Behavior analysis of sea urchin Strongylocentrotus nudus and rock bream Oplegnathus fasciatus for identifying chemical cues eliciting attractant/repellant responses

Abstract

Monitoring the movement of fish is important to understand various aspects of fish physiology dealt with environmental changes. To explore the applicability of the video tracking system for tracking aquatic animals, movement patterns of sea urchin Strongylocentrotus nudus (invertebrate spp.) and rock bream Oplegnathus fasciatus (vertebrate sp.) were recorded upon exposure to the materials eliciting the behavioral response. Movement of sea urchins were examined upon exposure to materials including seaweed, coffee waste, and starfish. Behavioral response was first analyzed by direction of movement against the materials in a tank. While most of sea urchin showed a clear preference toward a seaweed, an avoiding behavior from the tested materials were observed for coffee bean waste and dried starfish. The results suggest a potential way to efficiently recycle the industrial waste like coffee waste, and harmful organism for restricting sea urchin distribution in the designated ocean area. To test the applicability of the video tracking-based analysis for identifying a chemical cue attracting the fish, behavioral monitoring was tested with rock bream upon exposure to different chemical cues including commercial feed, and materials used as a bait for fishing. Pellets formulated with cellulose and cornflower powders to contain the homogenized rock worm, bait worm, sea urchin tissue, krill, barley seeds, or powdered fish feed, respectively, were tested as chemical cues. Preference toward cues were calculated by duration and frequency of rock bream detected from a discrete zone around the chemical cues in a tank as analyzed by using automated video tracking software. The results showing a higher attraction toward a sea urchin as compared to that of the rock worm provide a basis for its potential use as baits for rock bream fishing. Behavior tracking tools used for analyzing sea urchin and fish movement behaviors can be also developed for automated monitoring of aquaculture facilities.

어류 행동 모니터링은 환경변화와 관련된 어류 생리의 다양한 측면의 이해에 중요하다. 비디오 트래킹을 이용한 수생동물의 움직임 분석 가능성을 탐색하기 위하여, 둥근 성게 Strongylocentrotus nudus (무척추동물 종)와 돌돔 Oplegnathus fasciatus (척추동물 종)을 대상으로 행동 반응을 유발하는 물질 투여 후 이동 패턴의 영상을 기록하였다. 성게의 이동은 해조류, 커피 찌꺼기 및 불가사리등의 물질 노출 시 행동 반응을 조사하였다. 대부분의 성게는 해조류에 대해서 높은 선호도를 나타내는 반면에, 커피 찌꺼기 및 말린 불가사리를 포함한 물질에 대해서는 회피 행동을 나타내었다. 이러한 결과는 바다의 보호구역에 커피 찌꺼기와 같은 폐기물을 재활용 투여함으로서 성게와 같은 해중림 파괴 생물을 효과적으로 제어 할 수 있음을 시사한다. 어류의 움직임을 분석하는 비디오 트래킹 시스템에서는 낚시용 미끼로 사용되는 물질과 시판 사료를 포함한 화학적 물질 중 돌돔을 유인하는 물질을 확인하였다. 각 화학적 물질의 성능 분석은 마쇄한 바위털갯지렁이, 청개비, 성게 조직, 크릴새우, 압맥, 어류 사료를 셀룰로오스와 녹말가루를 첨가한 고형물로 제조하여 분석하였다. 각 물질에 대한 선호도는 자동화된 비디오 트래킹 소프트웨어를 사용하여 각 물질 주위 일정 영역에서의 출현 빈도 및 시간을 이용하여 분석하였다. 성게가 바위털갯지렁이 보다 높은 유인 효과를 나타내는 것으로 보아 성게를 돌돔 낚시에 미끼로 사용이 가능할 것이다. 본 연구에서 성게와 어류의 행동을 분석하기 위해 사용된 비디오 트래킹 시스템은 양식 시설의 자동 모니터링 시스템 개발에도 이용 가능할 것이다.