[논문]염분변화가 대왕바리, Epinephelus lanceolatus의 산소소비에 미치는 영향

김문진; 임한규; 정민환

doi:10.13000/jfmse.2015.27.2.526

염분변화가 대왕바리, Epinephelus lanceolatus의 산소소비에 미치는 영향
Effects of Low Salinity acclimation on Oxygen Consumption in Giant Grouper, Epinephelus lanceolatus 원문보기

水産海洋敎育硏究 = Journal of fisheries and marine sciences education, v.27 no.2 = no.74, 2015년, pp.526 - 536

김문진 (씨-라이프 부산아쿠아리움) , 임한규 (국립목포대학교) , 정민환 (국립수산과학원)

초록
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대왕바리, Epinephelus lanceolatus의 담수순화 방법에 따른 산소소비 경향을 조사하였다. 염분 변화 조건은 대조구인 35 psu (Exp. I) 외에 단계적 염분변화 조건인 Exp. II($35{\rightarrow}20{\rightarrow}10{\rightarrow}0$ psu)과 Exp. III ($35{\rightarrow}10{\rightarrow}0$ psu) 그리고 급격한 염분변화 조건인 Exp. IV ($35{\rightarrow}0$ psu)로 하였다. 염분 저하 방법별로 산소소비량을 측정한 결과, 수온 $27^{\circ}C$에서 실험어의 평균 산소소비량은 Exp. I에서 $106.9{\pm}0.7mg$ $O_2/kg/h$였다. Exp. II에서는 염분이 $35{\rightarrow}20{\rightarrow}10{\rightarrow}0$ psu로 낮아지면서 각각 $108.1{\pm}2.1$, $99.6{\pm}2.9$, $74.6{\pm}0.9$ 및 $62.7{\pm}1.0mg$ $O_2/kg/h$, Exp. III에서는 각각 $106.5{\pm}1.3$, $77.0{\pm}1.2$ 및 $64.7{\pm}1.2mg$ $O_2/kg/h$로 감소하였다. Exp. IV 역시 산소소비량은 35 psu의 $109.0{\pm}0.9mg$ $O_2/kg/h$로부터 0 psu의 $71.6{\pm}2.0mg$ $O_2/kg/h$로 감소하는 경향을 보였다. 대왕바리는 모든 실험 조건에서 암기 보다 명기에 많은 산소소비량을 보여, 주행성 어종인 것으로 추정되나, 명기와 암기의 산소소비량은 큰 차이를 보이지 않았다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, 대왕바리 치어는 염분 저하 방법별 산소소비량에서 서로 차이를 보이지 않아 저염분 순화에 있어 생리적 문제는 발생하지 않았으며, 실험과정 중 폐사한 개체도 없었다. 따라서 대왕바리는 염분변화에 매우 강한 광염성 어종이며, 담수환경에 쉽게 적응할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Changes of oxygen consumption in juvenile giant grouper, Epinephelus lanceolatus were investigated in order to find out the physiological responses associated with freshwater and low salinities acclimation. Salinity changes in this experiment were set as follows; 35 psu (Exp. I) as control, decrease in the manners of $35{\rightarrow}20{\rightarrow}10{\rightarrow}0$ psu (Exp. II), $35{\rightarrow}10{\rightarrow}0$ psu (Exp. III) and $35{\rightarrow}0$ psu (Exp. IV). The average oxygen consumption at $27^{\circ}C$ in Exp. I (control) was $106.9{\pm}0.7mg$ $O_2/kg/h$. In Exp. II, according to the changes of $35{\rightarrow}20{\rightarrow}10{\rightarrow}0$ psu in freshwater acclimation, fish showed the gradual decrease in oxygen consumption as $108.1{\pm}2.1$, $99.6{\pm}2.9$, $74.6{\pm}0.9$ and $62.7{\pm}1.0mg$ $O_2/kg/h$, respectively. The fish in Exp. III also revealed the same tendency as $106.5{\pm}1.3$, $77.0{\pm}1.2$ and $64.7{\pm}1.2mg$ $O_2/kg/h$, respectively. In Exp. IV, fish showed the decreased oxygen consumption from $109.0{\pm}0.9mg$ $O_2/kg/h$ of 35 psu to $71.6{\pm}2.0mg$ $O_2/kg/h$ of 0 psu. Giant grouper is thought to be a diurnal fish species, because the level of oxygen consumption during light period was higher than that during dark period.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 한국의 새로운 양식 대상종으로 잠재적 가능성이 있는 대왕바리의 염분변화에 따른 산소소비 특성을 파악하여, 이 어종의 사육 시 적절한 산소공급량과 대사활성에 관한 자료를 얻고자 수행되었다.

제안 방법

염분변화에 따른 산소소비 경향을 알아보기 위하여 Exp. Ⅰ (대조구)은 염분 35 psu의 실험용수에서 24시간 동안 안정시킨 후 48시간 동안 35 psu의 산소소비량을 측정하였다. Exp.
Ⅲ은 해수에서 담수까지 염분 저하를 2단계(35→10→0 psu)로 조절하였다.
각 실험에서 어체의 호흡 상태를 파악하기 위하여 산소소비 측정기간 동안 분당 호흡수를 관찰하였는데, 아가미뚜껑을 1회 개폐한 것을 1호흡으로 간주하여 1분 동안의 개폐 횟수로 나타냈으며, 개체당 5회 측정하여 평균값으로 나타냈다.
대왕바리, Epinephelus lanceolatus의 담수순화 방법에 따른 산소소비 경향을 조사하였다. 염분 변화 조건은 대조구인 35 psu (Exp.
그러나 단계적인 염분변화는 스트레스의 정도가 작으며, 또한 그 회복 속도가 빠른 것으로 보고하였다. 본 연구에서 대왕바리를 해수에서 담수로 순화하는 방법을 3가지로 하여 담수순화동안 산소소비 경향을 관찰하였다. 본 연구의 결과 대왕바리는 감성돔과 달리 담수순화방법에 따른 산소소비의 차이를 발견하지 못하였다.
Ⅱ는 해수(35 psu)에서 담수(0 psu)까지 염분을 3단계(35→20→10→0 psu)로 순차적으로 낮췄다. 실험어를 염분 35 psu의 실험용수에서 24시간 동안 안정시킨 다음 24시간 동안 35 psu의 산소소비량을 측정하였다. 이후 수온 27℃, 염분 0 psu의 담수를 첨가하여 실험용수의 염분을 20 psu로 조절하여 24시간 동안 염분에 적응 및 순화시킨 후, 24시간 동안 염분 20 psu의 산소소비량을 측정하였다.
실험어의 산소소비량 계산은 유입수와 유출수의 용존산소량을 이용하여 단위체중당 산소소비량(OCW)과 호흡당 산소소비량(OCB)으로 계산하였다.
5℃에서 1개월간 적응시킨 다음 실험에 사용하였다. 실험어의 염분변화에 따른 산소소비 경향을 알아보기 위하여 염분변화를 달리하여 4개의 실험구를 설정하였다. 실험을 위한 사육수의 수온은 27±0.
실험을 위한 사육수의 수온은 27±0.5℃, 광조건은 명기(06:00∼18:00)와 암기(18:00∼06:00) 각각 12시간, 호흡실의 유수량은 분당 1,000 mL로 유지하였다.
용존산소 측정은 유입수실과 유출수실에 각각 용존산소 및 수온 센서(OS & TS)를 부착시켜 용존산소와 수온변화를 측정하였다.
이후 수온 27℃, 염분 0 psu의 담수를 첨가하여 실험용수의 염분을 20 psu로 조절하여 24시간 동안 염분에 적응 및 순화시킨 후, 24시간 동안 염분 20 psu의 산소소비량을 측정하였다. 이와 같은 방법으로 염분을 10, 0 psu로 단계적으로 낮추면서 실험을 진행하였다. Exp.
실험어를 염분 35 psu의 실험용수에서 24시간 동안 안정시킨 다음 24시간 동안 35 psu의 산소소비량을 측정하였다. 이후 수온 27℃, 염분 0 psu의 담수를 첨가하여 실험용수의 염분을 20 psu로 조절하여 24시간 동안 염분에 적응 및 순화시킨 후, 24시간 동안 염분 20 psu의 산소소비량을 측정하였다. 이와 같은 방법으로 염분을 10, 0 psu로 단계적으로 낮추면서 실험을 진행하였다.

대상 데이터

실험어의 산소소비량을 측정하기 위하여 사용한 주요 장치는 호흡실과 유입․유출수실, 집수탱크 Ⅰ․Ⅱ, 용존산소 기록저장용 컴퓨터, 순환식 항온수조(HSP-250WL-2, We Tech, Busan, Korea), oxygen monitering system (oxygen optode sensor 3835, multiplexer 6 ports, real-time monitoring software; AANDERAA, Norway), 유량모니터링시스템 (turbine flowmeter flow-350, flow monitor flow-590, Iljin, Korea)으로 구성되어 있다. 실험용수는 집수탱크 Ⅰ(WR Ⅰ)에서 나와 유입수실(IW)을 통과하여 실험어가 있는 호흡실(RC)로 들어간다.
실험에 사용된 대왕바리는 평균 전장 30.7±0.4 cm, 평균 체중 544.6±24.4 g으로 씨-라이프 부산 아쿠아리움에서 사육중인 어류를 국립수산과학원의 대형 수조에 수용한 후, 수온 27±0.5℃에서 1개월간 적응시킨 다음 실험에 사용하였다.
실험어의 산소소비량을 측정하기 위하여 사용한 주요 장치는 호흡실과 유입․유출수실, 집수탱크 Ⅰ․Ⅱ, 용존산소 기록저장용 컴퓨터, 순환식 항온수조(HSP-250WL-2, We Tech, Busan, Korea), oxygen monitering system (oxygen optode sensor 3835, multiplexer 6 ports, real-time monitoring software; AANDERAA, Norway), 유량모니터링시스템 (turbine flowmeter flow-350, flow monitor flow-590, Iljin, Korea)으로 구성되어 있다. 실험용수는 집수탱크 Ⅰ(WR Ⅰ)에서 나와 유입수실(IW)을 통과하여 실험어가 있는 호흡실(RC)로 들어간다. 호흡실에서 실험어에 의해 용존산소가 소비된 실험용수는 유출수실(OW)을 통과하여 집수탱크 Ⅱ(WR Ⅱ)로 모이게 된다.

데이터처리

모든 측정값은 평균±표준 오차로 나타냈으며, 유의차는 SPSS-통계패키지(version 12.0)를 이용하여 independent samples t-test와 one-way ANOVA-test로 검정하였다.
집단간의 다중비교는 Duncan's multiple range test에 의해 검정하였다.

성능/효과

Ⅰ (35 psu)에서 실험어의 명기동안 평균 산소소비량은 109.1±0.5 mg O2/kg/h로 암기동안의 평균 산소소비량 104.7±0.9 mg O2/kg/h 보다 유의하게 높았다(P＜0.05).
Ⅰ (대조구)에서 실험어의 일일평균 산소소비량은 106.9±0.7 mg O2/kg/h로 다른 실험구의 35 psu에서도 비슷한 산소소비량을 보였다.
대조구인 Exp. Ⅰ에서 실험어의 산소소비 경향은 염분 35 psu의 경우 암기에서 명기로 광조건이 바뀌기 직전에 산소소비량이 약간 증가했다가 감소하는 경향을 보였으며, 광조건의 영향도 유의한 차이가 관찰되었다. Exp.
Ⅱ에서 명기동안 평균 산소소비량은 각각 115.7±2.6, 106.4±5.2, 76.6±1.1 및 63.6±1.0 mg O2/kg/h이었고, 암기동안 평균 산소소비량은 각각 100.4±1.0, 92.9±0.9, 72.5±1.1 및 61.8±0.6 mg O2/kg/h로 감소하였다.
Ⅱ에서 명기동안 호흡당 산소소비량은 각각 0.0462±0.0015, 0.0896±0.0043 및 0.1084±0.0017 mg O2/kg/breath로 유의하게 감소하였다(P＜0.05).
Ⅱ에서 실험어는 염분이 35→20→10→0 psu로 낮아지면서 산소소비도 단계적으로 감소하는 경향을 보였으며, 명·암기별 산소소비량에서도 차이를 나타내었다.
Ⅱ에서 실험어는 염분이 35→20→10→0 psu로 낮아지면서 산소소비량도 각각 108.1±2.1, 99.6±2.9, 74.6±0.9 및 62.7±1.0 mg O2/kg/h로 유의하게 감소하였다.
Ⅱ에서 호흡수는 각각 40.6±1.7, 26.8±3.0, 11.7±0.6 및 15.3±0.8회로 35 psu에서 10 psu까지 염분 감소와 함께 호흡수도 유의하게 감소하였다(P＜0.05).
Ⅲ 역시 염분이 35→10→0 psu로 낮아짐에 따라 산소소비도 단계적으로 감소하는 경향을 보였으며, 광조건에 따른 산소소비 차이는 크게 나타나지 않았으나 명기가 암기보다 높았다.
특히 염분 저하 속도가 완만할수록 산소소비량 감소폭은 컸으며, 염분 저하에 따른 산소소비량 감소는 Exp. Ⅲ에서 높은 상관관계를 보였다.
Ⅲ에서 명기동안의 평균 산소소비량은 각각 109.4±1.2, 80.9±1.6 및 68.9±1.7 mg O2/kg/h, 암기동안의 평균 산소소비량은 각각 103.6±1.9, 73.0±0.5 및 60.5±0.4 mg O2/kg/h로 감소하였으며, 명기동안의 산소소비량이 암기동안의 산소소비량 보다 유의하게 높았다(P＜0.05).
Ⅲ에서는 염분이 35→10→0 psu로 낮아지면서 산소소비량은 각각 106.5±1.3, 77.0±1.2 및 64.7±1.2 mg O2/kg/h로 유의하게 감소하였다.
Ⅳ (35→0 psu)에서 실험어의 산소소비는 염분이 감소하면서 산소소비도 감소하는 경향을 보였다.
Ⅱ부터 Exp. Ⅳ까지 산소소비량을 측정한 결과, 모든 실험에서 산소소비량도 감소하는 경향을 보였다. Exp.
Ⅳ에서 명기동안의 산소소비량은 각각 111.0±1.6, 77.7±3.2 mg O2/kg/h, 암기동안의 산소소비량은 각각 107.0±0.4, 65.5±0.5 mg O2/kg/h로감소하였으며, 명기동안의 산소소비량이 암기동안의 산소소비량 보다 유의하게 높았다(P＜0.05).
(2007)의 감성돔을 이용한 호흡실내 수용개체별 산소소비 비교 실험에서 실험어 개체수가 1마리인 단일개체에서는 해수보다 담수에서 많은 산소소비량을 보였으나, 실험어 개체수가 3마리인 복수개체에서는 개체간의 상호작용으로 인해 담수보다 해수에서 많은 산소소비량을 보였다. 그리고 이러한 원인을 감성돔의 산소소비에 군집효과가 존재하며, 담수에 비해 해수에서 감성돔의 군효과가 크게 작용한 것으로 판단하였다. 이와 같이 많은 연구자들은 단일개체와 복수개체의 성장과 대사량 차이에서 군효과가 존재함을 증명하였으며, 군효과는 어류의 기초 대사량과 스트레스 반응에 의한 에너지 소비 차이에 의해 나타난다고 하였다(Parker, 1973; Umezawa et al.
0 mg O₂/kg/h로 감소 하는 경향을 보였다. 대왕바리는 모든 실험 조건에서 암기 보다 명기에 많은 산소소비량을 보여, 주행성 어종인 것으로 추정되나, 명기와 암기의 산소소비량은 큰 차이를 보이지 않았다.
이상의 결과를 종합해 볼 때, 대왕바리 치어는 염분 저하 방법별 산소소비량에서 서로 차이를 보이지 않아 저염분 순화에 있어 생리적 문제는 발생하지 않았으며, 실험과정 중 폐사한 개체도 없었다. 따라서 대왕바리는 염분변화에 매우 강한 광염성 어종이며, 담수환경에 쉽게 적응할 수 있을 것으로 판단된다.
6 mg O₂/kg/h로 감소하였다. 또한 0 psu를 제외한 다른 염분에서는 명기동안의 산소소비량이 암기동안의 산소소비량 보다 유의하게 높았다(P＜0.05). Exp.
본 연구에서 대왕바리는 사육수의 염분이 35 psu에서 10 psu까지 낮아지면서 호흡수도 감소하였으나, 염분이 0 psu (담수)로 전환되자 호흡수가 증가하는 경향을 보였다. 그러나 10 psu와 0 psu의 호흡수는 차이는 보아지 않았다.
본 연구에서 대왕바리를 해수에서 담수로 순화하는 방법을 3가지로 하여 담수순화동안 산소소비 경향을 관찰하였다. 본 연구의 결과 대왕바리는 감성돔과 달리 담수순화방법에 따른 산소소비의 차이를 발견하지 못하였다. 따라서 대왕바리는 감성돔보다 염분 변화에 강한 어종으로 판단된다.
광주기는 어류의 산소소비 일주리듬에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, Spencer (1939)와 Spoor (1946)는 담수어류의 활성과 산소소비 관계를 3가지 형태(주간활동형, 야간활동형, 불규칙활동형)로 나누었다. 본 연구의 결과에서 대왕바리는 명기와 암기의 광조건에서 암기보다 명기에 산소소비가 유의하게 높아 명기동안에 활성이 높은 주간활동형 어종으로 판단된다. 그러나 명기와 암기의 산소소비량 차이가 뚜렷하지 않아, 이 부분에 관한 연구는 점 더 체계적으로 실시되어야 할 것으로 판단된다.
Ⅲ이 높은 상관관계를 보였다. 암기동안에 실험어의 산소소비량 변화는 각각 0.62, 0.58 및 0.61배 감소하여 명기동안의 산소소비량 감소와 다르게 비슷한 범위로 감소하는 경향을 보였다. 또한 산소소비량의 지수함수식 감소 기울기 값(b)은 각각 0.
이상의 결과를 종합해 볼 때, 대왕바리 치어는 염분 저하 방법별 산소소비량에서 서로 차이를 보이지 않아 저염분 순화에 있어 생리적 문제는 발생하지 않았으며, 실험과정 중 폐사한 개체도 없었다. 따라서 대왕바리는 염분변화에 매우 강한 광염성 어종이며, 담수환경에 쉽게 적응할 수 있을 것으로 판단된다.
Ⅲ 역시 염분이 35→10→0 psu로 낮아짐에 따라 산소소비도 단계적으로 감소하는 경향을 보였으며, 광조건에 따른 산소소비 차이는 크게 나타나지 않았으나 명기가 암기보다 높았다. 전체적으로 각각의 염분 저하 후 산소소비가 일시적으로 급격히 증가하였다가 감소하는 경향을 보였다. Exp.

후속연구

본 연구의 결과에서 대왕바리는 명기와 암기의 광조건에서 암기보다 명기에 산소소비가 유의하게 높아 명기동안에 활성이 높은 주간활동형 어종으로 판단된다. 그러나 명기와 암기의 산소소비량 차이가 뚜렷하지 않아, 이 부분에 관한 연구는 점 더 체계적으로 실시되어야 할 것으로 판단된다.
따라서 대왕바리는 감성돔보다 염분 변화에 강한 어종으로 판단된다. 그러나 본 연구는 담수순화 과정만을 관찰한 결과로 앞으로 담수순화 이후의 생리적 반응을 조사해야 될 것으로 판단된다.
, 1981). 따라서 사육수 염분저하에 따른 대왕바리의 호흡수와 호흡당 산소소비량의 관계를 보다 정확히 이해하기 위해서는 혈액의 산소분압, 호흡과 관련된 아가미 새변의 조직학적 관찰 및 피부호흡에 의한 산소소비 등에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
, 1992). 본 연구에서 대왕바리는 담수순화동안 산소소비량이 감소하는 경향을 보였으며, 이러한 결과의 원인을 파악하기 위해서는 대왕바리를 담수 및 해수에서 장기간 사육하면서 군효과 실험이 추가적으로 실시되어야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	어류의 산소소비가 달라지는 요인은 무엇이 있는가?	특히 제한된 공간속의 어류는 빈산소 환경에서 호흡곤란을 일으켜 죽는 경우가 발생하기 때문에 어류 양식장에서 산소공급은 중요한 관리사항 중 하나이다. 어류의 산소소비는 수온(Brett and Glass, 1973; Wi and Chang, 1976), 염분(Rao, 1971; Forsberg, 1994), 광주기(Withey and Saunders, 1973), 어체크기(Brett and Glass, 1973), 사료공급량(Brett and Groves, 1979) 및 스트레스(Smart, 1981; Barton and Schreck, 1987) 등 여러 가지 요인에 의해 달라지는 것으로 알려져 있다. 용존산소는 양식 어류의 못이나 탱크에서 생산량을 결정하는 데 매우 중요한 요인 중 하나이다(Erez et al.
	용존산소의 특징은 무엇인가?	, 1991). 더욱이 용존산소는 어류양식에서 수용밀도를 결정(Kawamoto, 1977)하거나, 활어수송(Wi and Chang, 1976) 및 사료요구량 산정(Buentello et al., 2000)에 변수가 되고 있다.
	대왕바리는 염분변화에 매우 강한 광염성 어종이며, 담수환경에 쉽게 적응할 수 있을 것으로 판단되는 이유가 무엇인가?	대왕바리는 모든 실험 조건에서 암기 보다 명기에 많은 산소소비량을 보여, 주행성 어종인 것으로 추정되나, 명기와 암기의 산소소비량은 큰 차이를 보이지 않았다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, 대왕바리 치어는 염분 저하 방법별 산소소비량에서 서로 차이를 보이지 않아 저염분 순화에 있어 생리적 문제는 발생하지 않았으며, 실험과정 중 폐사한 개체도 없었다. 따라서 대왕바리는 염분변화에 매우 강한 광염성 어종이며, 담수환경에 쉽게 적응할 수 있을 것으로 판단된다.

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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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