[논문]저서 다모류군집을 이용한 어류가두리 양식장의 환경영향범위 평가

박소현; 김선영; 심보람; 정우성; 박세진; 홍석진; 이원찬; 윤상필

doi:10.5657/kfas.2022.0598

저서 다모류군집을 이용한 어류가두리 양식장의 환경영향범위 평가
Environmental Impact Assessment of Fish Cage Farms Using Benthic Polychaete Communities 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.55 no.5, 2022년, pp.598 - 611

박소현 (국립수산과학원 어장환경과) , 김선영 (국립수산과학원 어장환경과) , 심보람 (국립수산과학원 서해수산연구소 자원환경과) , 정우성 (지오시스템리서치) , 박세진 (국립수산과학원 어장환경과) , 홍석진 (국립수산과학원 어장환경과) , 이원찬 (국립수산과학원 어장환경과) , 윤상필 (국립수산과학원 어장환경과)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to investigate the range of influence of aquaculture activities in fish cage farms located on the southern coast of Korea (Farm A and B in Hadong, Farm C in Tongyoung, and Farm D in Geoje) by analyzing the distribution and characteristics of polychaete communities. Farm A and B showed remarkably high aquaculture intensity, and as a result, the polychaete communities near the farms were heavily polluted. However, there was a difference in the polychaete communities at a distance greater than 30 m from farm A and B, which may be due to topographical differences. The effect of the aquaculture activity of Farm C was only observed below the farm, however, the influence of aquaculture activities Farm D was maintained over a relatively long distance. According to the results of this study, the effect of the fish cage culture was mainly influenced by factors related to the production of fish, such as the stocking amount and the amount of food supply. Moreover, the distance at which the influence of aquaculture activity was observed was found to be closely related to the topographical characteristics and flow velocity around the farms.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Study area and stations of the fish cage farms. a, Farm A and B located in Hadong; b, Farm C located in Tongyoung and farm D located in Geoje; Farm A was irradiated at 0 m, 5 m, 15 m, 30 m, 60 m, 120 m, control station, and farm B-D were irradiated at 0 m, 10 m, 30 m, 60 m, 120 m, 240 m, control station.
그림 Fig. 2. Bathymetry and topographical section of the fish cage farms. a, Farm A and B located in Hadong; b, Farm C located in Tongyoung; c, Farm D located in Geoje.
표 Table 1. Explanation of study area for each fish cage farms and overview of aquaculture activities
표 Table 2. Bottom water temperature (Temp), salinity (Sal), dissolved oxygen (DO) and sediment total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), acid volatile sulfide (AVS), ignition loss (IL) according to distance from the fish cage farms
그림 Fig. 3. Variations of total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), acid volatile sulfide (AVS) and ignition loss (IL) in surface sediment along the distance from the fish cage farms.
그림 Fig. 4. Changes in the biological components (species number, biomass and density) of polychaetes community along the distance from the fish cage farms. Dot line, Species number (spp./0.1 m²); bar density (inds./m²).
그림 Fig. 5. The ecological indices of polychaete community along the distance from the fish cage farms. H', Shannon diversity index; J', Pielou's evenness index; con., Control.
그림 Fig. 6. Spatial distribution of dominant species along the distance from the fish cage farms. con, Control.
그림 Fig. 7. K-dominance curve for polychaetes sampled along the distance from the fish cage cages. con., Control.
그림 Fig. 8. Principal co-ordinates (PCO) for fish cage farms along the distance from the cages based on Bray-Curtis similarity from log (X+1) transformed species abundance. Dominance species and organic factors were overlaid on the PCO analysis. A. occidentalis, Amaeana occidentalis; B. vilosa, Bradabyssa villosa; C. capitate, Capitella capitate; C. cirratus, Cirratulus cirratus; C. spinose, Chaetozone spinose; C. tentaculata, Cirriformia tentaculata; E. alicaudata, Euchone alicaudata; I. pulchella, Isolda pulchella; P. affinis, Praxillella affinis; P. multibranchiata, Prionospio multibranchiata; P. kempi, Pseudopolydora kempi; S. kroyeri, Spiophanes kroyeri; S. longifolia, Scoletoma longifolia; S. rudolphi, Schistomeringos rudolphi; S. tentaculata, Sigambra tentaculata; AVS, Scid volatile sulfide; DO, Dissolved oxygen; Sal, Salinity; Temp, Temperature; TN, Total nitrogen; TOC, Total organic carbon.
그림 Fig. 9. Health assessment along the distance from the fish cage farms. N, Normal; S/P, Slightly polluted; M/P, Moderately polluted; H/P, Heavily polluted; con., Control.
표 Table 3. Univariate indices of polychaete communities along the distance from the fish cage farms

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 국내 남해안에 위치한 어류가두리 양식장에서 양식 활동으로 인한 영향 범위를 다모류 군집의 분포와 특성을 통해 알아보고, 각 양식장에서 지형학 및 환경적 특성의 차이에 따른 이격거리별 영향 정도와 범위를 파악하고자 하였다.

제안 방법

PCO를 수행하여 유사 특성에 따라 군집을 소수의 그룹으로 구분하고 환경 요인과 다모류의 우점종과의 상관성을 파악하였다. 분석은 환경요인과 다모류 군집을 각각 수행한 후 하나의 평면에 겹치게 하였다(Fig.
양식활동에 따른 어류가두리 양식장의 영향 범위를 평가하기 위해 각 양식장에서 이격거리별 조사를 수행하였다(Fig. 1).
저서동물지수를 사용하여 어류가두리 양식장의 건강도를 평가하였다(Fig. 9).

대상 데이터

양식장 A–C의 주요 양식 어종은 숭어(Chelon haematocheilus)로 배합사료를 사용하였고, 양식장 D는 생사료를 사용하여 참돔(Pagrus major)을 양식하였다.
연구해역은 경남 남해안에 위치한 어류가두리 양식장으로 하동군 연안의 2개 양식장(A 및 B), 통영시 연안(C)과, 거제시 연안의 1개 양식장(D)이다(Fig. 1).
집괴분석(cluster analysis)의 유사도는 60%를 기준으로 양식장 A 군집은 0–15 m, 30–60 m, 120 m, 대조정점으로, 양식장 B 군집은 0–10 m, 30 m, 60 m–대조 정점으로, 양식장 D 군집은 0 m, 10–60 m, 120 m–대조정점으로 구분되어 3개 그룹에서 공통적으로 이격거리에 따른 점진적인 천이 양상을 보이지 않았다
현장조사는 공통적으로 봄철(4–5월)에 수행하였으며, 양식장 A는 2019년에, 양식장 C와 D는 2020년에, 양식장 B는 2021년에 조사하였다.
현장조사에서 양식장 A는 양식장 아래(0 m), 5 m, 15 m, 30 m, 60 m, 120 m, 대조정점(control)으로 설정하였고, 양식장 B–D에서는 양식장 아래(0 m), 10 m, 30 m, 60 m, 120 m, 240 m, 대조정점에서 수행하였다

이론/모형

k-dominance curve를 적용하여 양식장에서 이격거리별로 군집의 안정성을 알아보았다. 양식장 A는 0–15 m에서 소수종이 극우점하는 불안정한 군집 상태였으며, 30 m부터는 상대적으로 양호한 군집 상태를 나타내었다.
각 생태 그룹에 속하는 종에 대한 분류는 국립수산과학원의 어장환경평가의 방법 및 절차등에 관한 규정을 참고하였다(국립수산과학원 고시 2020-15). BHI는 0–100 범위에서 산출되며, 0–25는 오염심화해역(heavily or extremely polluted, H/P), 26–50는 오염 해역(moderately polluted, M/P), 51–70은 오염 초기해역(slightly polluted, S/P), 71–100은 정상 해역(normal)을 의미한다.
저서동물지수(benthic health index, BHI)를 사용하여 각 양식장에서 이격거리별 건강도를 평가하였다. BHI는 연안 및 환경에 적용하기 위해 국내 출현종을 기반으로 만들어진 지수로 어장환경평가에 사용되고 있으며, 계산식은 아래와 같다.

성능/효과

PCO분석 결과는 3 및 4그룹종이 10–60 m의 정점과 정방향을 보이며 높은 상관성을 보였으나 유기물 농도는 0 m와 높은 상관성을 보였다
그 결과 기존 양식활동의 영향이 퇴적물에 존재하여 60 m에서 4그룹종의 밀도가 0–10 m와 유사하게 나타난 것으로 추정된다
양식장 B와 D의 양식장 면적이 상대적으로 컸으며, 가두리 개수도 많았다. 그러나 양식어종의 수를 기준으로 한 양식 강도는 양식장 A와 B가 높았으며, 양식장 D의 경우에는 가두리 수에 비해 양식 강도가 낮았다. 양식장 A–C의 주요 양식 어종은 숭어(Chelon haematocheilus)로 배합사료를 사용하였고, 양식장 D는 생사료를 사용하여 참돔(Pagrus major)을 양식하였다.
그러나 전반적으로 양식장 C에서 양식활동 결과 생성된 유기물은 10 m까지 군집 변화에 영향을 준 것으로 파악된다. 다만, 다모류 군집의 출현종수와 개체수 그리고 우점종의 분포 경향을 종합적으로 고려하면, 양식장 A와 B보다는 유기물 오염의 강도가 낮은 것으로 판단된다.
그러나 양식장 정점 중에서 가장 낮은 입식량을 고려하면, 유기물의 투입량은 상대적으로 적었을 것으로 판단된다. 따라서 양식장 A와 B의 사료 투입량 및 양식강도가 양식장 C와 D에 비해 높았으며, 양식장 부근의 건강도에 심각한 영향을 준 것으로 보인다.
그 결과 유기물 농도는 0 m에서 가장 높았으나 5월에 비해서는 낮았고, 거리별로도 차이가 적었다. 따라서 양식장 D의 0 m에서 높은 유기물 농도는 샘플과정에서 일부 오류가 반영된 것으로 추정되며, 양식장 D의 양식활동은 약 60 m까지 영향을 미치는 것으로 판단된다.
6%로 축 1이 군집을 표현하는 설명력이 상대적으로 높았다. 따라서 주좌표 축 1은 유기물 관련 환경인자(TOC, TN, AVS)와 BHI 계산시 4그룹종과 상관성이 높아 유기물 오염을 반영하는 것으로 판단되었다. 특히 유기물 농도와 4그룹종은 양식장 아래(0 m)와 양식장과 가까운 거리의 정점과 정방향이었으며, 정방향을 나타내는 이격 거리는 양식장 A는 15 m, 양식장 B는 30 m, 양식장 C는 10 m, 양식장 D는 0 m로 각 양식장별로 차이가 있었다.
따라서 0m의 표층 퇴적물에는 가두리 망에 부착되었다가 탈락한 생물과 패각 등이 다량 존재하고 있었다. 또한 양식장 D에서는 주 양식 어종이 참돔이었고 배합사료가 아닌 생선과 크릴을 분쇄하여 과립으로 만든 생사료를 급이중으로, 사료 급이시 주변에 부유물이 많이 발생하는 것을 현장에서 확인하였다. 이러한 이유로 2020년 10월에 양식장 D에서 기존 연구와 다른 방향으로 거리별 추가 연구가 수행되었다.
양식장 C는 다른 양식장에 비해 양식장 면적과 설치되어 있는 가두리 갯수가 적었다. 또한 입식량과 사료 투입량이 적어 양식장 중에서 양식 강도가 가장 낮았으며, 양식도 성어보다는 주로 치어의 양식을 대상으로 하는 어장이었다. 또한 해당 양식장은 치어를 일정기간 양식한 후 다른 양식장으로 이동하기 때문에 양식 기간이 짧고 양식장도 휴지기를 갖는다는 특징이 있다.
양식장 A와 B는 다모류 종조성 및 우점종의 변화 경향, k-dominance curve의 기울기 등 군집의 이격거리별 변화 경향이 상대적으로 유사하였으며, 양식장 C 및 D와 비교하면 양식장과 가까운 거리에서 건강도가 매우 불량한 상태였다. 이러한 차이는 양식장 A와 B의 높은 양식 강도의 영향으로 판단된다.
반면 양식장 B와 C는 약한 경사면에 위치하였고, 양식장 D는 우측에 수로가 위치하여 경사가 급격히 증가하였다. 양식장 B와 D의 양식장 면적이 상대적으로 컸으며, 가두리 개수도 많았다. 그러나 양식어종의 수를 기준으로 한 양식 강도는 양식장 A와 B가 높았으며, 양식장 D의 경우에는 가두리 수에 비해 양식 강도가 낮았다.
양식장 C는 출현 종수와 개체수가 0 m에서 가장 적었고, 이격 거리가 증가할수록 상승하는 패턴을 보여 양식장 A 및 B 군집과 차이가 있었다. 특히 출현 종수는 10 m에서, 개체수는 30 m에서 상승하였다.
균등도는 0–120 m에서 대조정점에 비해 약간 낮았다. 양식장 D의 생태학적 지수는 양식장에서 이격된 거리에 따른 차이가 비교적 적었으며, 60 m 지점에서 상대적으로 낮았다.
72 mg/L)의 범위였다(Table 2). 연구해역의 수질환경특성은 양식장별로 차이가 적었으며, 각 양식장에서 이격거리별 차이도 적었다.
또한 해당 양식장은 치어를 일정기간 양식한 후 다른 양식장으로 이동하기 때문에 양식 기간이 짧고 양식장도 휴지기를 갖는다는 특징이 있다. 이러한 복합적인 이유로 양식활동의 영향은 양식장 주변에서만 낮은 강도로 발현됨을 알 수 있었다.
이상에서와 같이, 어류양식장에서 이격거리별로 수행된 유기물 분석과 다모류 군집분석 결과, 어류가두리 양식이 미치는 영향 정도는 입식량, 먹이 공급량 등의 양식 어류의 생산과 관련된 요인에 의해 주로 영향을 받았고, 양식활동의 영향이 집중되는 또는 영향이 미치는 거리는 양식장 주변의 지형학적인 특성과 유속 등에 밀접한 관련이 있는 것으로 판단된다.
등가시버들갯지렁이를 제외한 우점종 분포는 각각 0 m, 10 m, 60 m 및 30 m, 120 m, 240 m, 대조정점에서 유사하였다. 전자에서는 4그룹종인 루돌프구슬수염갯지렁이의 밀도가 높았고, 후자에서는 BHI에서 제시된 1그룹종과 2그룹종의 개체수가 상대적으로 많았다. 한편 60 m에서는 양식을 일시적으로 중단한 또다른 양식장이 있었고, 비교적 짧은 기간 동안 불규칙적인 양식이 이루어지는 양식장이었다.
종 다양도(H’)는 양식장 A는 0.08–2.90, 양식장 B는 0.30–3.32, 양식장 C는 1.99–3.20, 양식장 D는 2.43–3.02의 범위였으며, 양식장 A와 B는 양식장에서 멀어질수록 다양도가 증가하였다(Fig
PCO분석 결과는 3 및 4그룹종이 10–60 m의 정점과 정방향을 보이며 높은 상관성을 보였으나 유기물 농도는 0 m와 높은 상관성을 보였다. 즉, 양식장 D에서는 양식활동이 미치는 영향거리가 유기물 농도는 0 m, 다모류 군집분포는 60 m까지로 나타나 차이가 있었다. 양식장 D는 현장조사 당시 가두리의 망 교체작업이 진행중이었으며, 0 m 정점의 시료 채집은 가두리의 망 교체 작업이 완료되고 사료가 투여된 직후에 수행되었다.
20%)이었다(Table 2). 퇴적물의 유기물 농도는 전반적으로 양식장 아래(0 m)에서 높았고, 양식장에서 떨어진 정점에서 낮았으며, 특히 TOC, TN, AVS농도에서 이러한 경향이 뚜렷하였다(Table 2, Fig. 3a–3d).

후속연구

또한 양식장 D에서는 주 양식 어종이 참돔이었고 배합사료가 아닌 생선과 크릴을 분쇄하여 과립으로 만든 생사료를 급이중으로, 사료 급이시 주변에 부유물이 많이 발생하는 것을 현장에서 확인하였다. 이러한 이유로 2020년 10월에 양식장 D에서 기존 연구와 다른 방향으로 거리별 추가 연구가 수행되었다. 그 결과 유기물 농도는 0 m에서 가장 높았으나 5월에 비해서는 낮았고, 거리별로도 차이가 적었다.

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Wu RSS. 1995. The environmental impact of marine fish culture: Towards a sustainable future. Mar Pollut Bull 31, 159-166. https://doi.org/10.1016/0025-326x(95)00100-2.

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저자의 다른 논문 :

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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