[논문]이상 고수온에 반응하는 이매패류 참굴(Crassostrea gigas)의 패각운동을 활용한 생물모니터링시스템 연구

문수연; 김대현; 윤양호; 오석진

doi:10.7837/kosomes.2017.23.1.091

이상 고수온에 반응하는 이매패류 참굴(Crassostrea gigas)의 패각운동을 활용한 생물모니터링시스템 연구
A Study on Bio-Monitoring Systems using Shell Valve Movements of Pacific Oysters (Crassostrea gigas) in response to Abnormal High Water Temperature 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.23 no.1, 2017년, pp.91 - 97

문수연 (부경대학교 해양학과) , 김대현 ((주)오션테크) , 윤양호 (전남대학교 환경해양학과) , 오석진 (부경대학교 해양학과)

초록
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이상 고수온을 감지하기 위한 생물모니터링 시스템(BMS) 연구를 위해, 4단계의 수온(5, 10, 20와 $30^{\circ}C$)에서 참굴 패각운동을 측정하였다. 모든 참굴은 실험시작 전에 3일 동안 절식을 통하여, 먹이섭이 및 배출에 따른 패각운동의 요인을 제거하였다. $5^{\circ}C$ 실험구에서는 패각운동이 관찰되지 않았지만, 수온의 증가와 함께 패각운동은 증가하였다($10^{\circ}C$: $6.31{\pm}2.18times/hr$, $20^{\circ}C$: $22.0{\pm}10.0times/hr$). $30^{\circ}C$에서는 $5^{\circ}C$와 같이 패각운동이 전혀 보이지 않았던 실험구와 $20^{\circ}C$와 유사한 패각운동이 실험구가 나타났다. 이는 $30^{\circ}C$이상에서도 $20^{\circ}C$와 같은 신진대사를 보이는 개체군이 있었으나, 대부분이 신진대사의 활력의 감소에 기인하여 폐각상태가 지속되는 것으로 나타났다. 따라서 참굴 양식장에 고수온 감지를 위한 참굴 패각운동 BMS를 설치한다면, 경계단계는 빠른 패각운동(약 30.0회/hr 이상)일 때, 심각단계는 수시간 이상 폐각상태일 때, 조기경보(early warning)를 내릴 수 있을 것이다. 따라서 참굴 패각운동을 활용한 BMS는 이상고수온의 조기경보에 대하여 효과적으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study contains research on a bio-monitoring system (BMS) capable of detecting abnormal high water temperatures, the shell valve movements (SVMs) of Pacific oysters (Crassostrea gigas), which were measured at four different temperature (5, 10, 20 and $30^{\circ}C$) under laboratory conditions. All the Pacific oysters were kept under fasting conditions for 3 days to prevent the influence of food and excretions before the onset of the experiments. SVMs did not detect at $5^{\circ}C$. However, SVMs increased with an increase in temperature (at $10^{\circ}C$ : $6.31{\pm}2.18times/hr$ and at $20^{\circ}C$: $22.0{\pm}10.0times/hr$). At $30^{\circ}C$, SVMs were divided into two groups: those with no SVMs as at $5^{\circ}C$ and those with SVMs similar to conditions at $20^{\circ}C$($23.9{\pm}9.35times/hr$). This indicates oyster shells maintain a closed condition due to a decrease in metabolism at $30^{\circ}C$, although some Pacific oysters had active SVMs due to an increase in metabolism. If a BMS using the SVM status of Pacific oysters was installed to monitor abnormal high water around oyster farms, early warning levels and serious alerts might be made available more rapidly for SVMs of more than ca. 30 times/hr and closing conditions in a matter of hours, respectively. Therefore, a BMS using the SVMs of Pacific oysters might be an effective early warning system for abnormal high water temperatures.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2011). 본 연구에서는 우리나라 패류양식에서 가장 높은 생산량을 차지하고 있는 참굴(Crassostrea gigas)에 대하여 수온에 따른 패각운동을 측정하고 고수온에 대한 생물모니터링시스템 구축 가능성을 검토하였다.

제안 방법

최근 양식어장을 운영하는 어업인들 역시 해양환경 변화 로 인한 양식어장 피해를 최소화하기 위해 많은 노력을 하고 있으며, 정부에 환경보전 및 감시 방안을 요구하고 있는 실정이다. 본 연구는 고수온이 문제가 되는 해역에서 원래 서식하고 있는 생물들을 이용한 폐사방지 모니터링 시스템을 개발하는 것으로, 기존의 물리적 화학적 센서를 활용한 모니터링 시스템보다 생물의 영향 상태를 보다 명확히 감지 할 수 있기 때문에 많은 장점이 있을 것으로 기대된다. 만약 이러한 모니터링 시스템이 성공적으로 활용이 된다면, 참굴 양식생산력 및 어업인의 소득향상에 크게 기여할 수 있을 것이다.

대상 데이터

굴 양식장의 연중 수온변화를 고려하여 4 단계 실험구(수 온; 5, 10, 20, 30℃)로 설정하였으며, 측정에 이용한 참굴의 개체수의 통계적인 유의성을 가지기 위해 32개체에 대하여 실험을 수행하였다. 먼저 참굴의 먹이 섭이 영향을 배제하기 위해 GF/C(1.
본 실험에 사용된 참굴(Crassostrea gigas)은 경상남도 거제시 한산만에서 수하식으로 양식된 2년산 개체였으며(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)(Fig. 1)와 패각운동측정 장치(OCEANTECH Co., OT-SVML-001, Busan)를 이용하였다. ;홀소자는 정밀기기 측정과 같은 공업 분야에서 많이 사용되는 센서로 자기장의 세기에 따라 전압이 변화하며, 기존의 패각운동 측정장치인 Kymograph와 Strain-gauge보다 부착에 따른 스트레스가 없어 자연상태에서 보이는 패각운동을 측정하는데 용이하다(Nagai et al., 2006; Oh et al.

성능/효과

반면 대합조개는 서식 가능한 수온 범위 내에서 수온 증가에 따라 패각운동이 증가하는 경향을 보였다(Loosanoff, 1939). 본 연구의 30℃실험구에서 활발한 패각운동은 수온증가에 반응한 결과로 보이며, 폐각 상태를 유지한 개체들보다 광온성의 생리적인 특징을 가지는 것으로 생각된다. 또한 30℃ 실험구에서 폐각 상태를 유지한 개체들은 30℃ 이전에 이미 수온증가에 반응하여 활발한 패각운동을 보인 후, 물질대사를 감소시키기 위해 폐각상태를 유지하는 것으로 생각된다.
, 2006). 따라서 이매패류 종에 따라 패각운동은 다른 형태를 보이기 때문에, 패각운동은 종 특이성(species specific) 있는 것으로 생각되며, 이매패류의 패각운동을 활용한 BMS 구축을 위해서는 종에 따라 달라지는 폐각근 조직의 이해가 필요할 것으로 보인다.
한편, 수온에 따른 패각운동은 5℃ 실험구 전 구간에서 지속적인 폐각상태를 유지하였다(Fig. 5). 대합조개(Venus mercenaria; 현학명 Mercenaria mercenaria)에서 5℃ 이하의 패각운동은 9 회/day 미만의 적은 패각운동이 관찰되었으며(Loosanoff, 1939), 재첩(Corbicula fluminea)에서도 5 이하의 수온에서 지속적인 폐각상태를 유지한다고 보고하였다(Ortmann and Grieshabe, 2003).

후속연구

본 연구는 고수온이 문제가 되는 해역에서 원래 서식하고 있는 생물들을 이용한 폐사방지 모니터링 시스템을 개발하는 것으로, 기존의 물리적 화학적 센서를 활용한 모니터링 시스템보다 생물의 영향 상태를 보다 명확히 감지 할 수 있기 때문에 많은 장점이 있을 것으로 기대된다. 만약 이러한 모니터링 시스템이 성공적으로 활용이 된다면, 참굴 양식생산력 및 어업인의 소득향상에 크게 기여할 수 있을 것이다. ;
0 회/hr 이상)이 보일 때를 경계단계(alert level), 수 시간 이상 폐각상태가 지속이 되면 심각단계 (serious level)로 조기경보(early warning)를 내릴 수 있을 것이 다. 이를 통해 어업인들은 이매패류 수하연 길이를 조절하는 등 적절한 조치를 통하여 참굴의 폐사를 줄일 수 있을 것 이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이매패류 패각운동 계측원리는 무엇인가?	, 2013). 계측원리는 이매패류 좌패각에 홀소자를 우패각에 자석을 부착시켜 개폐 거리에 따라 변화하는 자기력 값을 전기적 출력값으로 치환하여 패각운동을 측정하였다(Fig. 2).
	고수온에 따른 폐사 방지를 위한 생물모니터링 시스템 설치 시 언제 조기 경보를 내려야 할까?	이는 $30^{\circ}C$이상에서도 $20^{\circ}C$와 같은 신진대사를 보이는 개체군이 있었으나, 대부분이 신진대사의 활력의 감소에 기인하여 폐각상태가 지속되는 것으로 나타났다. 따라서 참굴 양식장에 고수온 감지를 위한 참굴 패각운동 BMS를 설치한다면, 경계단계는 빠른 패각운동(약 30.0회/hr 이상)일 때, 심각단계는 수시간 이상 폐각상태일 때, 조기경보(early warning)를 내릴 수 있을 것이다. 따라서 참굴 패각운동을 활용한 BMS는 이상고수온의 조기경보에 대하여 효과적으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.
	이매패류의 패각운동은 무엇인가?	한편, 이매패류의 패각운동(Shell-Valve Movements; SVMs) 은 이매패류의 대사와 활동성을 대표하는 지표로 호흡, 섭식, 심박률 및 내인성리듬 등의 생리적요인과 포식자의 회피 및 자극 등의 외부적 요인에 따라 영향을 받는다(Rao, 1954; Langton, 1977; Ameyaw-Ajynfu and Naylor, 1987). 최근에는 이러한 이매패류의 패각운동을 이용하여 해양환경 변화를 파악하는 생물모니터링시스템(Bio-Monitoring System; BMS) 연 구가 활발히 수행되고 있다(Curtis et al.

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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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