유독성 Cochlodinium polykrikoides 적조의 최초발생해역으로 알려져 있는 나로도 주변 해역의 해양환경적 특징을 조사하기 위해서 1992년부터 2007년까지 국립수산과학원이 실시한 해양환경측정망 자료 및 적조정보자료와 고흥지방의 기후자료 등을 분석하였다. Cochlodinium polykrikoides 적조는 8월에 나로도 주변 해역에서 최초로 발생한 경우가 가장 많았고, 그 발생시기는 해마다 빨라지고 있는 경향을 보였다. 또한 나로도 주변 해역에서의 표층 염분도 계속 증가하는 추세를 보여, Cochlodinium polykrikoides 적조 발생시기의 빨라짐과의 어떤 관련성을 시사하였다. 한편 나로도 주변 해역에서 Cochlodinium polykrikoides 적조가 최초로 발생할 때는 동일한 시기의 가막만 또는 진해만 해역에 비해 상대적으로 일사량은 많았고 강수량은 적었다. 8월의 나로도 주변 해역의 평균 수온 및 염분은 동일한 시기의 가막만 및 진해만에 비하여 평균 수온은 $0.2{\sim}0.6^{\circ}C$, 염분은 $1.84{\sim}3.91psu$ 각각 더 높았으며, 두 해역에 비해 상대적으로 고온, 고염을 나타내었다. 또한 나로도 주변 해역은 부영양화 해역으로 알려진 진해만에 비해서는 영양염이나 식물플랑크톤의 농도가 현저히 낮았으나, 전체적인 수질환경은 가막만과 크게 다르지 않은 것으로 판단되었다. 주성분 분석결과, 나로도 주변 해역에서 최초로 발생하는 Cochlodinium polykrikoides 적조 요인으로서는 기상인자와 물리적 환경인자인 일사량과 수온이 가장 중요하며, 부차적으로 수질요소인 COD와 용존산소의 농도가 여기에 관여하고 있음을 보여주었다. 태풍 또한 Cochlodinium polykrikoides 적조 발생에 있어 중요한 요인 중의 하나로 생각되었다.
Spatial and temporal aspects of toxic dinoflagellate Cochlodinium.p blooms and consequences of physical features in complex coastal ecosystems, off the southern Korean coast, have been investigated using data obtained from SeaWiFS and AVHRR as well as in-situ observations. Hydrographic parameters measured using CTD sensors were used to elucidate physical factors affecting the spatial distribution and abundance of Cochlodinium.p blooms. The results show spatial and temporal variations of chlorophyll-a (Chl-a) and sea surface temperature (SST) and reveal significant information about Cochlodinium.p blooms and process underlying their evolution. Satellitederived Chl-a estimates appear to be potential in explicating the evolution, movement and distribution of Cochlodinium.p blooms in the enclosed bays of the South Sea. The existence of thromohaline waters offshore provide favorable conditions for the rapid growth and subsequent southward initiation of Cochlodinium.p blooms that are influenced to flow on the offshore branch (OB) during September. It was observed that there was a significant variation in the sun-induced chlorophyll-a fluorescence signal in the remote sensing fluorescence spectra and its high-intensity was recognized during the period of exponential growth and physical transport. Satellite-derived Chl-a concentration during September 1999 ranged between $360mg/m^3$ inside the Jin-hae and adjacent Bays and $1-6mg/m^3$ in offshore waters, with varying Cochlodinium.p abundances 1500 to 26000 cells $ml^{-1}.$ The closely spaced CTD surveys and satellite-derived SST give a complete overview on the initiation of Cochlodinium.p blooms in hydrodynamically active regions of the offshore southern East Sea by the influence of Tsushima Warm Current (TWC).
Real-time PCR을 적조출현주의보 발령에 활용하였다. Cochlodinium polykrikoides 적조예보를 위해 $10cells\;mL^{-1}$ 이상에서 적조출현주의보를 발령하였는데 현미경 검경은 저밀도에서 정확도가 낮기 때문에 이를 보완하기 위해 C. polykrikoides 특이적 real-time PCR을 사용하였다. 6월 말경에 C. polykrikoides이 통영, 남해 해역에 저밀도로 광범위하게 출현하였고 2015년 8월 2일 적조출현주의보를 발령하였다.
우리나라 연안에 주로 발생되는 적조인 Cochlodinium polykrikoides를 빠르고 정밀한 생화학적인 방법으로 측정하기 위한 일종의 maker로서 C. polykrikoides의 세포막에 존재하는 특이 항원성을 가진 막 단백질을 분리하였다. 먼저, C. polykrikoides와 gymnodium sangineum의 세포를 삼투압으로 터뜨린 후 원심분리하여 세포막을 모았다. 그 후 양 적조생물의 세포막은 1 mM DTT가 함유된 50 mM Na-carbonate로 용해하고 SDS-PAGE행하여 용해된 막 단백질을 분리하였다. SDS-PAGE로 분리된 막 단백질은 C. polykrikoides의 세포 막 단백질로 제조한 항혈청을 사용하여 immune-blot한 결과 C. polykrikoides의 120 kDa의 단백질이 G. sangineum의 동일한 크기의 막 단백질과는 서로 다른 항원성을 나타내었다.
Eco-physiological research and the control of Cochlodinium polykrikoides was carried out to elucidate eco-physiological characteristics of red tide organism through culture experiment depending on the condition of photon irradiance. Oxygen consumption of C. polykrikoides was high with a value of 1.12 mg/L/hr in the dark compared with that of 0.13 mg/L/hr at $100{\mu}mEm^{-2}s^{-1}$. DO values in a circular chamber with the lapse of time in seawater containing C. polykrikoides were declined in the dark period. DO values of seawater containing C. polykrikoides in the dark were declined from 7.01 mg/L to 2.65 mg/L in 30 cm depth and from 7.01 mg/L to 6.63 mg/L in 5 cm depth depending on the depth of circular culture vessel. Olive flounder, Paralichthys olivaceus and file fish, Stephanolepis cirrhifer exposed to Cochlodinium showed the separation of the lamella epithelium from gill filament, which disrupted the respiratory process at the gill level.
최근 10여년 동안 적지 않은 경제적 손실을 가져온 만성적인 남해안 Cochlodinium 이상 증식의 발생 메커니즘과 구제 방안에 대해 물질보존과 수리생태학적 관점에서 사고실험을 시도 하였다. 그 동안 과학적인 해석의 대상에서 빠져 있었던 몇 가지 현장 정황에 대한 해석과 식물플랑크톤의 보존식에 대한 논의를 통하여 적어도 지금까지 통설로 여건왔던 것과는 다른 해석이 가능하였다. 부영양화 유발 주장의 과학적 근거는 취약한 것으로 판단되었고, 목표 생물을 박멸하는데 기초한 구제 방안은 환경친화적인 경쟁 부양으로 대체하는 것이 이론적 관점에서 바람직한 것으로 드러났다. 적조 발생 메커니즘에 대해서는 수렴-부상-결집 가설을 제시하고자 한다
본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물을 이용하여 적조생물인 Cochlodinium polykrikoides을 제거하는 실험을 수행하였다. 최적의 적조제거 조건을 도출하기 위해 준설퇴적물의 투입량 및 입자크기, 열처리, 첨가제 종류 및 함량, 적조 분포 깊이 등의 인자를 조절하였다. 준설퇴적물의 적정 투입량은 6~10 g/L 정도였으며, 이를 살포했을 때 제거율은 60분 후 73~93%이었다. 실제 바다에 투입시 단위면적당(1 $m^2$) 건조한 준설퇴적물 기준으로 6~10 $kg/m^3$를 살포하는 것이 필요하다. 준설퇴적물의 입자크기가 작을수록 적조제거율이 증가했다. 입자크기가 <100 ${\mu}m$일 때 제거율이 93%로 100 ${\mu}m$${\mu}m$ 입자의 경우(51%)보다 훨씬 높았다. 준설퇴적물의 90% 이상이 100 ${\mu}m$ 이하의 크기를 차지하므로 준설퇴적물을 별다른 처리없이 살포했을 때 상당한 효과를 거두리라고 본다. 준설퇴적물에 첨가제(CaO)를 넣어서 적조제거에 높은 효율(99%)을 얻었다. 첨가제의 적정량은 5~10%이지만 pH 상승을 고려해서 가능한 소량 투입하는 것이 적합하다. 적조 분포 깊이가 깊을수록 제거효율은 증가했다. 깊이가 5 cm 일 때 제거효율이 83%이었고 50 cm 깊이에서는 93%이었다. 바다에서 적조가 발생하는 깊이는 3 m 이내이고, Cochlodinium polykrikoides 대부분이 1 m 이내의 깊이에 존재한다. 이 실험결과를 통해 실제 바다에 준설퇴적물을 적용하면 더 높은 적조 제거효율을 얻을 수 있으리라고 기대한다. 연안어장 준설퇴적물(<100 ${\mu}m$) 10 g/L을 투입하여 적조를 최대 93%까지 제거할 수 있었으며, 이 결과는 황토를 이용한 결과(90~97%)와 비슷했다. 본 연구결과는 연안어장 준설퇴적물 살포법이 기존의 황토살포법을 대체할 수 있을 정도로 처리효율이 뛰어남을 보여주었다.
In 2005, harmful dinoflagellate Cochlodinium polykrikoides was first occurred on July 18 and disappeared on September 12 in the Yeosu waters of the South Sea of Korea. During C. polykrikoides blooms, the species of Protoperidinium was isolated from Jabong Island in Yeosu in the middle of August, 2005. The surface water temperature at the sampling site was $25^{\circ}C$, and salinity was 33.1 psu. The specimen was somewhat large in size and was longer than its width. The shape was close to being ovoid, with an apical horn. This study discovered cells with colorless and transparent ingested chain-forming C. polykrikoides. However, this species was not abundant, implying low grazing impact on C. polykkoides.
Cochlodinium polykrikoides는 1995년에는 전남 고흥군 연안에서 발생한 적조는 동의 강릉연안까지 광범위한 해역에 발생하여 750여억 원의 엄청난 재산상의 피해를 가져 왔다(Kim et al., 1997). Cochlodinium의 생태적인 특징과 관련된 어류패사 기구에 대한 연구에 의하면 Cochlodinium이 분비하는 점액성분에 의한 호흡곤란과 질식(Lee, 1996), 유해활성산소와 관련된 산화적 반응에 따른 아가미 기능 저하(Kim et al, 2000) 및 독성물질에 의한 폐사(Onoue et al., 1985; Yuki and Yoshimatsu, 1989) 등이 보고되었으나, 아직까지 명확한 폐사 원인은 구명되지 않았다. (중략)
본 연구는 양식산 참돔과 넙치를 Cochlodinium polykrikoides 적조에 노출시켜 노출 시간에 따른 생존율, 호흡수, 혈중 스트레스 지표 및 조직학적 변화를 비교 조사하였다. 대조구는 자연해수를 사용하였고, 실험구는 C. polykrikoides 밀도를 5,500±200 cells/ml로 설정하였다. 그 결과, 참돔은 적조 노출 1시간 이내, 넙치는 적조 노출 5시간 이내 전량 폐사하였다. 생리학적 반응을 분석한 결과, 참돔은 적조 노출 후 혈중 Glucose 농도가 감소하였으며, 혈중 GOT 및 GPT농도는 증가하였고, 혈중 SOD 농도는 감소하고, CAT 및 GPx 농도는 증가하는 경향을 보였다. 넙치는 적조 노출 후 혈중 Cortisol 및 GOT, GPT 농도가 증가하였고, 혈중 Glucose 농도는 적조 노출 1시간째 증가한 이후 감소하였으며, 혈중 SOD, CAT, GPx 농도는 노출 1시간째 감소한 이후 증가하였다. 조직학적 분석 결과, 참돔과 넙치의 아가미에 구조적인 손상이 발생하였다. 결론적으로 5,500 cells/ml 밀도의 C. polykrikoides 적조 노출은 양식산 참돔과 넙치에게 산화적 스트레스로 작용하여 체내 항산화 방어 기작을 활성화하고, 간과 아가미의 손상을 발생시키는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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