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ISSN : 1226-9999(Print)
ISSN : 2287-7851(Online)
Environmental Biology Research Vol.30 No.4 pp.355-361
DOI : https://doi.org/10.11626/KJEB.2012.30.4.355

우리나라 전국연안해역에서 저서 와편모조류의 출현 및 분포현황에 대한 첫 보고

백승호
한국해양과학기술원 남해특성연구부

First Report for Appearance and Distribution Patterns of the Epiphytic Dinoflagellates in the Korean Peninsula

Seung Ho Baek*
Korea Institute of Ocean Science and Technology/South Sea Institue
Received: 7 November 2012, Revised: 30 November 2012, Revision accepted: 3 December 2012

Abstract

Genus of Gambierdiscus, Ostrepsis, Prorocentrum, Coolia and Amphidinium are epiphyticciguatoxin-producing armored dinoflagellate, often attached on macroalgae. These organisms arethe primary causative agent of ciguatera fish poisoning which occurs in tropical and subtropicalregions. However, regardless of the fact that population of epiphytic dinoflagellates have expandedto such temperate areas from sub-trophic and trophic areas, monitoring of the epiphytic dinoflagellateswas greatly lacked in coastal water of Korean Peninsula. This study was performed in theKorean Peninsula in November, 2011. Cell densities of Gambierdiscus spp. on macroalgae rangedfrom zero to 10 cells g-1 and the maximum density was recorded at St.18 (Pohang guryongpo).The abundance of Ostreopsis spp. was highest on macro-algaes Chondrus ocellatus, Lomentariacatenata and Plocamium telfairiae (140 cells g-1). The maximum abundance of Prorocentrum,Coolia and Amphidinium were 52, 3 and 1 cells g-1, respectively. Of these, Prorocentrum lima wasobserved at most stations of East Sea. Therefore, our results suggest that the epiphytic armoreddinoflagellates may have adapted to Korean coastal water of temperate areas (i.e., East Sea) andthose abundances may be related to the macroalgal species.

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서 론

저서성 부착 와편모조류 Gambierdiscus, Ostreopsis, Coolia, Prorocentrum, 그리고 Amphidinium은 시구아테라 어류독을 생성하는 열대 및 아열대에 서식하는 미세조류이다 (Taylor 1979). 이동반경이 좁고 해조류를 먹이원으로 하는 토착성 어류는 해조류에 부착한 저서와편모조류를 빈번하게 섭식할 수 있으며, 먹이연쇄를 통하여 와편모조류기원의 시구아테라독이 상위 영양단계의 생물(어류 및 포유류)에 전달될 수 있다. 특히 시구아테라독이 축적된 어류를 인간이 먹을 경우 치명적인 손상을 일으킨다. 시구아테라독에 의하여 사망하는 경우는 적지만, 그 증상으로 구토, 설사, 심장박동수 저하, 두통, 근육통 등의 신경계질환 등이 있고, 심할 경우 지각장애를 일으키는 것으로 알려져 있다 (Taylor 1979; Yasumoto et al. 1980). 이와 같은 시구아테라독에 의한 식중독환자는 전세계적으로 연간 5~50만명이 넘는다는 보고가 있으나(Ragelis 1984; Fleming et al. 1998), 정확한 통계치는 없는 실정이다. 그러나, 자연독에 의해서 발생하는 식중독증상이 전세계적 규모로 일어나고 있다는 것은 자명한 사실이다.

일반적으로 시구아테라독에 의한 피해는 저서성 와편모조류가 높은 밀도로 출현하는 열대, 아열대지역에서 많이 발생한다 (Taylor 1979; Grzebyk et al. 1994; Parsons and Preskitt 2007). 질환 발생 원인 생물로는 상업용으로 가치가 높은 자연산 돌돔(Japanese parrotfish: Oplegnathus punctatus)이 대부분을 차지하였다 (Yasumoto et al. 1980; Yasumoto personal comments). 최근 일본 연구진에 의한 온대해역의 저서맹독 와편모조류의 연구가 활발하게 진행되고 있으며(Ishikawa and Kurashima 2010; Yasumoto personal comments), 그들의 결과에 의하면, 일본 중부지역에 해당되는 관서 (오사카인근)지방이나, 관동지방(동경인근)에서도 저서성 맹독 와편모조류가 빈번하게 출현 할 뿐만 아니라 시구아테라독에 의한 피해사례가 보고되고 있다. 이와 같이 온대해역에 해당되는 일본지역에서 시구아테라독의 원인생물 Gambierdiscus, Ostreopsis, Coolia, Prorocentrum, 그리고 Amphidinium가 출현하고 있다는 것은 남방기원의 쿠로시오의 영향이 크다고 하겠다. 한편 우리나라 남해역 또한 쿠로시오 지류수인 대마난류와 아열대 연안수의 영향을 현저하게 받고 있다(Gong et al. 1996; Hama et al. 1997; Kim et al. 2008). 결과적으로 우리나라 해역에서도 아열대 해역에 집중 분포하는 남방기원의 생물이 유입되었을 가능성이 높고, 그 중 시구아테라 어류독 생성원인생물인 맹독성 와편모조류가 정착되었을 가능성이 강하게 대두되고 있다. 우리나라에서는 제주도 주변해역과 거문도, 백도에서는 이들종이 출현하고 있다는 보고가 있지만 (Kim et al. 2011; 백 2012), 상기의 해역을 제외한 지역에서는 아직 맹독성 저서와편모조류에 대한 보고가 전혀 없는 상태이며, 앞으로 체계적인 감시망을 구축할 필요성이 대두된다.

따라서 본 연구에서는 우리나라 전국연안해역 (서해, 남해, 동해)에서 해조류에 부착한 저서성 맹독 와편모조류가 출현하고 있다는 것을 처음으로 보고하고자 한다.  

재료 및 방법

해조류에 부착한 저서와편모조류의 채집은 2011년 11월 25일에서 30일 사이 우리나라 연안해역 (서해, 남해, 동해)에서 조사하였다(Fig. 1). 해조류에 부착한 저서와편모조류 채집은 기본적으로 대조시에 간조 (썰물)때 조하대에서 일괄적으로 수행하였고, 조사현장 도착 시각이 만조 (밀물)때와 겹쳤을 때에만 선박을 고정하는 로프나플로팅물체에 부착한 해조류를 채집하였다. 수온과 염분은 표층수를 채수하여 곧바로 수온계와 염분계로 측정하였다. 해조류를 채집할 때 부착 생물이 떨어지지 않게 기질에 부착된 줄기부를 가위로 자른 후 지퍼백을 닫아 채집하였다. 각 정점에서 채집한 해조류를 가위로 부분적으로 자른 후 지퍼백에 들어 있는 해수와 함께 1 L bottle에 옮겨 넣고 곧바로 최종 농도가 1~2%가 되도록 중성 포르말린으로 고정한 후 실험실로 운반하였다. 

Fig. 1. Map of the sampling site along the coasts of the Korean Peninsula.

실험실에서 시료가 든 1 L bottle을 250회 정도 강하게 흔들어 부착와편모조류를 탈착시켰다. 그 후 해조류는 수동원심분리기 (야채 물 짜는 용기: 시판용 2L)를 이용하여 탈수 한 후 습중량을 측정하였고, 탈수된 해수를 200 μm mesh로 해조류의 잔해와 부유물을 제거한 후 25~50mL로 농축 시켰다. 현미경으로 검경하기 전 농축된 시료를 균일하게 하여 sub-sample을 1.5 mL 튜브에 1mL분주하여 Calcofluor white 염색시약으로 최종농도가 10μg mL-1 로 염색하였다(백 2012). 그 후 Sedgwick-Rafter chamber에 0.5~1.0 mL을 취하여 형광현미경으로 ×20 또는 ×40배율로 동정 및 계수하였다. 각각의 해조류에 부착된 저서와편모조류는 최종적으로 해조류 1g의 습중량에 대한 부착밀도(cells g-1  macroalga wet weight; 이 후 cell g-1 으로 표기함)를 산출하였다. 이와 같은 일련의 실험 방법은 Ishikawa and Kurashima (2010)와 백(2012)에 따라서 수행하였다. 또한 해조류의 동정은 한국해조류도감을 이용하였다(강 1968; 최 등 2007).  

결과 및 토의

본 연구에서는 전국연안에서 아열대성 와편모조류의 정착여부를 판단하기 위한 목적으로 각 정점에서 주요 우점 해조류(2~3종)를 채집하여 평가하였다. 전국 연안의 각 정점에서 채집한 해조류의 종 (국명과 학명)리스트를 Table 1에 나타내었다. 동해해역에서는 다양한 해조류가 출현하였으나, 모든 정점에서 극우점한 해조류를 대상으로 평가하였다. 서해에 해당되는 정점 1, 2에서는 조석간만의 차이로 인하여 해조류가 안정적으로 성장할 수 있는 지리적 여건이 조성되어 있지 않았다. 따라서 출현하는 해조류 종 또한 극히 국한되어 있었다. 남해서부와 동해남부해역에서는 해조류 종류도 풍부하였고, 연안암반주변에서 많이 서식하고 있는 것으로 나타났다. 

Table 1.The list of collected macro-algae in each station

연안 조사기간 동안 현장 수온과 염분의 변화를 Fig. 2에 나타내었다. 조사시기동안 전국연안 수온은 서해 정점 1 (전라남도 영광군 계마항주변)과 남해 정점 5 (전라남도 강진군)에서 최저치(10.0℃)를 기록하였고, 정점 18과 20 (경상북도 경북 포항시 구룡포와 경북 영덕군)에서 최고치 (16.2℃)를 보였다. 수온은 전반적으로 서해남부해역에서 낮았고, 남해 중부와 동해 남부에서 높게 나타났다. 또한 동해해역에서는 위도의 증가와 더불어 수온이 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. 염분은 정점 5(전라남도 강진군)에서 최저 31.8 psu를 보였고, 동해해역의 대부분 정점에서 높은 값(34.2~34.8 psu)을 보였다.

Fig. 2. Changes in water temperature and salinity along the coasts of the Korean Peninsula.

전국연안 조사에서 출현한 아열대성 저서와편모조류는 Gambierdiscus spp., Ostrepsis spp., Prorocentrum spp., Coolia spp. 그리고 Amphidinium spp. 등이 관찰되었다(Fig. 3). Gambierdiscus spp.는 전국 27개 정점중 5개 정점[St. 6 (전남고흥군), St. 9 (경남남해군), St. 18 (경북 포항시 구룡포), St. 20 (경북 영덕), St. 26 (강원도 양양)]에서 출현하였다. 본 종이 부착한 해조류의 리스트는 구멍 갈파래, 괭생이 모자반, 지충이, 우뭇가사리, 몽우리청각, 진두발 마디잘록이 참곱슬이, 지누아리사촌, 마디잘록이, 큰잎모자반, 지충이, 미아베모자반, 구멍갈파래 등으로 나타났으며, 그 중 정점 18에서 최고밀도(10 cells g-1 )가 관찰된 해조류는 진두발, 마디잘록이, 참곱슬이 등으로 나타났다(Fig. 4).  

Fig. 3. Cell morphology of ephiphytic dinoflagellates in light and epifluorescent observation; a-b: Gambierdiscus sp., c-d: Ostreopis sp., e-f: Prorocentrum lima, g: Ampidinium sp., h: Coolia sp.

Fig. 4. The cell abundance of the ephiphytic dinoflagellates Gambierdiscus spp. (a), Ostrepsis ovate (b), Prorocentrum lima (c), Coolia spp. (d), and Amphidinium spp. (e) on attached macro-algaes along the coasts of the Korean Peninsula.

  Ostreopsis spp.는 3개 정점의 해조류[St. 11 (잎꼬시래기, 붉은까막살, 애기풀가사리), St. 18 (진두발, 마디잘록이, 참곱슬이), St. 21 (붉은까막살, 마디잘록이, 큰잎모자반)]에서 출현하였다. 정점 18에서는 극히 높은 개체수(140 cells g-1 )가 관찰되었고(Fig. 4), 특히, 정점 18에서는 다양한 아열대성 와편모조류가 높은 밀도로 관찰된 것이 특이적이였다. 본 정점의 포항부근에서는 수온이 동계에도 불구하고 16.2℃로 유지한 것은 쿠로시오의 지류인 대마난류의 영향이 큰 것으로 사료되었고, 이곳에 높은 개체수의 저서와편모조류가 관찰된 것 또한 쿠로시우의 영향이 크다고 하겠다. Prorocentrum lima는 서해와 남해안에서는 거의 출현하지 않았으나, 동해해역 대부분의 정점에서 높은 밀도로 출현하는 것으로 나타났다. 특히 동해중부해역에 해당되는 울진, 삼척, 양양 등에서 높은 밀도의 개체수를 보였다. Coolia spp.는 서해와 남해안에서는 전혀 출현하지 않았으나, 동해해역 일부 정점에서 출현하였다. 특히 정점 18에서 최고치(3 cells g-1 )를 보였다. Amphidinium spp.는 전국에서 4개 정점[St. 7 (2 cells g-1 ), St. 18 (1 cells g-1 ), St. 20 (1 cells g-1 ), St. 24 (1 cells g-1 )]에서 낮은 밀도로 출현하였다(Fig. 4). 

저서성 부착 와편모조류는 열대, 아열대해역에서 출현하는 미세조류로서 년평균수온이 20℃에서 30℃의 높은 수온에서 증식한다. 세계적으로 해조류에 부착한 연구사례를 살펴보면, 하와이에서 823 cells g-1  (Shimizu et al. 1982), Virgin에서 75,793 cells g-1  (Carlson and Tindall 1985), 프랑스령 보르네오 섬(Polynesia)에서 10,880 cells g-1  (Chinain et al. 1999) 등으로 열대해역에 해당되는 지역에서 극히 높은 밀도를 나타내었다. 한편, 아열대해역에 해당되는 호주의 Great Barrier Reef와, 인도양 남서쪽에 위치한 마다카스탈 부근의 Reunion 섬에서 각각 250 cells g-1 과, 455 cells g-1  (Heil et al. 1998; Turquet et al. 1998)로 열대해역보다 상대적으로 낮은 개체수를 보였다. Ishikawa and kurashima (2010)에 의하면, 쿠로시오의 영향을 강하게 받는 일본해역에서는 지역과 계절에 따라서 차이를 보였지만, 0~50 cells g-1  범위내의 분포팬턴을 보였다. 본 조사의 결과도 쿠로시오의 영향을 강하게 받는 일본의 연구 결과와 유사하였다. 

 기후변화에 의한 해수온 상승과 해류의 변화는 생물의 지리적 분포와 이동을 가져올 수 있다. 또한 이러한 변화는 아열대성 생물이 온난해역으로 유입되어 확산될 우려가 크다. 일반적으로 외래기원 생물이 새로운 서식처에 정착하기 위해서는 도입 (Introduction), 생존 (Survival), 성장 (Growth), 생식 및 재생산 (Reproduction), 확산 (Spread)이 원활하게 이루어져야 한다. 하지만, 대부분의 외래기원 생물은 새로운 환경에 적응하지 못하고 현지 생태계에 그다지 영향을 미치지 못하고 사멸되거나 일시적이고 국지적인 서식을 한다. 우리나라와 같은 온난 해역에서도 해류를 통하여 아열대해역에서 유입된 부착와편모조류가 안정적으로 정착하기 위해서는 동계 낮은 수온을 잘 극복하여 내성을 가지는 것이 무엇보다 중요하다. Ishikawa et al. (2012)의 보고에 의하면, 온난해역에서 분리 배양한 Gambierdiscus sp.는 15℃에서 32℃사이에서 증식이 원활하게 이루어지고, 10℃에서는 성장은 이루어지지 않았지만, 3개월 정도의 생존은 가능한 것으로 나타났다. 이는 아열대 맹독미세조류가 유입되어 우리나라 동해안과 같이 쿠로시우의 영향을 받는 온난기후의 겨울을 극복할 수 있다는 것을 간접적으로 시사한다. 

본 조사에서 가장 높게 출현한 Ostreopsis spp.는 140 cells g-1 로 아열대 해역에 나타난 연구결과와 유사하였으나, 이들 종은 러시아에서도 보고되고 있으며(Selinaet and Orlova 2010), 최근 연구결과에 의하면 전형적인 온난지역에서 출현하는 종으로 인식되고 있다(Chang et al. 2000; Rhodes et al. 2000; Pearese et al. 2001; Taniyama et al. 2003). 결과적으로 아열대성 저서 와편모조류는 우리나라 대부분의 연안해역에 정착하고 있다는 것을 알 수 있었고, 그들은 출현은 부착기질의 특성에 현저한 차이를 보일 것으로 사료됨으로 추후 우리나라 전해역에서 해조류의 종류별로 저서 부착와편모조류의 모니터링이 필요한 것으로 판단되었다.  

본 연구는 남해과 동해 연안에서 해조류에 부착한 저서 부착 맹독와편모조류의 정착 및 출현 여부에 초점을 맞춰 조간대의 Tidal pool에 국한되어 조사가 이루어졌다. 따라서 조간대에서 우점하는 해조류의 생물상에 따라서 부착미세조류의 분포 및 개체수 현존량에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 본 연구를 통하여, 조간대의 열악한 환경조건에서도 맹독성 와편모조류가 해조류에 부착하여 서식하고 정착하였을 가능성이 높은 만큼 추후 스쿠버 다이빙에 의한 천해역(淺海域)에서 보다 세심한 조사가 필요할 것이다.  

적 요

우리나라 전국연안에서 해조류에 부착한 저서성 부착맹독와편모조류의 분포특성을 파악하기 위해서 2011년 11월 25일에서 30일 사이 조사하였다. 해조류에 부착하는 맹독와편모조류 Gambierdiscus spp.는 전국 27개 정점 중 5개 정점[St. 6 (전남고흥군), St. 9 (경남남해군), St. 18 (경북 포항시 구룡포), St. 20 (경북 영덕), St. 26 (강원도 양양)]에서 출현하였다. Ostreopsis spp.는 3개 정점의 해조류[St. 11 (잎꼬시래기, 붉은까막살, 애기풀가사리), St. 18 (진두발, 마디잘록이, 참곱슬이), St. 21 (붉은까막살, 마디잘록이, 큰잎모자반)]에서 출현하였으며, 그중, 정점 18에서는 극히 높은 개체수(140 cells g-1 )가 관찰되었다. Pro-rorocentrum lima는 서해와 남해안에서는 거의 출현하지 않았으나, 동해해역 대부분의 정점에서 높은 밀도로 출현하였다. Coolia spp.는 서해와 남해안에서는 전혀 출현하지 않았으나, 동해해역 일부 정점에서 극히 낮은 밀도로 출현하였다. 결과적으로 아열대성 저서 와편모조류는 우리나라 대부분의 연안해역 (동해를 중심으로)에 정착하고 있다는 것을 확인 할 수 있었고, 그들의 개체수 밀도는 해조류의 기질과 관련이 있을 것이다.  

사 사

본 연구는 한국해양연구원 연구과제 “무인도서 사업의 지원(PE98745)”으로 수행되었다. 본 연구의 모든 조사방법을 직접 지도해 주신 일본 Mie Univ.의 Ishikawa Akira 교수님과, 물심양면으로 도와주신 김영옥 박사님께 진심으로 감사의 마음을 전합니다. 또한 시료채집과 분석에 도움을 주신 황진익, 이은선, 손문호님께도 감사의 마음을 전합니다. 

본 논문은 2012년도 한국해양학회 추계학술대회에서 발표한 내용에 근거하여 작성되었다. 

Reference

1.강제원. 1968. 한국동식물도감 제8권 식물편(해조류). 465pp.
2.백승호. 2012. 남해무인도서 백도와 서귀포 인근 섶섬에서 맹독성저서와편모조류 Gambierdiscus spp.의 출현. Ocean Polar Res. 34:65-71.
3.최창근, 김영대, 공용근, 박규진. 2007. 한국 동해연안 해조류 생태도감. 165pp.
4.Carlson RD and DR Tindall. 1985. Distribution and periodicity of toxic dinoflagellates in the Virgin Islands. pp.171-176. In Toxic Dinoflagellates (Anderson DM, White AW and Baden DG eds.). Elsevier, New York.
5.Chang FH, Y Shimizu, B Hay, R Stewart, G Mackay and R Tasker. 2000. Three recently recorded Ostreopsis spp. (Dinophyceae) in New Zealand: temporal and regional distribution in the upper North Island from 1995 to 1997. New Zealand J. Mar. Freshwat. Res. 34:29-39.
6.Chinain MM, M Germain, X Deparis, S Pauillac and AM Legrand. 1999. Seasonal abundance and toxicity of the dinoflagellate Gambierdiscus spp. (Dinophyceae), the causative agent of ciguatera in Tahiti, French Polynesia. Mar. Biol. 135:259-267.
7.Gong GC, YLL Chen and KK Liu. 1996. Chemical hydrography and chlorophyll-a distribution in the east china sea in summer: implications in nutrient dynamics. Cont. Shelf Res. 16:1561-1590.
8.Grzebyk G, B Berland, BA Thomassin, C Bosi and A Arnoux. 1994. Ecology of ciguateric dinoflagellates in the coral reef complex of Mayotte Island (S.W. Indian Ocean). J. Exp. Mar. Ecol. 178:51-66.
9.Hama T, KH Shin amd N Handa. 1997. Spatial variability in the primary productivity in the East China Sea and its adjacent waters. J. Oceanogr. 53:41-51.
10.Heil CA, P Bird and WC Dennison. 1998. Macroalgal habitat preference of ciguatera dinoflagellate at Heron Island, a coral cay in the southeastern great barrier reef, Australia. pp. 52-53. In Harmful Algae (Reguera B, J Blanco, ML Fernández and T Wyatt eds.). Xunta de Galicia and Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO, Santiago de Compostela.
11.Ishikawa A and A Kurashima. 2010. Occurrence of the toxic benthic dinoflagellate Gambierdiscus toxicus in Ago Bay, central part of Japan. Bull. Jpn. Soc. Fish. Oceanogr. 74: 13-19.
12.Ishikawa A, Y Takeichi and T Takayama. 2012. Effect of temperature on the growth and survival of the benthic dinoflagellate Gambierdiscus sp. isolated from temperate coastal waters of Japan. pp. 82. In The 15 th International conference on Harmful Algae, Changwon.
13.Kim HS, WH Yih, JH Kim, G Myung and HJ Jeong. 2011. Abundance of epiphytic dinoflagellates from coastal waters off Jeju Island, Korea during autumn. Ocean Sci. J. 46:205-209.
14.Kim K, KI Chang, DJ Kang, YH Kim and JH Lee. 2008. Review of recent findings on the water masses and circulation in the East Sea (Sea of Japan). J. Oceanogr. 64:721-735.
15.Parsons ML and LB Preskitt. 2007. A survey of epiphytic dinoflagellates from the coastal waters of the island of Hawaii. Harmful Algae 6:658-669.
16.Rhodes L, J Adamson, T Suzuki, L Briggs and I Garthwaite. 2000. Toxic marine epiphytic dinoflagellates, Ostreopsis siamensis and Coolia monotis (Dinophyceae), in New Zealand. New Zealand J Mar. Freshwat. Res. 34:371-383.
17.Selina MS and TY Orlova. 2010. First occurrence of the genus Ostreopsis (Dinophyceae) in the Sea of Japan. Bot. Mar. 53: 243-249.
18.Taniyama S, O Arakawa, M Terada, S Nishio, T Takatani, Y Mahmud and T Noguchi. 2003. Ostreopsis sp., a possible origin of palytoxin (PTX) in parrotfish Scarus ovifrons. Toxi-con 42:29-33.
19.Taylor FJR. 1979. The description of the benthic dinoflagellate associated with maitotoxin and ciguatoxin, including observations on Hawaiian material. pp.71-77. In Toxic Dinoflagellate Blooms (Taylor DL and HH Seliger eds.). Elsevier Scientific, NY.
20.Turquet J, JP Quod, A Couté and MA Faust. 1998. Assemblage of benthic dinoflagellates and monitoring of harmful species in Reunion Island, SW Indian Ocean, 1993-1996. pp.44-47. In Harmful Algae (Reguera B, J Blanco, ML Fernández and T Wyatt eds.). Xunta de Galicia and Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO, Santiago de Compostela.
21.Yasumoto TA, A Inoue, T Ochi, K Fujimoto, Y Oshima, Y Fukuyo and R Adachi. 1980. Environmental studies on a toxic dinoflagellate responsible for ciguatera. Bull Jpn. Soc. Sci. Fish. 46:1397-1404.