[논문]섬진강 하구역에서 염분구배에 따른 일본재첩의 분포와 성장특성

백승호; 서진영; 최진우

doi:10.5762/kais.2015.16.10.6852

섬진강 하구역에서 염분구배에 따른 일본재첩의 분포와 성장특성
Growth characteristics and distribution pattern of a brackish water clam, Corbicula japonica along an estuarine salinity gradient in Seomjin River 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.10, 2015년, pp.6852 - 6859

백승호 (한국해양과학기술원 남해연구소) , 서진영 (한국해양과학기술원 남해연구소) , 최진우 (한국해양과학기술원 남해연구소)

초록
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본 연구는 섬진강에서 염분구배에 따른 일본채첩의 분포와 성장특성을 조사하기 위해서 14개 정점에서 봄과 이른 여름사이 현장조사를 수행하였다. 저층의 염분은 상류 정점14에서 1.02 psu로 가장 낮게, 광양만 정점1에서 32.9 psu로 가장 높게 나타났고, 섬진강 상류로 올라갈수록 지수함수적으로 염분이 감소하는 것을 파악하였다. 특히 정점11에서 염분이 급격하게 떨어져 15 psu전후를 유지하였고, 이 구간을 염분전이지역이라고 할 수 있었다. 일본재첩의 분포는 염분농도구배에 따라서 의존되는 양상을 보였고, 최고밀도는 정점13에서 $2,102inds.m^{-2}$ 로 가장 높았고, 다음으로 정점11에서 $1,507inds.m^{-2}$로 관찰되었다. 여기서, 염분의 차이에 따른 일본재첩의 성장특성에 초점을 두어 평가한 결과, 일본재첩 각장에 대한 전중량의 관계는 정점13($R^2=0.91$, P<0.001)에서 정점11($R^2=0.72$, P<0.001)보다 유의하게 높은 상관성을 보였다. 반대로, 각장대비 각고와 각폭에 대한 관계는 정점13보다 정점11에서 높은 상관성이 관찰되었다(P<0.001). 아울러 비만도지수 또한 정점13에서 채집한 재첩이 정점11보다 유의하게 높게 나타났다(t-test= -22.87, P<0.001). 이와 같은 결과는 염분에 대한 스트레스로부터 방어기작의 차이로 판단되며, 염분이 낮은 정점13에서는 패각보다 체성장에 더 많은 에너지를 투입하고, 염분의 변화가 심한 정점11에서는 재첩의 육질을 보호하기 위해서 패각을 튼튼하게 만드는 생존전략으로 판단된다. 이와 같은 염분에 대한 방어기작의 차이는 생태학적으로 일본재첩의 생존전략에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to determine the growth characteristics and distribution pattern of a brackish water clam Corbicula japonica in Seomjin River. Field samples were taken from 14 stations with salinity gradients during spring. Salinity at the bottom layer ranged from 1.0 psu to 32.9 psu, with low salinities in the upper area of the river. In particular, salinity at St.11 was decreased drastically to be ca. 15.0 psu, indicating an intermediate salinity zone. The distribution pattern of C. japonica was related to the salinity gradient, with the highest densities of $2,102ind.m^{-2}$ at Station 13, followed by $1,507ind.m^{-2}$ at Station 11. Here, we focused on the growth characteristics of collected C. japonica collected at two stations with different salinity values. The relationship between shell length and total weight was highly correlated ($R^2=0.91$, P<0.001) at Station 13 compared to that at Station 11 ($R^2=0.72$, P<0.001). On the other hands, the degree of correlation between shell length and shell height (SH) or shell width (SW) at Station 11 (SH: $R^2=0.91$, P<0.001; SW: $R^2=0.69$, P<0.001) was higher than that at Station 13 (SH: $R^2=0.64$, P<0.001; SW: $R^2=0.48$, P<0.001). In addition, fatness index of C. japonica at Station 13 was significantly (P < 0.001) higher than that at St. 11 (t-test value=-22.8, p<0.001). This implies that C. japonica at Station 13 might have enhanced their somatic growth, whereas C. japonica at Station 11 might have this kind of defense mechanism their internal organization against the salinity stress. Ecologically, this kind of defense mechanism of C. japonica against salinity flucuation may play an important role in their survival strategy.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만, 섬진강의 바다화 현상으로 염분이 높아져, 하구역 상류인 하동인근까지 염해수가 침투하여, 재첩의 서식지감소는 물론 재첩 크기, 성장 및 육질등에도 영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 섬진강 유역에서 염분 구배에 따른 재첩의 분포특성과 그들의 성장에 미치는 영향을 파악하여, 지역현안문제에 과학적 단서를 제공하여, 재첩의 관리 및 자원량 향상을 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다.
본 연구는 섬진강 염분구배에 따른 재첩의 적응력 및 성장 특성을 파악하는데 초점을 맞춰서 조사기간 중 재첩의 서식지인 저층 염분농도의 변화를 집중적으로 조사하였고, 그 결과를 Fig. 3에 나타내었다.
본 연구에서는 섬진강 유역의 재첩의 분포에 영향을 미치는 염분변화의 특성을 살펴보기 위해서, 광양만에서 섬진강으로 이어지는 14개의 정점에서 해수, 기수, 담수 유역의 염분특성을 파악하였다[Fig. 1]. 염분변화는 조석에 따른 차이를 보이기 때문에 조석의 특성을 고려하여 대조기(4/21), 소조기(4/28)에 만조시 조사를 수행하였고, 하구역의 특성상 만조와 간조에 따른 염분변화의 차이를 파악하기 위해서 6월 18일 만조시와 간조시 모든 정점에서 CTD(IDRONUT Ocean Seven 319, USA)와 YSI(6500)를 묶어 동시에 표층에서 바닥층까지 내려 염분변화를 파악하였다.

제안 방법

채집된 퇴적물은 1 mm 체(sieve)로 체질한 후 10% 포르말린 용액으로 고정하여 실험실로 운반하였다. 실험실에서 각 정점별 출현량을 단위면적당 출현 서식밀도로 환산하였다. 재첩의 출현량이 높은 정점11과 13에서는 어민의 협조하에서 채집한 재첩을 일정량 받아서 아이스박스에 보관하여 실험실로 운반한 후 재첩의 전중량 및 육질의 무게는 전장저울로 0.
1]. 염분변화는 조석에 따른 차이를 보이기 때문에 조석의 특성을 고려하여 대조기(4/21), 소조기(4/28)에 만조시 조사를 수행하였고, 하구역의 특성상 만조와 간조에 따른 염분변화의 차이를 파악하기 위해서 6월 18일 만조시와 간조시 모든 정점에서 CTD(IDRONUT Ocean Seven 319, USA)와 YSI(6500)를 묶어 동시에 표층에서 바닥층까지 내려 염분변화를 파악하였다. 조사시간에 따른 해역의 염분변화의 차이를 최소화하기 위해서 현장조사는 2-3시간이내 일괄적으로 빠르게 수행하였다.
재첩 비만도지수 (Fatness index; FI)는 산란기 및 산란기부터 초륜이 형성되기까지의 시간 간격을 확인할 수 있고, 각 정점간의 재첩의 육질의 무게를 파악할 수 있다. 육질의 무게는 패각을 열어 재첩의 육질을 나이프로 적출한 후, 수분을 킴와이프로 제거한 후 측정하였다 (n=100). 비만도 지수 산출식은 FI=MW/SL³ x 10³로 표현할 수 있고, 여기서 MW(meat weight)는 육질의 무게(g), SL(shell length (mm))는 각장을 나타내고 있다.
실험실에서 각 정점별 출현량을 단위면적당 출현 서식밀도로 환산하였다. 재첩의 출현량이 높은 정점11과 13에서는 어민의 협조하에서 채집한 재첩을 일정량 받아서 아이스박스에 보관하여 실험실로 운반한 후 재첩의 전중량 및 육질의 무게는 전장저울로 0.01g단위까지 측정하였고, 각장(shell length)와 각고(shell height), 각폭(shell width)을 버니어 캘리퍼스로 0.01mm단위까지 측정하여 염분에 따른 정점 간 재첩의 성장특성을 파악하였다[Fig. 2].
염분변화는 조석에 따른 차이를 보이기 때문에 조석의 특성을 고려하여 대조기(4/21), 소조기(4/28)에 만조시 조사를 수행하였고, 하구역의 특성상 만조와 간조에 따른 염분변화의 차이를 파악하기 위해서 6월 18일 만조시와 간조시 모든 정점에서 CTD(IDRONUT Ocean Seven 319, USA)와 YSI(6500)를 묶어 동시에 표층에서 바닥층까지 내려 염분변화를 파악하였다. 조사시간에 따른 해역의 염분변화의 차이를 최소화하기 위해서 현장조사는 2-3시간이내 일괄적으로 빠르게 수행하였다.

대상 데이터

재첩의 생물량 조사는 홀수 정점에서 소형 van Veen Grab(면적 0.025m²)을 사용하여 정점당 3회씩 채집하였다. 채집된 퇴적물은 1 mm 체(sieve)로 체질한 후 10% 포르말린 용액으로 고정하여 실험실로 운반하였다.

성능/효과

그 이후 상류, 정점9에서 11까지 15 psu전후로 관찰되었고, 정점12에서 10 psu 이하로, 정점14에서는 2 psu 이하로 담수가 우세하였다. 결과적으로 광양만에서 섬진강 상류로 올라가면서 염분이 점차적으로 감소하였고, 대조기, 소조기, 만조와 간조에 따라서 역류하는 해수의 경향이 조금씩 차이를 보였으나, 정점11에서부터 염분농도가 절반으로 떨어진 15 psu 전후로 관찰되었고, 그 이후 정점에서부터 점차적으로 떨어져 담수화가 우세하고 있다는 것을 파악할 수 있었다.
특히, 정점11에서의 염분변화는 대조기, 소조기, 만조, 간조와 관계없이 15 psu 전후로 유지하였고, 정점 13에서는 10 psu이하로 떨어지는 것을 확인 할 수 있었다. 결과적으로 높은 염분농도의 노출시간의 길어짐은 재첩의 섭식활동에 부정적인 영향을 미쳐 재첩의 패각을 단단히 하는 방어기작의 생존전략을 가졌고, 낮은 염분농도에서는 섭식활동을 왕성히 하여 육질의 비만도를 축적하는 생존전략을 가질 가능성이 높다. 따라서 재첩의 수산자원확보를 위하여 방류하는 종패의 살포는 염분농도가 지속적으로 낮게 유지되는 정점13이후의 상류에서 하는 것이 재첩의 생산량 확보에 유리하게 작용할 수 있다는 것을 제안할 수 있다.
상기에서 언급한 각장에 대한 전중량, 각폭, 각고에 대한 상관계수 및 관계식을 요약정리하면, 정점11에서 서식하는 재첩은 각장대비 각고와 각폭의 크기를 키우는 것을 파악할 수 있었고, 정점13에서는 패각의 크기보다는 육질의 무게를 높여 전체 중량을 높이는 생태학적 특징을 파악할 수 있었다. 다시 말하면, 재첩이 서식할 수 있는 기수 정점에서도 염분의 구배에 따라서 생태학적 전략의 차이, 즉 염분이 높으면, 외부의 삼투압에 대한 내성을 키우기 위해서 재첩의 패각의 키우는 반면, 염분 스트레스가 상대적으로 낮은 유역에서는 패각보다는 육질의 무게를 키우는 특색을 파악할 수 있었다. 일본재첩의 비만도조사는 산란기를 추정할 수 있는 중요한 측도로 활용 가능하지만, 단순히 재첩 육질의 무게가 시기별 정점별로 어떻게 다른지 파악할 수 있는 중요한 수산 정보를 제공할 수 있다.
결과적으로 높은 염분농도의 노출시간의 길어짐은 재첩의 섭식활동에 부정적인 영향을 미쳐 재첩의 패각을 단단히 하는 방어기작의 생존전략을 가졌고, 낮은 염분농도에서는 섭식활동을 왕성히 하여 육질의 비만도를 축적하는 생존전략을 가질 가능성이 높다. 따라서 재첩의 수산자원확보를 위하여 방류하는 종패의 살포는 염분농도가 지속적으로 낮게 유지되는 정점13이후의 상류에서 하는 것이 재첩의 생산량 확보에 유리하게 작용할 수 있다는 것을 제안할 수 있다.
결과적으로 삼투압에 따른 세포에 영향을 미칠 수 있는 높은 염분농도에서는 패각을 닫고, 염분이 낮아지는 기간에 패각을 열어 섭식활동을 재계할 가능성(가설)을 제안할 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 가설을 명확하게 뒷받침하듯이 재첩의 육질의 크기를 결정하는 비만도지수가 정점13에서 유의하게 높았다는 것은 고염분에 노출되는 시간이 정점11에서보다 상대적으로 짧아서 섭식 활동할 수 있는 시간이 늘어나 왕성한 섭식활동을 한 결과, 재첩의 육질 뿐만 아니라, 재첩의 사이즈도 유의하게 크게 유지할 수 있었다고 판단된다. 추후 염분구배에 따른 재첩 패각을 개폐하는 추가적인 실험을 수행하여, 정확하게 어느 정도의 염분농도에서 패각을 열고 닫는지 명확하게 할 필요성이 대두되었다.
섬진강 유역의 조사해역에서 일본재첩(Corbicula japonica)은 해수가 우세하는 정점1-7까지는 관찰되지 않았고, 정점9에서 27 inds.m^-2로 낮은 밀도로 관찰되었다. 특히 재첩의 최고밀도는 상류 정점13에서 2,102 inds.
저층의 염분은 4/21일 대조기 정점1-6사이 구간에서 30 psu이상으로 해양의 특성을 보였고, 그 이후 상류정점에서는 지수 함수적으로 감소하여 정점11부근에서는 절반 수준인 15 psu 전후로 관찰되었다. 특히, 정점14에서는 염분이 2 psu이하로 급격하게 감소하여 담수의 특성을 보였다.
001). 즉 재첩의 비만도지수(FI)는 정점11에서 평균 0.05(최저: 0.028, 최고:0.068)로 정점 13에서 평균 0.07 (최저:0.058, 최고:0.099)보다 유의하게 낮게 관찰되었고[Fig. 8], 이는 정점13 주변에서 서식하는 재첩은 육질이 커서 상품성이 높다고 판단된다.

후속연구

결과적으로 삼투압에 따른 세포에 영향을 미칠 수 있는 높은 염분농도에서는 패각을 닫고, 염분이 낮아지는 기간에 패각을 열어 섭식활동을 재계할 가능성(가설)을 제안할 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 가설을 명확하게 뒷받침하듯이 재첩의 육질의 크기를 결정하는 비만도지수가 정점13에서 유의하게 높았다는 것은 고염분에 노출되는 시간이 정점11에서보다 상대적으로 짧아서 섭식 활동할 수 있는 시간이 늘어나 왕성한 섭식활동을 한 결과, 재첩의 육질 뿐만 아니라, 재첩의 사이즈도 유의하게 크게 유지할 수 있었다고 판단된다.
이와 같이 해역별 재첩이 성장하는 환경요인에 따라서 조금씩 산란시기의 차이를 보일 수 있지만, 섬진강 일본재첩의 산란시기는 7-8월 사이의 고수온기로 추정가능하다[1]. 결과적으로 주산란시기인 7-8월에는 산란 후 육질의 무게가 감소하여 재첩의 맛이 현저히 떨어지므로 상품의 가치가 하락 하는 기간이다. 따라서 이 시기에는 어민들도 재첩 수확을 하지 않는 비공식적인 금어기(a closed season)를 갖고 있다 [Lee personal comments].
본 연구에서는 이와 같은 가설을 명확하게 뒷받침하듯이 재첩의 육질의 크기를 결정하는 비만도지수가 정점13에서 유의하게 높았다는 것은 고염분에 노출되는 시간이 정점11에서보다 상대적으로 짧아서 섭식 활동할 수 있는 시간이 늘어나 왕성한 섭식활동을 한 결과, 재첩의 육질 뿐만 아니라, 재첩의 사이즈도 유의하게 크게 유지할 수 있었다고 판단된다. 추후 염분구배에 따른 재첩 패각을 개폐하는 추가적인 실험을 수행하여, 정확하게 어느 정도의 염분농도에서 패각을 열고 닫는지 명확하게 할 필요성이 대두되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	섬진강의 어떤 현상이 하구역에서 재첩의 서식지를 현저하게 줄였는가?	특히 하구역에서 우점하는 생물군은 급변하는 염분농도에 적응하기 위하여 넓은 염분 범위에서도 적응할 수 있는 광염성 생물군으로 구성되어 있다. 하지만, 섬진강의 바다화 현상으로 인하여, 섬진강하구역에서 서식하는 재첩(Corbicular속) 의 서식지가 현저하게 줄어들어 재첩의 자원량 또한 현저하게 감소하고 있는 추세로 지역현안문제로 대두되고 있으나[1], 과학적으로 이들 문제에 대한 원인을 명확하게 검토한 사례는 없다.
	재첩의 종류는?	재첩류는 연체 동물문 (Phylum Mollusca) 백합목 (Order Bivalvia), 재첩과(Family Corbiculidae)에 속하며, 일본재첩, 공주재첩, 참재첩, 엷은재첩등이 있으며, 종에 따라서 담수 또는 기수역에 분포하는 소형 이매패 류로서 사니질의 얕은 깊이에서 서식한다 [2, 3]. 재첩은식용으로 이용되어 상업적 가치가 높은 중요한 수산자원일 뿐만 아니라, 여과하여 섭식하는 생물(filter-feeding bivalve)로서 수서생태계의 정화하는 기능적 측면에서도 매우 중요한 의미와 역할을 부여한다[4].
	섬진강에 주로 분포하는 일본재첩은 어떤 요소에 의존하는 양상을 보였는가?	특히 정점11에서 염분이 급격하게 떨어져 15 psu전후를 유지하였고, 이 구간을 염분전이지역이라고 할 수 있었다. 일본재첩의 분포는 염분농도구배에 따라서 의존되는 양상을 보였고, 최고밀도는 정점13에서 $2,102inds.m^{-2}$ 로 가장 높았고, 다음으로 정점11에서 $1,507inds.

참고문헌 (9)

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W. Wasmunds, A. Andrushaitis, E.L. Pastuszak, B.M Karulis, G. Nausch, T. Neumann, H. Ojaveer, I. Olenina, L. Postel, Z. Wit다. " Trophic status of the south-eastern Baltic Sea: a comparison of coastal and open areas." Estuarine, Coast Shelf Sci., 53, 849-864, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.1006/ecss.2001.0828

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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