[논문]실험실 연구를 위한 엽상형 해조류의 생체량 추정 방법

김상일; 윤석현

doi:10.7837/kosomes.2019.25.2.244

실험실 연구를 위한 엽상형 해조류의 생체량 추정 방법
Estimating the Individual Dry Weight of Sheet Form Macroalgae for Laboratory Studies 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.25 no.2, 2019년, pp.244 - 250

김상일 (국립수산과학원 기후변화연구과) , 윤석현 (국립수산과학원 기후변화연구과)

초록
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엽상형 해조류의 간접적인 건중량 추정을 위해 구멍갈파래(Ulva australis), 잎파래(Ulva linza), 개도박(Pachymeniopsis lanceolata), 방사무늬김(Pyropia yezoensis)의 형태적 특성과 생체량의 관계를 분석하였다. 시료는 2017년 2월부터 2018년 12월 까지 남해안 6곳에서 채집되었으며, 총 319개체가 분석에 사용되었다. 엽상형 해조류 네 종의 길이와 생체량에 대한 상대성장 지수는 0.28로 일반적인 1/4 (0.25) 지수법칙에 해당하였다. 네 종의 엽체의 표면적과 습중량은 각각 건중량과 유의한 선형관계를 보였으며, 건중량의 94 ~ 99%를 설명할 수 있었다. 이 결과는 엽상형 해조류의 표면적 또는 습중량을 통해 개체의 건중량을 매우 정확하게 추정할 수 있다는 것을 의미한다. 이 방법론은 실험실 연구에서 건중량을 직접 측정할 수 없을 때 쉽고 빠르게 활용할 수 있으며, 추가적으로 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated the relationship between morphological characteristics and individual dry weight to develop a method for estimating the individual dry weight of sheet form macroalgae: Ulva australis, Ulva linza, Pachymeniopsis lanceolata, and Pyropia yezoensis. In Total, 319 thalli of various sizes were collected at six sites from February 2017 to December 2018. An interspecific allometric exponent of 0.28 was found for length-biomass allometry in four sheet form macroalgae, corresponding to a 1/4-power law for primary producers. The relationships between surface area and individual dry weight, as well as between individual fresh weight and individual dry weight, were found to fit significantly using linear regression equations. This explained 94-99 % of individual dry weight, indicating that surface area and individual fresh weight can be used to accurately estimate individual dry weight. We propose the use of this method when experimental processes do not allow individual dry weight to be measured directly, so researchers can save both time and expense.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이번 연구는 해양환경 변화에 관하여 실험실 연구에 많이 사용되는 엽상형 해조류(sheet form) 구멍갈파래(U. australis), 잎파래(U. linza), 방사무늬김(Py. yezoensis) 그리고 개도박(Pa. lanceolata) 네 종에서 보편적으로 사용될 수 있는 단위 개체별 생체량 추정방법을 제시하고자 하였다. 먼저 이론적 타당성 검증을 위해 네 종의 길이-생체량의 상대성장 비(allometric scaling)를 평가하였으며, 실제로 활용할 수 있는 표면적과 건중량, 그리고 습중량과 건중량의 관계식을 구하였다.

제안 방법

lanceolata) 네 종에서 보편적으로 사용될 수 있는 단위 개체별 생체량 추정방법을 제시하고자 하였다. 먼저 이론적 타당성 검증을 위해 네 종의 길이-생체량의 상대성장 비(allometric scaling)를 평가하였으며, 실제로 활용할 수 있는 표면적과 건중량, 그리고 습중량과 건중량의 관계식을 구하였다.
이번 연구에 사용된 엽상형 해조류 네 종의 생물계절 특성을 고려하여 성장이 활발한 시기에 다양한 크기의 개체들을 채집하였다. 채집된 시료는 실험실에서 깨끗이 씻어낸 후 흰색 아크릴판에 펴고 길이(기부에서 정단부까지의 수직거리)를 측정하였으며, 삼각대를 이용하여 디지털 카메라로 촬영한 다음 Image J 프로그램을 이용해 표면적을 계산하였다. 사진촬영이 끝난 시료는 2 ~ 3회 물기를 닦아내고 습중량을 측정한 후(Sartorius BP221S, readability 0.

대상 데이터

시료는 2017년 2월부터 2018년 8월 까지 남해안 6곳에서 총 319개체가 채집되었다(Table 1). 이번 연구에 사용된 엽상형 해조류 네 종의 생물계절 특성을 고려하여 성장이 활발한 시기에 다양한 크기의 개체들을 채집하였다.

데이터처리

이 연구에서는 연구에 사용된 엽상형 해조류 네 종의 길이-생체량의 상대성장 비를 구하고, 기존에 알려진 일차생산자의 상대성장 지수(α)와의 비교를 통해 이번 연구의 이론적 타당성을 검토하였다. 길이와 건중량은 Niklas and Enquist(2001)의 방법에 따라 로그변환(log₁₀-transformation)후, RMA-2 회귀모형(reduced major axis regression model II)을 이용해 분석하였다.
이번 연구에서는 매개 변수로 엽체의 표면적을 사용하였고, 습중량을 건중량으로 변환 할 수 있는 계수를 분석하였다. 표면적과 습중량 두 변수와 건중량의 관계는 원점을 지나는 선형회귀분석을 통해 분석하였다. 일반적인 선형회귀분석은 절편이 음의 값일 때 생물계에 존재하지 않는 음수의 생체량이 추정되는 문제가 발생한다.

성능/효과

네 종의 길이와 생체량의 관계는 유의한 결과(P < 0.001, r²= 0.685)를 나타내었으며, 상대성장 지수(α)는 0.280 (± 0.017 C.I.)이었다(Fig. 1). 신뢰구간(C.
따라서 해조류에 관한 상대성장 이론은 해조류의 다양한 형태적 특성을 고려하여 연구가 더 이루어져야 할 것이다. 이러한 논의에도 불구하고, 이 결과는 연구에 사용된 네 종의 길이와 생체량이 보편적인 유의한 상관관계가 있다는 것을 시사하며, 따라서 형태적 특성으로 생체량을 설명할 수 있는 이론적 근거가 될 것이다.
이번 연구에 사용된 엽상형 해조류 네 종 각각의 엽체의 표면적과 건중량, 그리고 습중량과 건중량은 모두 유의한 선형관계를 나타내었으며, 건중량의 94 ~ 99 %가 엽체의 표면적과 습중량 두 변수로 설명될 수 있었다(Table 2, Fig. 2). 엽체의 표면적과 건중량의 관계에서 기울기(a)는 방사무늬 김이 가장 낮고 잎파래와 구멍갈파래, 개도박 순으로 증가하였다(Table 2).

후속연구

이번 연구에서 제시한 생체량 추정 방법은 건중량을 직접 측정할 수 없을 때, 연구의 목적과 방법에 맞게 연구자의 전문적인 판단에 따라 사용한다면, 많은 시간과 비용, 노력을 절약할 수 있을 것으로 보인다. 엽체의 표면적은 실험실에서 사진촬영으로 간단하게 구할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	해조류 관련 연구에서 군집의 특성은 어떻게 설명되는가?	해조류 관련 연구에서 정량적 자료는 일반적으로 무게를 기준으로 표현된다. 대표적으로, 군집의 특성은 조사지역의 단위면적당 총 량인 현존량으로 흔히 설명되며, 실험실의 분석 연구 결과 는 대부분 단위개체의 생체량을 기준으로 나타낸다. 따라서 무게에 의한 정량적 평가는 연안생태계와 다양한 실험실 연구에서 해조류가 가지는 영향력이나 기여도를 나타내는 가장 기본적인 척도가 된다(Reed et al.
	생물계에서 일반적인 선형회귀분석의 문제점은 무엇인가?	표면적과 습중량 두 변수와 건중량의 관계는 원점을 지나는 선형회귀분석을 통해 분석하였다. 일반적인 선형회귀분석은 절편이 음의 값일 때 생물계에 존재하지 않는 음수의 생체량이 추정되는 문제가 발생한다. 원점을 지나는 회귀분석은 이러한 문제를 극복하기 위한 대안이 될 수 있다.
	엽상형 해조류 표면적의 특징은?	엽상형 해조류는 구조적으로 매우 단순하지만, 형태가 불규칙하기 때문에 일정하게 측정할 수 있는 형태적 기준을 설정하기가 어렵다. 그러나 매우 얇고 두께가 일정하며, 2차 원적 성장을 하기 때문에 표면적이 개체의 무게를 설명하는 유용한 변수가 될 수 있다(He, 2008). 이번 연구에서는 매개 변수로 엽체의 표면적을 사용하였고, 습중량을 건중량으로 변환 할 수 있는 계수를 분석하였다.

참고문헌 (27)

Boubonari, T. , P. Malea and T. Kevrekidis(2008), The green seaweed Ulva rigida as a bioindicator of metals (Zn, Cu, Pb and Cd) in a low-salinity coastal environment, Botanica Marina, Vol. 51, No. 6, pp. 472-484.
Brown, J. H. and G. B. West(2000), Scaling in biology, Oxford University Press, New York, USA.
Duarte, C. M. , J. J. Middelburg and N. Caraco(2005), Major role of marine vegetation on the oceanic carbon cycle, Biogeosciences, Vol. 2, pp. 1-8.
FAO(2018), Global Aquaculture Production, http://www.fao.org/fishery/statistics/global-aquaculture-production/en (Accessed: February, 2018).
10.1007/978-3-642-61398-2_2 Fletcher, R. L. (1996), The occurrence of “Green Tides” - a review, pp. 7-43 In Marine benthic vegetation (Schramm W and Nienhuis PH eds.), Springer, Berlin, Germany.
Gevaert, F. ,M-A. Janquin D. and Davoult(2008), Biometrics in Laminaria digitata : A useful tool to assess biomass, carbon and nitrogen contents, Journal of Sea Research, Vol. 60, No. 3, pp. 215-219.
He, J-H. (2008), Geometrical approach to length-biomass allometry in predominantly bidimensional seaweeds, African Journal of Biotechnology, Vol. 7, No. 8, pp. 1009-1010.
Hwang, M. S. , J. M. S-M. Kim D-S. Ha Baek,,H-S. Kim H-G. Choi and (2005), DNA sequences and identification of Porphyra cultivated by natural seeding on the Southwest coast of Korea, Algae, Vol. 20, No. 3, pp. 183-196.
Jeon, Y. E. , X. F. Yin, S. S. Lim,C-K. Chung I. and J. Kang(2012), Antioxidant activities and acetylcholinesterase inhibitory activities from seaweed extracts, Journal of Korean Society of Food Science and Nutrition, Vol. 41, No. 4, pp. 443-449.
10.1007/s00227-007-0890-y Kang, C-K. , E. J. Choy,, Y. Son, J. K. J-Y. Lee Kim,, Y. Kim and K-S. Lee(2008), Food web structure of a restored macroalgal bed in the eastern Korean peninsula determined by C and N stable isotope analyses, Marine Biology, Vol. 153, No. 6, pp. 1181-1198.

상세보기
10.1007/s10811-013-0214-1 Kang, Y. H. , S. Kim, I. K. J-B. Lee Chung, and S. R. Park(2014), Nitrogen biofiltration capacities and photosynthetic activity of Pyropia yezoensis ueda (Bangiales, Rhodophyta): Groundwork to validate its potential in integrated multi-trophic aquaculture (IMTA), Journal of Applied Phycology, Vol. 26, No. 2, pp. 947-955.

상세보기
Kim, K. Y. , Y. S. Ahn and I. K. Lee(1991), Growth and morphology of Enteromorpha linza (L.) J. Ag. and E. prolifera (Müller) J. Ag. (Ulvales, Chlorophyceae), Korean Journal of Phycology, Vol. 6, No. 1, pp. 31-45.
Kim, K. D. (1999), Taxonomic studies on Ulva pertusa Kjellman (Ulvophyceae, Chlorophyta) in Korea, MS Thesis, Gyeongsang National University, Jinju, Korea.
10.4490/algae.2014.29.4.249 Kim, G. H. , K-H. Moon, J-Y. Kim, J. Shim and T. A. Klochkova (2014a), A revaluation of algal diseases in Korean Pyropia ( Porphyra ) sea farms and their economic impact, Algae, Vol. 29, No. 4. pp. 249-265.

원문보기 상세보기
10.1007/s10811-013-0194-1 Kim, S. , S. R. Park, Y. H. Kang, G-Y. Kim, K-S. Lee, H. Lee, N-I. Won and H-J. Kil (2014b), Usefulness of tissue nitrogen content and macroalgal community structure as indicators of water eutrophication, Journal of Applied Phycology, Vol. 26, No. 2, pp. 1149-1158.

상세보기
Kim, S. , Y. H. Kang, H. J. T-H. Kim Lee, and S. R. Park(2017), Use of morphological characteristics for calculating individual biomass in the kelp Ecklonia cava, Journal of Applied Phycology, Vol. 29, No. 5, pp. 2587-2593.
Ko, Y. W. , G. H. Sung and J. H. Kim(2008) Estimation for seaweed biomass using regression: A methodological approach, Algae, Vol. 23, No. 4. pp. 289-294.
Littler, M. M. (1980), Morphological form and photosynthetic performances of marine macroalgae: Tests of a functional / form hypothesis, Botanica Marina, Vol. 22, No. 2, pp. 161-165.
Niklas, K. J. and B. J. Enquist(2001), Invariant scaling relationships for interspecific plant biomass production rates and body size, Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America, Vol. 98, No. 5. pp. 2922-2927.
10.1017/CBO9780511806384 Quinn, G. P. and M. J. Keough(2002), Experimental design and data analysis for biologists, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom.
Reed, D. C. , A. Rassweiler and K. K. Arkema(2008), Biomass rather than growth rate determines variation in net primary production by giant kelp, Ecology, Vol. 89, No. 9, pp. 2493-2505.
Robbins, B. D. and B. L. Boese(2002), Macroalgal volume: a surrogate for biomass in some green algae, Botanica Marina, Vol. 45, No. 6, pp. 586-588.
Rollon, R. N. , M. S. Samson, M. Y. Roleda, K. G. Araño, M. W. B. Vergara and W. Y. Licuanan(2003) Estimating biomass from the cover of Gelidiella acerosa along the coasts of eastern Philippines, Botanica Marina, Vol. 46, No. 6, pp. 497-502.
Rothman, M. D. , R. J. J. J. Bolton, C. J. T. Boothroyd and F. A. Kemp(2010) A simple method for rapid estimation of Ecklonia maxima and Laminaria pallida biomass using floating surface quadrats, African Journal of Marine Science, Vol. 32, No. 1, pp. 137-143.
10.1139/b06-077 Scrosati, R. (2006), Length-biomass allometry in primary producers: Predominantly bidimensional seaweeds differ from the "universal" interspecific trend defined by microalgae and vascular plants, Canadian Journal of Botany, Vol. 84, No. 7, pp. 1159-1166.

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Seo, M-J ., H-S . Choi, O-H. Lee and B-Y. Lee (2013), Grateloupia lanceolata (Okamura) Kawaguchi, the edible red seaweed, inhibits lipid accumulation and reactive oxygen species production during differentiation in 3T3-L1 cells, Phytotherapy Research, Vol. 27, No. 5, pp. 655-663.
Vásquez, J. A. , S. Zuñiga, F. Tala, N. Piaget, D. C. Rodríguez and J. M. A. Vega(2014) Economic valuation of kelp forests in northern Chile: values of goods and services of the ecosystem, Journal of Applied Phycology, Vol. 26, No. 2, pp. 1081-1088.

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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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