대구(Gadus macrocephalus)의 인공종묘 양산을 위한 연구

Abstract

한국의 진해만에는 대구의 산란장으로 이름이 나있지만 최근 자연 자원을 증가하기 위한 방류사업이 진행되고 있다. 초기에는 수정란을 방류하였으나 생존율을 높이기 위하여 치어 방류를 시도하고 있다. 그러나 진해만의 수온 특성상 5월 초가 되면 수온이 15℃ 이상으로 상승하고, 한류성 어류인 대구는 수온이 상승하면 생존하지 못하므로 이 수온 이전에 방류해야 하지만 방류 치어의 크기에 따라 생존율에 큰 차이가 있기 때문에 진해만의 수온이 15℃ 이상으로 상승하는 5월 초 이전까지 대구 치어를 방류크기인 5 cm까지 빠르게 키울 수 있도록 하는 기술과 생존율 향상 시켜 대량종묘생산 기술 확립이 무엇보다 필요하다. 이 관점에서 필요한 기술 개발은 종묘 생산 시기를 진해만 대구의 산란기 초기인 12월에 종묘생산이 가능하도록 대구정액의 냉장 보존에 관한 기술 개발과, 대구 자어의 성장을 극대화하기 위하여 자연산 먹이 및 참돔수정란의 공급을 종묘생산에 적용하였으며 수온 등의 환경요인에 대한 연구도 실시하였다. 가장 효율적인 종묘생산을 위해서 2002년부터 6년간 시도하여온 대구 대량 종묘생산에 관한 실험 자료를 종합해서 대구 종묘생산 과정의 공정표를 제시하였다. 친어 및 수정란의 특성 2002년 1월 중 포획된 암컷 친어의 전장은 45～76 cm, 그리고 체중이 1,700～5,800 g 사이에 분포하였으며(n=291), 평균 전장 및 체중은 각각 59.7±4.6 cm 및 2,971.7±491.1 g이었다. 2003년 1월 중 포획된 암컷 친어는 전장이 45 cm부터 85 cm, 그리고 체중이 1,500～8,000 g 사이에 분포하였으며(n = 647), 평균 전장 및 체중은 각각 65.5±5.3 cm 및 4,776±733 g이었다. 조사 대상 암컷의 평균 GSI는 49.5±4.6 cm(41.9～60.4)였다. 암컷 친어의 사망 후 2시간 30분 경과 시까지 수정률은 100%에 가까웠고 발생률은 70% 이상이었다. 수정률은 사망 후 6시간 경과 시까지 80% 이상으로 높았으나 발생률은 사망 후 4시간 경과 시 수정시킨 경우 12.7%로 현저히 낮아졌고, 사망 후 4시간 30분 경과 시에는 발생 도중 모두 사망하는 것으로 조사되었다. 부화 시기까지 수온을 4℃, 7℃, 10℃, 13℃ 그리고 16℃로 달리하여 부화 실험을 실시한 결과 적정 부화수온 7℃로서 80.1%의 부화율을 보였으며, 10℃에서는 70.1%였다. 그러므로 대구의 적정부화수온은 7～10℃ 범위로 생각되어 진다. 원통형 부화기 부화 방법, 바닥 살포 부화 방법, 은어 채란판 부화 방법으로 부화 방법별 부화율을 조사한 결과 바닥 살포 방법에 의한 모든 실험구에서 부화율이 74.2% 이상을 보여 가장 생존율이 높았고 부화 작업이 용이하여 효과적인 방법으로 나타났다. 정액의 냉장 보존 11가지 희석액을 대구의 정액과 각각 5:1의 비율로 섞은 후 냉장 보관에 관한 실험의 결과 희석액으로 Alsever's soltuion이 가장 적합하였다. 정액을 Alsever's solution으로 1, 3, 5, 10, 20, 40배 희석 후 냉장 보관에 관한 실험의 결과 10배 이하로 희석하여 보존하였을 때는 높은 40% 이상의 높은 정자 운동성과 생존율을 보였지만 20배와 40배 희석했을 때는 30%이하의 낮은 정자 운동성과 생존율을 보였다. 정자의 운동성을 장기간 유지시키기 위해 Alsever's solution을 희석액으로 하여 5:1의 비율로 정액과 섞은 후, gentamicin, neomycin 및 streptomycin의 농도가 각각 200, 400, 600, 800 그리고 1,000 ppm이 되도록 첨가한 실험에서 항생제는 gentamicin가 가장 뛰어났으며 200～800 ppm 농도에서는 유의한 차이가 없었으나, 1,000 ppm에서는 정액의 보존 효과가 떨어졌다. 난 발생 및 자어의 형태 발달 2005년 1월 11일 경남 거제시 장목면 외포리 연안에서 호망으로 어획된 성숙한 대구 친어(암컷: 전장 68.5 cm, 수컷: 전장 63.5 cm)를 이용하여 건식법에 의해 인공수정을 통해 수정란을 얻은 후, 난 발생 및 자어 형태발달을 관찰하였다. 난은 발생 초기에 점착성이 약한 침성란의 특징을 갖고 있었고, 난경은 1.08～1.17 mm(평균 1.13 mm, n=30)로 유구를 가지고 있지 않았으며, 난 발생이 진행됨에 따라 분리 침성란으로 변화하였다. 사육수온은 9.1～10.2℃(평균 9.8℃)에서 수정 후 220시간 30분에 배체가 심하게 꿈틀거리면서 부화하기 시작하였다. 부화 직후 자어의 전장은 3.72～4.40 mm, 근절 43～47개(11～13+32～34)로 입과 항문은 열려 있지 않았다. 난황은 평균 전장(이하 전장) 4.6 mm에서 거의 흡수 되었으며, 후기자어로 이행하였다. 등지느러미 및 뒷지느러미의 원기는 전장 5.5 mm에서 출현하였으며, 전장 6.9 mm에서 두 지느러미가 분화하기 시작하였고, 흑색 소포는 몸 중앙부의 배 쪽과 꼬리지느러미 기저부에서 증가하였다. 막지느러미는 전장 11.5 mm에서 소실되었고, 각 지느러미마다 줄기가 발달 해 있었다(D. 3～7-12～14-13～14; A. 13-15). 측선과 대구 특유의 아래턱 수염은 전장 15.1 mm에서 확인되었다. 수온과 광주기에 따른 자어의 성장과 생존 대구 자어의 적정 사육수온을 조사하기 위하여 사육 수온을 각각 9℃, 11℃ 그리고 13℃로 설정하고 실시한 실험에서 수온 11℃에서 한 경우가 전장 5.3 mm와 생존율 56.8%로 전장 4.7 mm와 생존율 41.7%의 9℃ 실험구 및 전장 4.6 mm와 생존율 13.6%의 13℃ 실험구보다 유의하게 높았다(P<0.05). 광주기조건을 24L(light):0D(dark), 18L:6D, 12L:12D로 조절하여 실시한 광주기에 따른 실험에서 24시간 명조건에서 두 실험구보다는 부화 후 7일에서 16일까지 유의하게 생존율이 높았지만(P<0.05) 부화 후 17일부터는 모든 실험구에서 유의적 차이가 없었고(P>0.05) 최종 실험의 결과 모든 실험구에서 3.1～4.7%의 낮은 생존율을 보였다. 대형수조에서 가온 해수 공급구(평균 수온 : 12.4℃)와 자연해수 공급구(평균 수온 : 9.2℃)로 구분하여 42일간 대구자어를 사육한 결과 가온 해수 공급구가 7.34 mm로 성장하여 자연해수 공급구보다 39% 성장이 빨랐으나 1,000마리만이 생존하여 생존율 0.5%로 자연해수 실험구의 4.2%보다 저조하였다. rotifer를 섭취하는 부화 후 15일령의 대구 유생의 포식 후 암모니아 배설량 및 산소소비량을 수온 및 사료 섭취 후 시간 경과에 따라 조사하였다. 수온(10, 13, 및16℃)별로 rotifer를 만복 섭취한 500마리의 대구 유생(1.4 mm±0.2; TL±SD)을 6 L 용량의 플라스틱 용기에 수용하여 2시간 간격으로 12시간 동안, 6시간 간격으로 12시간 동안, 다음으로 12시간 간격으로 24시간 모두 48시간 동안 암모니아 배설량과 산소소비량을 조사하였다. 48 시간 동안의 암모니아 배설량(㎍ NH3-N g-1 h-1) 및 산소소비량(㎍ O2 g-1 h-1)은 상승 후 곧 하강하는 형태를 나타내었다. 암모니아 배설량과 산소소비량 모두 포식 후 4시간까지 증가하다가 그 후 18시간까지 감소하였으며, 이후 48시간까지 기초대사량 상태를 유지하였다. 가장 높은 암모니아 배설량과 산소소비량은 13℃에서 포식 후 2시간과 4시간대에서 각각 215±19.8(㎍ NH3-N g-1 h-1) 및 1,778±55.6(㎍ O2 g-1 h-1) 로 나타났다. 먹이생물 종류 및 공급방법에 따른 자치어의 성장과 생존 Artemia nauplii 공급량에 따라 실험구를 Artemia nauplii 소량공급구(Artemia nauplii 0.1 ind./mL + rotifer 3～6 ind./mL), Artemia nauplii 대량공급구(Artemia nauplii 0.3～0.5 ind./mL + rotifer 3～6 ind./mL), rotifer 단독공급구(rotifer 3～6 ind./mL) 그리고 Artemia nauplii 단독공급구(Artemia nauplii 0.3～0.5 ind./mL)로 나누어 10일간 성장 실험을 한 결과 Artemia nauplii 소량공급구가 8.22±0.51 mm로 가장 빠른 성장을 보였고 Artemia nauplii 대량공급구가 7.81±0.29 mm였고 rotifer 단독공급구가 7.91±0.36 mm로 둘 간에는 유의한 차이를 보이지 않았으며, Artemia nauplii 단독공급구는 7.1±0.3 mm로 가장 성장이 늦었다. 생존율에서는 Artemia nauplii 소량공급구가 54.3±7.5%로 가장 높았고 그다음이 rotifer 단독공급구가 37.9±5.6%, Artemia nauplii 대량공급구는 24.8±4.3% 그리고 Artemia nauplii 단독공급구가 21.1±4.2%로 가장 낮았다. 실험에서의 관찰 결과, 대구 자어는 초기부터 Artemia nauplius를 잘 먹지만 소화를 시키지 못하는 것으로 사료된다. 따라서 대구 자어의 생존율 및 성장률을 높이기 위해서는 초기에는 Artemia nauplii를 소량 공급하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 해상 가두리(3 × 3 × 3m) 2칸에 부화 직전의 수정란을 500 mL 씩 1리터 수용하였고 자연 먹이 공급은 부화 후 4일부터 야간 점등을 통해 모여든 자연 먹이생물을 펌프를 사용한 후 거름망을 통과시켜 공급하였다. 부화 직후부터 평균 전장 8.5 mm(45일령)까지 조사한 이상의 결과에서, 요각류 유생과 조개류 유생이 대구 자어의 주 대상 자연 먹이인 것으로 조사되었다. 그러나 이들 자연 먹이는 평균 전장 7.3 mm 이후 일 때 포식량이 증가하는 것으로 나타났다. 육상수조에서 rotifer를 공급한 것과의 비교실험에서 자연 먹이 공급구의 41일 동안 전체 일간성장률은 1.5로서 rotifer만 공급한 육상수조의 1.1보다 높았다. 해상에서 플랑크톤 채집망을 이용하여 채집된 자연 먹이 중 대구자어가 먹은 것은 3개 분류군, 원생동물의 유종류(tintinid), 갑각류인 요각류와 그 유생, 난바다곤쟁이류 그리고 어란 등이 위 내용물에서 발견되었으며 주 대상 먹이생물은 요각류로서 전장 1.4 cm 이후부터 섭식이 활발해지는 것으로 나타났다. 참돔수정란의 경우는 아르테미아 노우플리우스 유생처럼 대구 자어에 있어서 소화 생리적 문제나 영양적인 문제의 발생이 적었으며 공급된 자치어에서 빠른 성장을 보였다. 특히 아르테미아 노우플리우스 유생의 경우는 영양강화 후 시간이 경과함에 따라 계속적으로 영양적인 가치가 하락하는 문제점과 환수에 따른 허실이 발생하며, 분리되지 않은 난각에 의한 소화장애의 문제점도 도출되었다. 참돔수정란의 영양학적 가치를 조사하기 위하여 지방산 조성을 분석한 결과 총 두 차례의 지방산 분석에서 참돔수정란의 총 지질 함량은 0.8%로 나타났고 n-3 HUFA(고도불포화지방산)의 비중은 40.6%이며 이중 EPA는 10.9%, DHA는 19.0%로 나타났다. 이에 비하여 Artemia nauplii의 경우 총 지질 함량 2.0%로 나타났고 n-3 HUFA는 38.0%이며, 이중 linolenic acid(18:3n-3)가 29.3%로 가장 많았고 EPA는 1.4%이며 DHA는 검출되지 않았다. 탄소수가 20개가 넘는 n-3 HUFA의 비율은 참돔수정란의 경우 35.1%이고 Artemia nauplii의 경우는 3.5% 으로 참돔수정란이 먹이로서 더 우수하였다.

Jinhae Bay in Gyeongsannam-do (Province) is a famous place for spawning ground of Pacific cod Gadus macrocephalus in Korea. Because the Pacific cod is one of the most important marine species during winter season in Korea, many efforts to enhance natural stock of Pacific cod have been tried by central and provincial government. Fertilized eggs were released during the early stage of these efforts, but fingerlings have been released in recent years. However, the temperature in Jinhae Bay in early May already reached at 15℃ that is critical for the survival of Pacific cod fingerlings. Therefore the fingerlings must be released before May to increase survival rates in the sea. Another factor for increasing survival rate of the fingerlings is the length of them should be over 5 cm before release to the sea. For these reasons, getting fertilized eggs early in the spawning season that is in December is important to increase rearing period for fingerlings. But not many brood fish are captured in December. Therefore, to increase the chance of getting fertilized eggs with small number of brood fish, preservation techniques of milt must be developed. Also the techniques for enhancing growth rate of fingerlings also important. To develop these techniques, preservation of milt and utilizing fertilized eggs of red seabream and natural plankton as live fingerling food were tested. Environmental factors for egg develop and rearing fingerlings were tested. Also, based on the data and experiences of fingerling production of Pacific cod for 6 years, flow chart of fingerling production of this species was developed. Characteristics of brood fish and fertilized eggs Average size of total length and body weight of female captured in January of 2002 were 59.7±4.6 cm (45～76 cm) and 2,971.7±491.1 g (1,700～5,800 g; n=291) respectively while those of female captured in January of 2003 were 65.5±5.3 cm (45～85 cm) and 4,776±733 g (1,500～8,000 g; n=647) respectively. Gonadosomatic incices of female captured in the seasons was 49.5±4.6 cm (41.9～60.4). Fertilization rate of eggs was near 100% until the egg collected two and half hours from dead female and development rate of those eggs was over 70%. Fertilization rate was over 80% of the eggs until 6 hours after the female death. However, egg developing rate was dropped to 12.7% when eggs were collected up to 4 hours after female death and that was dropped to 0% when eggs were collected after 4 and half of female death. Optimum temperature range for Pacific cod egg development was 7～10℃ when tested in 4℃, 7℃, 10℃, 13℃ and 16℃. The hatching rates of 7℃ and 10℃ were 80.1% and 70.1%. Highest hatching rate of Pacific cod eggs (over 74.2%) was achieved with the method of spreading fertilized eggs on the concrete tank bottom compared to other methods, cylinder hatching jars and, square net hatching plates. Preservation of sperm in a cold storage Alsever's solution was the optimum dilutant among 11 dilutant when milt was diluted 11 other dilutant at the rate of 5:1 and stored in cold storage. For the optimum dilution rate of Alsever's solution, the survival rate of sperm was over 40% and mobility of sperm was high when milt was diluted less than 10 times of this solution, But when the milt was diluted with Alsever's solution more than 20 times, survival rate of sperm dropped lower than 30% and mobility also dropped significantly. To maintain sperm mobility longer, 200～800 ppm of gentamycin in the milt mixed with 5 times of Alsever's solution showed the best results among other antibiotics, neomycin and streptomycin. However, over 1,000 ppm of gentamycin gives negative effects on the sperm activity. Egg development and larval formation Pacific cod eggs has weak adhesiveness after fertilization and 1.1 mm (1.1～1.2 mm range; n=30) in average diameter. Hatching time at 9.8℃(9.1～10.2℃) was 220 hours and 30 minutes. Total length of hatched fry was ranged 3.7～4.4 mm, and number of myomeres were ranged 43～47. Mouth and anus of fry did not open when hatched out. Total length of fry was grew up to 4.6 mm when yolk was absorbed. Origin of dorsal and anal fin were appeared at the total length of 5.5 mm and the fins were differentiated at the length of 6.9 mm with increasing number of melanophore on the ventral part of mid body and base part of caudal fin. All fins were formed with a complete set of fin rays having the following counts (D. 3～7-12～14-13～14; A. 13-15) at 11.5 mm in total length. Both lateral line and barbel of lower jaw were observed at total length of 15.1 mm. Growth and survival rates of larvae according to water temperature and photoperiod Growth rates of Pacific cod fry were significantly higher at 11℃ (5.30 mm TL) compare to the 9℃(4.7 mm TL) and 13℃ (4.64 mm TL) while their survival rate were 56.8%, 41.7%. and 13.6%, respectively. Higher water temperature (13℃) led higher growth but significantly lower survival. The survival rate of Pacific cod fry was significantly higher at 24-light hour photoperiod at the beginning 7 to 16 days no differences were found thereafter with 16L:8D and 12L:12D. Ammonia excretion rates and oxygen consumption rates of 15 day old Pacific cod fry were measured for 48 hours under 3 different temperatures, 10, 13 and 16℃. The fry were fully fed rotifer before measure. Ammonia excretion rate and oxygen consumption rates were increased until 4th hours after satiation feeding and reached lowest at 18th hours after feeding and remaining lower thereafter. The highest ammonia excretion and oxygen consumption rate of Pacific cod fry were 215±19.8 ㎍ NH3-N g-1 h-1 and 1,778±55.6 ㎍ O2 g-1 h-1 respectively within 4 hours after feeding under the temperature conditions of 13℃. Growth and survival rates of Pacific cod larvae fed foods by different methods The maximum growth was found at lower density Artemia treatment (Artemia nauplii larvae 0.1 ind./mL+rotifer 3～6 ind./mL) with the TL of 8.2±0.5 mm followed by higher density Artemia treatment (Artemia nauplii larvae 0.3～0.5 ind./mL+rotifer 3～6 ind./mL) with the TL of 7.8±0.3 mm and rotifer only treatment (rotifer 3～6 ind./mL) with the TL of 7.9±0.4 mm. The significantly lower growth was found at Artemia only treatment (Artemia nauplii larvae 0.3～0.5 ind./mL) with TL of 7.1±0.3 mm. The highest survival rate of cod larvae was found at lower density Artemia treatment (54.3±7.5%), followed by in the order of rotifer only treatment (37.9±5.6%), higher density Artemia treatment (24.8±4.3%), and Artemia only treatment (21.1±4.2%). It was observed that Pacific cod larvae try to eat and swallowed Artemia nauplii larvae at the early life stage but can not digest easily. Therefore the fry must fed small number of Artemia nauplii larvae in the early stage of their life history. The aim of this study was to develop technology to produce Pacific cod fry up to 5 cm for release until early May showing over 15℃ as well increase survival. With this point of view, firstly, the study on the sperm storage in cold was conducted for the early seed production during December. Secondly, the study on the growth enhancing by the treatment of different feeds (rotifer, Artemia nauplii larvae, artificial feed, and seabream eggs) and environmental factors (water temperature and photoperiod). This study was also conducted for the increasing of hatching rate and suggesting of procedure table for the mass Pacific cod fry producing through the 6 years' trials. Hatched out fry of Pacific cod were reared in sea cages and preference of natural live feed of the fry were tested until 45th day after hatch. Live foods were gathered under the attraction light during the night time and water and the attracted live foods were pumped into the cages through the net that mesh size was 60 μm. Larvae of copepods and bivalves were the major live foods for Pacific cod fry. Specific growth rates of the fry reared in cages with natural foods and in concrete tanks with rotifer only were 1.5% and 1.1% respectively. Amount of natural foods in the stomach of the fry was increased rapidly from 7.3 mm in total length. Fertilized eggs of red seabream was also good source of live for fry. Pacific cod fry has some problem of digesting Artemia nauplii larvae because high mortality of the fry was observed when the fry have many nauplii larvae at same time. Nutritional value of Artemia nauplii larvae decreased when the larvae stay longer in aquaria. Also There was no nutritional problem of cod fry when they fed fertilized eggs of red seabream and they grew faster than the fry fed rotifer and/or Artemia nauplii larvae. Artemia nauplii larvae flow out easily when water is changed. Lipid content of fertilized eggs of red seabream was 0.9% and 40.6% of lipid was n-3 HUFA. The percentage of EPA in the n3-HUFA was 10.9% and that of DHA was 19.0%. In the Artemia nauplii larvae, lipid content was 2.0% and 38.0% of lipid was n-3 HUFA. Linolenic acid (18:3n-3) was highest amount in the n-3 HUFA and the percentage was 29.3% and that of EPA was 1.4%. No DHA was found in the Artemia nauplii larvae. The percentage of fatty acids whose carbon number is more than 20 in n-3 HUFA in the fertilized eggs of red seabream was 35.1% and that in Artemia nauplii larvae was only 3.5%. Therefore, fertilized eggs of red seabream were much better live food for the Pacific cod fry than Artemia nauplii larvae in terms of EPA and DHA those are most important nutrients for marine fish.