1.1. 중형저서동물과 배양

저서 환경에 직·간접적 영향을 받는 퇴적물에 서식하는 생물들 중 중형저서동물(meiofauna)은 대체로 망목크기 1 ㎜의 체를 통과하여 32 ㎛의 체에 걸러지는 저서생물이다(Shirayama, 1993). 그 개체수가 단위면적당 높고, 생물의 크기가 작다는 것으로부터 해양환경의 여러 요인들과의 상관관계에 대한 연구가 많이 이루어지고 있는 생물그룹이다. 특히 이들의 생리적이나 생활사적인 특징을 밝히는 것은 해양생태계를 이해하는데 있어 아주 중요한 요소이나, 이러한 연구가 그 동안 많이 이루어지지 못했고, 더불어 이러한 연구 목적에 맞게 대상 생물을 채집하기 위하여 매번 바다에 나가서 살아 있는 생물을 채집하려면 많은 노력과 비용이 든다. 따라서 중형저서동물을 연구실 내 실험실에서 배양을 할 수 있는 기술이 확보된다면 이러한 여러 노력과 경제적 소비를 줄일 수 있고, 또한 실험의 목적에 맞게 필요할 때마다 대상생물을 활용 할 수 있다는 크나큰 장점도 있다고 본다. 그러나 지금까지 이러한 중형저서생물을 육상의 실험실에서 온전히 배양 한 예나 성공적으로 배양이 가능했던 예는 그리 많지 않다. 따라서 본 논문에서는 조간대에 서식하고 있는 중형저서생물을 대상으로 자연 상태에서 채집을 해 온 후, 육상에서 수조나 배지배양을 위한 다각적이고 여러 경우의 수를 통한 실질적 실험을 통하여 그 기술을 확립하고자 하였다. 더불어 중형저서동물이 해양의 자연 상태에서 어떻게 서식하고 있는지, 군집분석을 통하여 자연 상태의 모습도 관찰을 하였다. 또한 확립된 배지배양 기술을 활용하여 채집 해역에서 크기가 비교적 크고 우점하는 몇 개의 선충류 종에 대하여 그 종의 산란과 부화 더불어 성장하는 과정 및 성체에 이르는 단계까지 그 과정을 파악하고자 하였다.

1.2. 태안 갯벌에 서식하는 중형저서생물의 군집 변동

갯벌은 서해안과 남해안에서 우리나라 연안 생태계를 특징짓는 대표적이고도 중요한 생태계의 하나이다. 최근 들어 국내외 다양한 연구자들에 의해 습지에 대한 연구가 진행됨에 따라, 연안습지인 갯벌이 보유하고 있는 중요한 생태계에서의 기능이 점차 밝혀지고 있다(유 등, 2010). 갯벌이 포함되어있는 연안지역은 다양한 해양생물들의 서식 및 산란 등이 집중적으로 이루어지는 생태적으로 매우 중요한 서식처이며(Potter et al., 1983; Van der Veer et al., 1990; Santos and Nash, 1995; Nash and Santos 1998; Fujita et al., 2002), 높은 일차생산력으로 인하여 서식하고 있는 생물들이 이용 가능한 먹이원이 풍부하다는 특징이 있다는 것도 밝혀졌다(Levinton, 1995). 더불어 우리나라 서해안에 넓게 형성되어 있는 갯벌은 다양한 지리적, 퇴적학적, 해양 환경적 특징을 가지고 있으며, 그에 따라 이에 적합한 다양한 생물들의 서식처 역할을 하고 있다(우 등, 2005).
중형저서동물에 속하는 동물군의 주요 종들은 전 생활사를 퇴적물 안에서 보내며 서식을 위해 비교적 안정된 환경을 요구하고, 세대기간이 짧기 때문에, 대형저서동물에 비하여 환경 변화에 민감하여 짧은 기간에도 군집의 변화를 보인다고 알려져 있다(Sandulli and De Nicola, 1990). 단위 면적당 서식밀도가 퇴적물 1 m² 당 10?∼10?개체로 다른 생물 그룹들에 비해 상대적으로 아주 높아 밀도 변화의 감지가 용이하고(Mcintyre, 1969), 조사 방법에 있어서도 매우 적은 시료채취만으로도 분석이 가능하기 때문에, 시료 채집으로 인한 자연환경의 훼손이 적다는 특징이 있다(Moore and Bett, 1989). 우리나라에서도 해양 생태계 내에서의 중형저서동물 군집의 중요성에 대한 인식이 점차 증대되고 있지만, 아직은 소수의 연구자들에 의해 국내 해양에서의 중형저서동물에 대한 연구들이 이루어지고 있다(김 등, 1998; 김 등, 2000; 김 등, 2001; 김 등, 2004a, b; 민 등, 2006; 백 등, 2009; 강 등, 2011; 김 등, 2014).
본 연구에서 서해안 근소만의 중형저서동물 군집에 관한 기초자료를 모으고, 근소만의 서식처로서의 생태학적 가치를 이해하기 위하여 중형저서동물의 계절별 군집 변동 양상을 파악하고자 하였다. 본 연구의 대상 지역인 충청남도 태안반도에 위치한 근소만 갯벌은 조석의 영향을 받는 반폐쇄성 만으로 총면적은 30 ㎢이며, 이 중 70%가 저조시 대기 중에 노출된다(김과 김, 2008; 최 등, 2010). 조간대 퇴적물은 주로 사니질로 구성되어 있고 조차는 6 m이며, 만조 시에는 수심이 2~4 m 정도이다(김과 김, 2009). 근소만은 직접 유입되는 하천이 없기 때문에 만 외부와 내부의 해수교환은 약 2 ㎞ 폭의 만 입구를 통해서만 이루어진다(김과 김, 2008). 이 연구에서는 근소만에서의 현장조사를 통해 퇴적물을 채집하고 실험실에서 중형저서동물의 군집 특성을 분석하여, 약 1년간에 걸쳐 나타난 연구지역 내 중형저서동물 군집의 계절별 변화 양상을 파악하고 군집구조의 특성을 분석하는데 중점을 두었다. 또한 연구지역 내 각 정점별·계절별 저서생태계의 건강도를 평가하고자 선충류(Nematodes)와 저서성 요각류(Harpacticoids)의 서식밀도 비를 이용한 생물지수인 N/C ratio와 중형저서동물 분류군 중에서 매우 우점하는 선충류의 섭식 유형을 이용하여 오염도를 평가하는 ITD Index를 활용하였다.

1.3. 실험실 내 수조배양 조건 확립

중형저서동물은 퇴적물 입자와 입자 사이에서 서식하는 간극동물로, 망목 500 ㎛를 통과하고 38 ㎛ 체에 걸리는 미소한 크기의 생물들이며, 해양 생물상 중에서 가장 다양한 구성의 분류군으로 이루어져 있고 저서생물의 크기 분류군 중 서식밀도가 가장 높은 그룹(Giere, 2009)이다. 중형저서동물을 대상으로 이들의 서식관계 조건을 충족시키며 실험실 내의 수조에서 서식밀도의 유지, 분류군별 서식비율의 유지, 각 분류군 혹은 종들을 유생단계에서 성체에 이르는 비율 및 세대 교번까지 가능하게 유지하는 것은 대상생물의 크기가 전체적으로 작아, 주변환경에 극히 민감하다는 특징으로부터 어려운 연구분야로 취급되어 왔다. 또 이들 생물의 중요도를 몇 가지 살펴보면, 이들은 어류, 패류 등의 대형동물의 섭식대상이 되며(De Morais and Bodiou, 1984; Castel, 1992; Ceccherelli et al., 1994), 유기퇴적물이나 미생물, 원생생물들을 주로 먹이원으로 이용하여(Pergent et al., 1994; Duarte and Cebrian 1996; Gwyther 2003; Torres-Pratts and Schizas 2007; Mascart et al., 2013, 2015), 저서생태계 내 먹이사슬의 중간 연결고리로서 중요한 역할을 한다(Giere, 2009; Woodward, 2010; Zeppilli et al., 2015). 또한 짧은 세대 시간으로 인하여 환경 변화에 매우 민감하며(Bongers and Ferris, 1999), 퇴적물의 생물혼탁작용(bioturbation) 또는 미생물의 활동을 자극하여 유기물 분해를 촉진시키는 등 주변 환경의 변화에도 일조한다(Aller and Aller, 1992; Giere, 2009). 이러한 특성들으로 인하여 중형저서동물은 앞에서 언급한 것처럼 해양 생태계의 변화를 감지하거나 예측하는데 매우 유용한 생물이다(Jessup et al., 2004; Nascimento et al. 2001, 2012; Bonaglia et al. 2014). 더욱이 분석을 위해서는 전문가 수준의 지식이 요구되며, 현미경으로만 관찰 가능한 작은 크기 등의 요인으로 인하여(Balsamo et al., 2010) 중형저서동물을 구성하는 분류군들의 생태학적 정보는 매우 부족하며(Giere, 2009), 대형저서동물의 생물다양성과 생태적인 기능에도 중형저서동물이 영향을 미친다는 최근의 연구 등(Piot et al., 2014; Pusceddu et al., 2014b)으로 미루어 보아, 해양 저서생태계에서 그들의 기능적인 면은 지금까지의 연구들에서 추정되어진 것 보다 더욱 더 복잡할 것으로 추정되고, 때문에 향후 해양 생태계 내에서 중형저서동물의 중요성에 대한 연구의 필요성은 매우 높다(Balsamo et al., 2010).
현재까지 중형저서동물의 배양 연구는 그 크기가 작고, 군집을 구성하는 각 분류군들 마다 생리·생태적 특성이 복잡하고 다양하며, 수명도 일주일에서 일년 이상에 이르도록 그 폭이 넓다는 것 등 배양의 어려움으로 인해 그 연구는 매우 미흡한 실정이며, 중형저서동물 군집 규모의 배양 연구는 거의 이루어지지 못하고 있다. 중형저서동물이 실험실 내에서 배양이 가능하게 되면 매번 현장에 가서 생물 시료를 채집해야하는 시간적·경제적 소모를 줄일 수 있고, 더불어 다양한 목적의 실험 생물로써 그 가치를 더욱 높일 수 있는 등 그 활용도는 매우 높을 것으로 생각되며, 이를 이용하여 해양 생태계 내에서의 중형저서동물의 생리적·생태적 역할에 대하여 더욱 심도있게 연구할 수 있게 될 수 있을 것이라 생각된다. 또한, 중형저서동물의 높은 다양성이나 서식밀도는 온도나 염분도, 산소의 양이나 퇴적물의 입도 크기 등 여러 비 생물적 요인에 의하여 영향을 많이 받기 때문에(Ingels et al. 2011; Lizhe et al. 2012; Ngo et al. 2013; Pusceddu et al. 2014a), 본 연구에서는 이러한 환경 요인의 다양한 조건 하에서의 배양 실험을 통하여, 실험실 내에서 중형저서동물 군집 규모의 배양을 가장 이상적으로 유지할 수 있는 조건에 대하여 연구하고자 하였다. 실험실 내의 수조에서 배양하기 위한 중형저서동물 군집 배양에 사용할 퇴적물의 채집은, 사질조간대 중에서 중형저서동물의 서식밀도가 비교적 높고, 서식하는 분류군의 다양성과 접근의 용의성 등을 고려하여 태안 만리포 조간대 지역에서 이루어졌다. 채집 시기는 2012년 11월, 2013년 6월, 2014년 7월이며 생물이 가장 많이 서식하고 있는 표층에서부터 5 ㎝까지의 퇴적물을 대량으로 채집하였고, 되도록 자연 상태의 건강함을 유지시키기 위하여, 저온의 아이스박스에 넣어 실험실로 운반하였다. 또한 만리포 지역에서 해수를 채집하여 실험실로 이동한 뒤, GF/F(GFF-047, Whatman®) 여과지로 해수를 여과시킨 후 배양에 이용하였다.
또한, 수조 배양 중인 퇴적물 내에 서식하는 복모류를 동정·분류한 결과 Cephalodasyidae 과에 속하는 1종의 한국미기록종, Cephalodasys turbanelloides가 밝혀져 보고한다. 이 종은 태안의 백리포와 만리포, 그리고 울진 후포의 조간대 모래틈에서도 채집되었다.
현재 한국의 해양 복모류는 2목 5과 11속에 31종이 알려져 있다(Chang et al. 1998a, b; Chang and Lee 2001; Lee and Chang 2002, 2003, 2006, 2007, 2012a, b; Lee et al. 2009; 2013). Cephalodasyidae과에 속하는 Cephalodasys속에는 현재 10종이 보고되어 있으며[C. Tubanelloides (Boaden, 1960), C. maximus (Remane, 1926), C. cambriensis (Boaden, 1963), C. palavensis (Fize, 1963), C. littoralis (Renaud-Debyser, 1964), C. miniceraus (Hummon, 1974c), C. pacificus (Schmidt, 1974), C. caudatus (Rao, 1981), C. hadrosomus (Hummon and Tongiorgi, 1993), C. swedmarki (Hummon, 2008)], 이 종은 한국에서 처음으로 기록되는 종이다. 본 연구에서 C. tubanelloides 의 상세한 도판과 현미경 사진을 제시하고, Cephalodasys 속 내의 다른 종들과의 식별형질에 대한 분류학적 고찰을 하고자 한다.

1.4. 자유생활형 선충류 Enoplolaimus sp. (Acenoiphorea: Thoracostomopsidae)와 Bathlylaimus sp. (Acenoiphorea: Tripyloididae)의 적합배지 선정

수조 배양을 통하여 일정 서식밀도의 유지 방법 및 기술을 확립하면 그 후 이들 생물을 대상으로 향후 대상 생물의 생리적·생태적 특징을 밝히기 위한 실험 재료로 활용할 수 있다. 본 장에서는 이들 생물을 재료로, 적합한 배지 선정을 위하여 배지의 성분을 여러 조건으로 바꾸어 다양한 배지를 만든 후, 간극 동물 중 가장 우점하는 선충류를 대상으로 실험을 실시하였다.
대부분의 해양과 기수역의 선충류들의 성 성숙은 온도나 먹이 등의 다양한 외부 요소들에 의해서 며칠, 몇 주, 또는 몇 달의 시간동안 발달하며 이루어진다는 사실은 이미 알려진 바이다(Gerlach and Schrage, 1971, 1972; Heip, 1978). 국외에 서식하는 해양선충류의 배양이나 발생 그리고 생활사 등의 연구는 극히 수 종에 지나지 않으며, 그것도 근년에 이르러서야 지역 특색을 보이는 결과들이 발표되고 있다(Herman and Vracken, 1988; Moens and Vincx, 1998; Moens and Vincx, 2000a,b; Houthoofd et al., 2003; Mesel et al., 2003; Moens et al., 2005b; Lahl et al., 2006; Mesel et al., 2006; Fonseca et al., 2008; Singh and Ingole, 2011). 선충류의 종 특성은 서식하는 해역이나 환경에 따라 많은 차이를 보이는 것이 일반적이라 할 수 있다. 따라서 우리나라 연안역 서식종을 대상으로 그 특성을 밝힐 필요가 있음에도, 국내 서식하는 해양선충류들의 생리·생태적 연구는 거의 전무한 실정이며, 이러한 생리·생태 등에 이용할 수 있는 해양선충류를 단일종으로 대량 배양하는 연구는 국내에서 거의 이루어지지 않고 있다.
본 연구는 국내에 서식하는 해양선충류의 생활사 연구 및 해양선충류를 이용한 생리실험 등에 이용할 수 있도록, 해양선충류의 대량배양을 위하여 해양선충류가 생존하기에 최적의 조건을 갖는 배지의 개발을 목표로 하였으며, 이를 위해 기존에 해양선충류 배양에서 많이 사용되는 Killian medium (Moens and Vincx, 1998)을 기본으로한 여러 종류의 첨가물들을 첨가시킨 배지를 제작하였다. 제작한 배지를 이용하여 국내 해양선충류의 배양에 적합한 배지 조성을 찾고자 하였고, 제작된 배지를 이용하여 국내 지역에 서식하는 해양선충류의 산란과 발달, 그리고 부화하는 과정에 대하여 알아보고자 하였다.
배양에 사용할 선충류를 확보하기 위하여 태안 만리포 조간대 지역에서 2013년 가을부터 2016년 여름에 이르기까지 평균 약 3개월에 한 번씩 표층에서부터 5 ㎝의 퇴적물을 채집하여 아이스박스에 넣어 실험실로 이동하였다. 채집한 퇴적물에 7.5% MgCl₂를 혼합하여 생물을 마취, 분리시킨 후 다시 멸균해수에 담궈주는 방식으로 퇴적물에서 생물을 분리하였다. 해양 선충류의 배양에 적절한 배지 배합을 알아내기 위하여 총 7 차례의 실험을 수행하였다. 배양 대상종으로는 채집한 퇴적물에서 분리된 선충류 중에서 가장 우점하고 개체의 크기가 다른 선충류에 비하여 비교적 크며 잡식성인(omnivores) Enoplolaimus sp.와 Bathylaimus sp.를 배양 대상종으로 선정하였다. 해양 선충류를 접종한 한천 배지는 Killian medium (Moens and Vincx, 1998)를 응용하여 제작하였다.

1.5. 자유생활형 선충류의 생활사 연구

방법론적인 제약에 의하여 해양선충류의 생리적 또는 생태적인 연구는 매우 적은 범위에서 이루어지고 있다(Moens and Vincx, 1998). 해양 및 하구에 서식하는 선충류는 길고 느린 생식기간을 가지는 Enopliae, Oncholaimidae, Halichoanolaimidae, Desmodoridae 등의 몇 그룹을 제외하고(Gerlach and Schrage, 1971, 1972; Malakhov, 1974; Heip et al., 1978), 온도나 먹이와 같은 다양한 외부 요인에 영향을 받지만, 성적인 성숙을 포함한 세대교번까지 며칠, 몇 주 또는 몇 개월 이내에 도달한다(Heip et al., 1978; Moens and Vincx, 1998). 하지만 preadult 시기와 비교하여 상대적으로 긴 시간이 걸리는 배란 시기(fertile period)(Woombs and Laybourn-Parry, 1984), 자연 상태에서의 생리학적 상태(나이, 먹이 공급 조건, 스트레스 레벨 등)을 실험실 내에서 표준화하기 어렵다는 제약 등으로 인하여 최근까지 해양자유생활형 선충류의 배양에 성공하고, 그 생활사를 밝힌 예는 극히 수 종류에 지나지 않는다(Tietjen et al. 1970; Gerlach and Schrage 1971; Tietjen and Lee 1972, 1973; Vranken et al. 1981, 1988). 특히, 국내에서 서식하고 있는 자유생활형 해양 선충류에 대한 생활사 연구는 거의 이루어지고 있지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 서식하는 자유생활형 해양 선충류 중 사질 조간대에 서식하는 해양선충류 중 몇 종에 대하여 배양을 시도하여 그 생활사를 밝히고자 하였으며, 그 중 Bathylaimus sp., Oncholaimus sp., Oncholaimellus sp. 에 대하여 초기 생활사를 연구하고 그 결과 얻어진 결과에 대하여 보고하고자 한다. Bathylaimus sp., Oncholaimus sp., Oncholaimellus sp.는 해부현미경(MZ16, Leica, USA) 하에서 관찰하고 카메라(GS3-U3-91S6C-C, Point Grey Research InC.)를 이용하여 해양 선충류의 성체와 자충, 알의 사진을 촬영하였으며, 광학현미경(BX51, Olympus, Tokyo, Japan)과 카메라(MDCC560, ScopeTek)로 선충류의 구강 구조 및 알과 자충의 사진을 촬영하였다.