서 론
무미류 유생들은 변태과정에서 연못의 물이 메마르거나 먹이, 온도, 포식자등 다양한 환경 요인으로 인해 생장에 영향을 받을 수 있는 여러 가지 물리적 스트레스에 노출되 어 있다(Alford, 1999; Bruce, 2005; Duellman and Trueb, 1994; Rose, 2005). 해안 가까이 서식 및 산란 하거나 인위 적인 작용에 의해 염분에 노출된 무미류 성체와 유생들은 염분농도의 상승으로 생장 및 변태 진행이 늦어지거나 사망 률이 증가하는 등의 영향을 받고 있다 (Tyler, 1972; Beebee, 1985; Quincey, 1991; Voigt, 1991; Viertel, 1999). 대부분 양서류는 그들의 생활 대부분을 염분이 없는 습한 환경에서 살고 있고, 물과 이온의 균형을 맞추어야 하는 삼 투성이 매우 높은 피부로 되어 있어 이들은 염분이 있는 물에서는 잘 적응하지 못한다(Balinsky, 1981; Boutilier et al., 1992; Duellman and Trueb, 1994).
염분의 영향에 노출된 지역에 사는 무미류들은 여러 지역 에 서식한다(Christy and Dickman, 2002; Haramura, 2007; Wu and Kam, 2009). 제주지역 또한 바다로 둘러싸인 섬으 로 이루어져 있으며 이 지역에 서식하는 양서류들은 해안에 서부터 한라산까지 넓게 분포하고 있다. 멸종위기 Ⅱ급으로 지정된 맹꽁이인 경우에는 제주지역에서 해안지방에서 해 발 400m 까지 서식하고 있다고 보고되고 있다(Ko et al., 2011). 일부 지역에서는 바닷가에서 얼마 떨어져 있지 않은 장소에 산란하는 모습들이 여러 군데 발견되고 있으며 구좌 읍 종달리나 김녕리, 제주시 화북동에 있는 산란지는 바닷 가 100m이내에 위치하고 있으며 애월읍 애월리에 있는 산 란지는 바닷가와 불과 40m 정도에 위치해 있다.
일부 Rana나 Bufo 종은 높은 염분에 강한 내성을 갖고 있기 도 하고(Liggins and Grigg, 1985; Uchiyama and Yoshizawa, 1992; Ferraro and Burgin, 1993), Rana cancrivora 유생은 32‰의 염분농도를 가진 연못에서도 생존하고 있다고는 (Gordon and Tucker, 1965; Uchiyama and Yoshizawa, 1992) 하나 대부분의 양서류들은 삼투압 조절에 따른 스트레스로 인해 유해한 영향을 받는다(Christy and Dickman, 2002).
제주지역은 관광지로 개발이 많이 이루어지고 있어 개발 에 따른 산란지들이 많이 훼손되고 있는 실정이며 개발에 의해 해안지역 산란지가 파괴되기도 하며 일부지역에서는 염분의 유입으로 산란지 염분이 증가는 경우기 발생하고 있다. 보고에 의하면 인위적으로 염류화에 영향을 받는 지 역에서 염분의 증가는 무미류의 성체나 올챙이의 성장에 제한을 받고 사망률 증가와 변태를 감소시키는 원인이 되고 있다(Viertel, 1999; Christy and Dickman, 2002)고 한다. 따라서 제주 지역에서 산란 및 서식하는 맹꽁이들은 생장이 나 번식에 영향을 받아 피해를 입을 가능성이 높을 것으로 판단되지만 우리나라에서는 아직까지 염분의 농도에 따른 양서류의 영향에 대해서 연구된 바 없다. 이번 연구는 염분 의 농도가 맹꽁이 알 발생에 어떠한 영향을 주는지 알아보 고, 섬이나 해안 지역의 맹꽁이 보호를 위한 기준자료로 활 용하기 위해 수행되었다.
연구방법
이번 연구는 맹꽁이의 염분농도에 생존하는 정도를 알아 보기 위해 2013년 6월 맹꽁이 번식기에 대정읍 하모리에서 포접된 성체 맹꽁이 암수 2쌍을 채집하여 암수 1쌍씩 수조 에 넣고 산란된 알을 가지고 실시하였다. 맹꽁이는 멸종위 기야생동물 Ⅱ급으로 보호되고 있으므로 영산강환경유역 청에서 포획허가를 받아 채집하였다.
염분의 농도는 하루정도 방치하여 염화성분을 제거시킨 수돗물에 해수염(Red sea, coral pro salt)을 용해시켰다. 정 확한 염분농도를 얻기 위해서 염도계(EUTECH, PCD-659) 를 가지고 엽분농도를 조절하였다. Uchiyama와 Yoshizawa (1992)에 의하면 유생은 내부아가마 단계와 외부아가미 단 계일 때 염분에 대한 생존율이 다르다고 보고하고 있으므로 두 가지로 나누어 실시하였다.
실험 1은 금방 산란된 맹꽁이 알을 염분의 농도를 1‰, 3‰, 5‰, 7‰(해수농도 2.58%, 8.57%, 14.29%, 20%; 해수 농도 100%=35‰, 염분 35g/L)로 만든 수조에 2L씩 넣었고, 대조군은 염분을 넣지 않은 수돗물을 사용하였다. 산란된 맹꽁이 알은 20개씩 나누어 수조에 넣어 12시간 간격으로 관찰하였다. 시간이 지나면서 물이 자연증발하면 각 수조의 염분의 농도가 높아지므로 염도계를 사용하여 염분의 농도 를 측정하였고 이때 물을 보충하여 농도를 조절하였다. 물 의 오염을 피하기 위해 4일째 되는 날에 수조의 물을 교체하 였으며 관찰은 알에서 부화되어 외부아가미가 없어지는 기 간을 포함하여 8일간 관찰하였다.
실험 2는 외부아가미가 사라지고 내부아가미만 있는 단 계 중 27단계(Gosner, 1960)에서 시작하여 8일간 관찰하였 으며, 실험방법은 실험 1과 같다. 유생단계에서 먹이가 필요 하므로 먹이는 시중에 파는 담수어류 사료를 사용하였다.
통계는 SPSS V.12로 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 이용하여 95% 신뢰한계에서 유의성을 검정하 였다. 분산분석 결과 유의한 차이를 나타내는 경우, 다중검 정(multiple comparison test)을 실시하여 각 요인 내 두 가 지 평균값 사이에 유의한 차이 여부를 조사하였으며 검정 방법은 생장정도는 Bonferroni test를 사용하였고 생존율은 Tukey HSD test를 사용하였다.
결 과
실험결과 알에서 부화하여 외부아가미 단계를 거친 유생 들은 염분농도 5‰까지 생존이 가능했으며 7‰염분농도에 서는 전부 죽었다. 그리고 내부아가미 단계에서 염분에서 생장한 유생들은 7‰까지 생존이 가능했으나 생존율은 40% 로 낮아졌다.
알에서 외부아가미 단계를 거치는 유생의 염분농도에 대 한 각 집단 간에는 생존율은 유의한 차이(ANOVA: F=28.40 p<0.001)가 있는 것으로 나타났다. 대조군과 비교해서 1‰ 에서는 95%, 3‰에서는 85%로 대조군과 생존율에 큰 차이 가 없었으나 5‰에서는 40%로 차이(p<0.001)가 있는 것으 로 나타났다. 또한 7‰에서는 2일 만에 모든 개체가 사멸하 였다(Figure 12)
내부아가미 단계에서 염분에 노출된 각 집단의 유생 생존 율도 유의한 차이(ANOVA: F=69.30 p<0.001)가 있는 것으 로 나타났다. 대조군과 비교하여 1‰에서는 95%, 3‰에서 는 90%, 5‰에서는 85%로 생존율에 큰 차이가 없으나 7‰ 에서는 25%로 생존율이 급격히 떨어지고 있어 대조군과 유의한 차이(Tukey HSD test p<0.001) 나타나고 있다. 7‰ 의 염분농도에서 외부아가미 단계를 거치는 유생들은 에서 는 전부 사멸하였지만 내부아가미 단계에서 노출된 유생들 은 일부는 살아남은 것을 관찰할 수 있었다(Figure 2).
염분농도에 따른 맹꽁이 유생의 생장은 분석결과 외부아 가미 단계에서 각 집단은 모두 염분의 농도가 높을수록 생 장률이 떨어지고 있으며 유의성이 있는 것으로 나타나고 있으며(ANOVA: F=5.45 p<0.05). 내부아가미 단계에서도 각 집단은 모두 염분의 농도가 높을수록 생장율이 유의성 있게 낮아지고(ANOVA: F=12.64 p<0.01) 있는 것으로 나 타나고 있다(Table 1).
대조군과 각 염분농도별 생장정도를 보면 외부아가미단 계에서는 1‰에서는 대조군과 차이가 나타나지 않으나 (p=1.00) 3‰ 염분농도에서와(p<0.5), 5‰의 염분농도에서 는(p<0.05) 생장저하가 유의성 있게 나타나고 있다. 내부아 가미 단계에서는 대조군과 비교하여 1‰ 염분농도(p=1.00) 와 3‰의 염분농도(p=0.21)에서는 성장률 저하에 유의성이 없으나, 5‰ 염분농도(p<0.001)와 7‰의 염분농도(p<0.001) 에서는 유의성 있게 생장이 저하되고 있는 것으로 나타났다.
고 찰
이번 실험을 통해 알에서 외부아가미 단계를 거친 맹꽁이 유생들은 3‰ 염분농도 까지는 생존율이 높아, 이 농도에서 는 삼투에 대한 큰 스트레스 없이 생존할 수 있음을 보여주 고 있다. 하지만 5‰의 염분농도에서는 사망률이 급격히 증가하여 6일 후에는 생존율이 40%로 낮아졌다. 맹꽁이 알 이 부화하여 발생이 진행되는 동안 염분농도가 높을수록 많은 스트레스를 받고 있음을 알 수 있었고 이러한 이유로 생존에 큰 영향을 받고 있다. 염분의 농도가 높을수록 알이 나 올챙이들은 삼투조절에 스트레스를 가져오며 이러한 이 유로 사망률이 높아지고 있고 또한 사망에 이루는 시간이 빨라지고 있다는 것은 연구에서도 많이 찾아볼 수 있다. Lithobates pipiens인 경우 3.8-4.6‰의 염분농도에서는 배 발생 과정에서 절반이 사멸하였고 5‰이상의 염분농도에서 는 모두 사멸하였다(Ruibal, 1959). 호주에 서식하는 Litoria aurea는 해수염분 농도의 4.41%일 때 72일 이내에, 8.82% 일 때 4일 이내에 사멸하였다(Christy and Dickman, 2002). 북반구에 서식하는 Bufo calamita 올챙이들은 해수 염분농 도의 30%에서는 1주일 생존했으며(Beebee, 1985), 20%의 염분농도에서는 그보다 더 오래 생존했었다(Mathias, 1971). 따라서 염분농도가 높을수록 양서류의 생존율은 낮아지고 있으며 시간이 진행될수록 점점 더 생존율이 줄어들고 있는 것을 볼 수 있다. 맹꽁이의 경우에도 변태과정이 완전히 끝 나 성체가 될 때까지 어느 정도 염분농도에서 생존이 가능 할지는 추가적인 실험이 진행되어야만 알 수 있을 것으로 판단된다.
7‰에서는 알들이 부화에는 성공하였지만 부화 후에는 48시간 이내에 모두 사멸하였다. 이는 부화 이전 단계에서 알 주변을 둘러싸고 있는 난막이 염분에 대한 침투를 막아 준 결과로 보인다. 양서류의 난막에 있는 젤리 층은 특성에 따라 삼투 스트레스 및 무기 질소에 내성에 관여하는 메카 니즘이 있으며, 이 젤리층을 통한 물의 확산은 알의 안과 밖의 삼투압 조건뿐만 아니라 난막의 두께 및 구조에도 의 존되고 있는 것으로 알려져 있다(Ortiz-Santaliestra et al., 2010). 맹꽁이인 경우는 산란 후 부화까지 1-2일밖에는 걸 리지 않으므로 난막에 있는 젤리층이 부화가 가능하도록 해준 것으로 보인다. 이번 실험으로 맹꽁이 올챙이인 경우 외부아가미를 갖고 있는 단계에서 사망에 이르는 염분의 농도는 5‰에서 증가하기 시작하여 7‰ 이상이 되면 전부 사멸한다고 볼 수 있다. 하지만 외부아가미가 사라지고 내 부아가미 단계에서 염분에 노출된 경우에는 외부아가미 단 계에서 노출된 올챙이보다 염분농도에 더 견디는 것으로 관찰되었다. 내부아가미 단계에서는 5‰까지는 생존율이 높게 나타나고 있으며 염분농도 7‰에서 생존율이 감소하 고 있었다. Uchiyama와 Yoshizawa(1992)의 연구에서 보면 발생과정 중 외부 아가미 단계에서보다 내부아가미를 가지 는 단계에서가 더 높은 염분에서 생존하고 있다고 보고되었 다. 그 이유는 내부아가미에는 담수와 해수에 적응 가능한 mitochondria rich cell이 다수 분포되어 있기 때문이며 이 는 외부아가미 단계에서보다 해수농도의 10%이상 염분에 서 생존할 수 있다고 보고된 바 있다. 맹꽁이인 경우도 내부 아가미 단계가 외부아가미 단계보다 더 높은 해수농도에 적응하는 것으로 보아 mitochondria rich cell이 더 풍부할 것으로 추측된다.
높은 염분농도는 유생들에게 사망률을 높이는 원인이 될 뿐 아니라 생장율에도 영향을 주고 있다. 외부아가미 단계에 서 보면 염분농도가 높을수록 3‰까지는 약간의 생장률 저 하가 일어나지만 유의한 수준은 아니다. 하지만 그 이상에서 는 의미가 있을 정도로 생장이 늦어지고 있다. 내부아가미단 계에서도 염분에 노출된 유생들은 5‰ 염분농도부터는 대조 군과 차이가 나타나고 있으며 7‰의 염분농도에서는 생장이 더 느려져 염분에 영향을 많이 받는 것으로 나타나고 있다. Litoria ewingii인 경우는 5.6‰ 이하의 염분농도에서 생존 율과 생장률이 저조하게 나타나고 있으며(Chinathamby et al., 2006), Epidalea calamita인 경우도 담수에 서식하는 유생보다도 염분에 노출된 개체군에서 성장이 늦춰지는 것 으로 보고되었다(Gomez-Mestre and Tejedo, 2003). 한 가 지 흥미로운 연구는 염분에 노출되어 성장이 느려진 Litoria ewingii 올챙이인 경우 다시 담수에 넣었을 때는 급격히 성 장하여 담수에서 자란 대조군과 크기에서 차이가 없어진다 는 것이다(Squires et al., 2010). 스트레스가 사라지면 이들 을 원래의 상태로 복귀하려는 능력을 갖고 있는 것으로 판 단되고 있으며 맹꽁이 유생에게도 이와 같은 결과를 갖는지 는 알아볼 필요가 있다.
고농도의 염분은 양서류 유생의 사망률과 생장률에도 영 향을 미치지만 때로는 변태가 늦게 진행되거나 아예 되지 않는 경우도 발생한다. Lithobates sylvaticus는 염분농도가 높을수록 낮은 염분농도보다 변태기간이 길어지고 있으며 (Sanzo and Hecnar, 2006), Fejervarya limnocharis인 경우 는 9‰정도에서 변태가 일어나도 크기가 작으며, 그 이상의 농도에서는 변태가 일어나지 않았다(Wu and Kam, 2009).
이번 연구는 맹꽁이의 유생이 해수염분농도에서 어느 정 도까지 생존이 가능한지를 알아보았다. 제주지역은 관광지 로서 현재 중산간과 더불어 해안지역도 많은 개발이 일어나 고 있어 해안지역 생물상에 많은 변화를 주고 있다. 따라서 이번 연구 결과를 바탕으로 해안가 산란지 주변을 개발할 경우 산란지에 해수의 유입이 맹꽁이 유생에게 어느 정도의 영향을 주는지를 파악할 수 있고, 이를 바탕으로 개발에 따 른 부작용인 양서류 및 맹꽁이의 감소에 대한 종 보존에 대비 할 수 있으며 해안지역 산란지 복원 및 대체서식지 조성에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
