Background: The objectives of this study were to establish a swimming capability model for largemouth bass using the FishXing (version 3) program, and to determine the swimming speed and feasibility of fish passage through a waterway tunnel. This modeling aimed to replicate the waterway tunnel connecting the Andong and Imha Reservoirs in South Korea, where there is a concern that largemouth bass may be able to pass through this structure. As largemouth bass are considered an invasive species, this spread could have repercussions for the local environment. Results: Flow regime of water through the waterway tunnel was calculated via the simulation of waterway tunnel operation, and the capability of largemouth bass to pass through the waterway tunnel was then estimated. The swimming speed and distance of the largemouth bass had a positive linear function with total length and negative linear function with the flow rate of the waterway tunnel. The passing rate of small-size largemouth bass (10-30 cm) was 0%at a flow of $10m^3/s$ due to rapid exhaustion from prolonged upstream swimming through the long (1.952 km) waterway tunnel. Conclusions: The results of FishXing showed that the potential passing rate of large size largemouth bass (>40 cm) through the waterway tunnel was greater than 10%; however, the passage of largemouth bass was not possible because of the mesh size ($3.4{\times}6.0cm$) of the pre-screening structures at the entrance of the waterway tunnel. Overall, this study suggests that the spread of largemouth bass population in the Imha Reservoir through the waterway tunnel is most likely impossible.
본 연구는 외래어종인 큰입배스(Micropterus salmoides)의 서식특성에 미치는 인자들을 검토한 후, 이를 바탕으로 실험실 실험을 통해 큰입배스의 서식특성에 미치는 인자들의 영향을 살펴보는 것을 목적으로 수행되었다. 큰입배스의 서식특성에 영향을 미치는 인자로 수온이 확인된 현장조사 결과를 바탕으로, 수온에 따른 큰입배스의 서식특성 변화를 실험실 실험을 통해 살펴보았다. 4계절 동안 수행한 실험결과로부터 겨울철에는 비교적 높은 수온을 선호하며, 여름철에는 낮은 수온을 선호하는 것을 확인하였다. 봄철에는 수온의 증가와 관계없이 겨울철에 형성된 서식처에서 산란하는 것으로 나타났다. 서로 다른 크기의 큰입배스가 공존하는 경우 개체의 크기별로 분리된 서식처를 형성하는 것이 확인되었으며, 분리된 서식처 영역 내에서는 장애물 주변을 선호하는 것이 관찰되었다. 장애물과 수온에 대한 배스의 선호도를 살펴본 결과, 수온보다는 장애물을 더욱 선호하는 것으로 나타났다. 또한 서식처 형성 이후에도 태양광을 모사한 조명의 유무에 따라 새로운 서식처를 형성하는 것으로 확인된다.
수생태계에서 외래종의 문제는 국내뿐만 아니라 국제적으로도 많은 문제를 야기하고 있다. 배스의 경우 높은 포식압으로 수생태계 내에서 상당한 교란 요인으로 작용하고 있으며, 환경부에서 위해종으로 선정되어 관리 받고 있다. 본 연구에서는 위해종인 배스가 국내토착종인 붕어의 개체군에 미치는 영향을 파악하였다. 조사는 총 7지역의 저수지에서 시행하였으며, 배스의 유무에 따라 붕어의 길이분포와 길이무게 상관관계를 분석하였다. 연구결과 배스가 서식하는 지역의 붕어 개체군은 1년생 이하 치어의 비율이 전반적으로 높지 않았고 오히려 2년생 이상의 큰 개체의 비율이 높게 나타났다. 반면 배스가 서식하지 않는 호소의 붕어 개체군은 1년생 이하의 비율이 높게 나타나 일반적인 성장 패턴을 보였다. 또한 배스의 직접적인 먹이가 되는 1년생 이하의(160 mm 이하) 붕어개체를 대상으로 길이-무게 상관관계 분석 결과 배스가 서식하지 않는 호소에서 매개변수 b값이 2.909, 배스가 서식하는 호소에서는 매개변수 b값이 3.100로 나타나 배스가 존재하는 환경에서 붕어의 무게가 상대적으로 더 빠르게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 배스의 포식에 직접적으로 영향을 받는 호소내 개체군이 생존을 위해 상대적으로 빠른 성장 전략을 사용한 것으로 사료되었으며, 이와 같은 현상은 붕어뿐만 아니라 국내 토착하는 다른종에서도 유사하게 확인될 것으로 판단된다.
본 연구는 도시 인공호수에서 서식하는 큰입배스 위 내용물 분석을 통해 먹이 다양성에 따른 성장 특성과 수생동물 군집 특성을 조사하였으며 대상호수는 국내에서 가장 큰 도시 인공호수 중 하나인 일산호수에 대하여 실시하였다. 큰입배스의 길이와 무게의 관계에 따라 Zone III(생태 구역)에서의 체중증가속도가 다른 Zone보다 더 빠른 것으로 나타났다. 어류 총 16종 및 9종이 각각 Zone III 및 Zone I, II(인공 구역)에서 관찰되어 Zone III의 어류의 종다양성이 Zone I, II에 비해 높았다. 상대중요성지수(IRI)는 Zone III에서 Zone I, II에 비해 더 다양하였으며, 공복율을 고려할 때 먹이 스트레스는 Zone I, II에서 더 심각한 것으로 나타났다. 어류의 군집분석 결과, 피라미 Zacco platypus가 우점종인 것으로 나타났고, 긴몰개 Squalidus gracilis majimae와 밀어 Rhinogobius brunneus는 Zone III에서만 풍부하게 발견되었다. Zone I, II에서 나타난 먹이종의 낮은 다양성을 고려할 때, 소금쟁이류 Heteroptera와 같은 절지동물문은 Zone I, II에서 Zone III에 비해 큰입배스의 위 속에서 상대적으로 높은 비율로 관찰되었다. 본 연구에 의해 큰입배스의 위 내용물 분석과 같은 간접적인 평가에 의해 수생동물 군집의 특성을 파악하는 것이 가능한 것으로 나타났다.
배스(Micropterus salmoides)는 수생태계에서 최상위단계에 위치하는 생태계교란 어종으로 심각한 담수생태계의 불균형을 초래하고 있다. 배스의 퇴치 및 관리를 위한 다양한 시도를 하고 있지만 효과적인 방안은 없는 상황이므로 배스의 고유한 특성에 기반한 개체군 감소의 효율성을 극대화할 수 있는 방식을 모색하였다. 본 연구에서는 배스의 Transcriptom 분석으로 Unigene contigs는 182,887개, 그리고 정자-난자 인식 단백질인 IZUMO1과 Zona pellucida sperm-binding protein의 유전자에서 CRISPR/Cas9 system을 적용할 최종 Target sequence는 12종을 산출하였다. 각 Target sequence를 인식할 수 있는 12종의 sgRNA를 합성한 후 후속 연구에 사용할 12종의 Cas9-sgRNA ribonucleoprotein (RNP) complex를 제작하였다. 본 연구에서는 차세대염기서열 분석법으로 정자-난자 인식 단백질을 암호화하는 유전자를 탐색하였고, CRISPR/Cas9 system으로 유전자를 편집하여 번식행동은 하지만 수정란을 형성하지 못하는 생식세포를 생산하는 불임개체를 유도하기 위한 조성물 개발 과정을 확립하였다. 그리고 배스와 동일한 수계에 있는 고유 생물종의 서식에는 영향을 미치지 않는 생태교란종 관리 방안으로서의 유용성을 검증하기 위한 후속 연구의 귀중한 기초 자료를 확보하는데 기여했다고 판단된다.
Imha Reservoir is connected to Andong Reservoir via a diversion tunnel allowing water to pass between. The diversion tunnel is equipped with screens to exclude exotic largemouth bass due to their predatory impacts on prey assemblages resulting in a degradation of species richness of local fish fauna and extinction of local fish populations in Korea. Flow pattern changes resulting from the fish screens and trash racks were investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model. Numerical simulations showed that the decrease in the discharge capacity of the tunnel is approximately 8.6% and the headloss coefficient for fish screen at Andong intake tower was determined to be 1.5. In order not to allow the small fishes enough to pass through the wire openings enter into Imha Reservoir through tunnel, the velocity in the tunnel should be greater than 1.48 m/s which is a critical ascending velocity of the bass. This study suggests that it can keep the velocity higher enough to exclude largemouth bass when a gate opens with the condition of 1.0m difference in water stage between two reservoirs.
한국에 도입된 외래어종 배스 Micropterus salmoides 9 집단의 유전 다양성 및 집단구조를 AFLP 분석을 통해 조사하였다. 3쌍의 primer 조합을 이용한 AFLP 분석에서 총 299.2개의 밴드가 생성되어 다형성 밴드의 비율은 14.1$\sim$21%로 유사하게 나타났으며, 이형접합률 (0.054$\sim$0.067) 및 유전적 다양성 (0.069$\sim$0.085)은 낮은 값을 보였다. 집단간 유전적 거리 및 상동성 분석 역시 유사한 결과를 나타내어 본 연구에 사용된 배스 9집단은 유전적으로 매우 밀접한 근연관계를 나타내었다. 또한 집단간 분화도가 비교적 높게 나타나 9집단의 유전적 분화가 빠르게 진행 중인 것으로 나타났다. 따라서 배스 집단의 낮은 유전 다양성과 집단간 분화도 값은 매우 작은 집단이 팔당호에 처음 도입되어 우리나라 전 수계에 확산되었음을 암시한다.
Min-Gi Han;Ran Lee;Hyun Jung Park;Kyung Hoon Lee;Hyuk Song
한국동물생명공학회지
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제38권4호
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pp.225-235
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2023
Background: Largemouth bass (Micropterus salmoides) is introduced species that has caused aquatic ecology activity both in vitro and in vivo were investigated for the possibility of application of the bass extract as an alternative feed ingredient. Methods: The bass oil was extracted using a 1-L supercritical extractor, while the protein was extracted from 250 g of bass dry matter, which was dissolved in 1 mL of H2O at 50℃. Both oil and protein extracts were evaluated antioxidant activities and the level of DPPH radical scavenging assay and nitric oxide (NO) production assay with lipopolysaccharide response. Oral administration of 6.6 µL/g bass protein and 5.38 µL/g bass oil conducted for investigating serological and physiological effect. Results: DPPH radical scavenging showed similar radical scavenging ability of 50 µM of ascorbic acid at 200 ㎍ of protein and 10% of oil treatment. NO concentration was diminished by the treatment of bass oil. Oral administration of both bass oil and proteins to mice showed that the body weight increase rate of the bass oil treated group was significantly reduced by 1.55 g compared to the other groups. The number of white blood cells (WBC) was increased by 4.52 k/µL in the bass protein-treated group and 4.44 k/µL in the bass oil-treated group compared to the control group. However, the serum IgG level did not show a significant difference between the bass extract-treated groups and the control group. Conclusions: These studies demonstrate that both bass oil and proteins extracted from the bass not only provide excellent effects of antioxidant and immune activity but can also be used as functional food supplements.
본 연구에서는 동진강 수계에서 외래 교란어종(큰입배스와 블루길)에 대한 물리적 서식지 및 화학적 수질특성의 영향을 분석하였다. 또한 큰입배스(Micropterus salmoide)와 불루길(Lepomis macrochirus) 각각 어종에 대한 우점 지역(출현 지역)과 비출현 지역을 구분하였고, 수 화학(Water chemistry) 및 어류서식지 특성(하상구조 등)에 대한 상관도 분석을 실시하였다. 두 교란어종의 상대 풍부도는 BOD, PO4-P 및 pH의 수질이 악화됨에 따라 크게 감소하였으나, NO3-N 및 전기전도도에 따른 풍부도 변화는 보이지 않았다. 블루길은 동진강 수계의 우점 지역(출현지역)과 비출현 지역 두 지역 사이에 서식지 구조적 측면에서 유의한 차이를 보이지 않은 반면, 큰입배스는 두 지역 간의 비교군에서 뚜렷한 차이를 보였고, 특히, 실트, 자갈, 암반과 같은 하상구조에서 뚜렷한 차이를 보였다. 동진강에서 우점종은 피라미(14.6%), 불루길(14.0%) 및 큰입배스(9.8%)로서 나타났다. 즉, 외래 생태교란종이 전체 개체수의 24%를 차지하여, 동진강 수계는 외래종의 분포는 유기물 오염 및 영양염(P) 오염에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 일본전국을 연구대상지로 선정하고 대상지에 서식하고 있는 대표 외래어종인 배스와 블루길의 공간적 서식분포 특성을 평가하였다. 또한 GAM, GLM, CTA 등의 세가지 통계 기법을 이용하여 일본전국에서의 해당 어종에 대한 공간적 분포패턴을 예측하였다. 그 결과 배스와 블루길 등의 외래어종은 인구 및 댐 풍의 인위적인 환경인자와 유의한 정의 관계를 보임에 따라 외래어종의 확산에 미치는 인간활동의 부정적인 영향이 확인되었다. 또한 회귀모델을 통한 해당어종의 서식확률 예측을 통한 배스와 블루길의 서식 분포는 각각 GAM (AUC: 0.88, Kappa: 0.42)과 CTA (AUC: 0.92, Kappa: 0.44)에 의해서 가장 정확하게 예측되는 것으로 평가되었고, 가장 유의한 환경인자는 연평균기온으로 나타났다. 따라서 각 생물종별로 서식확률을 추정하고 예측하는데 있어서 적합한 통계모델에 대한 검증은 생물종별로 선행되어야 할 필요가 있을 것으로 판단된다. 비록 본 연구의 연구대상지는 일본이지만 국내의 경우도 최근 들어 어류를 포함한 생물조사가 다수의 조사연구에서 광역적으로 시행되고 있기 때문에 본 연구와 같은 다량자료를 이용한 광역 스케일에서의 생물종의 서식확률 및 출현종수에 대한 연구가 충분히 가능할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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