되어 왔다. 이러한 문제점들을 보완하기 위해 대상종의 생리·생태학적 연구 접근 방법으로 양식생물의 Scope for Growth(이하 SFG)의 HSI를 도입하여 대상종의 SFG를 산출하여, 어장환경과 양식생물 생산과의 상관성을 해석하고 양식장의 적지선정을 과학적으로 도출해 낼 수가 있다.
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