아미노산의 안정동위원소를 활용한 바지락 (Ruditapes philippinarum) 먹이원 규명

Abstract

바지락(Ruditapes philippinarum)은 한국에서 생태학적 그리고 상업적으로 중요한 해양 생물이다. 계절에 따른 바지락 먹이 생태 연구는 바지락 양식 생산에 긍정적인 영향을 줄 것으로 보인다. 그러나 바지락의 먹이원과 먹이원의 기여도에 대한 근본적인 이해는 충분하지 않다. 본 연구는 바지락의 시공간적 먹이원과 먹이원의 기여도를 규명하고자 하였으며, 바지락의 먹이원으로 추정되는 저서미세조류를 종단위까지 동정하였다. 바지락과 바지락의 잠재적 먹이원 (입자성유기물질, 대형조류 그리고 저서미세조류)는 2021년 봄부터 가을까지 4회에 걸쳐 비식생 갯벌인 파도와 황도에서 채집되었다. 채집된 시료는 벌크 태안의 비식생 갯벌어장 중 파도와 황도에서 바지락과 잠재적 먹이원을 채집하였다. 바지락과 잠재적 먹이원은 벌크와 아미노산의 안정동위원소 분석을 진행하였다. 또한 잠재적 먹이원인 저서미세조류는 주사형 전자현미경과 광학 현미경을 통해 종 조성을 파악하였다. 파도와 황도는 환경적 특성이 다른 지역으로 파도는 황도에 비해 mud 함량이 높은 퇴적물이었으며 방류되는 담수의 영향을 덜 받는 지역이다. 파도에서 발견된 저서미세조류는 해수종이 우세하게 발견되었으며, 황도에서는 담수종과 기수종이 우세하게 발견되었다. 바지락의 벌크 안정동위원소비는 시공간적 차이에 따른 큰 차이가 발견되지 않았으며, 생태적 위치는 벌크 안정동위원소비 (파도 : 1.9±0.2, 황도 : 2.0±0.3) 를 이용했을 때와 아미노산의 질소 안정동위원소비 (파도 : 1.9±0.2, 황도 : 1.8±0.2) 를 이용했을 때 모두 초식성으로 나타났었다. 필수 아미노산의 탄소 안정동위원소를 사용한 fingerprinting 결과 바지락의 먹이원은 시공간에 상관없이 저서미세조류로 나타났었다. 잠재적 먹이원의 기여도는 벌크안정동위원소를 사용하였을 때는 대형조류의 기여도가 가장 높게 나타났으며, 필수아미노산의 탄소 안정동위원소를 사용했을 때는 저서미세조류의 기여도가 가장 높게 나타났었다. 바지락의 서식 환경을 고려하면, 비식생갯벌에서 대형조류를 주 먹이원으로 섭식하기에는 어려움이 있어 보인다. 따라서 저서미세저류를 주 먹이원으로 섭식하는 것으로 보이며, 시공간적 차이 없이 높은 기여도가 유지 되었다. 본 연구는 저서미세조류의 필수아미노산의 탄소안정동위원소비를 fingerprinting reference의 end-member로 사용한 첫 번째 연구이다. 저서미세조류를 사용하여 바지락의 먹이원을 규명한 이 연구를 바탕으로 저서동물의 먹이원 규명에 적용할 수 있으며, 먹이 또는 영양염 기반 접근 방식은 한국 갯벌 지역의 양식 생산량에 영향을 줄 수 있을 것이라 시사하는 바이다. |Manila clam (Ruditapes philippinarum) is an ecologically and commercially important marine species in Korea. Characterizing the seasonal dependent feeding ecology of manila clam are helpful to make a sustainable aquaculture production. However, the basic understanding of potential feeding sources for manila clam in local habitats and their food contributions is insufficient. The aim of this study is to identify the temporally and spatially dependent food sources for manila clam and to estimate their contribution for manila clam (Pa-do and Hwang-do in Taean, South Korea). Moreover, this study aimed to identify dominant microphytobenthos at the species level, which belong to one of basal producers in Korean tidal flat ecosystem. Manila clam and their potential food sources (particulate organic matter, microphytobenthos, and macroalgae) were collected from two different sites (Pa-do and Hwang-do) of non-vegetated tidal flat area. The two sites were environmentally different, Pa-do seemed to be more muddy shore and less-influenced by nearby freshwater effluent than Hwang-do. Pa-do site was predominated by marine microphytobenthos species, whereas Hwang-do was by freshwater and brackish water ones. Field sampling at Hwang-do and Pa-do, respectively, was concuted in four different times (Spring to Autumn 2021). Stable isotope analysis of bulk tissue and amino acids (muscle tissue for manila clam, unicellular complex for microphytobenthos, thalli part for macroalgae) were performed. In addition, the microphytobenthos were isolated from the sediment surface of tidal flat and their species identification was performed under scanning electron microscope. Carbon and nitrogen isotopic compositions of bulk showed no significant different depending on the spatio and temporal change. In addition, the manila clams in both site were estimated as herbivore through trophic position calculation based on bulk tissue analysis (Pa-do : 1.9±0.2, Hwang-do : 2.0±0.3) and amino acids (Pa-do : 1.9±0.2, Hwang-do: 1.8±0.2) and they appear to feed on microphytobenthos as the main diet by carbon stable isotope of essential amino acids. The contribution of food sources showed different results between bulk tissue and essential amino acid. The result of bulk tissue stable isotope analysis indicates macroalgae as the main food source for manila clam. In contrast, the result of essential amino acids isotope analysis suggests microphytobenthos as the major food source. However, feeding macroalgae as the main food source in non-vegetated tidal flats seems to be difficult, since there was no development of macroalgal beds in the study sites. Thus, manila clam appears to feed on microphytobenthos as their main food source rather than macroalgae. Such major contribution by microphytobenthos was not temporally and spatially different, rather consistently high in overall sampling times and sites. This is the first report using the carbon isotope ratio of essential amino acids from microphytobenthos as a new end-member of fingerprinting reference in Korean tidal flat ecosystems. The main food source for manila clam could be microphytobenthos, regardless of sampling times and sites. Furthermore, the results suggested the microphytobenthos could be applicable to determine food sources for other aquaculture animals, and such feeding (or nutritional resources)-based approach may improve aquaculture production in tidal flat area of Korea.