Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 2671-9940(Print)
ISSN : 2671-9924(Online)
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology Vol.53 No.1 pp.49-59
DOI : https://doi.org/10.3796/KSFT.2017.53.1.049

Growth of sea cucumber (Apostichopus japonicus, Selenka) to different stocking densities and body sizes, with monitoring and the use of VIE tags

Sunju MOON, Inyeong KWON1, Taeho KIM2*
South Sea Fisheries Research Institute, National Institute of Fisheries Science, Yeosu 59780, Republic of Korea
1Department of Fisheries Science, Graduate School, Chonnam National University, Yeosu 59626, Republic of Korea
2Division of Marine Technology, Chonnam National University, Yeosu 59626, Republic of Korea

† Two authors equally contributed to this study.

Corresponding author : kimth@jnu.ac.kr, +82-61-659-7121, +82-61-659-7129
December 19, 2016 February 11, 2017 February 11, 2017

Abstract

The objective of this study was to investigate the growth rate and the optimal stocking density of sea cucumbers. Grow-out was studied in situ by conducting a follow-up survey using visible implant elastomer (VIE) tags. The rearing systems were made of polypropylene pipe for the frames and netting. The experiment ran for 70 days near Yeosu, Korea in the water depth of about 7 m. A total of 576 sea cucumbers which have three groups of body sizes (small: 5.15, medium: 12.34 and large: 23.26 g) were used. The five groups of stocking densities (150, 300, 450, 600 and 850 g/m2) in rearing system for sea cucumber were considered. Sea cucumbers were fed a mixed diet (mud, mineral, fish meal, etc.). The feed was supplied to 10% of their body wet weight once every 7 days. The survival rate (73%) of sea cucumber in 850 g/m2 was lower than those of other density groups (150 g/m2: 89%, 300 g/m2: 84%, 450 g/m2: 78% and 600 g/m2: 86%). The survival rate of medium size group was higher than those of small and large groups regardless of the density (P<0.05). Most of density groups have no significant difference except for 850 g/m2 (P>0.05). The growth rate of small size group (0.63% day-1) was higher than those of medium (0.38% day-1) and large (0.34% day-1) group regardless of the density (P<0.05). The threshold water temperature was 11.0°C for sea cucumber growth in winter season.


해상에서 VIE 추적 조사에 의한 양성 기구의 수용 밀도 및 개체 크기별 해삼 (Apostichopus japonicus , Selenka)의 성장 비교

문 선주, 권 인영1, 김 태호2*
국립수산과학원 남해수산연구소
1전남대학교 대학원 수산과학과
2전남대학교 해양기술학부

초록


    National Research Foundation of Korea
    NRF-2016R1D1A1B03930185

    서 론

    해삼 (Apostichopus japonicus, Selenka)은 위도 35°N에서 44°N의 아시아 연안에 주로 분포하며 (Levin, 1982), 외해수의 영향을 받는 한국의 전 연안에 서식하는 수산 무척추 동물이다 (MIFAFF, 2012). 또한 해삼은 한국을 비롯하여 중국, 일본 등에서 전통적으로 중요한 수산 자원으로 취급되어져 왔으며 (Sloan, 1984), 개체군 보존 관리 보호종에 속하는 고부가가치 품종이다. 특히, 해삼은 중화권 시장에서 고가로 판매 되고 있는 판매자 수요 품목으로 정부의 10대 수출 전 략 품종으로서 상당한 가치가 있다 (MIFAFF, 2012).

    한국의 해삼 생산량은 2002년도에 833 MT으로 가장 작았으나, 2007년에는 2,936 MT로 증가하였다. 그러나 그 후 생산량이 다소 감소하기 시작하여 2009년에는 2,789 MT이었고, 2012년에는 1,935 MT으로 감소하였 다가 2014년에는 2,139 MT으로 생산량이 다시 증가하 였다 (KOSIS, 2015). 이에 배해 해삼의 수출량은 지속 적으로 상승하고 있는데, 2011년부터는 해삼 소비량이 가장 많은 중국 현지에서 양식된 해삼의 대량 공급으로 인해 한국의 해삼 수출량이 감소하였을 뿐 여전히 수요 에 비해 생산량은 부족한 실정이므로 자연산 해삼만으 로는 그 수요를 충족하지 못하고 있는 실정이다.

    따라서 한국에서도 해삼을 대량으로 생산하기 위해 서는 해상의 환경 조건에서도 해삼을 안정적으로 양성 할 수 있는 해삼 양성 기구의 개발이 필요하다. 그러나 지금까지 해삼 양성 기구 개발에 관한 연구는 전세계적 으로 비교적 많이 시도되지 않았다. Kim (2005)은 통발 형 해삼 양성 기구를 제작하여 그것의 성능을 조사하였 으며, Qin et al. (2009)은 못에서 해삼 은신처의 재료를 달리하여 해삼의 생존율 및 성장률을 조사하였다. 그리 고 Dong et al. (2010a)은 해삼의 성장에 적절한 은신처 를 개발하기 위하여 원형 수조에서 은신처의 재료 및 색깔을 달리하여 해삼의 행동을 조사하였다. Oh (2013) 는 침하식 해삼 양성 기구의 안정성을 검토하기 위해 수치 모델링에 의한 해삼 양성 기구의 구조 역학적 성능 을 분석하고 튜브형 셸터로 구성된 침하식 해삼 양성 기구를 해상에 설치한 후 먹이 지급 및 미지급 조건에 따른 해삼의 생존율 및 성장률을 조사하였다. Kim et al. (2015)은 전산 유체 역학을 통해 해삼·전복 복합 양 성 기구 내부의 용존 산소 농도를 해석한 후 실내 수조 에서 해삼과 전복의 생존율과 성장률을 조사하였다.

    한편, 생물의 양성 시 수용 밀도는 생물의 생존, 성장, 행동, 건강과 섭식뿐만 아니라 수질에까지 직접적인 영 향을 주는 중요한 요소 (Rowland et al., 2006)이다. Li and Li (2010)는 중국 융순에서 홍해삼 유생의 밀도, 수 온 및 염분에 따른 생존율 및 성장률에 대해서 조사하였 으며, Qin et al. (2009)은 지수식 양식장에서 해삼 (A. japonicus)의 먹이 지급 및 미지급 조건에 따른 최적 밀 도를 조사한 결과, 초기 입식 밀도가 낮을수록 해삼에 성장의 긍정적인 영향을 끼침을 알 수 있었다. Asha and Diwaker (2013)는 수조에서 6가지 밀도에 따른 해삼의 부화율에 대해서 조사하였다. 그리고 Dong et al. (2010b)은 해삼 (A. japonicus) 개체 크기 및 양성 밀도에 따른 성장을 비교하였고, 그 외 밀도의 영향에 대한 해 삼 (Holothuria scabra)의 생존 및 성장 평가를 위한 연 구가 진행된 바 있다 (Battaglene et al., 1999; Pitt et al., 2004). Battaglene et al. (1999)은 초기 입식 밀도가 6∼32 g/m2인 0.8∼1.5 g 사이의 해삼 (H. scabra)의 경 우 입식 밀도가 약 225 g/m2에 도달하면 성장이 감소한 다고 하였다. Slater and Carton (2007)은 초기 평균 무게 가 109.1 g인 해삼 (Australostichopus)을 대상으로 초기 입식 밀도에 대해 조사한 결과, 해삼의 성장에 적합한 적정 초기 밀도는 220∼550 g/m2이며, Dong et al. (2010b)은 초기 무게 5∼6 g 사이의 해삼 (A. japonicus) 을 사용하여 27.95∼300.5 g/0.1 m3의 초기 입식 밀도 조건에서 성장을 비교한 결과, 104 g/0.1 m3에서 해삼의 성장률이 가장 높게 나타났다. 상기에서와 같이 지금까 지 해삼의 적정 수용 밀도를 구명하기 위한 연구가 비교 적 많이 진행되었으나, 해삼 초기 무게와 초기 입식 밀 도 조건에 차이가 있었으며, 초기 입식 밀도뿐만 아니라 해삼이 성장함에 있어 변화하는 입식 밀도의 영향에 대 한 연구는 거의 진행된 바가 없다.

    따라서 이 연구에서는 해삼의 적정 입식 밀도를 구명 (究明)하기 위하여 해상에서 해삼 양성 기구의 단위 면 적당 해삼의 초기 수용 밀도를 5종류로 달리하고 해삼 을 무게에 따라 소형, 중형 및 대형으로 구분한 후 해삼 의 표피에 엘라스토머 형광 태그 (visible implant elastomer; VIE) 표지표 (tags)를 주입하여 해삼의 크기 별 생존율과 성장률을 추적 조사하였다.

    재료 및 방법

    실험 재료

    이 실험에서 사용한 해삼은 전남 여수 연안에서 나잠 어업에 의해 채포된 것으로, 초기 무게에 따라 소형 그 룹 (5.15 ± 1.14 g), 중형 그룹 (12.34 ± 2.29 g) 및 대형 그룹 (23.26 ± 2.23 g)으로 나누었으며, 총 개체수는 576 마리이었다.

    이 실험에서 사용한 해삼 양성 기구는 Fig. 1과 같이 길이가 0.96 m이고 폭이 0.67 m이며, 높이가 0.35 m인 사각 프레임과 은신처용 파이프로 구성되어 있다. 이 기구의 총 체적은 0.23 m3이고, 해삼이 서식처로 이용 할 수 있는 면적은 양성 기구의 프레임 파이프를 포함 하여 3.3 m2이다. 또한 해삼 입식 시 최소 입식 밀도 실험을 위해 길이가 0.96 m이고, 높이가 0.35 m이며, 두께가 2.56 mm인 검정색 PVC판을 삽입하여 부착 가 능 면적을 4.01 m2으로 하였다. 그리고 해삼이 기구 밖 으로 빠져나가지 못하도록 기구의 바깥쪽에 이중 그물 을 씌웠다. 이 경우 안쪽 그물은 나일론 재질의 여자 그물감 (그물코 크기: 4.2 mm)을, 바깥 그물은 그물코의 크기가 5 mm인 PE 재질의 그물감 (Td 380✕12)을 사 용하였다.

    실험 방법

    이 실험은 수온, 염분 등 해양 환경 조건에서 양성 기구의 구조와 수용 밀도에 따른 해삼의 생존율과 성장 률을 조사하기 위하여 2014년 10월 30일부터 2015년 1월 7일까지 70일간 Fig. 2와 같이 전라남도 여수시 신 월동 신해양수산 가두리 양식장에서 수행하였다. 실험 에서는 수심이 약 7 m인 해역의 저층에 총 5개의 해삼 양성 기구를 연승 수하식 방식으로 설치하였다. 또한 수온, 염분 등 해상의 환경 조건과 개체 크기 및 수용 밀도에 따른 해삼의 크기별 성장 특성을 구명하기 위하 여 초기 무게에 따라 총 세 그룹으로 나눈 해삼의 표피 에 Fig. 3과 같이 VIE 표지표를 실험실에서 주입한 뒤 7일간 실내 순치 후 해상에 설치된 양성 기구에 입식하 였다. 그런데 해삼은 어류나 갑각류와는 달리 코드화된 와이어 표지 (coded-wire tag; CWT)와 같이 표피에 삽 입하는 표지의 경우 탈락되기가 쉽고 (Battaglene and Bell, 1999), 해삼의 표피에 상처를 내거나 표식을 하는 경우에는 비교적 짧은 기간 내에 표피의 상처 부위가 회복이 되므로 이들 표지를 이용하여 조사를 하는 경우 실험 기간에 매우 제한을 받는다 (Purcell et al., 2006). 따라서 이 연구에서는 장기간 표지를 유지하기 위하여 VIE 표지를 사용하였다 (Kirshenbaum et al., 2002; Purcell et al., 2006).

    한편, 해삼의 초기 입식 밀도의 경우 Slater and Carton (2007)의 220∼550 g/m2Dong et al. (2010b)의 20 ind./100 L (102∼122 g/0.1 m3)를 기준으로 하여, 본 실 험에서는 초기 수용 밀도를 (a) 150 g/m2 (개체 크기별 15마리씩 총 45마리), (b) 300 g/m2 (25마리씩 총 75마 리), (c) 450 g/m2 (35마리씩 총 105마리), (d) 600 g/m2 (48마리씩 총 144마리) 및 (e) 850 g/m2 (69마리씩 총 207마리)와 같이 5단계로 구분하였다. 실험에서는 펄, 해 조분 (감태분, 모자반분, 미역분, 다시마분), 미네랄 등으 로 구성된 해삼 양성용 건식 혼합 사료 (단백질 13%, 지 방 2%, 조섬유 5%, 조회분 50%, 칼슘 1∼4.5%, 인 0.8%) 를 7일 간격으로 지급하였으며, 먹이 지급량은 해삼 습중 량의 약 10%이었다 (Yang et al., 2005).

    실험 시 약 23일 간격으로 해삼의 습중량을 측정하였 으며, 이 경우 저층에 설치된 해삼 양성 기구를 들어 올려 각 기구에 들어 있는 해삼의 개체수를 확인한 후 전체 해삼의 30%를 약 1분 동안 타월로써 해삼의 몸에 묻어 있는 물기를 닦아내고 체내에 있는 물이 충분히 빠지도록 한 후 전자저울 (SW-1, CAS, 0∼600 g, China)을 사용하여 해삼의 습중량을 측정하였다. 해삼 의 습중량 측정이 완료되면 각 양성 기구에 해삼을 다 시 넣고 양성 기구를 재설치하였다.

    한편, mini-CTD (CTD-Diver, Eijkelkamp Soil & Water, Netherlands)를 양성 기구에 부착하여 매 10분 간격으로 실험 해역의 수온 및 염분을 연속으로 측정하 였고, 다항목 측정기 (YSI-556MPS, YSI, USA)를 사용하 여 용존산소 (DO, 감도: 0∼50 mg/L) 및 수소이온농도 (pH, 감도: 0∼14)를 약 3일 간격으로 측정하였다.

    결과 분석 방법

    이 연구에서 해삼의 생존율은 다음의 식으로 계산하였다.(1)

    생존율 (%) =  ( n f / n i ) × 100
    (1)

    • (1) 식에서 ni는 해삼의 초기 개체수이고, nf는 해삼 의 최종 개체수이다.

      해삼의 습중량을 이용하여 해삼의 일간 성장률 (specific growth rate; SGR), 즉 SGR (% day⁻1)은 다음 식과 같이 계산하였다.(2)

      S G R ( % day -1 ) = ( ln  W f  ln  W i ) × 100 / d
      (2)

    • (2) 식에서 Wi는 해삼의 초기 무게 (g)이고, Wf 는 해삼의 최종 무게 (g)이며, d는 실험 일수이다.

      측정한 자료에 대한 결과 분석은 모두 통계 분석을 통해 유의함을 증명하였다. 즉 밀도 (5개 그룹)와 해삼 크기 (3개 그룹)별 해삼의 생존율 및 성장률에 대해 일 원 배치 분산 분석 (ANOVA test)을 이용하여 그룹 간 유의한 차이를 분석하였고, 이 경우 통계 분석에 사용 된 소프트웨어는 SPSS v.21이었다. 또한 해삼의 성장에 대한 수온 및 밀도의 영향을 분석하기 위하여 통계 해 석 소프트웨어인 EViews 4.0 (Quantitative Micro Software Corporation)을 이용해 회귀 분석을 하였다. 이 경우 종속 변수와 독립 변수의 관계를 분석하기 위 해 각각 다음의 식과 같은 회귀 모형을 설정하였다.

      S G R t = α + β 1 × T e m p t + β 2 × T e m p t 2 + ε t
      (3)

      S G R f ( A , L , M , S ) = α + β 1 × D _ d e n s i y + β 2 × D _ d e n s i y 2 × ε f
      (4)

    • (3) 식은 해삼이 성장 (SGRt)함에 있어 수온 (Temp.) 의 영향을 분석하기 위한 회귀모형이고, (4) 식은 해삼 의 성장에 대한 입식 밀도의 영향을 분석하기 위한 회 귀 모형으로 해삼의 개체 크기 [전체 (A), 대형 (L), 중형 (M), 소형 (S)]별 최종 성장률 (SGRf)을 종속 변수로 하 고 최종 입식 밀도에서 초기 입식 밀도의 차이 (D_density)를 독립 변수로 두었다. 또한 (3), (4) 식에서 ε는 오차항(error term)이고, t는 측정 시간이다.

    결 과

    해양 환경 조건

    2014년 10월 30일부터 2015년 1월 7일까지 70일간 10분 간격으로 연속 측정한 시험 해역의 수온과 염분 자료는 Fig. 4와 같다. 이것에서 보면, 이 기간 동안 최 고 수온은 19.75℃이었고, 최저 수온은 5.43℃이었으 며, 평균 수온은 12.01℃이었다. 또한 염분의 경우 최고 치는 33.34 psu이었고, 최저치는 28.73 psu이었으며, 평 균은 30.06 psu이었다. 실험 기간 동안 측정한 용존산소 및 수소이온농도를 월별로 측정한 결과, 용존 산소는 7.32∼11.79 ppm이었고, 수소이온농도는 7.77∼8.0의 범위로 나타났다.

    생존율과 성장률

    생존율

    수용 밀도에 따른 해삼 개체 크기별 생존율은 Fig. 5와 같다. Fig. 5에서 밀도 (a)와 밀도 (e) 외의 다른 실험구의 경우 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않 았다(P>0.1). 개체 크기별 해삼의 생존율은 평균 89%로 높게 나타났고, 중형 (M) 개체에서 해삼의 생존율이 100%로 가장 높았으나, 소형 (S) 개체의 경우 생존율이 58%로 가장 낮았다 (P<0.1). 그리고 수용 밀도를 고려 하는 경우 밀도 (e)에서 해삼의 생존율이 평균 73%로 다른 실험구의 생존율 (a: 89%, b: 84%, c: 78%, d: 86%)보다 낮게 나타났다. 그러나 입식 밀도와 관계 없 이 전체적으로 중형 (M) 개체에서 해삼의 생존율이 높 게 나타났다 (P<0.05).

    성장률

    해삼 양성 기구 내 수용 밀도 및 해삼 개체별 해삼의 성장률은 Table 1과 같다. Table 1에서 (a)∼(d)의 밀도 그룹은 성장률이 크게 차이가 나타나지 않았으나 (P>0.05), (e)에서는 다른 그룹보다 성장률이 평균 0.3% day-1가 낮게 나타났다 (P<0.05). 또한 전체적으로 소형 (S) 개체 해삼의 성장률 (SGR)이 평균 0.63% day-1로 중형 (M)의 0.38% day-1과 대형 (L)의 0.34% day-1보다 높게 나타났다.

    회귀분석 결과

    수온의 영향

    해삼의 성장에 있어 수온의 영향에 대한 회귀 분석 결과는 (5) 식 및 Fig. 6과 같다. 먼저 실험 기간인 70일 간 측정한 수온인 19.75∼5.43℃의 범위에서 회귀 분석 을 해 보면, 수온 11℃에서 0.58% day-1로 겨울철 해상 에서 해삼이 성장 가능한 임계 수온으로 나타났다. 그 러나 결정 계수 (R-squared)의 값이 0.2로 매우 낮아 F-statistic의 값은 5% 유의 수준 (significant level)에서 기각시켰기 때문에 회귀 모델 전체가 통계적으로 유의 성이 매우 높게 나타났다.

    S G R t = 0.587417 + 0.215952 × T e m p . 0.009950 × T e m p . 2
    (5)

    입식 밀도의 영향

    전기한 바와 같이 Fig. 5와 Table 1에서 초기 입식 밀도에 대한 해삼의 생존율 및 성장률에 대한 영향을 통계 분석한 결과, 수용 밀도 (a)∼(d)인 150∼600 g/m2 사이에서는 큰 차이가 나지 않았다.

    한편, 해삼이 성장함에 따라 변화하는 입식 밀도의 영향에 대해 분석한 결과는 Fig. 78 및 Table 2와 같다. 이들에서 보면, 해삼 개체 크기의 구분 없이 전체 적 (A)으로 초기 입식 밀도 (a)∼(e)에서 각각 80∼100 g/m2 만큼 증가한 경우, 해삼의 SGR이 0.56% day-1로 성장 임계 입식 밀도로 나타났다 [Fig. 6, Table 2 (Eq. 6)]. 또한 개체 크기별로 구분하여 입식 밀도의 영향을 분석한 결과, 소형 (S)과 중형 (M)개체는 초기 입식 밀 도에서 80 g/m2 만큼 증가한 경우 SGR이 각각 0.71과 0.46% day-1로 성장 임계 입식 밀도로 나타났다. 그리고 대형(L) 개체의 경우 입식 밀도가 100 g/m2 만큼 증가한 경우 해삼의 SGR이 0.51% day-1로 성장 임계 밀도로 나타났다 [Fig. 8, Table 2 (Eqs. 7∼9)].

    고 찰

    수온의 영향

    수온은 해삼의 성장에 있어서 가장 중요한 요인 중의 하나이므로 (Dong et al., 2006; Yang et al., 2005), 해삼 의 적수온에 대해 지금까지 비교적 많은 연구가 수행되 었다. 해삼의 적수온에 대해 Yu and Song (1999)은 10 ∼16℃, Chen (2004)은 10∼20℃, Yang et al. (2005)은 14∼15℃, Kang et al. (2012)은 8∼15℃와 같이 연구 결과가 매우 다양하지만, 하한 수온에 대해서는 잘 알 려져 있지 않다. 또한 해삼은 봄과 가을철에 빠르게 성 장하고 (Bao et al., 2010), 수온이 높아지는 여름철과 수온이 낮아지는 겨울철에는 성장이 감소한다고 알려 져 있다 (Chang et al., 2004). 특히, 수온이 20∼25℃ 이상이 되는 여름철에는 하면 상태에 들어가며 (Yang et al., 2005; Chen et al., 2007), 수온이 3℃ 이하가 되는 겨울철에는 동면 상태에 들어간다 (Tanikawa et al., 1955; Yu and Song, 1999). 이와 같이 해삼이 하면 또는 동면 상태에 들어가면 먹이 섭식을 중단하고 활동이 줄어들며 (Bao et al., 2010), 대사율은 60∼99%로 급격 히 낮아진다 (Guppy and Withers, 1999; Buck and Brian, 2000; Wilz and Heldmaier, 2000; Jackson, 2002).

    전기한 바와 같이, 이 실험은 수온 19.75∼5.43℃ 범 위에서 수행되었는데, 수용 밀도 그룹에 상관없이 전체 적으로 실험 46일째 해삼의 성장률이 가장 높게 나타났 고, 70일째에는 46일째에 비해 평균 SGR이 –0.13% day-1로 해삼의 성장이 감소하였다. 그리고 실험 기간별 평균 수온을 비교하면 1∼23일째 평균 수온은 16.55℃ 이고, 24∼46일째 평균 수온은 11.92℃, 47∼70일째 평 균 수온은 7.15℃로서 수온 11℃까지는 해삼이 지속적 으로 성장하고 있는 것을 알 수 있다 (Fig. 6). 또한 해삼 의 개체 크기별로 비교해 보면, 수용 밀도 그룹에 관계 없이 실험 후 46일째까지는 소형 그룹 해삼의 SGR은 0.84% day-1로 중형 (0.47% day-1)과 대형 그룹 해삼의 SGR (0.40% day-1) 보다 높게 나타났다. 그러나 46일째 부터 70일째까지 소형 그룹 해삼의 SGR은 –0.21% day-1로 중형 그룹 (–0.10% day-1)과 대형 그룹 (–0.07% day-1) 해삼보다 낮게 나타났다.

    Chen (2004)의 연구 결과에 의하면, 25℃ 이상의 고 수온에서는 25 g 이하의 해삼은 하면을 하지 않는다는 연구 결과가 있다. 그러나 이 실험에서는 수온이 감소 하는 겨울철에 실험을 수행한 결과, 5 g 이하의 소형 개체는 수온 11℃까지는 중형 (12 g)이나 대형 (23 g) 개체보다 성장률이 높았지만, 11℃ 이하의 수온에서는 중형이나 대형 개체보다 성장에 있어 수온에 매우 민감 하게 반응하는 것으로 나타났다. 상기와 같은 겨울철 해삼의 성장에 관한 연구 결과는 기존의 연구 결과에서 도 잘 나타나 있다. 즉, 지수식 양어장에서 333일간 먹 이 지급 및 미지급 상태에서 밀도에 따른 해삼의 성장 률에 대해 조사한 Qin et al. (2009)의 연구 결과, 겨울철 에는 해삼의 체중이 0.22∼0.40%로 감소하였고, 반대 로 봄과 가을철에는 해삼의 체중이 회복되었다. 그리고 해상에서 295일간 저층에 이중 튜브식 해삼 양성 기구 를 연승 수하식 방식으로 설치하여 해삼의 생물학적 성능에 대해서 조사한 Oh (2013)의 연구 결과, 여름철 에 감소하였던 해삼의 체중이 가을철에 점차 회복된 듯 보였으나, 겨울철에는 체중이 다시 감소하였다. 또 한 못 양식으로 해삼을 양성한 Chang et al. (2004)의 연구 결과, 수온이 낮아지는 겨울철과 수온이 높아지는 여름철의 경우 성장이 감소하였다.

    입식 밀도의 영향

    밀도는 생물의 생존 및 성장 등에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이다 (Rowlanda et al., 2006). 즉 입식 밀도가 높으면 생물의 성장이 감소하고 (Qin et al., 2009), 수질을 악화시킬 뿐만 아니라 용존산 소가 낮아져서 생물의 스트레스가 증가되어 사망의 원 인이 된다 (Beveridge, 1996; Schmittou, 1996; Wu et al., 2000). 반면, 입식 밀도가 낮으면 해삼의 서식 공간 이 너무 커져서 효율적인 양성이 어렵다 (Li et al., 2007; Liu et al., 2002).

    Dong et al. (2010b)은 27.95∼300.5 g/0.1 m3의 초기 입식 밀도 조건에서 해삼 (A. japonicus)의 성장을 비교 한 결과, 20 ind./100 L (104 g/0.1 m3)에서 해삼의 SGR 이 1.16% day-1로 성장률이 가장 높게 나타났으며, 이 밀도의 범위에서 낮거나 높은 실험구에서는 오히려 해 삼의 성장률이 낮게 나타났다. Dong et al. (2010b)의 연구를 본 연구와 비교해 보면, 이 실험에서 사용한 양 성 기구의 총 체적은 0.23 m3로 (앞에서는 면적의 단위 로 3.3 m2이고 최대 4.01 m2로 함) 초기 입식 무게가 239 g일 때 해삼의 성장에 최적의 밀도가 되고, 150 g/0.23 m3에서 해삼의 평균 SGR이 0.59% day-1로 가장 높게 나타났으나, 300∼600 g/0.23 m3의 평균 성장률과 통계적으로 큰 차이가 나타나지 않았다 (P>0.05).

    한편, Slater and Carton (2007)은 초기 평균 무게가 109.1 g인 해삼 (Australostichopus)을 대상으로 초기 입 식 밀도에 대해 조사한 결과, 2.5∼5 ind./m2 범위에서 해삼이 최대로 성장하였으며, 해삼의 성장에 적합한 적 정 초기 밀도는 220∼550 g/m2로 본 실험의 성장 적정 초기 밀도 (150∼600 g/m2)와 유사하게 나타났다. 또한 26, 130 및 260 g/m2의 초기 입식 밀도 중 26 g/m2에서 해삼 (Holothuroidea)의 SGR이 0.6% day-1로 가장 높게 나타났으며, 260 g/m2에서는 해삼의 성장률이 감소하 였다 (Ramofafia et al., 1997). 그리고 Battaglene et al. (1999)은 초기 입식 밀도가 6∼32 g/m2인 해삼 (H. scabra)의 경우 입식 밀도가 약 225 g/m2에 도달하면 성장이 감소한다고 하였다. 또한 해삼 (H. scabra)은 초 기 입식 밀도 33.84 g/m2에서 밀도가 317 g/m2로 증가하 면 SGR이 0.4%로 최대로 나타났으나, 그 이후에는 점 차 성장이 감소하는 경향이 나타났다 (Pitt et al., 2004). Qin et al. (2009)은 먹이 지급 및 미지급 조건에서 해삼 (A. japonicus) 성장을 위한 적정 밀도를 22.3 ind./m2 (111.5 g/m2)와 14.1 ind./m2 (70.5 g/m2)로 제시하였다. Li and Li (2010)은 홍해삼 유생을 대상으로 입식 밀도 (0.05, 0.1, 0.2, 0.4 및 0.8 larvae/mL)를 달리하여 홍해 삼의 생존과 성장을 비교해 본 결과, 수용 밀도가 0.1 larvae/mL에서 생존율이 93.0 ± 2.2%로 0.8 larvae/mL (생존율 68.3 ± 3.0%)보다 높았다. 그리고 SGR의 경우 에도 수용 밀도가 0.1 larvae/mL에서 90.5 ± 1.1%로 0.8 larvae/mL (SGR 65.8 ± 1.5%)보다 높게 나타났다.

    상기와 같이 해삼의 적정 수용 밀도를 구명하기 위한 연구가 비교적 많이 진행되었으며, 결론적으로 초기 입 식 밀도가 낮을수록 해삼의 성장률이 높게 나타났다 (Ramofafia et al., 1997; Pitt et al., 2004; Slater and Carton, 2007; Li and Li, 2010). 즉, 해삼의 성장에 요구 되는 임계 성장 밀도가 존재하였으나 (Ramofafia et al., 1997; Battaglene et al., 1999; Pitt et al., 2004), 본 연구 에서는 밀도 그룹 150∼600 g/m2 사이에서는 해삼의 성장률에서 큰 차이가 나지 않았다. 그러나 입식 밀도 (a)∼(e) 그룹에서 각각 80∼100 g/m2 만큼 증가하는 경우 해삼의 성장 임계 밀도가 나타났다 (Fig. 7). 그리 고 해삼이 초기 밀도가 높거나 낮음에 상관없이 각 실 험 밀도 (150∼600 g/m2)에 적응한 이후부터는 초기 밀도와 상관없이 해삼의 성장은 증가하는 밀도의 영향 을 받는다는 것을 확인하였다.

    해삼의 개체 크기별로 성장률을 분석해 보면, 대형 개체는 입식 밀도가 100 g/m2 만큼 증가하면 최대 성장 률이 나타났으나, 소형 및 중형 개체의 경우 각 실험구 의 밀도가 80 g/m2 만큼 증가한 경우 최대 성장이 나타 났다 (Fig. 8). 이에 비해 Dong et al. (2010b)은 소형 (3.46 g), 중형 (6.40 g) 및 대형 (9.36 g)의 해삼을 대상 으로 입식 밀도와 개체 크기에 대한 영향을 분석해 본 결과, 소형 개체는 대형 개체와 함께 서식하면 스트레 스로 인하여 먹이 섭취량이 감소하여 성장에 영향을 받는다고 하였다. 그러나 본 연구에서는 소형 개체의 SGR이 0.63% day-1로 중형 (0.38% day-1) 및 대형 (0.34% day-1) 개체의 SGR보다 높게 나타났다. 따라서 소형 개체의 해삼은 개체 크기 간 영향보다는 수온이나 수용 밀도 등과 같은 요인들에 좀 더 민감하게 반응하 는 것을 알 수 있었다.

    결 론

    이 연구에서는 수온의 변화에 따른 해삼 양성 기구의 적정 입식 밀도를 구명하기 위하여 해삼 양성 기구의 단위 면적당 해삼의 초기 수용 밀도를 달리하고, 해삼 을 무게에 따라 소형, 중형 및 대형으로 나눈 총 576마 리의 해삼 표피에 VIE 표지를 주입한 해삼을 대상으로 해상에서 70일간 추적 조사를 실시하여 해삼의 생존율 과 성장률을 조사하였다. 먼저, 실험 해역의 수온인 19.75∼5.43℃의 범위 중 수온 11℃에서 해삼의 성장률 이 0.58% day-1로 나타나 겨울철 해삼의 성장에 적합한 임계 수온이 11℃임을 확인하였다. 그리고 해삼이 성장 함에 따라 변화하는 입식 밀도의 영향에 대해 분석한 결과, 해삼 개체 크기에 관계없이 초기 입식 밀도 (150 ∼600 g/m2)에서 80∼100 g/m2 만큼 증가하면, 해삼의 SGR은 0.56% day-1로 증가하였다. 또한 해삼의 개체 크기별 입식 밀도의 영향을 분석한 결과, 소형 및 중형 그룹 개체의 경우 초기 입식 밀도에서 80 g/m2 만큼 증가하면 해삼의 SGR이 각각 0.71과 0.46% day-1로 증 가하였고, 대형 그룹 개체의 경우 입식 밀도가 100 g/m2 만큼 증가하면 SGR이 0.51% day-1로 나타났다. 따라서 소형 개체의 해삼은 중형 및 대형 개체보다 수온 및 입식 밀도 변화와 같은 요인들의 영향에 더 민감하게 반응을 하였으므로 금후 이 부분에 대해서는 좀 더 나 은 연구가 요구된다.

    사 사

    이 논문은 2016년도 정부(교육부)의 재원으로 한국 연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업임 (NRF-2016R1D1A1B03930185).

    Figure

    KSFT-53-49_F1.gif
    Rearing system for sea cucumber grow-out used in the experiment (unit: mm).
    KSFT-53-49_F2.gif
    In situ test area.
    KSFT-53-49_F3.gif
    Application of VIE tagging to sea cucumber.
    KSFT-53-49_F4.gif
    Time series of water temperature and salinity in situ.
    KSFT-53-49_F5.gif
    Survival rates of sea cucumber by body size (S: small, M: medium and L: large) and stocking densities (a-e).
    KSFT-53-49_F6.gif
    Estimation of growth of sea cucumber as function of water temperature in Eq. 5.
    KSFT-53-49_F7.gif
    Estimation of growth of all sea cucumbers (A) as function of stocking density in Table 2 (Eq. 6).
    KSFT-53-49_F8.gif
    Estimation of growth of small (S), medium (M) and large (L) sea cucumber as function of stocking density in Table 2 (Eqs. 7-9).

    Table

    Specific growth rate (SGR) of sea cucumbers by stocking density and body sizes in situ test
    (a)~(e) : The sea cucumbers were divided into five groups on the stocking density.
    Results of the regression analysis for the effect of stocking density on growth of sea cucumbers
    ***P<0.01,
    **P<0.05,
    *P<0.1

    Reference

    1. Asha PS , Diwakar K (2013) Effect of stocking density on the hatching rate, larval and early juvenile rearing of edible sea cucumber Holothuria scabra (Jaeger 1883) , Indian J Geo-Mar Sci, Vol.42 ; pp.191-195
    2. Bao J , Dong S , Tian X , Wang F , Gao Q , Dong Y (2010) Metabolic rates and biochemical compositions of Apostichopus japonicus (Selenka) tissue during periods of inactivity , Chin J Ocean Limnol, Vol.28 ; pp.218-223
    3. Battaglene SC , Bell JD (1999) Potential of the tropical Indo-Pacific sea cucumber, Holothuria scabra, for stock enhancement , Stock enhancement and sea ranching, Blackwell Science, ; pp.478-490
    4. Battaglene SC , Seymour JE , Ramofafia C (1999) Survival and growth of cultured juvenile sea cucumbers, Holothuria scabra , Aquaculture, Vol.178 (3) ; pp.293-322
    5. Beveridge MCM (1996) Cage Aquaculture , Fishing News Books Carlton, ; pp.346
    6. Buck CL , Barnes BM (2000) Effects of ambient temperature on metabolic rate, respiratory quotient, and torpor in an arctic hibernator , Am J Physiol Regulatory Integrative Comp Physiol, Vol.279 ; pp.R255-R262
    7. Chang YQ , Yu CQ , Song X Lovatelli A , Conand C , Purcell S , Uthicke S , Hamel J-F (2004) Pond culture of sea cucumber, Apostichopus japonicus in Dalian , Advances in Sea Cucumber Aquaculture and Management, FAO, ; pp.269-272
    8. Chen Y (2004) Present status and prospects of sea cucumber industry in China , Advances in sea cucumber aquaculture and management, FAO, ; pp.269-272
    9. Dong G , Dong S , Wang F , Tian X (2010a) Effects of materials, incubation time and colors of artificial shelters on behavior of juvenile sea cucumber Apostichopus japonicus , Aquacult Eng, Vol.43 ; pp.1-5
    10. Dong S , Liang M , Gao Q , Wang F , Dong Y , Tian X (2010b) Intra?specific effects of sea cucumber (Apostichopus japonicus) with reference to stocking density and body size , Aquacult Res, Vol.41 (8) ; pp.1170-1178
    11. Dong Y , Dong S , Tian X , Wang F , Zhang M (2006) Effects of diel temperature fluctuations on growth, oxygen consumption and proximate body composition in the sea cucumber Apostichopus japonicus Selenka , Aquaculture, Vol.255 ; pp.514-521
    12. Guppy M , Withers P (1999) Metabolic depression in animals physiological perspectives and biochemical generalizations , Bio Rev, Vol.74 ; pp.1-40
    13. Jackson DC (2002) Hibernating without oxygen physiological adaptations of the painted turtle , J Physiol, Vol.543 ; pp.731-737
    14. Kirshenbaum S , Feindel S , Chen Y (2006) A study of tagging methods for the sea cucumber Cucumaria frondosa in the waters off Maine , Fish Bull, Vol.104 (2) ; pp.299-302
    15. Kang SJ , Kang SW , Kang JH , Jeong WC , Jin SD , Choi BD , Han JC (2012) Sea cucumber aquaculture technology , Aquainfo, Vol.426
    16. Kim BG (2005) A study on the development of a fish trap-culture apparatus for sea cucumber. Master Thesis, Cheju Nat’l Univ, ; pp.60
    17. Kim TH , Yoon HS , Shin SS , Oh MH , Kwon IY , Lee JH , Choi SD , Jeong KS (2015) Physical and biological evaluation of co-culture cage systems for grow-out of juvenile abalone, Haliotis discus hannai, with juvenile sea cucumber, Apostichopus japonicus (Selenka): with CFD analysis and indoor seawater tanks , Aquaculture, Vol.447 ; pp.86-101
    18. (2015) Total fishery production, Retrieved from http://www.kostat.go.kr
    19. Levin VS (1982) Japanese sea cucumber, Academy of Sciences, ; pp.191
    20. Li L , Li Q (2010) Effects of stocking density, temperature, and salinity on larval survival and growth of the red race of the sea cucumber Apostichopus japonicus (Selenka) , Aquacul Int, Vol.18 ; pp.447-460
    21. (2012) A study on pilot study for sea cucumber, ; pp.450
    22. Li X , Dong S , Lei Y , Li Y (2007) The effect of stocking density of Chinese mitten crab Eriocheir sinensis on rice and crab seed yields in rice-crab culture systems , Aquaculture, Vol.273 ; pp.487-493
    23. Liu X , Gu B , Zhang X (2002) Analyses and counter measures on common problems occurring in hatcheries of sea cucumber , Mod Fish Mes, ; pp.26-27
    24. Oh MH (2013) Performance evaluation of subsurface cage system for sea cucumber, Apostichopus japonicus, grow-out by numerical modeling and in-situ tests. Ph.D.Thesis, Chonnam Nat’l Univ Korea, ; pp.32
    25. Pitt R , Duy NDQ , Duy TV , Long HTC (2004) Sandfish (Holothuria scabra) with shrimp (Litopenaeus Stylirostris) co-culture tank trials , SPC beche-de-mer Information Bull, Vol.20 ; pp.12-22
    26. Purcell SW , Blockmans BF , Nash WJ (2006) Efficacy of chemical markers and physical tags for large-scale release of an exploited holothurian , J Exp Mar Bio Eco, Vol.334 (2) ; pp.283-293
    27. Qin C , Dong S , Tan F , Tian X , Wang F , Dong Y , Gao Q (2009) Optimization of stocking density for the sea cucumber, Apostichopus japonicus Selenka, under feed-supplement and non-feed-supplement regimes in pond culture , J Ocean Univ Chin, Vol.8 (3) ; pp.296-302
    28. Ramofafia C , Foyle TP , Bell JD (1997) Growth of juvenile Actinopyga mauritiana (Holothuroidea) in captivity , quaculture, Vol.152 (1) ; pp.119-128
    29. Rowlanda SJ , Mifsuda C , Nixona M , Boydb P (2006) Effects of stocking density on the performance of the Australian freshwater silver perch (Bidyanus bidyanus) in cages , Aquaculture, Vol.253 ; pp.301-308
    30. Slater MJ , Carton AG (2007) Survivorship and growth of the sea cucumber Australostichopus (Stichopus) mollis (Hutton 1872):in polyculture trials with green-lipped mussel farms , Aquaculture, Vol.272 (1) ; pp.389-398
    31. Tanikawa E , Akiba M , Yoshitani S (1955) Studies on the nutritive value of the meat of sea cucumber (Stichopus japonicus, Selenka)- II. Seasonal changes of chemicalcomponents of the meat of Stichopus japonicus , BullFaculty Fish Hokkaido Univ, Vol.5 ; pp.341-345
    32. Schmittou HR (1996) Freshwater cage fish culture and the environment in China , Book of Abstracts, World Aquaculture ’96 World Aquacul Soc, ; pp.358-359
    33. Sloan NA Keegan BF , O'Connor BDS (1984) Echinoderm fisheries of the world A review , Echinodermata (Proceedings of the 15th international echinoderm conference), A A Balkema Publishers, ; pp.109-124
    34. Wilz M , Heldmaier G (2000) Comparison of hibernation, aestivation and daily torpor in the edible dormouse, Glisglis , J Comp Physiol B, Vol.170 ; pp.511-521
    35. Wu Z (2000) Current status and sustainability of cage culture in reservoirs a case study in China , International Symposium on Cage Aquaculture in Asia, AFSWAS-SC,
    36. Yang H , Yuan X , Zhou Y , Mao Y , Zhang T , Liu Y (2005) Effects of body size and water temperature on food consumption and growth in the sea cucumber Apostichopus japonicus (Selenka) with special reference to aestivation , Aquacul Res, Vol.36 ; pp.1085-1092
    37. Yu D , Song B (1999) Variation of survival rates and growth characteristics of pond cultural juvenile Apostichopus japnicus , J Fish Sci Chin, Vol.6 ; pp.119-120