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동적상태의존모델을 이용하여 복합적 환경영향이 어류의 초기 생활사에 미치는 영향 분석
Analysis of Effects of Multiple Environmental Factors on Early Life-history for Growth and Stress Accumulation Using a Dynamic-state-dependent Model 원문보기

환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment, v.28 no.1, 2019년, pp.49 - 62  

이후승 (한국환경정책.평가연구원)

초록
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환경변화는 생물의 성장과 번식 등의 생활사에 영향을 주며, 생물은 살아가는 서식환경에서 생태적 적합도를 가장 극대화 시킬 수 있도록 적응되어 왔다. 본 연구에서는 동적상태의존모델을 이용하여 수온과 용존산소량의 변화가 어류의 초기 성장과 체내 스트레스 누적 과정에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서 제시한 어류의 생활사 모델은 취식 행동이 성장과 체내 스트레스 누적에 영향을 받는다고 가정하였다. 또한 수온과 용존산소량의 임계점은 가장 빠른 성장속도를 유도하는 수온과 용존산소량으로 가정하였다. 이에 모델은 수온과 용존산소량의 임계점에서 성장속도가 가장 빨랐으며 임계점보다 크거나 낮은 경우 성장속도는 느렸다. 용존산소량의 저산소 상태는 체내에 누적된 스트레스양의 증가로 성장속도는 느렸고, 고산소 상태는 성장속도를 향상 시켰으나 누적된 스트레스로 신체 크기를 감소시켰다. 본 연구를 통해 환경변화가 생물에 미치는 영향을 예측하는데 있어 단일 또는 독립적인 환경요인 보다 복합적 요인들의 영향이 높음을 보였다. 따라서 환경영향평가에서 환경변화에 대한 영향 예측을 향상시키기 위하여 생리생태학적 측면에서의 복합적 환경 요인을 평가에 도입이 필요하고 또한 관련된 기법 개발에 대한 연구가 후속 되어야 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Environmental changes can affect life-history traits, such as growth rate and reproduction, and organisms adapt on a given environmental condition to maximize ecological fitness. This study shows the effects of water temperature and dissolved oxygen level on early growth and accumulated damage in fi...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 수온과 용존산소량이 독립적 또는 복합적으로 어류 체내의 대사 스트레스 누적에 변화를 유도하여 초기 성장속도에 부정적인 영향을 줄 수 있음을 어류 생활사 동적상태의존모델을 이용하여 보였다. 성장속도는 수온과 용존산소량의 임계값 (critical value)에서 가장 빨랐으며, 임계값보다 높거나 낮은 경우 모두 성장속도는 느렸다.
  • 가상실험모델 방법도 동 일하게 모델에 포함된 모든 계수와 상수의 수치적 범위를 모델에 포함하고, 몬테 카를로 방법을 이용하여 임의의 계수와 상수 조합을 선택하고 결과를 예측하는 방법으로 생태학적 연구에서의 일반적인 자료 선택(sampling) 방법과 동일하다. 본 연구는 특정 생활사(specific life-history)를 보이는 종이나 지역적 환경 특성(예, local adaptation)의 영향이 없는 동일한 조건에서 수온과 용존산소량의 차이가 어류의 초기 성장에 미치는 영향의 경향성을 예측하고 분석하는데 목적을 두었기 때문에 가상실험법을 이용하였다. 즉, 종과 지역적 특이성을 고려한 연구에서 는 그 특이성에 영향 여부를 구체적으로 분석함을 목적으로 하지만 동일한 조건, 즉 특이성이 배제된 연구에서는 결과에 영향을 주는 요인들 간의 기초적인 관계성을 이해함을 목적으로 한다.
  • 더욱이 임계 크기 이상의 환경영향에 대한 연구는 높은 사망률에 따른 실험군 표본 크기 유지의 어려움으로 연구결과는 미미하다. 본 연구에서는 수온과 용존산소량이 복합적으로 어류의 생활사, 특히 성장 속도와 체내 스트레스의 누적에 미치는 영향을 연구하기 위하여 동적 상태의존모델을 이용한 어류 생활사 모델을 제시하고 가상 실험을 통해 영향을 분석하였다. 그리고 도출한 연구결과를 통해 복합적 환경요인을 고려한 환경영향평가의 개선방향에 대해 고찰하였다.
  • 즉, 종과 지역적 특이성을 고려한 연구에서 는 그 특이성에 영향 여부를 구체적으로 분석함을 목적으로 하지만 동일한 조건, 즉 특이성이 배제된 연구에서는 결과에 영향을 주는 요인들 간의 기초적인 관계성을 이해함을 목적으로 한다.

가설 설정

  • 본 연구는 환경변화, 즉 수온과 용존산소량의 변화가 어류의 초기 성장에 미치는 영향을 생활사 선택과 자원분배 전략에 따른 스트레스 누적 과정의 변이로 증명하는 것이 목적이므로 초기 성장기가 끝난 시간 ST일 때 번식 세포의 성장이 시작되는 것으로 가 정 하였다(Munch & Mangel 2006; Lee 2013).
  • 생물의 생활사 전략은 번식 성공 및 번식 비용 (reproductive value) 등으로 정의되는 개체의 적합도(fitness)를 최대로 하기 위한 것으로(Roff 1997), 본 모델에서의 취식 행동은 적합도를 최대로 하기 위한 최적의 성장 속도와 스트레스 누적 속도를 선택하는 것으로 가정하였다(Mangel & Munch 2005; Lee et al. 2011).
  • 이에 본 연구에서는 누적된 스트레스의 양이 증가할 수록 생존 확률은 낮아진다고 가정하였다 (Mangel & Munch 2005; Lee et al. 2011; Lee 2012; Lee 2013).
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