본 연구는 참굴(Crassostrea gigas)의 패각운동을 이용하여, 연안역에서 발생하는 저염수에 대한 조기경보가능성을 살펴보았다. 30 psu와 20 psu에서 패각운동은 각각 $7.32{\pm}3.21$회/hr와 $7.11{\pm}3.90$회/hr였으며, 파형과 횟수는 차이가 없었다(t-test, p>0.001). 하지만 10 psu와 5 psu에서는 모든 개체가 폐각상태를 지속하였다. 수온과 염분의 복합실험결과, Group 1(수온 $15^{\circ}C$${\times}$ 염분 15 psu)은 20~30 psu에서 보인 패각운동 후(약 2~3시간), 장시간 폐각을 하였다. Group 2(수온 $30^{\circ}C$${\times}$ 염분 15 psu)에서는 Group 1의 패각 개폐운동보다 더 빠르고 자주 나타나, 참굴의 생리적인 위기상황에 대한 신호를 나타내었다. 따라서 이러한 파형은 하계 저염수 출현 시 나타낼 수 있는 조기경보 신호로 충분히 활용될 수 있을 것으로 보인다.
본 연구는 참굴(Crassostrea gigas)의 패각운동을 이용하여, 연안역에서 발생하는 저염수에 대한 조기경보가능성을 살펴보았다. 30 psu와 20 psu에서 패각운동은 각각 $7.32{\pm}3.21$회/hr와 $7.11{\pm}3.90$회/hr였으며, 파형과 횟수는 차이가 없었다(t-test, p>0.001). 하지만 10 psu와 5 psu에서는 모든 개체가 폐각상태를 지속하였다. 수온과 염분의 복합실험결과, Group 1(수온 $15^{\circ}C$${\times}$ 염분 15 psu)은 20~30 psu에서 보인 패각운동 후(약 2~3시간), 장시간 폐각을 하였다. Group 2(수온 $30^{\circ}C$${\times}$ 염분 15 psu)에서는 Group 1의 패각 개폐운동보다 더 빠르고 자주 나타나, 참굴의 생리적인 위기상황에 대한 신호를 나타내었다. 따라서 이러한 파형은 하계 저염수 출현 시 나타낼 수 있는 조기경보 신호로 충분히 활용될 수 있을 것으로 보인다.
We examined the possibility of developing an early monitoring system using the shell valve movement activity of Pacific oyster (Crassostrea gigas) for early detection of low salinity water in coastal areas. At salinity levels of 30 psu and 20 psu, SVMs were detected $7.32{\pm}3.21times/hr$
We examined the possibility of developing an early monitoring system using the shell valve movement activity of Pacific oyster (Crassostrea gigas) for early detection of low salinity water in coastal areas. At salinity levels of 30 psu and 20 psu, SVMs were detected $7.32{\pm}3.21times/hr$ and $7.11{\pm}3.90times/hr$, respectively, The patterns and times of SVMs were not significantly different between the two experiment phases. However, at 10 psu and 5 psu, shell valves were observed to be permanently closed in all experiments. Under combined condition (Group 1: temperature $15^{\circ}C$${\times}$ salinity 15 psu), SVMs were observed from 20 psu to 30 psu over a 2 - 3 hr period, and then remained closed. In Group 2 (temperature $30^{\circ}C$${\times}$ salinity 15 psu), SVMs were observed, which indicated that the physiological condition of the oysters reached a critical point. Thus, it may be possible to utilize SVMs as an early warning signal for low salinity water.
We examined the possibility of developing an early monitoring system using the shell valve movement activity of Pacific oyster (Crassostrea gigas) for early detection of low salinity water in coastal areas. At salinity levels of 30 psu and 20 psu, SVMs were detected $7.32{\pm}3.21times/hr$ and $7.11{\pm}3.90times/hr$, respectively, The patterns and times of SVMs were not significantly different between the two experiment phases. However, at 10 psu and 5 psu, shell valves were observed to be permanently closed in all experiments. Under combined condition (Group 1: temperature $15^{\circ}C$${\times}$ salinity 15 psu), SVMs were observed from 20 psu to 30 psu over a 2 - 3 hr period, and then remained closed. In Group 2 (temperature $30^{\circ}C$${\times}$ salinity 15 psu), SVMs were observed, which indicated that the physiological condition of the oysters reached a critical point. Thus, it may be possible to utilize SVMs as an early warning signal for low salinity water.
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문제 정의
하지만, 해양에서 발생하는 여러 가지 환경변수 변화에 대한 BEWS는 아직 개발단계에 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 우리나라 이매패류 양식생산량에서 가장 높은 비율을 차지하는 참굴(Crassostrea gigas)의 패각운동을 이용하여, 연안역에서 발생하는 저염수에 대한 조기경보시스템의 구축 가능성을 살펴보았다.
그 동안 어패류 폐사의 원인으로 대부분이 이상 고수온이나 빈산소수의 영향을 고려해왔으나, 최근 남·서해안 및 제주도 해역에 저염수 유입에 따른 양식생물의 대량폐사를 발생시켜 어민들에게 큰 피해를 초래하고 있다. 따라서 본 연구의 결과는 이매패류 패각운동을 활용한 생물모니터링 시스템을 기반으로 저염수에 대한 조기경보 가능성을 시사하였다. 하지만 실용화를 위해서는 현장적용실험을 바탕으로 한 물리·화학 센서와 상호 비교 그리고 현장에서 지속적인패각운동 자료 수집이 필요하다.
제안 방법
, 2016). 계측원리는 이매패류 좌패각에 홀소자를 우패각에 자석을 부착시켜 개폐 거리에 따라 변화하는 자기력 값을 전기적 출력값으로 치환하여, 패각운동을 측정하였다(Nagai, 2006;Oh et al., 2013; Jeon et al., 2016). 본 연구에서 사용된 홀소자는 무게 2 g 내외이며, 감도는 15 mv 1,000 mv를 가지고 측정속도는 0.
먼저 참굴의 먹이 섭이 영향을 배제하기 위해 GF/C(1.2 µm pore size)필터로 여과한 해수에 3일 이상 절식시켰으며(Lee and Chin, 1981; Way et al., 1990), 현장과 유사한 환경조건(수온: 15°C , 염분: 31 psu, pH: 8.1)에서 순치시켰다.
(2017)에 따르면, 수온의 변화에 따른 참굴의 패각운동을 확인한 결과, 고수온(30°C)에서 폐각 또는 빠른패각운동을 보여, 고수온에 대한 조기경보가능성을 보고하였다. 실제 저염수의 경우, 하계 연안역에서 발생할 가능성이 높기 때문에, 복합요인 실험을 구상하였다. Group 1의 경우 춘계 저염수를 가정하여, 수온 15°C , 염분 15 psu로 설정하였으며, Group 2는 하계 저염수를 가정하여, 수온 30°C, 염분 15 psu로 설정하고 12시간 동안 패각운동을 측정하였다.
1)과 유사하게 조절하였다. 염분 변화실험은 4 단계 실험구(염분; 0, 10, 20,30 psu)로 설정하였고, 30 psu 실험구로부터 시작하여 각각의 실험구에서 2시간씩 총 8시간 동안 패각운동을 측정하였다. 염분농도는 자연해수(30 psu)와 초순수 이온수를 혼합하여 조절하였다.
염분 변화실험은 4 단계 실험구(염분; 0, 10, 20,30 psu)로 설정하였고, 30 psu 실험구로부터 시작하여 각각의 실험구에서 2시간씩 총 8시간 동안 패각운동을 측정하였다. 염분농도는 자연해수(30 psu)와 초순수 이온수를 혼합하여 조절하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 참굴(C. gigas)은 경상남도 거제시 한산만에서 수하식으로 양식된 2년산 개체로(각장 100 ± 30 mm, 각폭 30 ± 10 mm, 각고 30 ± 10 mm 그리고 습중량 100 ± 30 g) 패각운동의 측정은 소형홀 소자(A1369EUA-24-T, Allegro MicroSystems LLC., Worcester)와 패각운동측정장치(OCEANTECHCo., OT-SVML-001, Busan)를 이용하였다.
광조건과 pH는 앞서 설명한 “염분에 따른 패각운동 측정”의 실험조건과 동일하였다. 수온조절은 냉각기(DBA-075,Daeil COOLER CO., Busan)와 석영관 히터(HA-200, Zhongshan Chuangmei Electric Co., Zhongshan)를 이용하였다.
패각운동 측정에 이용한 참굴 개체수의 통계적인 유의성을 가지기 위해 32개체 이상의 실험종에 대하여 실험을 수행하였다. 먼저 참굴의 먹이 섭이 영향을 배제하기 위해 GF/C(1.
0 sec였다. 홀소자와 자석은 실험대상생물에 독성 피해가 없는 산호 접착제(Coral Gum 104.74, TUNZE Co.,Penzeberg)를 사용하여 부착하였다.
후속연구
본 실험에서 Group 2의 경우 우리나라 하계 저염분과 고수온 패각운동의 특징이 결합된 파형으로, 참굴의 생리적인 위기상황에 대한 신호를 뚜렷하게 나타내었다. 따라서 이러한 파형은 하계 저염수 출현 시, 나타낼 수 있는 조기경보 신호로 충분히 활용될 수 있을 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
염분이란?
염분은 수온과 더불어 해양생물의 에너지대사, 여과율을 포함한 생리활동 그리고 생물의 지리적 분포에 대한 영향을 주는 중요한 환경인자로 알려져 있다(Davenport et al., 1975; Navarro et al.
갑작스런 염분변화가 끼칠 수 있는 해악은?
, 2004; Lee and Shin, 2015). 갑작스런 염분변화는 물질대사와 삼투조절 등 해양생물에 영향을 미치며, 장기간 저염수에 노출되었을 때는 치사에 이르게 된다(Bennett, 1985; Harris and Ulmestrand, 2004). 이매패류도 저염수에 노출 시 빠른 패각운동(Shell valve movement) 또는 두패각을 폐각하는 행동을 보이며, 섭이 활동의 감소와 낮은 성장률로(Bohle, 1972; Hand and Stickle, 1977; Shumway, 1977),결국 폐사에 이르게 된다(Hammond, 1983; Matthews and Fairweather, 2004).
저염수에 따른 연안역 생태계의 악영향이 가중될 수 있는 배경은?
, 2012). 또한 우리나라 양식산업은 천해양식이 전체 어업생산량 약 60 %를 차지하고 있으며(MOF, 2016), 양식밀도도 높아 저염수의 출현은 양식생물에 큰 영향을 미치게 된다(Sklar and Browder, 1998; Kurata, 2000). 더욱이 우리나라 연 강수량은 하계 집중 호우에 따라 증가 추세를 보였지만, 수자원확보 측면에서는 크게 도움이 되지 않으며, 오히려 홍수 위험을 가중시켜 댐 운영을 더 어렵게 하였다(Jung et al.,2010).
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