고등어 Scomber japonicus 의 초기생활사 특징과 산란자원량 추정

Abstract

Abstract

Pacific mackerel is one of the most important fishery resources in Korea. In this study, we investigated the changes in spawning area of ​​mackerel, estimated the spawning stock in the spawning area, and studied the ecological characteristics of eggs and larvae. The mackerel eggs and larvae have no or little swimming ability and are transported by ocean currents. In order to simulate clearer transport of eggs and ears transported by currents, their vertical position should be estimated. The vertical position of an organism is determined by the relationship between the specific gravity of the organism and the water density. In the early part of this study, the specific gravity of mackerel eggs and larvae were measured using a density gradient water column. Specific gravity of eggs were changed in the process of embryo development after fertilization and the larval specific gravity increase while growing. Experiments using eggs and mackerel of mackerel were carried out for about 15 days from late May to late May to early June. We calculated the sea water density in the waters around Jeju Island (125.0-127.5 ° E, 33.0-34.0 ° N), which is presumed to be a spawning ground in the coastal waters of Korea. As a result of the experiment in 2014, the specific gravity of mackerel eggs was measured as the mean (± SD) 1.0216 (± 0.00032) at first measurement, and thereafter showed a slight decrease and a tendency to increase and rapidly increased from 6 hours before hatching(mean ±SD) to 1.0246 (± 0.00146). The hatched larval specific gravity were lighter (± SD) 1.0195 (± 0.00062) than the specific gravity of eggs before hatching. The results of the mackerel eggs performed in 2015 were also similar to those of 2014. Compared with the density of surface sea water around Jeju Island (0-20m depth, 1.0236-1.0259 g/㎝3), the specific gravity of mackerel eggs and larvae derived from this study is the average density of surface sea water Most of the period was floated on the surface and developed, and it showed the possibility of sinking to deep water depth (20m depth) just before hatching. . However, the specific gravity of newly hatched larvae was very lighter (1.0195 g/㎝3), and specific gravity tended to increase continuously after hatching. Comparison of specific gravity with sea water density deduces that eggs and newly hatched larvae can float in surface layer of ocean. For the later period of experiment, the specific gravity showed a cyclic diel pattern: the highest in the evening while the lowest at dawn. The fullness of larval stomach would be responsible to the observed differences in specific gravity, because stomach fullness was lower (40~60%) in midnight, and higher (80~85%) in evening. The diel pattern of specific gravity might provide the clue for how larvae could match the diel vertical migration of prey organisms. In addition, there is a clue as to whether the environment in which the prey and the fish are fed can greatly affect the growth, which is difficult to move to the desired sea area although there is the ability to swim, and the diel vertical movement of other fish fishes and zooplankton occurs. We estimated the spawning season and spawning stock of mackerel using the fish plankton samples carried out by the scientists of the National Institute Fisheries Science in the waters around the Korea in 2016 and 2017 in May and June. The Daily Egg Production Method (DEPM) developed by the SWFSC of NOAA was used to estimate the amount of spawning stock. The mackerel eggs were subjected to microscopic work and genetic analysis, and finally were counted as 146 in May and 20 in June, 2016. In 2017, the number of mackerel eggs, identified by morphological observation and genetic analysis, were 120 in May and 778 in June. The area of ​​the ocean survey and the high egg density area were calculated in 1 m2. Between 17-19 May 2016, the amount of spawning stock calculated using eggs collected in the western coast of Jeju Island was about 1,550 tons. In June, the spawning area was changed to the eastern part of Busan, and it was difficult to calculate the initial egg density (P0), because of small number of eggs were collected. Therefore, it is not possible to estimate the spawning resource amount based on the egg data. In May 2017, mackerel eggs appeared on the northwest coast of the Jeju Island and the distant waters of the southeast area of the Jeju Island. And in June 2017, mackerel eggs were found mainly in the coastal waters of Busan and southern Gyeongsangnam-do. There were few eggs in the early developmental stages and it was difficult to calculate the mortality (z) and initial egg density (P0) of the eggs. The amount of spawning resources obtained by substituting the DEPM formula for the collected egg data in May was about 1392.8 tons, and in June it was 76060.9 tons. In 2016, a small number of mackerel eggs were collected in the fish plankton survey. Therefore, the estimation result of spawning stick was underestimated, and in 2017, relatively large number of mackerel eggs were collected than in 2016. However, It is difficult to estimate the total amount of mackerel resources in Korea. In the future, we have included some suggestions for estimating the amount of fish resources by applying this method.

요 약

고등어는 우리나라 수산자원 중에서도 손꼽히는 중요한 어족자원으로 본 연구에서는 고등어의 산란해역을 변화를 추적하고, 산란해역에서의 산란자원량을 추정하였으며, 더불어 알과 자치어 시기의 생물생태학적 특성에 대한 연구를 수행하였다. 고등어의 알과 자어는 유영능력이 없거나 미미하여 해류에 의해 이동되는데, 이들이 우리나라 해역에서 산란하는 해역을 확인하고, 개체기반모델(IBM)을 이용하여 알과 자어가 해류에 의해 수송되는 경로를 파악하는데 사용할 수 있는 생물기초자료를 생성하였다. 해류에 의해 수송되는 알과 자어의 보다 명확한 수송을 모사하기 위해서는 이들의 수직위치를 추정하여야 한다. 생물의 수직 위치는 생물의 비중(specific gravity)과 해수 밀도(water density) 사이의 관계에 의해 결정된다. 본 연구의 초반부에서는 밀도구배수층(Density gradient water column)을 사용하여 고등어 알과 자치어의 비중의 변화를 측정하였다. 고등어를 비롯한 다양한 해양 어류의 알은 수정 후 배체(embryo)가 발달하는 과정에서 비중이 변화하고, 자어 역시 성장하면서 비중이 변화하므로 두 시간마다 관찰하여 비중을 계산하여 변화 양상을 데이터화 하였다. 알에서 부화한 자어는 성장하면서 비중이 증가하는데 고등어 자어의 비중 증가속도를 측정하고, 자어가 성장하면서 나타내는 생물학적 특징을 데이터화 하고자 하였다. 고등어의 알과 자어를 이용한 실험은 2014년과 2015년 5월 하순부터 6월 상순에 걸쳐 약 15일간 수행되었다. 우리나라 근해에서 산란장이라고 추정되는 제주도 주변 해역(125.0–127.5°E, 33.0–34.0°N)의 수층별 해수밀도를 계산하여 실제 해양에서 고등어의 알과 자어가 존재하는 경우를 가정하고 생물의 비중과 비교하였다. 2014년 실험 결과, 고등어 알의 비중은 처음 측정에서 평균(±SD) 1.0216(±0.00032)로 측정되었고, 이후 약간의 감소와 증가경향을 보이다가 부화 6시간 전부터 급격히 증가하여 부화 직전에는 평균(±SD) 1.0246(±0.00146)까지 증가하였다. 이후 부화한 자어는 부화 직전에 측정된 알의 비중보다 가벼운 평균(±SD) 1.0195(±0.00062)로 측정되었고, 점차 비중이 무거워지는 현상을 보였다. 2015년에 수행된 고등어 알의 실험 결과 역시 2014년의 결과와 비슷하였다. 본 연구에서 도출된 고등어 알과 자어의 비중을 4-6월 제주도 주변 표층해수의 밀도(수심 0-20m 평균, 1.0236-1.0259 g/㎝3) 와 비교하면 고등어 알의 비중은 표층해수의 평균밀도보다 가벼워서 대부분의 기간을 표층에 부유하며 발달하고, 부화 직전에 깊은 수심(수심 20m)으로 침강할 가능성을 보여주었다.자어의 비중은 부화 첫날부터 부화 후 10일 까지 측정되었다. 자어비중은 밀도구배수층을 이용하여 1일 3번(2014년)- 4번(2015년)씩, 한 번에 약 15-20 마리를 투입하여 관찰하였다. 부화 몇 시간 이후에 처음 측정된 자어의 비중은 제주도 주변 해역)의 표층해수의 밀도보다 가볍게 측정되었다. 비중측정실험의 중후기 6일(부화 후 4-9일) 동안 낮에는 무거워지고 밤에는 가벼워지는 비중의 주기적인 변화양상(일간변화양상)이 나타났는데, 낮과 밤 측정에 사용된 자어의 평균 크기는 유의하게 차이가 나타나지 않았고, 소화기관에 들어있는 먹이의 양이 자어 비중의 일간변화양상에 더 큰 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 2015년 자어의 성장률과 비중 증가속도가 2014년 자어보다 모두 높게 나타났는데, 이는 먹이를 섭취할 수 있는 기회의 차이에 기인하는 것으로 추론된다. 실제 해양에서 자어가 산란된 해역으로부터 먹이생물이 풍부한 해역으로 이동되는 동안 부화한 자어는 먹이를 먹는 순간부터 낮과 밤에 비중이 다르게 나타나면서 머무는 수층의 깊이도 달라질 수 있음을 추론할 수 있다. 더불어 유영능력이 있으나 스스로 원하는 해역으로 이동하기는 어려운 후기 자어와 치어에게 먹이가 많은 환경이 성장에 큰 영향을 줄 수 있고, 기타 어류의 자어와 동물플랑크톤들의 일주기 수직 이동이 발생하는가에 대한 단서를 제공할 수 있다. 한반도 주변해역에서 국립수산과학원 과학자들에 의하여 2016년과 2017년 5월과 6월에 수행된 어류플랑크톤 시료를 이용하여 고등어의 산란시기와 산란자원량을 추정하였다. 산란자원량 추정을 위하여 미국 해양대기청 남서수산연구소 (NOAA의 SWFSC)에서 개발한 일일알생산량법(Daily Egg Production Method, DEPM)을 사용하였다. 2016년에 채집된 고등어 알은 현미경 작업과 유전자 분석을 거쳐 최종적으로 5월에는 146개체, 6월에는 20개체로 계수되었다. 2017년 채집된 어란은 형태관찰과 유전자분석을 거쳐 5월 조사에서는 120개체, 6월 조사에서는 778개체가 고등어로 판별되었다. 조사해역의 넓이와 알이 주로 분포하는 고밀도 해역의 넓이를 계산하고, 1 m2 에 분포하는 알의 초기 밀도를 추정한 후 성체자료를 함께 사용하여 산란자원량을 계산하였다. 2016년 5월 17-19일 사이에 제주 서북방 해역에서 채집된 알을 이용하여 계산한 산란자원량은 약 1,550 톤으로 나타났다. 6월에는 산란이 집중적으로 발생한 곳이 부산 동쪽해역으로 바뀌었으며, 워낙 적은 수의 알이 채집되었기 때문에 초기말도(P0)를 계산하기가 어려웠으므로 알 자료를 바탕으로 하여 산란자원량을 추정하는 것은 불가능하였다. 2017년 5월에는 제주도 북서 연안과 남동 해역 먼 바다에서 고등어 알이 나타났고, 6월에는 부산 앞바다와 경남 동부해역에서 주로 발견되었다. 초기 발달단계의 알이 아주 적게 채집되어 알이 사망률(z)과 초기밀도(P0)를 계산하는데 어려움이 있었다. 5월에 채집된 알 자료를 DEPM 공식을 대입하여 구한 산란자원량은 약 1,392.8 톤, 6월에는 76,060.9 톤으로 나타났다. 2016년 어류플랑크톤 조사에서는 너무 적은 수의 고등어 알이 채집되었으므로 알을 이용한 산란자원량 추정 결과가 과소하게 계산되었고, 2017년에는 2016년 보다는 많은 수의 고등어 알이 채집되었으나, 알의 나이(발달단계) 구성이 이상적이지 않아서 우리나라 해역에 서식하는 전체 고등어자원의 자원량을 추정하는데 어려움이 있었다. 향후 이 방법을 적용하여 어류자원량을 추정하기 위한 몇 가지의 제언을 포함하였다.