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혜리 목
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1 작품번호 2305 제54회전국과학전람회 뼈나이결정법을이용한 금개구리의나이구조분석및 지역특성비교연구 출품분야교원부출품부문동물 도학교직위 성명 경기도분당고등학교교사구은영

2 목 차 1. 서론 1 가. 탐구동기 1 1) 금개구리 2 2) 금개구리의보전을위한생태연구 4 3) 양서류의나이측정 4 나. 탐구목적 6 2. 탐구방법 7 가. 탐구시기및지역 7 나. 개체의채집및발가락자르기 7 다. 뼈나이분석 8 라. 타지역과의나이구조비교분석 탐구결과 12 가. 금개구리의뼈나이테관찰 12 나. 연령과개체크기의분포 13 1) 연령의분포 13 2) 연령별개체크기의변이 15 다. 성장곡선 15 라. 타지역과의나이구조비교분석 논의및결론 전망및활용성 참고문헌 사사 23

1. 서론 가. 탐구동기 2007 년발표된유엔기후변화에관한정부간협의체 (IPCC) 평가보고서에따르면지 구온난화로인하여앞으로 70년후에는대부분의생물종이멸종할것이라경고하 고있다. 특히양서류는환경의변화에민감하여현재지구의평균기온에서섭씨 0.6 도만상승하여도질병등의발생에의해거의멸종할것이라예측하고있다 (IPCC 2007).

3 1. 서론 가. 탐구동기 2007 년발표된유엔기후변화에관한정부간협의체 (IPCC) 평가보고서에따르면지 구온난화로인하여앞으로 70년후에는대부분의생물종이멸종할것이라경고하 고있다. 특히양서류는환경의변화에민감하여현재지구의평균기온에서섭씨 0.6 도만상승하여도질병등의발생에의해거의멸종할것이라예측하고있다 (IPCC 2007). 그만큼양서류는사람이느끼지못하는환경변화를감지하여경고의신호를주 는환경지시자의역할을하고있다. 양서류가그러한역할을할수있는것은몇 가지생활사적, 생리적인특성을가지고있기때문이다 (Stebbins and Cohen 1995). 첫째, 양서류의일생을보면유생시기에는물에서, 성체가되면육지와물을오가며 생활을한다. 따라서지구환경의커다란두축을담당하는물과육지의환경모두 를대변해줄수있는특성을가지고있다. 둘째, 양서류는피부를이용한호흡을 하기때문에흡수성피부를가지고있다. 따라서외부의화학물질은양서류의몸 전체를통하여쉽게내부로들어갈수가있어저농도의오염에도심각하게반응을 할수있다. 셋째, 양서류는변온동물로서체온이떨어지면햇볕을쬐며, 산란한알 은알껍데기가없어태양광선에직접적으로노출이된다. 따라서대기중의이산화 탄소농도의증가에따른오존층파괴로인해과도해지는자외선에의해알의부화 그림 1. 세계적인양서류멸종위기종현황 (

4 율이떨어지고성체의사망률을높이게된다 (Blaustein et al. 1998). 넷째양서류는 변태과정을거치는데, 이시기는개체의생리수준과구조가새로재조직되는시기 로매우취약한시기이다 (McDiarmid and Altig 1999). 민감한변태를조절하는것 은체내의호르몬에의한작용인데, 다이옥신이나 PCB등에의해야기되는환경호 르몬은변태가일어나도록하는호르몬과유사하게작용하여변태가제대로일어나 는것을방해하게된다. 다섯째, 양서류는습기가있어야만생존이가능하기때문에 분포지역이넓더라도실제로서식하는지역은매우분절화되어있다. 따라서어떤 지역에서식하는양서류개체군이사라진다면외부로부터유입될가능성이매우적 기때문에그지역을다시차지하는것은거의불가능하다 (Stebbins and Cohen 1995). 비단 IPCC의경고가아니더라도지금까지많은종의양서류들이멸종되어왔고 지금도멸종의길을걷고있다. 양서류들이멸종을하는원인으로는무엇보다도서 식지의파괴가가장심각하게여겨지고있다. 항상물과함께살아가야하는양서 류는주로논, 습지, 호수, 연못등에서식을하는데, 도시화와산업화로인해양서 류의보금자리가메워지고있는것이다 ( 윤등 1998). 또한잘발달된도로망은산 란을위하여또는변태를마치고이동을하는양서류들의무덤이되고있다. 오존 층의파괴와지구온난화, 산성비또한양서류의부화율을낮추고면역력을감퇴시 켜멸종에이르게하는원인으로제시되고있으며농약의사용이나환경호르몬을 야기하는물질의배출도양서류의멸종원인이된다 (Blaustein et al. 2005). 우리나라에는 16종의무미양서류와 5종의유미양서류를포함하여총 21종의양서 류가서식하고있다 ( 강과윤 1975). 이들모두가앞서제시한멸종의원인의영향 으로개체군이점점줄어들고있는실정이다. 그중무미양서류에서는금개구리 (Rana chosenica) 의개체군감소가심각하여 IUCN 적색목록에취약종 (vulnerable species) 으로등재되어있다. 또한우리나라의환경부도금개구리를멸종위기종 II급 으로지정하여관리하고있다 ( 이 2003). 1) 금개구리 금개구리는한때중국동부와타이완에서식하는종인 Rana plancyi 와동일한종 으로여겨졌으나최근에는한반도에서식하는종을다른종으로인정하여 Rana chosenica 로분류되고있다 ( 이 2003, Frost 2007). 금개구리의생김새를보면등은녹색이고등옆주름과고막은금색이며배는노 란색을띈다. 앞다리와뒷다리에는갈색또는청색의띠무늬가있으며넓적다리아 랫면에불규칙적으로갈색점무늬가산재하여있다. 머리의길이와폭은거의동일 하며주둥이끝은둥글다. 금개구리는울음주머니를 1쌍가지고있는데겉으로는 드러나지않는다. 앞다리는뒷다리에비해 1/3 정도의길이로짧으며앞발에서세 - 2 -

그림 2. 금개구리의모습과우리나라에서의분포 번째발가락이가장길고두번째발가락이가장짧다. 뒷다리는길어서몸의옆을 따라앞쪽으로펴면경부관절이귀청의뒤쪽까지닿는다. 뒷발에서는네번째발가 락이가장길고첫번째발가락이가장짧다 ( 원 1971). 금개구리의암수구별은크기와앞발제1 발가락의생식혹, 그리고울음소리로할 수있다 ( 원 1971).

5 그림 2. 금개구리의모습과우리나라에서의분포 번째발가락이가장길고두번째발가락이가장짧다. 뒷다리는길어서몸의옆을 따라앞쪽으로펴면경부관절이귀청의뒤쪽까지닿는다. 뒷발에서는네번째발가 락이가장길고첫번째발가락이가장짧다 ( 원 1971). 금개구리의암수구별은크기와앞발제1 발가락의생식혹, 그리고울음소리로할 수있다 ( 원 1971). 금개구리의수컷의머리끝에서총배설강까지의길이 (snout vent length: SVL) 는평균 mm 로암컷 (55.3 6mm) 보다약 1 cm 정도작다. 금개구리의생식혹은육안으로는잘구분을할수없으나만져보았을때약간튀 어나와있는것을느낄수있다. 또한울음소리는수컷만이 쪽따라라라 혹은 쪽 쪽쪽 하고낸다. 우리나라에서는경기도와충청남도, 전라북도등서부지역을중심으로저지대 평야의농지주변웅덩이나물이항상고여있는논에서만서식을하며산란이끝 나더라도물주변을크게벗어나지않는다. 산란은 4월에서 6월까지 개 의알을덩어리로낳는다 ( 원 1971, 강과윤 1975). 금개구리의개체군감소에대해서는서식지파괴가가장큰원인으로제시되고 있다. 즉, 논면적의감소, 수로정비, 웅덩이매립등의개발활동으로금개구리가 알을낳고동면에들어가기전까지의생활의터전이사라지고있는것이다. 또한 금개구리는다른 Rana 속의양서류, 즉참개구리나북방산개구리와는다르게뛰지 않고주로기어서이동을하는특성이금개구리의분산에크게제한을둔것으로 생각되어국지적멸종이곧전체적인개체군감소에영향을준것으로보인다 등 2007). ( 성 - 3 -

6 2) 금개구리의보전을위한생태연구 멸종위기종을보존하기위해서는먼저그종의생태적특성을파악하는것이중 요하다. 생태적특성에대한연구는왜그종이멸종할수밖에없는가에대한단서 를제공해주며, 이를통해개체군크기에영향을주는제한요소를파악할수있고 개체군을늘릴수있는대책이마련될수있다 (Snyder et al 1996, IUCN 1998). 하지만금개구리의생태에관한연구는최근에들어서야조금씩이루어지고있는 실정이다. 우리나라에서금개구리의생태에관한연구는과거기본적인센서스가 주를이루고있으며, 위를해부하여어떠한먹이를먹는지를조사한연구 ( 윤등 1998) 와, 행동연구로서금개구리음성신호를기능에따라분류한연구 ( 이 1998) 가 있다. 최근에는보다깊은생태연구가진행되고있는데이상철 (2003) 은서식지를 분석하고알의부화실험을통하여보전대책을제시한바있으며 Cheong et al. (2007) 은두지역의금개구리나이구조를비교한바있다. 또한보다적극적인개 체군의유지를위하여사육증식하여야생복귀시키는방법에대한프로토콜을작성 하기위하여산란지로의이동패턴 ( 차 2007), 서식지에서의이동 (Ra et al. 2008) 연구와더불어사육방법과야생복귀매뉴얼을개발하고있다. 더불어금개구리만 을대상으로하는것은아니나최근들어위험성이지적되고있는 rana-virus나카 이트리드와같은질병의진단과치료방법도멸종위기종보존을위한준비연구로 서진행되고있다. 이러한연구를진행하는데있어서개체군의나이구조는반드시알아야하는요 소가된다 (Castanet and Smirina 1990, Miaud et al 1999). 나이구조에대한결과 는개체들의수명이얼마나되는지, 어느나이에번식을시작하는지, 언제까지번식 을하는지등개체적수준에서의정보뿐만아니라개체군이언제형성이되었는지, 앞으로개체군이어느정도로유지될것인지를추정하는데중요한자료를제공하여 준다. 또한야생복귀를시키기위하여서도나이구조에대한정보가있어야만어떠 한시기에, 어떠한나이구조를갖는, 얼마만큼의개체수를풀어주어야하는가를결 정할수있으며, 개체군유지를위하여어떤연령을갖는개체를보충적으로풀어 줄것인지를결정할수있다 (Beissinger 2002). 귀계획을수립하기위하여나이는결정적인요소라할수있다. 결국개체군의보전전략과야생복 3) 양서류의나이측정 무미양서류의나이를측정하기위해서는과거포획-재포획법을이용하여직접적 으로나이를측정하였다. 이방법은한서식지에서그해태어난아성체를포함하 여되도록많은수의개체를포획하여몸크기나몸무게와같은기본적인정보를모 - 4 -

7 으고발가락을자르거나염색잉크(VI tag) 를이용하여표식한후풀어준다. 이러한 작업을수년에걸쳐진행을하며표식이되어있는재포획된개체를통해나이에 따른성장패턴과수명과같은결과를분석해낼수있다. 하지만이작업은매우 장기적이며힘든작업으로큰개체군에대해서는적용하기어려운단점이있으며 포획된개체에대해직접적으로나이를알아내는것은불가능하다 (Halliday and Verrell 1988). 과거에사용되던또한가지의나이측정방법으로몸의크기와나이의상관을 이용하여추정하는방법이있다. 이는양서류가나이가듦에따라몸의크기도같 이커질것이라는가설을바탕으로하고있다. 얻어지는결과는절대적인연령이 아닌, 예를들어 A개체는 B 개체보다나이가많다 와같이상대적인연령이다. 하지 만개체의성장에영향을미치는요소는단지연령만있는것이아니라먹이조건, 온도, 습도와같은주변환경도중요하게작용한다. 뿐만아니라성장에에너지를 투입하는시기와생식에에너지를투입하는시기가달라몸의크기와나이는일차 적상관이아닌로지스틱상관을보이기때문에어느정도나이이상은비교하는 것자체가무의미하다 (Halliday and Verrell 1988, Castanet and Smirina 1990). 그래서최근에는뼈나이결정법 (skeletochronology) 이개발되어양서류의나이측 정이이루어지고있다. 뼈나이결정법은계절이뚜렷한온대지역에서식하는양서 파충류의경우계절에따라뼈의성장이틀리기때문에나타나는뼈의나이테를이 용하여나이를측정하는방법이다 (Castanet and Smirina 1990). 즉, 따뜻한계절에 는활동하는시기로뼈가형성되다가추운계절에는활동을하지않고성장이거 의이루어지지않아뼈의형성이억제된다. 그러한생활사는활동시기에는넓은 골조직층을형성하고휴식기에는좁고짙게형성되어대비되는염색층 (lines of arrested growth: 되는 LAG) 을형성한다 (Esteban et al. 2004). 주기성을가지고생성 LAG는온화한지역의양서류연령을추측하는데신뢰성있는지표로사용 가능하다. 양서류가서식하는지역의기후에따라일년에형성되는 LAG 수가 다르다. 즉, 한번의월동을하는지역에서식하는종은일년에하나의 LAG를 형성하며동면과하면을하는지역의종은일년에두개의 LAG를형성하게된 다. 예를들어프랑스알프스산맥에서식하는 Rana temporaria, 일본에서식하는 Rana rogosa, Rana nigromaculata, Rana sakuraii 등한번의휴식기를가지는 종은일년에하나의 LAG 가생성된다 (Kusano et al. 1995, Miaud et al. 1999, Khonsue et al. 2001b). 반면터키서부의 Bodzdag 지방에서식하는 Triturus karelinii 는건조한여름과추운겨울의기후에적응하여 2 번의휴식기를가지고, 2개의 LAG 가형성된다 (Olgun et al. 2005). 마찬가지로 Bufo calamita Laurenti 의경우도매년두번의휴식기가있으므로 2개의 LAG 가생성된다 (Tejedo et al. 1997). 한편뼈나이결정법을사용할수없는경우도있는데, 지중해지역처럼 따뜻한기후에서서식하는양서류들은휴식기가없어성장선이약하게표현되므 로 LAG 를통한연령판별이어렵다 (Esteban et al. 1999)

탐구목적 본탐구는멸종위기종금개구리의보존을위한기초생태특성파악의일환으로개체군의나이구조를알기위하여진행되었다. 개체군의나이구조를알기위해서는우리나라에서아직많이적용되지않은새로운방법인뼈나이결정법을이용하였다. 탐구의목적은다음과같다.

8 A B 그림 3. 장골의단면의예. A: 6살의 Rana saharica, B: 5 살의옴개구리 (Rana rugosa). MC: 골수강 (marrow cavity), eb: 골내막 (endosteal bone), 흰화살표: 재흡수선 (resorption line), 검은화살표: LAG 나. 탐구목적 본탐구는멸종위기종금개구리의보존을위한기초생태특성파악의일환으로개체군의나이구조를알기위하여진행되었다. 개체군의나이구조를알기위해서는우리나라에서아직많이적용되지않은새로운방법인뼈나이결정법을이용하였다. 탐구의목적은다음과같다. 1) 2) 금개구리개체의나이판별 금개구리개체군의나이구조분석 3) 금개구리개체군의나이-개체크기관계분석 4) 5) 개체군성장모델작성 개체군성장모델의지역간비교 탐구의결과는금개구리개체군의생태를이해하는데도움을줄것이며다른생태적연구를진행하는데필요한기초자료를제공할것이다. 또한금개구리개체군의보존과야생복귀를위해필요한과정인개체군생존분석의필수자료로활용될것이다

금개구리는소류지 의가장자리부근의물이약 30-50 cm 깊이인곳에서알을수초에붙여산란하 고있었다. 이곳에서는금개구리의알과성체뿐만아니라올챙이도다수발견할수 있었다. 그림 4. 작업지역사진그림 5. 금개구리의알 나.

9 2. 탐구방법 가. 탐구시기및지역 본탐구는 2007년 5월부터 2008년 4 월까지이루어졌다. 2007년 5월부터 8월까지 는금개구리를포획하여발가락샘플을얻었으며, 나이분석을위한발가락의나이 테분석은 2008년 12월부터 2 월까지이루어졌다. 나이분석에이용된금개구리는경기도평택시일대에서채집되었다. 금개구리는 소류지를중심으로하여수로를통해인접한논까지서식하고있었다. 소류지에는 마름, 부들이우점하고있었으며깊이는약 cm 이었다. 금개구리는소류지 의가장자리부근의물이약 cm 깊이인곳에서알을수초에붙여산란하 고있었다. 이곳에서는금개구리의알과성체뿐만아니라올챙이도다수발견할수 있었다. 그림 4. 작업지역사진그림 5. 금개구리의알 나. 개체의채집및발가락자르기 금개구리개체의채집은일몰후 12 시까지인야간에이루어졌다. 이시간에금개 구리는물에몸을띄운채 딱까르르르 하는소리 (advertisement call) 를내거나이 동을하며 쪽쪽쪽 하는소리 (interactive call) 을내고있었다. 금개구리의소리를 통해위치를추적하고개체를발견한후손전등으로빛을비추면금개구리가순간 적으로움직이지않고이때개체를포획하였다

10 금개구리는울고있던개체를포획하였으므로수컷만채집되어발가락샘플이얻 어졌다. 포획한개체는즉시버니어캘리퍼스를이용하여주둥이끝에서부터총배설강끝 까지의길이인 SVL (snout vent length) 을측정하여몸크기자료로사용하였다. 측 정은 1mm 수준에서이루어졌다. 또한알코올로소독한작은가위로앞발에서가장 긴발가락의첫째마디를잘라내었다. 후 그후포비돈용액으로잘린부분을소독한 10분간깨끗한물에서안정을취하게하고개체가포획된그지점에다시풀어 주었다. 발가락자르기는생존율은 5-10% 정도감소하는단점이있고동물의복지를 고려할때권장되는방법은아니나, 무미양서류에서개체를표식할때널리이용되 는방법 (Donnelly et al. 1994) 이다. 잘라낸발가락은즉시 10% 포르말린에담그어고정하였다. 탐구기간동안에는 23개체로부터 23 개의발가락이채집되었다. 다. 뼈나이분석 전처리 ( 석회질제거) 섹션 ( 절편화) 염색 ( 골조직염색) 관찰 ( 나이판정) 그림 6. 뼈나이분석절차의개요 뼈나이결정법을이용하여나이를추정하기위한과정은크게전처리, 섹션, 염색, 관찰의과정으로나뉘었다. 먼저전처리과정은채집시고정에사용되었던포르말린을제거하고뼈의석 회질을제거하여쉽게잘리도록하는과정이었다. 전처리과정은다음과같았다. 1) 샘플을흐르는물에 12시간이상헹구어포르말린을제거 2) 5% 질산에 90분담가석회질을제거 3) 12시간이상흐르는물에샘플을헹구어질산제거 전처리과정이끝난샘플을절편화하기위하여 freezing microtome을이용하였 다. Freezing microtome은 Leica 의제품 (CM 1850) 을사용하였으며 μm - 8 -

B. 석회질제거 (5% 질산 90 분) A. 포르말린제거 ( 흐르는물 12 시간) 그림 7. 뼈나이분석을위한전처리과정 C.

섹션하는과정은먼저 tray에잘린발가락을기포가 들어가지않도록주의하며 tissue freezing medium을이용하여마운팅시키고급속 냉동을시킨다.

섹 션할때에는샘플이처음잘리는시점을주의깊게관찰을하고, 잘리기시작한 후처음의 5 번 ( 약 100 μm) 은뼈가아닌살이잘리는시점으로판단하여폐기하고 그다음부터잘리는절편을

11 B. 석회질제거 (5% 질산 90 분) A. 포르말린제거 ( 흐르는물 12 시간) 그림 7. 뼈나이분석을위한전처리과정 C. 질산제거 ( 흐르는물 12 시간) 두께로 cross- section 하였다. 섹션하는과정은먼저 tray에잘린발가락을기포가 들어가지않도록주의하며 tissue freezing medium을이용하여마운팅시키고급속 냉동을시킨다. 완전히냉동된것이확인되면핸들을돌려섹션을시작하였다. 섹 션할때에는샘플이처음잘리는시점을주의깊게관찰을하고, 잘리기시작한 후처음의 5 번 ( 약 100 μm) 은뼈가아닌살이잘리는시점으로판단하여폐기하고 그다음부터잘리는절편을 개를모아분석에사용하였다. 염색은 hematoxylin 방법을이용하였다. 염색과정은다음과같다. 1) Harris' hematoxylin으로 20분간염색 2) Scottie's tap water 1분 3) differentiator 2분 4) 0.05 % lithium carbonate 1분 5) 70 % 에탄올 1분 6) 95 % 에탄올 1분 7) 100 % 에탄올 1분 8) 샘플위에글리세롤을첨가하여 coverslip 으로덮음

12 A. 마운팅 B. 프리징 그림 8. Cross-section에이용한 Leica CM1850 Freezing Microtome C. Cross-sectioning 그림 9. Cross-section 과정 A. 염색하기전 B. 염색약세트 그림 10. Hematoxylin 염색

13 염색이완료된샘플은광학현미경하에서 배율로관찰하여, 지골에 나타난 LAG 의수를헤아렸다. 어떠한샘플은 LAG가겹쳐서나타나거나섹션과 염색과정상에손상된경우가있어 다. LAG의수를정확히헤아리기가매우어려웠 이경우에는시간을두고재차확인함과함께다른연구자와상의하여수를 결정하였다. 금개구리개체군의성장모델은 von Bertalanffy의공식을이용하여추정하였다 (von Bertalanffy 1938). von Bertalanffy 의공식은다음과같다; S t = S m - (S m - S 0 )e -K(t-t0) 이공식에서 S t (average body length at age t) 값은 t 년생일때의개체크기평 균값, S m (asymptotic body length) 값은최대성장값, So (body length at metamorphosis) 는변태후가장작은개체크기값, t (age) 값은판별된개체의연 령, to (age at metamorphosis) 값은변태시연령을의미하며, 마지막으로 K (growth coefficient) 값은성장계수를의미한다. 이중변태후가장작은개체크기의값은문헌상의값인 18.1 mm (Cheong et al. 2007) 를대입하였다. 라. 타지역과의나이구조비교분석 금개구리발가락이수집된평택지역과다른지역의금개구리의나이구조가동 일한지비교하기위하여기존에연구된자료와의비교분석을실시하였다. 비교분 석에사용된자료는 Cheong et al. (2007) 의연구자료였다. Cheong et al. (2007) 은 금개구리의나이구조를충남태안군천리포지역과충북청원군강내면의금개구 리개체군을대상으로실시한바있다. 이연구에서얻어진금개구리개체군성장 모델과본연구의결과로도출된성장모델을비교하였다. 성장모델의비교는변수로서얻어지는최대성장값 (S m ) 과성장계수 (K) 를비교 함으로써이루어졌다. 이값을비교한이유는최대성장값과성장계수는성장모델 의형태를결정짓는변수로서개체군이나이에따라어떻게성장하는지를보여주는 가장결정적변수이기때문이다. 비교를위하여사용된통계방법은 student t-test 이었다

3. 탐구결과 가. 금개구리의뼈나이테관찰 금개구리발가락에서 LAG 는성공적으로관찰되었다.

( 그림 11). 그후피부조직에둘러싸인 뼈끝 (epiphysis) 이나타나기시작하여약 20-40 μm더자르면 LAG가보이기 시작하였다.

14 3. 탐구결과 가. 금개구리의뼈나이테관찰 금개구리발가락에서 LAG 는성공적으로관찰되었다. 금개구리발가락을 cross-section 했을때처음잘려나가는약 5 개 (100 μm) 의부분에서는골조직은 관찰되지않았고피부조직만관찰되었다 ( 그림 11). 그후피부조직에둘러싸인 뼈끝 (epiphysis) 이나타나기시작하여약 μm더자르면 LAG가보이기 시작하였다. 뼈나이테를가장관찰하기쉬운부분은발가락끝에서부터약 μm부분이었다 ( 그림 13). 이결과는금개구리는이부분의골밀도가가장높 다는것을말해준다. 600 μm이후부터는골수강 (marrow cavity) 부위가넓어지 고, LAG들이서로합쳐지거나간격이매우좁아져 LAG를구별하기매우어려워 연령을추정하기어려웠다 ( 그림 12). 그림 11. 발가락끝부분 ( 100) 그림 12. 발가락끝에서 600 μm이상 의부분 ( 100) 그림 13. 발가락절편 ( 100)

15 나. 연령과개체크기의분포 1) 연령의분포 탐구기간동안총 23 마리의수컷금개구리발가락을채집하였다. 뼈나이결정법 (skeletochronology) 으로모든개체의연령을추정한결과연령은 2년생부터 7년 생까지분포하였다 ( 그림 14). 1년생과 2년생은 1 마리였고, 3년생개체와 4년생개 체가각각 4 마리였다. 5년생개체는채집된개체중가장높은빈도인 8마리로관 찰되었다. 이후부터의개체수는점점줄어 6년생은 3 마리, 7년생은 2마리로나타 났다 ( 그림 15). 채집된금개구리수컷의평균연령은 4.48 ± 1.50 년생이었다 개체수 나이 그림 14. 채집된금개구리의나이분포

16 A. 1년생 B. 2년생 C. 3년생 D. 4년생 E. 5년생 F. 6년생 G. 7 년생 그림 15. 각연령별발가락 cross-section 의모습 ( 100)

17 2) 연령별개체크기의변이 채집된개체는머리끝부터총배설강까지의길이인 SVL (snout-vent length) 이 측정되었다. 측정된 SVL 은개체의크기를의미한다. 번식지에서수집된수컷 23 마리의 SVL은 6.01 ± 0.47 cm 이었다. 개체의크기는같은연령대에따라다양하 게나났다. 1년생과 2년생은채집된개체가한마리뿐이어서범위를알수없었지 만, 같은연령에서 SVL의변이는 0.3 cm에서 1.3 cm 로다양하였다. 그중가장높 은연령으로관찰된 7년생의경우채집된두마리의크기가각각 5.7 cm와 7.0 cm 로큰차이를나타내었다. 금개구리의나이와몸크기 (SVL) 간에선형관계는발견할수없었다. 나이와 SVL 간의 Pearson 상관분석결과 F값이 0.36으로나타났으며유의미값은 0.96이 었다 ( 그림 15). 즉, 금개구리가나이가들수록몸크기가커진다는결과는얻을수 없었다. 표 1. 채집된금개구리개체들의나이에따른몸크기(SVL) 의범위와편차 (n=23) 나이 ( 년) 개체수범위 (cm) 편차 (cm) 다. 성장곡선 금개구리나이와몸크기 (SVL) 의관계를알아보기위하여 von Bertalanffy 성 장모델을적용시켰다. 이때수컷금개구리의크기성장은 2년생까지급속히증가 하다 3년생부터서서히감소하여 6 년생때정점에도달하였다. 이때정점에도달 하는시점의크기는 6 cm내외로나타났다 ( 그림 16). von Bertanlanffy 성장모델 공식을사용하여비선형회귀분석에적용하면총 23마리에서최대성장크기 (S m ) 값은 ± 이었으며, 성장계수 (K) 값은 ± 이었다

18 그림 15. 금개구리의나이와 SVL 과의선형관계 (Pearson correlation, F=0.36, p=0.96, n=23) 그림 16. 금개구리의몸크기 (SVL) 성장에관한 von Bertalanffy 모델 (n=23)

19 라. 타지역과의나이구조비교분석 Cheong et al. (2007) 의연구에따르면천리포지역의금개구리의나이는 3살부 터 7 살 (n = 25) 까지분포하고있었으며청원군의금개구리개체군은 2-5 세 (n = 20) 이었다. 또한천리포의성장모델은 4.08 ± 0.53cm의최대성장값과 0.47 ± 0.30 의성장계수를보여주었으며, 청원군의모델의최대성장값은 3.47 ± 0.12cm, 성장계수는 1.11 ± 0.61 이었다. 이결과를본연구의결과와비교하여보면, 최대성장값 먼저평택지역과천리포지역은 (t = 7.938, p < 0.001, df = 46) 과성장계수 (t = 7.685, p < 0.001, df = 46) 모두차이를나타내었으며, 평택지역과청원군지역은최대성장값 (t = , p < 0.001, df = 41) 은차이를보였으나성장계수 (t = 0.473, p > 0.05, df = 41) 는차이를보이지않았다 ( 그림 17). 8 7 *** *** 청원천리포평택 ns *** 1 0 최대성장값 (Sm) 성장계수 (K) 그림 17. 지역간성장모델의최대성장값과성장계수비교 (***, p < 0.001; ns, no significance)

20 4. 논의및결론 뼈나이결정법 ( skeletochronology) 은사계절이뚜렷한온대지방의양서류나파 충류의연령을판단하는적절한방법으로최근알려지기시작했다 (Castanet and Smirina 1990) 년대중반부터뼈나이결정법을이용하여다양한양서류의연 령과생활사에대한연구가진행되었다 (Kusano et al. 1995, Trenham et al. 2000, Khonsue et al. 2001a, Esteban et al. 2004). 본탐구에서도금개구리의지 골에서 LAG 가관찰되었고, 금개구리의연령을추정할수있었다. 금개구리의 LAG도 Khonsue et al. (2001a) 이뼈나이결정법연구에적합한부위 라고언급한바있는 long bone 을구성하는뼈몸통 (diaphysis) 부위에서가장선 명하게관찰할수있었다. 지골에나타난재흡수선은골내막 (endosteal bone) 의 바깥부위에위치한선으로골조직을흡수하여다른골조직들과형태적으로확연 히구분되었다. 골내재흡수는연령을추정하기어렵게하는가장일반적인문제 라고하였다 (Hemelaar 1985). 왜냐하면재흡수로인하여골조직이확연하게드러 나지않기때문이다. 그러나금개구리지골에서는 LAG와재흡수선이위치적으로 떨어져있어서, 재흡수로인해 LAG 가파괴되지않았고, 연령판정에도큰문제가 되지않았다. 단지실험과정중염색단계에서피부조직, 골층판, 골내막이분리 되어유실되는경우가종종발생하여연령판정에어려움이발생하였다. 성적으로성숙하는나이와수명은종과서식하는환경에따라달라진다 (Duellman and Trueb 1994). 번식지에서발견된수컷금개구리의연령은 1-7년 생으로분포하고, 평균연령은 4.48 ± 1.50 년생이었다. 다른무미류의경우대부분 1-2년생부터첫번식을시작하여 7-8년생까지번식지에서발견되는것으로나타 난다 (Esteban et al. 1999, Khonsue et al. 2001a, Esteban et al. 2004). 금개구리 또한이와다르지않은것으로나타났다. 단지 1년생금개구리가실제로번식에참여하는지에관해서는확실하게이야기 할수없다. 왜냐하면금개구리의성장모델을보면 2년생까지급격한성장을하는 것으로나타났는데, 이시기에는생식을위한준비보다는성장을위한에너지투 입이더클것으로예상이되기때문에실제로번식에는참여하지않을것으로 예측된다. 하지만한편으로는암컷을유인하기위해울고있는수컷의주변에서 머물며포접의기회를노림으로써, 즉 satellite로서에너지손실을최소화하고번 식에참여할가능성도충분히고려할만하다. 몸크기와나이와의상관결과는최근받아들여지기시작한둘간에는상관이 없으며몸크기를통해나이를추정하는것은적절하지못하다는견해 (Halliday and verrell 1988) 를다시한번확인시켜준다. 이는개체의크기에영향을주는 요인이단지나이만이있는것은아니기때문이다. 무미류는공통적으로성적성 숙이후성장이느려지나개체가처한환경의조건에따라조금씩차이를보인다

21 이때문에성체마다약간씩다른크기를나타낸다. 또한 Khonsue 등 (2001a) 의 참개구리 (Rana nigromaculata) 를대상으로한연구에서는생태적지위가비슷한 다른종과의경쟁으로경쟁이없는지역에사는동종보다개체크기가크다고하 였다. 본탐구에서도금개구리수컷은같은연령대에서 SVL의변이가다양하게 나타났다. 이는같은곳에서식하고있는개체군에서도몸크기에다양한변인이 나타날수있다는것을의미한다. 이때문에 Ento and Matsui (2002) 는양서류 성체의연령을몸크기로추측하는것은매우위험하다고보고하였다. 따라서성 적성숙에도달한개체의연령조사를위해서는뼈나이결정법을이용한정확한 판정이적절하다 (Castanet and Smirina 1990). 성장모델의지역간비교에서평택지역금개구리개체군의최대성장값은청원 과천리포지역보다크게나타났으며성장계수는청원개체군과는차이를보이 지않았으나천리포개체군보다는크게나타났다. 성장모델에서최대성장값은 주어진환경에서얼마나큰크기로자랄수있는지를보여주며성장계수는얼마 나급격히자라나는가를나타낸다. 평택지역금개구리개체군의최대성장값이 다른지역에비해크다는것은금개구리의서식에적합한지역이라는것을의미 하는것으로보인다. 또한성장계수가비교적크게나타나변태를끝낸후 1-2 년간급격하게자라나는양상을보이는것으로나타났다. 무미양서류의성장은먹이조건, 개체의먹이포획능력, 기생충감염및온도 와빛과같은무생물적요소에의해영향을받는다 (Richards and Lehman 1980, Kluge 1981, Minchella and Scott 1991, Duellman and Treb 1994, Rehage et al. 2002). 지역에따라최대성장값이달리나타난것이이들요인중어떤것에의 해나타난것인지는알수없으며, 이를위해서는금개구리서식지역의미세환경 에대한추가적연구가필요할것으로생각된다. 본탐구의결론은다음과같다. 가. 금개구리개체의나이는뼈나이결정법을통해성공적으로추정될수있었다. 나. 탐구의대상이된개체군의나이는 4.48 ± 1.50년생이었으며 5살을중심으 로정규분포하는나이구조를가지고있었다. 다. 개체의나이와몸크기와의관계는같은연령대에서도변이를나타냈으며일 차적상관을보이지않았다. 라. 나이와몸크기와의관계분석을위해서는성장모델을적용하는것이적절하 였으며 von Bertalanffy의성장모델을적용하였을경우 2살까지급격히성장하다 가둔화되며 ± cm 의크기가정점으로나타났다

22 5. 전망및활용성 본탐구는금개구리의생태와생활사를이해하기위한가장기초적인연구로서의미를가진다. 더욱이금개구리는국제적멸종위기종으로서멸종위기종을보존차원에서필수적인연구라고할수있다. 본탐구의결과는바탕으로하여금개구리개체군의보전전략을수립하는데도움을줄것이라생각된다. 본탐구가제시하는금개구리나이구조에대한결과를통해금개구리의수명과번식연령을추정할수있었다. 이결과는만약추후에금개구리를야생복귀시킨다면야생복귀개체군의나이구조를결정하고얼마만큼의개체수를풀어주어야하는지, 개체군유지를위하여어떤연령을갖는개체를보충적으로풀어줄것인지를결정할수있게할것이다. 6. 참고문헌 강영선, 윤일병 한국동식물도감동물편 ( 양서파충류). 17: 성하철, 차상민, 김수경, 박대식, 박시룡, 정석환 청주시와청원군에서금개구 리 (Rana chosenica) 번식군집모니터링및일중울음소리빈도. 환경생물 학회지 25(2): 윤일병, 김종인, 양서영 한국산참개구리와금개구리의식성에관한연구. 한 국환경생물학회지. 16: 원홍구 조선량서파충류지. 과학원. 평양. pp 이병근 한국산금개구리 Rana plancyi의 call 형태와음성학적행동연구. 석 사학위논문. 한국교원대학교대학원. 이상철 무미양서류금개구리 (Rana plancyi chosenica Okada) 의현지내 외보전및복원전략에관한연구. 인천대학교대학원석사학위논문. 차상민 금개구리 (Rana chosenica) 활동시기의이동경향과음성행동. 석사학 위논문. 한국교원대학교대학원. Beissinger SR Population viability analysis: past, present, future. In: Population viability analysis (Beissinger SR and DR McCullough eds.). Univ. Chicago Press, Chicago. pp Blaustein AR, Kiesecker JM, Chivers DP, Hokit DG, Marco A, Belden LK, Hatch A Effects of ultraviolet radiation on amphibians: field experiments. Am Zool 38(6):

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SCYZYWAZYJCJ.hwp 작품번호 2308 제55회전국과학전람회 Skeletochronology 를이용한제주도룡뇽의 나이구조와번식생태에관한연구 출품분야교원부출품부문동물 2009. 7. 구분성명 교사 교사 고상범 신성범 - i - 목 차 1. 서론 1 가. 제주도롱뇽의특징 2 나. Skeletochronology 3 2. 조사시기및방법 4 가. 시기및장소 4 나. 분포와산란및발생 5