| 초록 |
본 연구는 유기물 오염에 대한 내성이 있으면서 이를 분해하는 능력이 있는 실지렁이 행동을 수리-생태학적으로 분석하고 이를 통해 수생태계 건강성을 모니터링 하는 시스템을 개발하여 수생태계 복원 및 건강한 생태계 보전에 기여하고자 한다. 본 연구에서는 수생 지렁이 중 오염에 대한 내성도가 높고 유기물 분해 능력이 뛰어난 실지렁이 Tubifex tubifex 을 이용하였다. 1) 자료수집 및 DB화: 문헌 조사, DB 검색, 야외조사 등으로 우리나라 수생태계의 오염물질, 실지렁이 생물, 독성, 생태 자료를 수집하고 분석하였다. 2) 사육 시스템 및 행동 정량화 메소코즘: 실지렁이 사육 시스템을 구성하였다. 움직임 행동 관찰을 위한 메소코즘은 웹캠, 컴퓨터, 관찰상자로 구성되었다. 실지렁이 서식지적합성 조사를 한 결과 작은 입자로 이루어진 하상을 선호하였으며, 서식지의 유량 증가에 대해 일정수준 이하에서는 강한 저항성을 가지지만 역치 이상의 강수량에서는 개체군의 안정성이 크게 영향을 받아 회복되는데 오랜 시간이 소요되었다. 3) 실지렁이를 이용한 유기성 폐기물 분해를 위한 활용: 실지렁이의 장을 추출하여 장내 미생물의 DNA를 분석하여 서식지에 따른 장내 미생물의 구성을 분석하였다. 그 결과 Proteobacteria 문의 분류군이 우점하였으며, 종 구성은 서식지 조건에 따라 뚜렷한 차이가 있었다. 메소코즘 유기물 분해능 실험 결과 초기에는 물이 심하게 오염되어 검은색으로 변화하지만 시간이 지남에 따라 분해되어 맑게 변하였다. 수질정화, 유기물 분해 등으로 사용하기 위해서는 실지렁이의 서식지적합성 조건을 만족 할 수 있도록 시스템을 구축하는 것이 필요하다. 하상: silt, 온도: 24 이상, 느린 유속 조건이 필요하다. 4) 실지렁이 유기물 탐색을 위한 확산 실험 및 모델 연구: 실지렁이 집단을 메소코즘에 투입후 이들의 임직임을 관찰하였다. clump를 형성하는 데는 약 1시간이 소요되었다. 하상이 존재하지 않을 때 개체들이 서로를 sediment로써 이용하여 콜로니를 형성하였지만, 하상이 공급되는 경우와 하상 내에서 콜로니를 형성하지 않았다. 일정 공간에 먹이를 공급하고, 다수의 실지렁이가 무작위적으로 분포하여 이들이 먹이를 찾아가서 군집을 형성하는 과정을 모델링하였다. 그 결과 실지렁이가 먹이로 모이는 시간은 물 속에서 감지되는 먹이의 역치값에 크게 영향을 받으며 먹이의 분포 유형 또한 크게 영향을 주었다. 5) 교란에 따른 실지렁이 개체-개체군 반응 연구: 교란에 대한 개체의 반응을 관찰하기 위하여 초고속 카메라를 이용하여 행동반응을 관찰 하였다. 그 결과 고농도의 Cu가 되면 실지렁이 몸은 급격하게 수축하여 꼬이는 행동과 관찰 영역에서 탈출 하려는 행동을 보였으며, 저농도에서는 몸이 꼬이는 행동이 나타났다. 실지렁의의 온도에 대한 반응 실험 결과, 저온조건의 경우 몸을 수축하고 있으나 온도가 증가함에 따라 수축된 몸이 길게 이완 되며, 24 이상에서는 완전히 이완되었다. Cu를 개체별로 처리하였을 때(3 농도: 1.0, 0.5, 0.1 mg/l) 몸길이, 움직임 속도는 세 가지 농도에서 모두 유의하게 감소하였다. Cu를 실지렁이 10,000 개체로 이루어진 집단에 처리하였을 때(4 농도: 1.0, 0.5, 0.1, 0.01 mg/l) 처리 전후의 집단의 크기 면적을 비교한 결과, 모든 실험 농도에서 면적이 유의하게 감소하였다. 개체별 반응 보다 더 낮은 농도에서도 반응을 감지할 수 있었다. 면적 감소는 농도의 로그 스케일에 비례하여 감소하였으며, 0.01mg/l 처리 시 직후에는 처리 전에 비해 5%, 10분 후에는 10%, 1.0mg/l에서는 처리직후 25%, 10분 후 50%의 감소를 보였다. 이는 교란 정도를 평가하는 기준이 된다. 7) 실시간 수질감시 시스템 개발을 위한 연구: 실지렁이 실시간 관찰시스템은 메소코즘-관찰상자-웹캠-컴퓨터(디지털 영상 처리 알고리즘)로 구성되어 이동성과 경제성을 높일 수 있다. 이러한 결과를 통해 본 연구의 결과는 유기성 폐기물을 안전하게 처리할 수 있는 기술체계를 확립할 수 있도록 하며 국민들의 친환경적 의식 향상에 도움이 될 것이다. 또한 생물의 개체-개체군 행동 정량화, 교란에 대한 생물반응 특성 정량화 방법 및 생태모니터링 기법 개발에 기여할 것이다. (출처: 연구결과 요약문 3p) |
