뱀장어(Anguilla japonica) 자어 먹이공급 횟수가 초기 자어 성장 및 생존율에 미치는 영향

Feeding Frequency Affects Early Larva Growth and Survival Rate in Eel Anguilla japonica

Abstract

Eel Anguilla japonica is an economically important inland culture fish species in East Asian countries, particularly in Korea, Japan, China, and Taiwan. In this study, the effects of feeding frequency on larval growth and survival rate were investigated. Eel larvae (average length, 6 mm) were fed a slurry-type diet containing shark eggs three, five, seven, or nine times per day. Survival rates differed significantly among the four experimental groups. Feeding frequencies of at least five and seven times a day were required until 15 and 30 days after hatching, respectively, to maintain an acceptable survival rate. Leptocephalus growth improved with increased feeding frequency until 15 days after hatching. The results suggest that providing an opportunity for early food intake enhances eel survival and growth in the early leptocephalus stage.

서론

뱀장어는 우리나라를 비롯하여 일본, 중국, 대만에 주로 분포 하는 강하성 어류로, 2019년 국내생산량은 10,942톤에 달하고, 그 중 10,885톤이 양식되고 있는 내수면 양식어류 중 가장 중요한 양식품종으로 생산액은 3천억에 달하는 고부가가치 양식어 종이다. 뱀장어 양식업은 양식어종 중에서 유일하게 인공종자 생산이 불가능하여 종자 전체를 자연산 실뱀장어를 잡아 양식용 종자로 이용하고 있으며, 특히 극동산 뱀장어(Anguilla japonica)의 자원 감소에 의한 실뱀장어의 어획량 급감으로 매년 종자의 가격 변동이 급격하여 뱀장어 양식산업 자체의 위기감도 고조되고 있다. 뱀장어 자원 감소의 원인으로써는 지구온난화, 환경오염, 서식지 감소 등에 의해 어획량이 감소되고 있다고 추측되고 있으나 아직 과학적인 근거는 없는 실정이다. 따라서, 뱀장어 인공종자 생산기술 확립에 의한 안정적인 인공종자 생산기술개발이 더욱 중요하게 인식되고 있다. 또한, 최근 IUCN (international union for conservation of nature and natural resources, 국제자연보존동맹)에서에서 뱀장어종을 멸종위기종으로 지정하였고, CITES (convention on international trade in endangered species of wild fauna and flora)에서도 뱀장어종을 멸종위기종으로 인식하여 국가 간 거래를 금지하는 부속서에 등재를 하려는 움직임이 있어, 더욱 인공종자 생산기술의 중요성이 날로 높아지고 있다(Gollock et al., 2018). 뱀장어 인공종자생산 연구는 1960년대 일본에서 처음 시작되어, Yamamoto and Yamauchi (1974)는 성 성숙 호르몬 처리에 의해 수정란을 생산하여, 부화 후 약 2주간 7 mm의 부화자어(preleptocephalus)까지 사육하는데 성공하였다. 국내에서는 Kim et al. (2007)이 인위적 성 성숙 유도법에 의해 난 발생 및 인공수정란 생산에 성공하였으며, Kim et al. (2014)이 독자적으로 개발한 액상사료로 렙토세팔루스(leptocephalus) 및 실뱀장어까지 생산에 성공하였다. 하지만 뱀장어의 대량생산을 위해서는 자어기의 생존율 향상이 매우 중요하며, 자어기의 생존율 향상을 위한 연구들이 수행되고 있다. 한편 Miller et al. (2013)은 자연에서 렙토세팔루스는 수중에 떠있는 동물플랑크톤 혹은 식물플랑크톤 등의 사채가 부패하여 생성되는 유기물 덩어리인 마린스노우(marine snow)를 섭취하고 성장한다고 하였으나, 현재까지 뱀장어 치어 생산은 곱상어(Squalus acanthias)의 난황을 주원료로 하는 액상상태인 슬러지 형태(slurry type)의 사료로 공급 하는 방법이 유일하게 실뱀장어까지 성장하는 사육방법이다. 2012년 국립수산과학원에서 뱀장어 인공종자를 세계 두번째로 생산하였고, 2016년에는 인공종자 2세대를 생산하였으나, 아직 뱀장어 인공종자의 대량생산 기술이 시급하다.

따라서, 이번 연구에서는 뱀장어 종자 생산의 안정성을 확보하고 대량생산 사육기술 개발을 위해 기존 액상사료의 공급횟수 조절에 따른 자어의 초기생존율, 성장을 조사하여 부화 일수별 적정 먹이 공급 횟수에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.

재료 및 방법

실험어 및 실험조건

본 실험에 필요한 뱀장어 자어 생산을 위해 뱀장어 암컷 친어는 국립수산과학원 내수면양식센터(Jinhae, Korea)에서 치어기에 에스트로겐(E2)을 사료에 첨가하여 암컷화한 치어를 약 3년 정도 사육한 암컷 친어(400-500 g)로 사용하였다. 수컷 친어는 국립수산과학원 내수면양식연구센터에서 호르몬 처리 없이 약 3년 정도 사육한 수컷 친어(300-400 g)를 사용하였다. 암컷에 대해서는 연어 뇌하수체 추출물을 투여하고 수컷에 대해서는 사람태반성성선자극호르몬(human chorionic gonadotropin, HCG)을 매주 투여하여 성숙시켰고, 암컷에서는 최종적으로 난경 750 μm이상 발달한 친어 개체 중 연어뇌하수체 추출물을 투여하고, 다음날 DHP(17, 20b-dihydroxy-4-pregnen3-one)를 투여하여 배란을 유도하였다. 수컷에서는 인공적으로 정자를 채취하여 인공 정장액에 희석 후 냉장 보관하였고, 암컷에서 인공 채란된 알과 수정시켜 생산하였다(Kagawa et al., 2005; Kim et al., 2007).

수정란은 원통형 그물(지름, 50 cm)이 설치된 1 t 사각수조에 수용하였고, 부화 후 원형수조(높이, 1.5 m; 직경, 50 cm)에 수용하여 약 6일간 유구와 난황물질 등을 흡수하여 자어의 입, 눈 등이 발생하는 사료 무공급 시기를 거친 후 사료 섭취가 가능한 부화 후 6일째 본 실험의 사육수조인 U자형 수조(사육수량, 20 L)에 300마리씩 수용하였으며 부화 후 7일부터 액상사료를 공급하여 사육실험을 실시하였다(Fig. 1).

Fig. 1. Rearing system for feeding trail of eel Anguilla japonica leptocephali.

사육수온은 전 실험기간 동안 23±0.1°C 범위를 유지하였으며 0.99-1.13 L/min의 주수량을 유지하였다.

본 실험에 사용된 사료는 Kim et al. (2014)의 방식으로 사료를 제조하였다. 원료로써 곱상어 난황(Squalus acanthias), 수용성 어분, 대두 농축분말, 단백질 분해 어분, 비타민 프리믹스, 곤쟁이를 사용하였다. 상어알은 표면의 껍질을 제거 후 사용되었으며, 곤쟁이 1 kg을 증류수 2 L에 넣고 10분간 믹서에 갈아 액상상태로 만든 후 뮬러가제(500 μm)에 투과된 액상상태의 추출물을 사료제조에 사용하였다. 사료원료들은 숄더 크림 교반기(Solder cream mixer, Yestech, Seoul, Korea)에서 1,200 rpm으로 3분간 혼합하여 균일한 크림상태의 액상사료가 되도록 제조하였다. 제조된 액상사료는 다시 뮬러가제(100 μm)로 여과 하였다(Fig. 2).

Fig. 2. Picture of slurry type experimental diet.

사료공급횟수 조건

사료공급 조건은 1일 3회공급구(9:00, 13:00, 17:00), 5회공급구(9:00, 11:00, 13:00, 15:00, 17:00), 7회공급구(9:00, 11:00, 13:00, 15:00, 17:00, 19:00, 21:00), 9회공급구(7:00, 9:00, 11:00, 13:00, 15:00, 17:00, 19:00, 21:00, 23:00)로 조절하여 5회공급구를 대조구로 하였다. 먹이횟수실험은 실험구당 3반복 실험을 수행하였다. 사육방법은 1회당 액상사료 5 mL을 바닥에 분산시켜 약 15분간 공급하였다. 공급 시에는 조명을 켜서 음의 주광성을 가지고 있는 자어들이 바닥의 사료에 접근이 용이하도록 유도하였다. 성장과 생존율은 사육실험 개시 시(부화 후 7일), 부화 후 15일 그리고 사료공급 3회 실험구에서는 최종 생존수가 15마리일때인 부화 후 23일, 다른 실험구는 실험종료일인 부화 후 30일에 계수하여 조사하였다(Fig. 3, 4).

Fig. 3. Pictures of eel Anguilla japonica leptocephali on 0 day after hatching (A), 7 days after hatching (B), 15 days after hatching (C), 30 days after hatching (D).

Fig. 4. Eel Anguilla japonica leptocephali showing different morphometric measurements. TL, total length; PAL, pre-anal length; BD, body depth.

통계처리

모든 분석자료는 3회 반복하여 측정한 평균치(mean)와 표준편차(SD)로 나타내었으며, 결과의 통계처리는 SPSS program(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하여 Kruskal-Wallis test를 실시하여 평균간의 유의성을 검정하였다(P<0.05).

결과 및 고찰

뱀장어 자어 생산성 확대와 대량생산에 적합한 사료공급 조건을 개발하는데 필요한 기초 자료로 활용하고자 사료공급 횟수에 따른 뱀장어 자어의 생존율 및 성장을 조사하였다. 부화 후 7일부터 15일까지 기존 먹이 공급 방법인 5회공급구의 평균 생존율은 44.8%로, 먹이공급횟수를 7회(평균 생존율 65.6%), 9회(평균 생존율 67.8%)로 증가시킴으로써 평균생존율이 유의적으로 향상되는 결과가 나타났다. 한편 4시간 간격으로 먹이를 3회 공급하는 방법은 부화 후 23일에 최저 계측 가능한 생존 마리수인 15마리가 생존하여 자어 사육에 적합하지 않는 것으로 판단되었으며, 기존 사육방식인 2시간 간격 5회 먹이공급 방법을 부화 후 7일부터 15일까지의 기간 동안 7-9회로 증가시키면 초기 생존율이 20% 이상 유의적으로 향상되었다. 4시간 간격 3회 공급구가 부화 후 23일에 종료되어 생존율이 가장 낮게 나타났지만, 다른 실험구에서는 먹이공급 횟수가 많아짐에 따라 생존율이 높게 나타나는 경향을 보여 부화 후 15일까지의 초기 뱀장어 자어의 먹이공급 횟수의 증가가 자어의 생존율을 향상 시켰다(Fig. 5).

Fig. 5. Survival rates in eel Anguilla japonica leptocephali of feeding frequency (3 times, 5 times, 7 times, 9 times) experiment groups. dah, days after hatching.

부화 후 30일의 생존율은 기존 먹이공급방법인 1일 2시간 간격 5회 공급구가 평균 생존율이 6.9%에 비해, 7회 공급구(평균 생존율 8.8%) 및 9회 공급구(평균 생존율 11.0%)에서 유의적 차이는 없지만 증가하는 경향이 관찰되어 부화 후 30일까지도 먹이공급의 횟수를 7회 혹은 9회로 증가시키는 것이 전체적인 생존율 향상에 관련이 있는 것으로 사료되었다.

뱀장어 자어의 성장에서는 부화 후 15일의 평균 전장은 3회공급구, 5회공급구, 7회공급구, 9회공급구가 각각 7.8, 8.4, 8.7, 9.3 mm였고, 성장은 생존율과 동일하게 먹이공급 횟수가 많을수록 평균 전장이 높게 나타나 먹이공급 횟수를 증가시킴으로써 성장이 개선되는 것을 알 수 있었다(Table 1). 부화 후 15일까지의 평균 전장의 증가는 기존 먹이공급 방식보다 2-4회 먹이공급횟수를 증가 시킬수록 성장이 크게 향상 되는 것을 알 수 있었다.

Table 1. Total length (TL), pre-anal length (PAL), body depth (BD) of eel Anguilla japonica leptocephali of feeding frequency (3 times, 5 times, 7 times, 9 times) experiment groups

dah, days after hatching. Data were expressed as mean±SEM. Different letters denote significant difference among each group (P<0.05).

부화 후 30일까지의 실험에서는 3회 공급만이 부화 후 23일째에 실험을 종료하였으나, 다른 실험구의 성장을 관찰한 결과, 부화 후 30일에는 5회공급구, 7회공급구, 9회공급구는 10.9, 11.5, 11.9 mm로 실험구간 유의적인 차이는 없었으나 공급횟수 증가에 따라 성장도 향상되는 경향이 보였다. 부화 후 15일까지의 평균 전장의 증가가 먹이횟수가 높을수록 성장이 개선되었던 결과에 비해 공급횟수의 증가의 영향이 크지 않지만 성장에 대한 개선효과가 있는 것으로 관찰되었다.

현재 전세계적으로 뱀장어 인공종자 생산에 성공한 국가는 우리나라와 일본뿐으로 일본에서는 Tanaka et al. (2001; 2003)에 의해 상어알을 기반으로 한 액상사료를 개발하여 2002년에 세계 최초로 뱀장어 인공종자 생산에 성공하였고, 우리나라에서는 Kim et al. (2014)의 액상사료를 이용하여 2012년에 국립수산과학원에서 세계 2번째로 뱀장어 인공종자 생산에 성공하였다. 우리나라와 일본 모두 현재 유일하게 뱀장어 부화자어가 섭취하고 성장하는 사료는 곱상어알을 기반으로 하는 액상사료가 유일하고 인공종자의 대량생산을 위해 초기 자어시기의 생존율 향상을 위한 사료개선 및 사육시스템 개발을 위해 집중적으로 연구가 진행되고 있다.

Masuda et al. (2013)는 뱀장어 부화자어의 먹이 공급횟수을 5회와 6회를 비교하여 실뱀장어까지 생존 및 변태시기를 확인한 결과, 6회 실험구에서 180일만에 실뱀장어 변태가 관찰되어 먹이공급 횟수 증가가 실뱀장어 변태에 영향을 미친다고 발표하였으나, 전체적인 생존율에는 영향이 없다고 하였다. 또한 Masuda et al. (2011)은 사육수의 수온을 높여줌으로써 뱀장어 자어가 실뱀장어가 되는 변태시기를 131일까지 앞당겼다는 보고를 하여 수온의 중요성을 보고하였으나 아직 먹이공급횟수에 대한 연구는 미미한 실정이다.

Kuroki et al. (2016)는 사육수 공급량 조절에 의해 부화 후 60일 및 부화 후 186일째 되는 뱀장어의 자어의 성장을 관찰한 결과, 유속을 느리게 하면 성장이 개선된다는 보고를 하였다. 국가마다 연구기관 마다 사료 및 사육시스템이 다르기 때문에 직접적인 비교는 어렵지만 수온은 23-25°C, 먹이 공급 횟수는 1일 5회 이상이 필요하다고 사료된다.

자연에서 뱀장어 자어는 마린스노우(marine snow)라는 유기물 덩어리를 섭취하고 있다고 알려져 있으며 인위적인 환경에서도 자연과 같이 마린스노우 형태의 사료 및 사육시스템이 개발된다면 뱀장어 인공종자 대량생산이 가시적인 성과가 나타날 것이다(Miller et al., 2013). 따라서 인위적인 환경에서 마린스노우과 같은 먹이형태를 재현하려고 하는 시도는 있었다. Tomoda et al. (2015)는 인위적인 환경에서 마린스노우의 기원이 되는 미세조류을 배양하여 공급한 결과 부화 후 23일까지 섭취하고 배설되는 것을 관찰되었으나 장기적인 사육에는 실패하였다. 또한 Okamura et al. (2009)는 뱀장어 자어의 사육수의 염분 농도를 낮추어 사육한 결과 해수 50%의 사육수에서 생존 및 성장이 해수 100%에 비해 향상되었다고 발표하였다.

뱀장어 자어의 소화대사 관련 연구에서 소화에 관여하는 효소는 존재하나 소화기관 전체의 발달이 다른 어류의 부화자어에 비하여 빈약하여 장내 소화 및 흡수를 위해서는 사료의 분자량이 비교적 작은 물질이 적합하다고 발표하였다(Murashita et al., 2013). Yoshimatsu (2011)는 뱀장어 부화자어의 구강내부를 관찰한 결과 입 크기에 비하여 목 부분의 구경이 약 50 μm로이보다 작은 크기의 사료만이 섭취에 용이하다고 발표하였다. 이러한 연구결과로부터 뱀장어 부화자어는 지속적인 먹이공급이 가능하고 먹이원의 분자량이 작고 크기는 50 μm이하 인 먹이원이 적합하다고 사료되면 향후에는 이러한 기반연구를 바탕으로 적정 먹이원 개발 및 지속적인 공급이 가능한 사육방법의 연구가 필요하며 이를 위해서는 뱀장어 자어의 생태학적 연구 또한 중요한 기초자료를 제공할 것이다.

본 연구는 유일하게 뱀장어 자어의 성장 및 생존이 가능한 액상사료를 이용한 20 L의 원통형 자어 사육시스템에서 현재 1일 5회의 먹이공급횟수가 최적의 조건인지 검증하기 위해서 먹이 공급횟수를 3회, 5회, 7회, 9회로 나누어 최적의 먹이공급횟수에 대한 연구를 수행 한 결과, 부화 후 15일까지는 7회이상 공급이 적정하고 부화 후 30일까지는 5회 이상의 사료공급이 적정하며, 향후 초기 뱀장어 자어에 대해서는 지속적인 먹이공급이 가능한 형태의 사료와 사육시스템 개발을 통해서 생존율 및 성장을 향상시키기 위한 연구가 추진되어야 할 것이며, 이러한 연구는 뱀장어 인공종자 대량생산 기술개발에 있어서 중요한 연구가 될 것이다.