Effects of Dissolved Oxygen and Depth on the Survival and Filtering Rate and Pseudofeces Production of a Filter-feeding Bivalve (Unio douglasiae) in the Cyanobacterial Bloom

We performed the experiment to evaluate the effect of different DO concentrations (0.5, 4.5 and 9.0 $mgO_2L^{-1}$) and water depths (20, 50 and 80 cm) on the filtering rate, mortality, and pseudifeces production of Unio douglasiae against the cyanobacterial bloom (mainly Microcystis aeruginosa). A solitary-living bivalve U. douglasiae was collected in the upstream region of the North Han River (Korea). The harvested mussels were carefully transferred to the laboratory artificial management system, which was controlled temperature $(18{\pm}2^{\circ}C)$, flow rate (10L $h^{-1}$), food $(Chlorella^{TM})$, sediment (pebble and clay), light intensity (ca. $20{\mu}mol$ photons), and photocycle (12 L : 12 D). In the field observation, the mussel mortality was significantly correlated with water temperature, pH and DO concentration (P<0.05). The mortality was decreased with water depth; 65, 90, 80% of mortality at 20, 50, 80 cm water-depth, respectively. Filtering rate (FR) showed the highest value at 50 cm water depth, and thereby the concentration of chlorophyll-${\alpha}$ decreased continuously by 94% of the control at the end of the experiment. In contrast, FR decreased by 34% of the initial concentration at 20 cm water depth. Over the given water-depth range, the mussel FR ranged from $0.15{\sim}0.20L\;gAFDW^{-1}hr^{-1}$ during the 18hrs of experiment, and thereafter, they appeared to be approximately 0.11, 0.26 and 0.30 L $gAFDW^{-1}hr^{-1}$ at 20, 50 and 80cm water depth, respectively. FR was highest with the value of 0.46L $gAFDW^{-1}hr^{-1}\;at\;0.5mgO_2 L^{-1}$ at the early stage of the experiment, while it increased with DO concentration. Maximum pseudofaeces production was 11.2 mg $gAFDW^{-1}hr^{-1}\;at\;9.0mgO_2L^{-1}$. Our results conclude that U. douglasiae has a potential to enhance water quality in eutrophic lake by removing dominant cyanobacteria, but their effects vary with environmental parameters and the water depth at which they are located.

남조류 대발생 환경에서 수심과 용존산소 변화에 따른 담수산 이매패(말조개)의 생존율, 여과율 및 배설물 생산

본 연구는 부영양 저수지에서 대발생하는 유해조류의 생물학적 제어를 위한 연구의 일환으로, 여과 섭식성 이매패 말조개(Unio crouglasiae)를 대상으로 수심 및 용존산소에 따른 여과율, 생존율 및 배설물 생산량을 조사하였다. 현장에서 말조개의 생존률은 20cm수심에서 가장 낮게 나타났고, 50cm와 80cm 수심에서 상대적으로 높게 나타났다. 말조개 생존율은 수온, pH, DO 농도와 높은 상관성을 나타냈고, 엽록소-${alpha}$ 농도, 부유물질 (SS)과 암모니아 농도와는 유의한 상관성을 나타내지 않았다. 수심실험에서 대조군의 엽록소-${alpha}$ 농도는 25%정도 감소한 반면, 수심 50, 80cm 처리군에서는 95% 정도까지 감소하였다. 말조개 여과율은 실험 18 hr까지 $0.15{\sim}0.20L\;gAFDW^{-1}hr^{-1}$ 범위를 보였으나, 이후 20 cm 처리군은 0.11 L $gAFDW^{-1}hr^{-1}$까지 감소한 반면, 50, 80cm 처리군에서는 각각 0.26, 0.30L $gAFDW^{-1}hr^{-1}$로 증가하였다. DO실험에서는 대조군의 엽록소-${alpha}$ 농도는 지속적으로 증가한 반면, 말조개를 투입한 모든 처리군에서는 감소하였다. 말조개 여과율은 8hr후 $0.5mgO_2\;L^{-1}$농도에서 0.46L $gAFDW^{-1}hr^{-1}$로 가장 높게 나타났으나 이후 DO농도에 따라 큰 차이를 나타내지 않았다. 말조개에 의한 배설물 생산은 실험 초기 DO농도가 낮을수록 높게 나타났지만, 시간이 지남에 따라 감소하여 실험 시작 24시간 후체는 3.0mg $gAFDW^{-1}hr^{-1}$ 정도로 비슷한 수준에 도달하였다. 이상의 결과를 종합할 때, 유해조류 제어를 위해 수층에서 말조개를 이용할 경우 용존산소에는 크게 영향을 받지 않으므로 표층보다는 좀 더 아래쪽(50, 80cm)에 설치하는 것이 효과적 일 것으로 사료된다.