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문제 정의
- 본 연구는 4대강 사업의 일환으로 건설된 죽산보에 수동형 전자발신장치 (PIT tag) 모니터링 기법을 적용하기 위하여 실험실 내에서 PIT tag 삽입에 따른 어종별 생존율을 평가하고 이를 토대로 어종별 어도 이용률을 분석하여 죽산보 어도에서의 어류이동성에 대한 평가를 실시하였다. 또한, 어도의 유속 변화에 따라 표지된 어류의 감지율을 분석하고 방류수의 유속과 어류 감지와의 연관성을 파악하여 유속이 어류의 소상에 미치는 영향을 분석하였다.
제안 방법
- 각 tag의 고유번호는 어류 체내 삽입 전 작동유무를 파악하기 위하여 휴대용 수신기(FS2001F-ISO Reader; Biomark, USA)를 이용하여 확인하였다. PIT Tag의 삽입은 Tag 삽입 전용장비(Implant Gun)를 활용하여 개체 크기에 따라 가슴지느러미와 배지느러미 사이의 복부 혹은 등지느러미와 측선 사이의 근육부분에 삽입하고, 생체 접착제 (Vetbond Tissue Adhesive; 3M, USA)를 이용하여 삽입부분을 봉합하였다. 이후 회복수조에서 순치시킨 후, 생존율을 파악하기 위하여 2주 동안 매일 각 개체의 생존여부와 유영상태를 관찰하였다 (Fig.
- PIT tag 삽입에 의한 각 어종의 생존율과 개체의 운동능력의 변화정도를 평가하였다. PIT tag을 삽입하고 2주 동안 전체 80개체 중 30개체가 생존하여 37.
- PIT tag 삽입을 위한 어류의 채집은 투망(망목 7×7 mm)과 어도 내 트랩 (0.8 m × 1.5 m × 1.0 m; 망목 4×4 mm) 을 설치하여 2012년 9월에 채집하였고 9-10월말까지 어도를 통한 어류의 이동을 모니터링하였다.
- Tag이 삽입된 어류는 총 80개체로 각 개체의 세부적인 특성은 Table 1과 같다. 각 tag의 고유번호는 어류 체내 삽입 전 작동유무를 파악하기 위하여 휴대용 수신기(FS2001F-ISO Reader; Biomark, USA)를 이용하여 확인하였다. PIT Tag의 삽입은 Tag 삽입 전용장비(Implant Gun)를 활용하여 개체 크기에 따라 가슴지느러미와 배지느러미 사이의 복부 혹은 등지느러미와 측선 사이의 근육부분에 삽입하고, 생체 접착제 (Vetbond Tissue Adhesive; 3M, USA)를 이용하여 삽입부분을 봉합하였다.
- 어류 체내에 tag 삽입 전 각 개체의 체장과 체중을 측정하였고, 휴대용 수신기(FS2001F-ISO Reader; Biomark, USA)를 이용하여 작동유무 및 각 tag의 고유번호를 확인하였다. 각 개체에 PIT tag을 삽입하고 일정 시간 (1시간) 정도 순치한 후 어도부 입구에 방류하였다. 표지된 개체를 감지하기 위하여 어도에 길이 80 cm, 높이 30.
- 각 어종이 서식하기에 적합한 환경을 조성하기 위하여 빛(light: 14 h, dark: 10 h)과 온도 (23℃)를 일정하게 조절하였고, 염소가 제거된 물을 지속적으로 순환시켜 물의 흐름과 사육수조(용량: 280 L) 내 산소농도(7-8 mg L-1)를 유지하였다. 또한, 1일 1회 동일시간(09:00-09:30)에 독일 Tetra사의 테트라민(Tetra GmbH, D-49304 Melle, Germany)을 먹이로 공급하였다. 각 어종은 7-10일간의 적응 기간 후 PIT Tag(길이 12.
- 본 연구는 4대강 사업의 일환으로 건설된 죽산보에 수동형 전자발신장치 (PIT tag) 모니터링 기법을 적용하기 위하여 실험실 내에서 PIT tag 삽입에 따른 어종별 생존율을 평가하고 이를 토대로 어종별 어도 이용률을 분석하여 죽산보 어도에서의 어류이동성에 대한 평가를 실시하였다. 또한, 어도의 유속 변화에 따라 표지된 어류의 감지율을 분석하고 방류수의 유속과 어류 감지와의 연관성을 파악하여 유속이 어류의 소상에 미치는 영향을 분석하였다.
- 채집한 어류는 현장에서 Kim과 Park(2002)에 의거해 동정하였고, PIT tag 삽입을 위해 산소공급장치가 설치된 아이스박스에 순치하였다. 순치한 어류 중 출현비율이 높고 손상을 입지 않은 개체를 대상으로 표지(Tagging)를 실시하였다. 어류 체내에 tag 삽입 전 각 개체의 체장과 체중을 측정하였고, 휴대용 수신기(FS2001F-ISO Reader; Biomark, USA)를 이용하여 작동유무 및 각 tag의 고유번호를 확인하였다.
- 순치한 어류 중 출현비율이 높고 손상을 입지 않은 개체를 대상으로 표지(Tagging)를 실시하였다. 어류 체내에 tag 삽입 전 각 개체의 체장과 체중을 측정하였고, 휴대용 수신기(FS2001F-ISO Reader; Biomark, USA)를 이용하여 작동유무 및 각 tag의 고유번호를 확인하였다. 각 개체에 PIT tag을 삽입하고 일정 시간 (1시간) 정도 순치한 후 어도부 입구에 방류하였다.
- 5 cm의 사각형 전파수신 안테나(Rectangular pass-through antenna; Biomark, USA)를 어도의 입구부와 출구부에 설치하였고, 감지된 신호는 안테나 주변에 설치되어 있는 FS2001F-ISO Reader (Biomark, USA)로 전송되어 자동으로 저장하였다. 어류조사 외에도 어도의 월류부와 비월류부의 표층과 심층의 유속 (Velocity)을 유속측정기(모델명: Gurley Precision Instruments Model 1100)를 이용하여 측정하였다.
- PIT Tag의 삽입은 Tag 삽입 전용장비(Implant Gun)를 활용하여 개체 크기에 따라 가슴지느러미와 배지느러미 사이의 복부 혹은 등지느러미와 측선 사이의 근육부분에 삽입하고, 생체 접착제 (Vetbond Tissue Adhesive; 3M, USA)를 이용하여 삽입부분을 봉합하였다. 이후 회복수조에서 순치시킨 후, 생존율을 파악하기 위하여 2주 동안 매일 각 개체의 생존여부와 유영상태를 관찰하였다 (Fig. 2).
- 투망과 어도 내 설치된 트랩을 통하여 채집된 어류 중 8종 563개체에 표지(Tagging)를 실시하였다. 표지종은 죽산보 구하도 구간과 어도에서 채집된 어류 중 출현빈도가 상대적으로 높은 어종을 대상으로 하였고, 가장 많은 개체가 tag 된 어종은 끄리로 153개체가 표지(Tagging)되었다.
- 각 개체에 PIT tag을 삽입하고 일정 시간 (1시간) 정도 순치한 후 어도부 입구에 방류하였다. 표지된 개체를 감지하기 위하여 어도에 길이 80 cm, 높이 30.5 cm의 사각형 전파수신 안테나(Rectangular pass-through antenna; Biomark, USA)를 어도의 입구부와 출구부에 설치하였고, 감지된 신호는 안테나 주변에 설치되어 있는 FS2001F-ISO Reader (Biomark, USA)로 전송되어 자동으로 저장하였다. 어류조사 외에도 어도의 월류부와 비월류부의 표층과 심층의 유속 (Velocity)을 유속측정기(모델명: Gurley Precision Instruments Model 1100)를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
- PIT tag 삽입에 따른 어종별 생존율을 평가하기 위하여 끄리, 납자루, 누치, 붕어, 피라미 5종을 대상어종으로 선정하였고, 대전광역시 갑천에서 채집하여 충남대학교 환경생태학 실험실의 어류 사육실에 순치하였다. 각 어종이 서식하기에 적합한 환경을 조성하기 위하여 빛(light: 14 h, dark: 10 h)과 온도 (23℃)를 일정하게 조절하였고, 염소가 제거된 물을 지속적으로 순환시켜 물의 흐름과 사육수조(용량: 280 L) 내 산소농도(7-8 mg L-1)를 유지하였다.
- 본 연구의 모니터링 대상지인 죽산보는 전남 나주시 다시면 죽산리 (E 126° 62' 92'' , N 35° 06' 48'' )에 위치하고 있고, 높이 4.85 m, 길이 622 m, 관리수위 El.
- 투망과 어도 내 설치된 트랩을 통하여 채집된 어류 중 8종 563개체에 표지(Tagging)를 실시하였다. 표지종은 죽산보 구하도 구간과 어도에서 채집된 어류 중 출현빈도가 상대적으로 높은 어종을 대상으로 하였고, 가장 많은 개체가 tag 된 어종은 끄리로 153개체가 표지(Tagging)되었다. 어종별 tag 삽입 개체수 및 어도부 출구에서 감지된 개체수와 감지율은 Table 2와 같다.
데이터처리
- 생존율 평가를 위해 PIT tag이 삽입된 개체의 전장과 생존기간 간의 관계를 분석하기 위하여 상관분석 (Correlation analysis)을 실시하였고, 어도 내에서 감지된 개체들과 감지되지 않은 개체들을 대상으로 크기 차이가 있는지를 분석하기 위하여 비모수 통계방식인 Mann-Whitney U test 분석을 실시하였다. 자료의 통계 처리는 SPSS(Version 18.
- 생존율 평가를 위해 PIT tag이 삽입된 개체의 전장과 생존기간 간의 관계를 분석하기 위하여 상관분석 (Correlation analysis)을 실시하였고, 어도 내에서 감지된 개체들과 감지되지 않은 개체들을 대상으로 크기 차이가 있는지를 분석하기 위하여 비모수 통계방식인 Mann-Whitney U test 분석을 실시하였다. 자료의 통계 처리는 SPSS(Version 18.0 KO for windows, 2011) 통계 패키지를 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- 0 m; 망목 4×4 mm) 을 설치하여 2012년 9월에 채집하였고 9-10월말까지 어도를 통한 어류의 이동을 모니터링하였다. 채집한 어류는 현장에서 Kim과 Park(2002)에 의거해 동정하였고, PIT tag 삽입을 위해 산소공급장치가 설치된 아이스박스에 순치하였다. 순치한 어류 중 출현비율이 높고 손상을 입지 않은 개체를 대상으로 표지(Tagging)를 실시하였다.
성능/효과
- 6. Detection rates of PIT tagged fishes at the fishway in Juksan Weir (Op : Opsariichthys uncirostris amurensis, Sq : Squalidus chankaensis tsuchigae, Ca : Carassius auratus, He : Hemiculter eigenmanni, Za : Zacco platypus, Hl : Hemibarbus labeo, Ps : Pseudogobio esocinus, Cy : Cyprinus carpio).
- PIT tag 삽입에 따른 어류의 생존율 분석을 통하여 PIT tag의 현장 적용성 여부를 평가한 결과에 따르면, 영산강 수계에 서식하는 대부분의 어종에는 PIT tag의 적용이 용이할 것으로 사료되었다. 특히, 영산강 수계의 대표적인 우점종인 누치, 끄리 및 붕어의 생존율이 높게 나타나 PIT tag을 활용하여 어류의 이동 및 어도 이용성 평가가 적합할 것으로 판단되었다.
- PIT tag 삽입에 의한 각 어종의 생존율과 개체의 운동능력의 변화정도를 평가하였다. PIT tag을 삽입하고 2주 동안 전체 80개체 중 30개체가 생존하여 37.5%의 생존율을 보였다. 가장 높은 생존율을 보인 어종은 붕어(Carassius auratus)로, 한 개체도 사망하지 않고 5개체가 모두 생존하여 100%의 생존율을 보였다.
- 또한, 개체의 전장이 길수록 생존율이 높은 것으로 나타나 PIT tag을 적용하기에 적합한 개체를 선정하여 PIT tag 삽입에 따른 생존율 감소와 운동능력의 저하를 예방해야할 것으로 판단되었다. PIT tag의 현장적용 시 수온이 높아 산소의 용해율이 낮은 시기 보다는 수온이 낮아 용존산소량이 높은 시기에 실시하는 것이 개체의 생존율을 증가시켜 PIT tag의 효율성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
- 5%의 생존율을 보였다. 가장 높은 생존율을 보인 어종은 붕어(Carassius auratus)로, 한 개체도 사망하지 않고 5개체가 모두 생존하여 100%의 생존율을 보였다. 붕어 다음으로 높은 생존율을 보인 어종은 누치(Hemibarbus labeo)로 10개체 중 8개체가 생존하여 80%의 생존율을 보였다.
- 9%의 감지율을 나타냈다. 가장 많은 개체가 감지된 어종은 끄리로 153개체 중 65개체가 안테나에 감지되어 42.5%의 감지율을 보였고, 끄리 외에 높은 감지율을 보인 어종은 부유성 어종인 참몰개(40.2%), 빠른 유속에도 소상할 수 있는 누치(38.8%)와 같은 어종으로 나타났다. 반면, 치리, 잉어의 경우, 안테나에 한 개체도 감지되지 않아 어도를 통하여 소상하거나 강하하는 빈도가 매우 적은 것으로 판단되었다.
- 감지된 어류는 끄리, 참몰개, 붕어, 피라미, 누치, 모래무지 6종으로 총 157개체가 확인되어 27.9%의 감지율을 나타냈다. 가장 많은 개체가 감지된 어종은 끄리로 153개체 중 65개체가 안테나에 감지되어 42.
- 피라미의 경우, PIT tag 삽입 다음날 7개체가 사망하였고, 3일째 18개체가 사망한 후 사망개체가 꾸준히 증가하여 최종적으로 6개체만 생존하였다. 납자루(Acheilognathus lanceolatus)는 2일째에 5개체가 사망하였고, 4일째 1개체가 사망한 후 사망한 개체가 없어 50.0%의 생존율을 보였고, 끄리(Opsariichthys uncirostris amurensis)는 실험 2일째에 2개체, 3일째에 1개체가 사망하여 62.5%의 생존율을 보였다 (Fig. 3). 또한, 각 개체별로 운동능력의 변화정도를 살펴본 결과, 극히 일부 개체에서 운동능력이 현저히 저하되는 것으로 나타났다.
- 또한, 전장이 91-100 mm에 해당하는 개체들의 생존기간에 대한 표준편차 값이 크게 나타났는데 이는 납자루 개체들 중 절반이상이 실험이 종료된 시점까지 생존하여 큰 차이를 보이게 된 것으로 분석되었다. 납자루의 전장이 90 mm 이상인 개체는 성어로 같은 전장의 다른 어종 보다 감염 등에 저항력이 강한 것으로 판단되었다. 피라미는 전장의 길이에 관계없이 생존기간이 5일 이내로 매우 짧게 나타나 다른 종들에 비하여 외부자극에 의한 스트레스를 잘 극복하지 못하는 것으로 사료되었다(Fig.
- 3). 또한, 각 개체별로 운동능력의 변화정도를 살펴본 결과, 극히 일부 개체에서 운동능력이 현저히 저하되는 것으로 나타났다. 운동능력이 저하된 개체는 Tag을 삽입하는 과정에서 신경에 손상을 입거나 삽입된 PIT tag이 개체의 크기에 비하여 커서 미병부의 움직임에 영향을 미친 것으로 사료되었다.
- 5). 또한, 상대적으로 크기가 적어 Tag을 삽입하는 과정에서 내부 장기가 손상을 입은 것으로 판단되며 이는 생존율 및 생존기간과 밀접한 연관성이 있는 것으로 사료되었다.
- 5). 또한, 전장이 91-100 mm에 해당하는 개체들의 생존기간에 대한 표준편차 값이 크게 나타났는데 이는 납자루 개체들 중 절반이상이 실험이 종료된 시점까지 생존하여 큰 차이를 보이게 된 것으로 분석되었다. 납자루의 전장이 90 mm 이상인 개체는 성어로 같은 전장의 다른 어종 보다 감염 등에 저항력이 강한 것으로 판단되었다.
- 8%)와 같은 어종으로 나타났다. 반면, 치리, 잉어의 경우, 안테나에 한 개체도 감지되지 않아 어도를 통하여 소상하거나 강하하는 빈도가 매우 적은 것으로 판단되었다. 또한, 붕어 역시 표지된 48개체 중 1개체(2.
- 본 연구에서 PIT tag이 삽입된 어류의 어도 이용률은 27.9%로 수치적인 측면에서 높지 않게 나타났으나 국내에서 실시된 기존의 연구들(Yoon 등, 2011; MEK, 2012b)에 비하여 어도 이용률이 높은 것으로 나타났다. 그러나 트랩을 이용한 실질적인 어도 모니터링 결과에 따르면 표지(Tagging)한 개체 이외에도 다양한 어종들이 다수 채집(총 14종)되어 모니터링 기법에 따라 어류 이동성을 분석함에 있어 차이를 보이는 것으로 나타났다(MEK, 2012a).
- 가장 높은 생존율을 보인 어종은 붕어(Carassius auratus)로, 한 개체도 사망하지 않고 5개체가 모두 생존하여 100%의 생존율을 보였다. 붕어 다음으로 높은 생존율을 보인 어종은 누치(Hemibarbus labeo)로 10개체 중 8개체가 생존하여 80%의 생존율을 보였다. 이와 달리, 피라미(Zacco platypus)는 45개체 중 6개체만 생존하여 가장 낮은 생존율(13.
- 어도에 설치된 안테나를 통하여 이동이 확인된 6종의 어류 중 10% 이상 감지된 어종을 대상으로 어도에서 감지된 개체와 감지되지 않은 개체 간의 Mann-Whitney U test 결과에 따르면, 체장과 체중 모두 평균값에 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다 (p > 0.05).
- 어종별 생존율은 종 특이성에 따라 생존율에 차이를 보일 수 있으나 어종에 관계없이 전장과 생존기간 간의 관계를 분석한 결과, 전장이 길수록 생존기간이 긴 것으로 나타나 전장과 생존기간은 상관성이 높은 것(r = 0.599, p < 0.001)으로 분석되었다(Fig. 4).
- 표지(Tagging)된 개체들도 유속이 증가함에 따라 감지되는 빈도가 낮아지는 경향을 보였고, 유속이 느린 시기에 감지빈도가 높은 것으로 나타나 유속에 따른 영향이 큰 것으로 판단되었다. 유속에 따른 신호의 감지횟수를 누적으로 분석한 결과에 따르면 유속이 0.5-0.6 m/sec 일 때 가장 많이 감지되었고, 1.5-2.0 m/sec 일 때 가장 적게 감지된 것으로 나타났다(Fig. 7). 유속이 느린 0.
- 붕어 다음으로 높은 생존율을 보인 어종은 누치(Hemibarbus labeo)로 10개체 중 8개체가 생존하여 80%의 생존율을 보였다. 이와 달리, 피라미(Zacco platypus)는 45개체 중 6개체만 생존하여 가장 낮은 생존율(13.3%)을 보였다. 피라미의 경우, PIT tag 삽입 다음날 7개체가 사망하였고, 3일째 18개체가 사망한 후 사망개체가 꾸준히 증가하여 최종적으로 6개체만 생존하였다.
- 또한, Acolas 등(2007)의 연구에서도 전장이 길수록 생존율과 삽입된 Tag의 유지율(Retention rate)이 높은 것으로 나타나 개체의 크기가 생존율과 밀접한 연관성이 있는 것으로 보고하고 있다. 전장이 141 mm 이상의 개체들은 중간값(median)이 14로 나타나 실험이 종료된 시점까지 사망한 개체가 거의 없어 PIT tag의 적용이 용이한 것으로 나타났다. 특히, 끄리, 누치, 붕어 등 전장이 긴 어종들은 다른 종들에 비하여 생존기간이 긴 것으로 나타났다(Fig.
- PIT tag 삽입에 따른 어류의 생존율 분석을 통하여 PIT tag의 현장 적용성 여부를 평가한 결과에 따르면, 영산강 수계에 서식하는 대부분의 어종에는 PIT tag의 적용이 용이할 것으로 사료되었다. 특히, 영산강 수계의 대표적인 우점종인 누치, 끄리 및 붕어의 생존율이 높게 나타나 PIT tag을 활용하여 어류의 이동 및 어도 이용성 평가가 적합할 것으로 판단되었다. 또한, 개체의 전장이 길수록 생존율이 높은 것으로 나타나 PIT tag을 적용하기에 적합한 개체를 선정하여 PIT tag 삽입에 따른 생존율 감소와 운동능력의 저하를 예방해야할 것으로 판단되었다.
- 어도의 유속은 어류의 소상에 직접적인 영향을 미친다. 표지(Tagging)된 개체들도 유속이 증가함에 따라 감지되는 빈도가 낮아지는 경향을 보였고, 유속이 느린 시기에 감지빈도가 높은 것으로 나타나 유속에 따른 영향이 큰 것으로 판단되었다. 유속에 따른 신호의 감지횟수를 누적으로 분석한 결과에 따르면 유속이 0.
- 납자루의 전장이 90 mm 이상인 개체는 성어로 같은 전장의 다른 어종 보다 감염 등에 저항력이 강한 것으로 판단되었다. 피라미는 전장의 길이에 관계없이 생존기간이 5일 이내로 매우 짧게 나타나 다른 종들에 비하여 외부자극에 의한 스트레스를 잘 극복하지 못하는 것으로 사료되었다(Fig. 5). 또한, 상대적으로 크기가 적어 Tag을 삽입하는 과정에서 내부 장기가 손상을 입은 것으로 판단되며 이는 생존율 및 생존기간과 밀접한 연관성이 있는 것으로 사료되었다.
후속연구
- 그러나 어도를 통하여 방류하는 유량이 상대적으로 많게 되면 유속이 증가하게 되어 어류가 물살을 거슬러 소상할 수 있는 확률이 급격하게 낮아지게 된다(Barry와 Kynard, 1986). 따라서 어류의 이동이 빈번하게 일어나는 산란기나 활동시간대를 고려하여 적정한 양을 방류한다면 더욱 많은 종과 개체들이 효율적으로 어도를 이동할 것으로 사료된다. 현재, 죽산보 어도는 0.
- 또한, PIT tag을 활용한 모니터링의 경우, 연구 대상지에 서식하는 어종 중 일부 개체를 선정하여 표지하는 것이기 때문에 전체 개체수에 비하여 적은 개체가 표지되어 그 효율성이 상대적으로 낮게 나타난 것으로 사료된다. 따라서 연구 결과의 신뢰성을 높이기 위해 보다 많은 어종과 개체를 대상으로 표지(Tagging)를 실시해야 할 것으로 판단되며, 각 어종의 유영능력, 산란시기, 활동시기 등의 생태적 특성을 고려한 장기적인 모니터링을 실시한다면 더 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
- 특히, 영산강 수계의 대표적인 우점종인 누치, 끄리 및 붕어의 생존율이 높게 나타나 PIT tag을 활용하여 어류의 이동 및 어도 이용성 평가가 적합할 것으로 판단되었다. 또한, 개체의 전장이 길수록 생존율이 높은 것으로 나타나 PIT tag을 적용하기에 적합한 개체를 선정하여 PIT tag 삽입에 따른 생존율 감소와 운동능력의 저하를 예방해야할 것으로 판단되었다. PIT tag의 현장적용 시 수온이 높아 산소의 용해율이 낮은 시기 보다는 수온이 낮아 용존산소량이 높은 시기에 실시하는 것이 개체의 생존율을 증가시켜 PIT tag의 효율성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
- 또한, 전장이 길수록 생존율이 높기 때문에 중·대형 개체를 활용하는 것이 연구의 효율성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
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