서 론

동자개과 어류는 한국, 일본, 중국 및 보르네오섬에 이르는 아시아 지역과 아프리카에 걸쳐 서식하고, 전세계에 약 30속 210종이 알려져 있으며(Nelson, 1994), 우리나라에 서식하는 동자개과에 속하는 어종은 2속 6종으로 동자개(Pseudobagrus fulvidraco), 눈동자개(P. koreanus), 꼬치동자개(P. brevicopus), 밀자개(Leiocassis nitidus), 대농갱이(L. ussuriensis), 종어(L. longirostris)가 보고되고 있다(Lee and Lim, 1990).

본 연구 대상종인 동자개는 온수성 담수 어종으로 우리나라 서해와 남해로 흐르는 강의 중·하류에 유속이 완만하고 바닥이 모래와 진흙이 많은 곳에 서식하며, 동해안과 낙동강의 일부 하천에는 이식되어 서식하고 있다(Kim, 1997;Chae et al., 2019).

우리나라 동자개류의 최근 10년(2015∼2024년) 비계통 어업생산량은 평균 398.9톤 규모로 나타났으며, 이 중 충청남도는 평균 17.1톤을 차지하는 것으로 나타났다. 이는 전체 어업생산량의 4.3 %를 차지하고 있는 것으로 판단된다(MOMAF, 2024).

우리나라의 동자개에 대한 연구는 난 발생과 자·치어의 발생에 관한 초기생활사 (Kang and Lee, 1996), 생식년주기(Lim and Han 1997), 정자 동결보존 (Lee and Lim, 1990), 초기의 형태발달과 성장특징(Han et al., 2001), 생식소 발달에 수온과 광주기의 영향(Lim and Han, 2012) 및 자연산과 양식산 동자개 정소의 생식소발달 비교 (Cho et al., 2020)에 관한 연구로 대부분 양식을 위한 산란 및 초기 성장 단계에 연구가 집중되어 있으나 대상어종의 기초 학술적인 연구인 연령형질에 관한 연구는 전무한 실정이다. 어류의 연령사정은 단순히 개체의 나이를 추정하는 데 그치지 않고, 성장 양상, 성숙 연령, 수명 등 대상종의 생활사적 특성을 밝히는데 기여한다. 또한 동일 수계의 연령별 자원구조를 파악하여 자원량을 추정에 이용되며, 각 어종의 어획강도 평가에 활용되어 궁극적으로는 적정 어획량 산정, 방류효과 검증, 멸종위기종 관리 등 수산자원 관리 및 보전 전략 수립의 기초자료로 활용되어 진다. 또한, 아산시와 평택시에서 매년 꾸준히 방류를 통해 자원관리가 이루어지고 있는 동자개의 지속 가능한 이용과 수산자원 보전을 위한 생태학적 특성 중 연령과 성장에 대한 명확한 이해는 필수적이다.

이에 본 연구에서는 동자개의 연령형질 중 척추골을 이용한 방법에 대한 적정성을 검토하고, 이를 바탕으로 동자개의 연령을 추정하여 아산호 내측 동자개의 군집구조와 성장 특성을 규명하고자 한다.

연구 방법

1. 연구 방법

1.1. 연구 지역

본 연구에 사용된 동자개는 2024년 6월부터 2025년 5월 중 동절기인 1월과 2월을 제외한 10개월 동안 충청남도 아산호에서 각망어구로 포획된 어획물을 매월 1회 채집하여 사용하였다(Fig. 1).

1.2. 샘플 처리

채집된 동자개 표본은 즉시 실험실로 옮겨 전장, 체장은 Vernier caliper로 0.01 ㎜까지, 체중은 전자저울로 0.1 g까지 측정하였다(Table 1).

동자개의 전장(Total length, TL)과 체장(Body length, BL)에 대한 상대성장식은 직선식 BL = a + bTL 을 이용하여 추정하였으며, 전장(TL)과 체중(Total weight, TW)에 대한 성장 식은 지수식 TW = a × TL^b을 이용하였다. 또한, 생식소를 확인하여 암·수를 구분하였으며, 생식소 중량(Gonad weight, GW)은 0.01 g 단위까지 측정하였다.

연령형질로 사용된 척추골 표본은 어체의 두부로부터 5∼10 번째에 위치한 것을 절취하여 이물질 제거를 위해 썩힌 물을 이용하여 샘플통에 담은 후 항온기(40℃)를 이용하여 7일 동안 유지시키고 세척하여 유기물을 제거한 후 건조하여 사용하였다. 그 후 척추골의 중심을 기준으로 불투명대와 투명대가 나타나는 내면을 윗면으로 하여 윤문을 판독하였다.

판독은 실체현미경(Nikon C-LEDS)과 컴퓨터영상분석시스템(IMAGE ANALYZER)을 이용하여 0.0001 ㎜ 단위까지 측정하였다(Fig. 2).

산란기를 확인하기 위하여, 월별로 생식소숙도지수(Gonadosomatic index: GSI)의 변동을 이용해 산란기를 추정하였으며, GSI는 아래식을 이용하였다.

여기서 GW는 생식소 중량이고 TW는 체중이다.

동자개의 척추골에 나타난 윤문의 대응성을 검토하기 위해 추체반경과 윤경의 대응성을 검토하였다. 또한 윤문 형성 시기와 주기성을 추정하기 위해 연역지수(Marginal index: MI)의 월별 변화를 다음의 식으로 구하였다.

여기서, R은 추체반경이고 r_n 은 초점에서 n번째 윤문까지의 거리이다.

동자개의 성장은 von Bertalanffy 성장식(1938)을 이용하였다. 이때 암·수를 나누어 연령별로 각 연륜의 평균 윤경을 구하여 연령형질별 크기(R)와 전장(TL)의 상대성장식을 이용하였으며, 체중(TW)은 전장과 체중과의 상대성장식을 이용하여 윤문형성시기의 전장과 체중을 역계산하였다. 성장식의 매개변수 추정은 Walford 정차도법(1946)으로 추정치를 구하여 비선형회귀 분석(Non-linear regression)으로 구하였다. 전장과 체중의 von Bertalanffy 성장식은 다음과 같다.

여기서 TL_t와 TW_t 는 t세의 전장과 체중, TW_∞ 와TW_∞ 는 이론적 최대 전장과 최대 체중, k는 성장계수, t₀ 는 전장이 0일 때의 이론적 연령을 나타낸다.

동자개의 암·수 성장 차이는 공분산분석법을 이용해 기울기 차를 검정하였고 통계프로그램은 SPSS Statistics v.23을 이용하여 분석하였다(p<0.05).

연구 결과

1. 전장 조성

본 연구에 사용된 동자개는 총 457개체로 암컷은 191개체였으며, 수컷은 266개체로 나타났다. 두 집단 간 평균 연령 차이에 대한 통계적 검정력을 평가하기 위하여 사전 파워분석(priori power analysis)을 수행하였다. 유의수준을 0.05(양측검정), 검정력을 0.80으로 설정하고, 두 집단의 불균등한 표본수를 고려하여 유효표본크기(effective sample size)를 계산한 결과 약 227.7로 산출되었다. 이에 따라 본 연구 설계는 표준화된 평균차(Cohen’s d)가 약 0.26 이상일 경우 이를 80%의 확률로 검출할 수 있는 수준의 통계적 검정력을 갖는 것으로 평가되었으며, 이는 연령의 공통 표준편차(pooled standard deviation, S_pooled)를 기준으로 약 0.26·S_pooled 이상의 평균 차이를 유의하게 탐지할 수 있음을 의미한다. 따라서 본 연구에서 확보된 표본수는 암·수 개체 간 연령 분포의 실질적 차이를 검증하기에 충분한 검정력을 확보한 것으로 판단된다.

포획된 전체 동자개 전장 범위는 59.00∼303.17 ㎜ 로 측정 되었고, 전체 평균 전장은 185.95 ㎜ 였다. 암컷의 경우 전장 140∼220 ㎜ 범위가 84.29 %를 차지하고, 수컷의 경우는 전장 140∼240 ㎜ 범위가 전체의 80.08 %를 차지하는 것으로 나타났다(Table 1; Fig. 3).

2. 산란기

동자개의 산란시기를 추정하기 위해 생식소숙도지수(GSI)의 월별 변화를 살펴본 결과, 암컷과 수컷 모두 5월부터 상승하기 시작하여 6월에 최대값을 보이고 있으며, 이후 7월부터 낮아지는 값을 나타냈다. 따라서, 동자개의 생식소숙도지수를 통해 추정된 주 산란기는 암·수 모두 6월로 판단하였다(Fig 4).

3. 윤문의 대응성 및 형성시기

동자개의 척추골에 나타나는 윤문의 적합성 및 윤문 판독의 정확도를 알아보기 위해 추체반경과 윤문과의 관계를 분석하였다.

윤문 판독 시 투명대와 불투명대의 경계가 뚜렷하게 분리되는 경계를 이용하여 그래프로 도식한 결과, 각 윤경은 추체반경의 크기가 증가함에 따라 비례하게 증가하였고, 일정한 간격으로 분포하는 것을 확인하였다(Fig. 5).

동자개의 척추골이 연령형질로서 이용할 수 있음을 확인한 후, 윤문이 형성되는 시기와 연간 형성 횟수를 추정하기 위하여 연역지수(MI)의 월 변화를 확인하였다. 연역지수값은 3월에 가장 낮은 값을 보였고, 4월부터 성장하여 산란기인 6월까지 점차 높아 지다가 이후 12월까지 급격하게 높아지고 있음을 알 수 있다. 이는 동자개의 주 성장기는 봄, 가을로 추정되며, 겨울에는 성장이 정체되는 것으로 해석할 수 있다. 즉, 동자개의 척추골로 판독한 연령은 년 1회 3월에 형성되는 것으로 판단하였다(Fig. 6).

4. 연령 분석

동자개 척추골에 나타난 윤문이 불투명대에서 투명대로 이행하는 경계가 연 1회 형성된다는 주기성을 확인하였으므로 이를 연륜으로 간주하여 연령별 평균 윤경을 산정하였다.

아산호 동자개의 주산란기는 6월이며, 윤문형성시기가 3월이므로 초륜 형성시의 연령은 0.75세(9개월)로 추정되었다. 따라서 연령사정한 결과 암컷과 수컷 모두 0.75세부터 3.75세까지로 판독되었다(Table 2).

윤문 형성 시의 전장을 역계산하기 위하여 추체반경(R)과 전장(TL)과의 관계식을 추정하였다. 동자개 암컷은 TL=108.59R+ 45.28 (R² =0.8423), 수컷은 TL=122.65R+31.33 (R² =0.8821)로 나타났다(Fig. 7). 측정한 척추골의 평균 윤경에 대해 추체반경(R)과 전장(TL), 체중(TW)과 전장(TL)의 상대성장식으로 윤문 형성시의 전장과 체중을 역계산하였다(Fig. 8).

역계산한 연령별 전장으로부터 Walford 정차도법으로 구한 성장 매개변수를 입력값으로 하였고, 비선형회귀분석을 사용하여 추정된 동자개의 von Bertalanffy 성장식과 그래프는 다음과 같다(Fig. 9∼10).

동자개의 성장에 있어 암·수간의 차이가 있는지를 알아보기 위해 성장식의 기울기 차이를 검정하였다. 연령에 따른 전장 변화의 성별 차이를 분석하기 위하여 공분산분석(ANCOVA)을 실시한 결과, 성별과 연령 간의 교호작용은 유의하지 않았다(F_1,6=1.37, p=0.284). 이는 암컷과 수컷의 성장식 기울기(성장률 계수)에 유의한 차이가 없음을 의미하며, 연령은 전장에 유의한 영향을 미쳤고(F_1,6=962.4, p<0.001), 암·수 성별의 주효과는 통계적으로 유의하지 않았다(F_1,6=0.84, p=0.392). 따라서 동자개의 성장 양상은 성별에 관계없이 유사한 선형적 경향을 나타내는 것으로 판단된다. 이는 암컷의 3세와 4세의 연령군 개체수가 각각 1개체씩만 나타나 암·수 성장식의 유의성검정에서 유의한 차가 나타나지 않는 것으로 사료되어 본 연구에서 동자개 전장 및 중량의 성장식은 암·수를 구분한 결과와 구분하지 않은 결과를 동시에 제시하였다.

고 찰

수산자원의 연령을 사정하는 것은 성장율을 추정하는데 있어서 뿐만 아니라 자원의 개체군 변화를 분석하는데 필수적인 것이다(King, 1995).

어류의 연령사정은 대부분 비늘과 이석을 이용하여 연구가 이루어지고 있다. 비늘은 수집이 용이하고 작업이 편리하며, 시간절약 등의 이유로 연령형질로 쉽게 이용되어지고 있으나(Kim et. al, 2006), 본 연구 대상종인 동자개는 대농갱이와 같이 비늘이 없는 어종으로 연령형질인 비늘을 통한 연령사정이 불가능하였다. 우리나라 연령사정에 관한 연구 중 척추골을 연령형질로 이용한 어종은 노래미(Kang and Kim, 1983), 황아귀(Cha et al., 1998), 대농갱이(An et al., 2025) 등 여러 종들의 분석에 적용한 바 있으며, 본 연구에서도 기존의 비늘과 이석을 통한 연령형질 외 연령형질로써 이용 가능한 척추골 추세반경의 윤문을 이용하여 연령을 추정하였다.

본 연구에 사용된 동자개는 총 457개체 이나, 이중 윤문 판독이 가능한 390개체만 연령형질 분석에 이용되었다. 동자개 전장 범위 전체 평균 185.95 ㎜ 로 나타났으며, 암컷의 경우 전장 140∼220 ㎜ 범위가 84.29 %를 차지하고, 수컷의 경우는 전장 140∼240 ㎜ 범위가 전체의 80.08 %를 차지하는 것으로 나타났다. 8월에 출현한 50~100 ㎜ 이하의 개체는 최소 크기를 확인하기 위해 별도의 어구를 이용하여 포획하였으며, 이들 개체는 당해 산란하여 조기 성장한 개체로 판단된다.

동자개의 생식년주기 연구(Lim and Han, 1997)에 의하면 본 종은 산란 후 난소에 난황세포와 난황구기 난모세포가 공존하는 비동기발달형 난소로 확인되고, 성숙 및 산란기가 6~8월로 제시하였다. 이는 본 연구에서 GSI 값의 월별 변화가 6월에 가장 높은 값을 보인 후 8월까지 점차 낮아지는 경향과 일치하는 결과를 보여주고 있다. 따라서, 본 연구에서는 아산호 동자개의 주 산란기는 기존 연구 결과와 같이 6~8월(주산란기 6월)로 확정하였다.

윤문형성시기를 판단할 수 있는 윤문의 연역지수는 동자개가 채집되지 않은 1월과 2월을 제외하면 12월에 높은 값은 보이다가 3월에 가장 낮게 나타났다. 이는 동자개가 겨울철에 4℃이하의 수온에서 월동을 하며(Ji, 2023) 성장이 이루어지지 않다가 수온이 점차 오르는 3월에 먹이활동을 시작하여 윤문이 형성되는 것으로 판단된다. 이는 서식지역은 다르지만 같은 동자개과 어류인 대농갱이의 연령과 성장에 관한 연구(An et. al, 2025) 에서 겨울철을 지나 급격하게 먹이활동을 시작하는 3~4월에 윤문을 형성하는 것과 유사하게 나타났다.

본 연구지역 아산호에서 채집된 동자개로 추정된 연령군은 1세와 2세가 가장 높게 나타났고, 3세와 4세군의 경우 총 11개체로 다소 적은 연령군 개체가 출현한 것으로 나타났다. 대부분의 자연상태에서의 연령별 개체수는 고연령군으로 갈수록 점차 감소하는 것이 일반적이나, 본 연구에서는 고연령군 출현율이 전체개체수의 3% 이내로 나타났다. 이러한 현상은 연구지역인 아산호에서 현재 동자개가 매우 높은 어획강도로 포획되고 있는 것으로 판단된다.

이로 인하여 산란 가능 연령군이 대부분 포획되어 자연산란에 의한 재가입이 매우 제한적인 상황으로 추정되어 향후 어획 강도에 따른 연령군집의 변화에 관한 연구가 필요할 것으로 사료되며, 이러한 자료를 바탕으로 아산호의 현 어업 실태를 파악하고, 추정된 연령자료 등을 이용하여 추후 지속적이고 효율적인 자원관리가 이루어져야 할 것으로 판단된다.