코호 연어의 산란 전 사망률

Pre-spawn mortality in coho salmon

산란 전 사망률은 성인 코호 연어인 온코린쿠스 키서치가 산란을 위해 담수천으로 돌아갈 때 산란 전에 죽는 현상이다.[1][2] 최근 연구에서는 '도시유출사망률증후군'으로도 알려져 있다.[3][4] 이러한 현상은 태평양 북서부의 푸젯 사운드 지역 대부분에서 관찰되었다.[5] 가을 이동 중에, 연어류(트라우트 및 연어)는 폭풍우 유출로 오염된 도시 수역을 통과한다.[2] 코호연어가 이들 해역을 지나면서 무기력증, 평형 상실, 방향감각 등의 증상을 보이는 사람이 많으며, 이런 증상을 보인 지 몇 시간 안에 사망하게 된다.[2][5] 이러한 증상과 행동은 우천 후에 만연한다.[5] 연어가 새끼를 낳을 기회가 생기기 전에 사망률이 발생하는 경우가 많은데, 이는 암컷의 사체를 잘라내고 무정란을 관찰함으로써 결정된다.[5] 산란 전 사망률은 지역 연어 개체수에 영향을 미칠 수 있다.[2] 모형 예측에 따르면, 만약 비율이 계속된다면, 코호 연어의 개체수는 향후 수십 년 안에 멸종될 수 있다.[2]

증거의 무게는 비록 원인이 되는 정확한 오염 물질이나 혼합물이 알려지지 않았지만, 코호 연어 산란 전 사망률이 폭풍우 유출에 노출되었기 때문이라는 것을 암시한다.[6] 특히 불투명한 표면, 상업용 부동산 유형, 지방 도로와 함께, 산란 전 사망률과 도시 토지 사용 사이에 부정적인 상관관계가 존재한다.[1][5] 금속과 석유 탄화수소에 대한 피폭은 산란 전 사망률에 어느 정도 반응을 보였지만, 살충제, 질병, 수질 변수에 대한 피폭은 이러한 효과를 이끌어내지 못했다.[6] 이러한 경향은 코호 연어의 다른 생활사 단계에서도 관찰되지 않았으며 푸젯 사운드 지역의 다른 연어 종에서도 관찰되지 않았다.[1]

역사

이 지역들로 연어를 다시 끌어들이려는 바람으로 도시 분수령을 복구하기 위해 노력한 후, 번개 이전의 사망률이 푸젯 사운드에서 처음 관찰되었다. 복구는 나무토막, 잔해, 그리고 다른 장벽들을 제거하는 것으로 구성되었다.[7][8] 연어가 다시 이러한 운행으로 돌아왔다는 점에서 복원 프로젝트는 성공적이었지만, 초기 복원 성공 조사에서는 산란 전 사망 증상이 관찰되었다.[6] 수역을 복원하는 데 있어서, 개체수가 지속되려면, 코호 연어의 성공적인 산란 이벤트를 위해서도 수질과 오염이 고려되어야 한다는 것이 이제 인식되고 있다.[6]

구체적인 증상(아래)을 나타내면 몇 시간 안에 코호 연어의 사망률을 예상할 수 있다. 사망률은 보통 이 물고기들이 새끼를 낳을 기회를 갖기 전에 발생한다. 사실, 암컷 코호 연어 사체를 관찰하는데 있어서, 대부분의 물고기는 그들의 알의 90% 이상을 보유하고 있다.[6] 산란 전 사망률은 수컷 연어와 암컷 연어 모두에서 발생하지만, 수컷 연어가 새끼를 낳았는지 판단하기 어렵기 때문에 산란 전 사망률은 보통 암컷 연어의 난자 보유로 나타난다.[6] 산란 전 사망률은 야생 어류와 부화 어류 모두에서 관찰되었다.[6]

증상

산란 전 사망률의 연어는 원을 그리며 헤엄치거나 다른 불규칙한 수영 패턴을 보이는 등 특이한 행동과 증상을 보인다.[2] 다른 증상으로는 무기력, 방향감각, 균형감각 상실, 틈새, 핀셋 등이 있다.[1][2] 코호 연어의 죽음은 이러한 증상을 관찰한 후 몇 시간 안에 발생한다.[1][2]

물고기의 행동과 수영 패턴

산란 전 사망률에 영향을 받는 코호연어는 쉽게 식별되는 행동 증상을 보인다. 물고기들은 수면 근처에서 수영하거나, 원형 무늬로 수영하거나, 강둑으로 끊임없이 뛰어드는 등의 행동을 보였다.[2][6] 이것은 물고기의 균형과 방향의 상실 때문일 것이다.[6]

가핑

이 증상은 연어가 입을 열고 닫는 것을 반복하는 것으로 이루어진다.[6] 일부 어종(예: 뱀장어)에서 이러한 작용은 호흡 요구를 충족시키기 위해 아가미 위로 물을 밀어넣는 데 사용된다. 코호 연어의 경우, 이것은 물고기가 충분한 용존 산소를 섭취하지 않고 호흡기에 스트레스를 주거나 근육계에 영향을 받았으며 이러한 틈새 현상이 강제적인 행동이라는 것을 나타내는 것일 수 있다.[9]

핀스플레잉

핀 놀이는 연어의 가슴지느러미가 물고기에 평평하게 눕혀지지 않고 물고기의 몸에 수직으로 뻗고 단단할 때 발생한다.[6][10] 다시마 베이스와 같은 다른 어류에서 이 작용은 깜짝 반응이다.[10]

원인

한 연구에 따르면 코호 연어 URMS 사례에서 채취한 도로 유출수와 물 샘플은 타이어 트레드 마모 입자 침출수와 화학적으로 유사했다.[4] URMS와 타이어 마모 침출수에 대한 추가 조사는 수천 개의 화학 물질에서 하나의 알려지지 않은 화학 물질로 범위를 좁혔는데, 이것은 일반적인 안티오조난제 6PD의 오존화 제품으로 발견되었다.[11] 6PD-퀴논이라고 불리는 이 독성 변형 제품은 ℓ당 마이크로그램으로 코호 연어를 죽일 수 있다. URMS가 발생했을 때 도로 유출수와 하천 폭풍우에서 검출되었다.

논포인트원오염

도시 및 폭풍우 유출

도시 분수령을 낮추는 원인이 되는 오염물질의 대부분은 비점오염에서 비롯된다.[2] 이것은 다양한 출처와 장소에서 나오는 광범위한 오염물질로 구성되어 있다.

폭풍우유출수에서 발견된 오염물질은 알루미늄, 바륨, 코발트, 철, 비소, 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 니켈, 아연,[12] 다순환 방향족 탄화수소(PAHs), 석유 탄화수소(석유와 연료), 살충제(살충제 포함) 등의 금속이다.[6][13]

인공적인 공급원은 도시 지역의 폭풍우 유출에 있는 많은 오염물질에 책임이 있다. 이러한 인공 발생원에는 금속, 부동액 또는 냉각제, 브레이크 패드 및 누출 유체의 석유 탄화수소가 포함된다.[6][12] 이러한 오염물질의 대부분은 불침투 표면(예: 도로와 주차장)에서 수집되며 비가 오면 하천, 강, 바다로 씻겨 들어갈 것이다. 다른 유출원으로는 주거용 및 상업용 부동산에 사용되는 농약과 비료가 있는데, 이 비료는 우천 시 폭풍 배수구로 씻겨 들어갈 수 있다.[13]

유출 효과

산란 전 사망률의 원인에 대해서는 여러 가지 가능성이 있다. 이 사망률은 물고기에 대한 급성 심폐 독성 때문일 가능성이 있다.[6] 증상(위에서 설명)과 빠른 사망률은 이러한 유형의 독성과 일치한다.[6] 이러한 조기 사망의 원인이 되는 정확한 화학 조합이나 혼합물은 알려져 있지 않다. 그러나 아래에 몇 가지 가능한 설명이 설명되어 있다.

마약 효과

마약은 각각 낮은 농도의 유기 독성물질의 조합이 유기체에 독성 영향을 미칠 때 발생하는 현상이다.[14] 마약은 특정 작용 부위를 대상으로 하지 않고 오히려 세포막과 원형에 영향을 주는 비특이적 작용 방식을 가지고 있다.[14] 이러한 개별적인 유기 독성 물질은 물고기에게 치명적인 수준으로 영향을 미치지만, 오염물질의 조합은 유기체의 사망으로 이어질 수 있다. 그러나 스트레스 요인이 제거되면 마약 효과는 역전될 수 있다.[14] 마약에 영향을 받은 물고기는 무기력한 증상을 보일 수 있다.[14] 또한 마약은 물고기에 대한 호흡기-심혈관 반응을 일으킬 수 있다.[15]

혼합물

산란 전 사망률은 오염물질의 혼합에 기인할 수 있다. 비점원 유출수에서는 종종 둘 이상의 화학물질이 존재하므로 유기체는 서로 다른 오염물질의 조합 또는 혼합에 의해 영향을 받을 수 있다. 화학물질의 혼합물은 동일한 작용 방식을 가질 수 있으며, 이는 두 개 이상의 화학물질이 유기체의 동일한 부위에 영향을 미치기 때문에 독성을 증가시킬 수 있다.[16] 두 개 이상의 오염물질의 혼합은 첨가물 또는 시너지 효과와 같이 유기체에 여러 가지 다른 영향을 미칠 수 있다. 첨가물 독성은 (유사한 작용 방식을 가진) 개별 오염물질의 독성을 합산하여 최종 독성을 결정할 수 있을 때 발생한다.[16] 두 개 이상의 독성물질의 합이 개별 성분의 합보다 클 때 시너지 효과가 발생한다.

추가적인 효과 조합은 오염물질과 병원균[17] 또는 오염물질과 생리학적 영향에서 발생할 수 있다.[6] 무채색 물고기가 바다에서 담수천으로 이동하면서 담수와 염수의 성분 변화에 따라 삼모기와 이온조절 시스템에 많은 변화가 일어난다.[6][18] 이러한 화학적 오염물질과 결합한 변화는 이러한 코호 연어의 관찰된 증상과 죽음을 야기할 수 있다. 그러나 이러한 특정한 증상과 그에 따른 산란 전 사망률은 다른 무채색 물고기에서는 관찰되지 않으므로, 코호 연어는 다른 연어류보다 더 민감한 종일 수 있다.[6]

금속

많은 금속 오염물질이 자동차와 강과 하천 주변의 불침투 표면으로 인해 수역으로 유입된다. 금속 오염물질이 생선에 미치는 영향을 분석한 실험 결과 질 조직에서 카드뮴, 납, 니켈의 증가가 발견됐다.[6] 구리와 다른 금속들에 대한 연구는 이온 거품화에 영향을 미치는 이온 거품 능력 때문에 물고기에게 독성이 있다는 것을 보여준다. 구리는 물고기 아가미의 결합 부지에 대한 다른 양이온과 경쟁하며, 사망률은 이러한 부지에 충분한 양의 구리 결합을 유발할 수 있다(바이오틱 리간드 모델 참조).[19] 용해된 구리는 또한 후각 상피의 감각 신경 세포에 직접 영향을 줌으로써 물고기의 후각 신경계에 영향을 줄 수 있다.[5] 이것은 후각 감각의 감소로 이어져 포식자를 찾아내고 피하기 위해 더 이상 화학적 신호를 사용할 수 없기 때문에 포식자에 대한 물고기의 취약성을 증가시킨다.[5] 이러한 후각 신경독성 효과는 또한 산란을 위한 적절한 물줄기를 탐색하고 찾는 연어 능력에 영향을 미칠 수 있다.[5]

다순환 방향족 탄화수소(PAH)

불침투성 표면과 차량은 또한 화석 연료나 가솔린, 윤활유, 주차장용 화학 실란트(예: 석탄 타르 기반 실란트)와 같은 오염물질의 원인이 된다.[5][20] 이러한 오염물질은 다순환 방향족 탄화수소(PAHs)로 분류된다. PAHs가 어류에 미치는 영향은 이러한 오염물질이 발암성을 유발할 수 있고 어류의 초기 생활사 단계에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여주었다. 그것들은 또한 물고기의 심혈관 생리학에 영향을 미칠 수 있다.[5] 물고기에게 미치는 PAH의 완전한 효과를 결정하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.[5]

도시 폭풍우유출 감소 노력

하천과 하천으로 유입되는 유출을 줄이기 위한 한 가지 접근방식은 저영향 개발 관행을 구현하는 것이다. 이러한 생물보존 관행은 하천으로 유입되는 물과 오염물질의 양을 줄이는 것을 목표로 토양과 식물의 물과 오염물질을 여과하는 것을 목적으로 한다.[13] 생물학적 관행에 따르면, 비 정원, 식물성 수염, 불침투성 표면 감소(대신 Pervious 콘크리트를 사용하는 대신), 녹색 지붕이 포함된다.[13]

추가 예제

산란 전 사망률은 치누크와 쇠꼬챙이를 포함한 다른 어종에서 관찰되었다.[6] 프레이저 강(소케예 연어)과 클라마트 강(치누크 연어와 쇠머리 송어)의 이러한 어류에서 산란 전 사망의 원인은 코호 연어에서 관찰된 것과 다르다. 프레이저 강, BC, 알래스카 브리스톨 만에서 산란 전 연어의 사망 원인은 물고기들이 너무 일찍 산란하기 위해 되돌아오는 것, 따뜻한 수온, 낮은 용존 산소와 질병 또는 기생충과 같은 요인에 기인할 수 있다.[18][21] 클라마트 강에서 산란 전 사망률은 질병, 열 스트레스, 낮은 수류량, 그리고 같은 기간 내에 이동하는 연어의 수가 증가했기 때문이다.[22]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e Feist BE, Buhle ER, Arnold P, Davis JW, Scholz NL. 2011. 도시 하천에서 코호연어사망률의 생태독성학 PLOS ONE 6(8): 1-11.
  2. ^ a b c d e f g h i j Spromberg JA, Solz NL. 2011. 미국 태평양 북서부 유역의 도시화 유역에서의 조기 산란으로 인한 야생 코호 연어 개체수의 향후 감소 추계. 통합 환경 평가 및 관리 9999: 1-9.
  3. ^ 차우, 엠아이, 런딘, 제이, 미첼, C, 데이비스, J. W, 영, 지, 숄츠, N. L, & 매킨타이어, J. K. (2019) 청소년 코호 연어의 도시 폭풍우 유출 사망 증후군. 수생 독성학, 214, 105231
  4. ^ a b 피터, K.T, 티안, Z, 우, C, 린, P, 화이트, S, 듀, B, ...앤콜로드지, E. P. (2018) 고해상도 질량 분광법을 사용하여 코호 연어의 도시 폭풍수 사망 증후군과 연관된 유기 오염물을 식별한다. 환경과학 기술 52(18), 10317-10327.
  5. ^ a b c d e f g h i j k 매카시 SG, 인카르도나 JP, 숄츠 NL. 2008. 해안 폭풍, 독성 유출, 어류의 지속 가능한 보존. 미국 수산업협회 심포지엄 64장 1-21절.
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t Scholz NL, Myers MS, McCarthy SG, Labenia JS, McIntyre JK, Ylitalo GM, Rhodes LD, Laetz CA, Stehr CM, French BL, McMillan B, Wilson D, Reed L, Lynch KD, Damm S, Davis JW, and Collier TK. 2011. 푸젯 사운드 저지대 도시 하천에서 산란하기 위해 돌아온 성인 코호 연어의 반복적인 멸종. PLOS ONE 6(12): 1-12.
  7. ^ NOAA 해안 폭풍 프로그램. 온라인 이용 가능: Stormwater and Salmon- 2013년 5월 4일 접속된 도시 하천에서 코호 연어의 사망 전.
  8. ^ Katz SL, Barnas K, Hicks R, Cowen J, Jenkinson R. 2007. 태평양 북서부의 민물 서식지 복원 활동: 서식지 개선에 10년 투자 복원 생태 15(3): 494-505.
  9. ^ 베일보나 MC, 크로바체크 K, 모리니고 MA, 만손 1세, 패리스 A, 보레고 JJ. 1998. 비브리오 알긴리티쿠스와 비브리오앵겔라룸의 초화물의 PC12 세포 라인과 두 어종에 대한 신경독성 효과. 수의학 미생물학 63: 61-69.
  10. ^ a b 이튼 RC, 봄바디어리 RA, 마이어 DL 1977. 텔레오스트 피쉬에서 마우트너가 시작한 깜짝 반응. 실험 생물학 저널 66: 65-81.
  11. ^ Tian, Zhenyu; Zhao, Haoqi; Peter, Katherine T.; Gonzalez, Melissa; Wetzel, Jill; Wu, Christopher; Hu, Ximin; Prat, Jasmine; Mudrock, Emma; Hettinger, Rachel; Cortina, Allan E.; Biswas, Rajshree Ghosh; Kock, Flávio Vinicius Crizóstomo; Soong, Ronald; Jenne, Amy; Du, Bowen; Hou, Fan; He, Huan; Lundeen, Rachel; Gilbreath, Alicia; Sutton, Rebecca; Scholz, Nathaniel L.; Davis, Jay W.; Dodd, Michael C.; Simpson, Andre; McIntyre, Jenifer K. (3 December 2020), "A ubiquitous tire rubber–derived chemical induces acute mortality in coho salmon", Science: eabd6951, doi:10.1126/science.abd6951, PMID 33273063
  12. ^ a b Lough GC, Shauer JJ, Park JS, Shafer MM, Deminter JT, Weinstein JP. 2005. 자동차 도로와 관련된 금속의 배출. 환경과학기술 39: 826-836.
  13. ^ a b c d 데이비스 AP 2005. 녹색 엔지니어링은 낮은 수준으로 촉진한다: 녹색 엔지니어링의 원칙을 적용하면 보다 지속 가능한 발전을 창출하는 데 도움이 될 수 있다. 환경 과학 기술 338-344.
  14. ^ a b c d Veith GD와 Broderius SJ. 1990. 제1형 및 제2형 마약성 증후군을 일으키는 독성물질을 구별하기 위한 규칙. 환경 건강 관점 87: 207-211.
  15. ^ 맥킴 JM, 슈미더 PK, 칼슨 RW, 헌트 GJ, 니미 GJ. 1987. 물고기에서 급성 독성 신드롬을 식별하기 위해 무지개 송어(살모 게르드네리)의 호흡-심혈관 반응 사용: 제1부 펜타클로페놀, 2,4-디니트로페놀, 트리카인 메탄설폰산염, 1-옥탄올. 환경 독성학 및 화학 6: 295-312.
  16. ^ a b Laetz CA, Baldwin DH, Collier TK, Herbert V, Stark JD, Scholz NL. 2009. 농약 혼합물의 시너지 독성: 위험에 대한 평가와 멸종 위기에 처한 태평양 연어의 대화에 대한 시사점. 환경 건강 관점 117(3): 348-353.
  17. ^ Clifford MA, Eder KJ, Ingeborg E, Hedrick RP. 2005. 청소년 치누크 연어 사망률에 대한 에스펜밸레이트 및 전염성 조혈 괴사 바이러스의 시너지 효과. 환경 독성학 및 화학 24(7): 1766-1772.
  18. ^ a b Cooke SJ, Hinch SG, Farrell AP, Lapointe MF, Jones SRM, 맥도널드 JS, 패터슨 DA, 힐리 MC, Van Der Kraak G. 2004. 브리티시 컬럼비아 주 프레이저 강에서 비정상적인 이동 타이밍과 경로상 연어의 높은 사망률. 어업 29(2): 22-33.
  19. ^ Niyogi S, Wood CM. 2004. 금속의 현장별 수질 가이드라인을 개발하기 위한 유연한 도구인 바이오틱 리간드 모델 환경과학 기술 38(23) : 6177-6192.
  20. ^ 말러 BJ, 반 메트레 PC, 바샤라 TJ, 윌슨 JT, 존스 DA. 2005. 주차장 실코트: 도시 다순환 방향족 탄화수소의 인식되지 않는 공급원 환경과학기술 39: 5560-5566.
  21. ^ 퀸 TP, 에거스 DM, 클라크 JH, 리치 HB. 2007. 밀도, 기후 및 태평양 연어(Oncorynchus spp. 캐나다 수산업과학저널 64: 574-582.
  22. ^ 캘리포니아 어업 및 게임부 (2004) 2002년 9월 클라마트 강 어획: 기여 요인과 영향의 최종 분석. 캘리포니아 주, 북캘리포니아-북해안 지역, 새크라멘토 CA 자원국