보이드 교수는 사망에 이르게 하거나 식욕 부진, 성장 지연, 질병에 대한 감수성 증가를 유발할 수 있는 중요한 스트레스 요인에 대해 논의합니다.
양식업계에서는 자연 먹이 생물의 가용성이 양식 연못에서 새우와 대부분의 어종의 생산량을 헥타르당 약 500kg(kg/ha/crop)으로 제한한다는 사실이 잘 알려져 있습니다. 제조 사료를 사용하고 매일 물을 교환하지만 폭기 장치를 설치하지 않는 준집약적 양식에서는 생산량이 보통 1,500~2,000kg/ha/crop에 도달할 수 있지만, 생산량이 증가할수록 필요한 사료량이 늘어나 용존산소(DO) 농도가 낮아질 위험이 커집니다. 따라서 용존산소(DO)는 양식 연못의 생산량 증대에 있어 매우 중요한 변수입니다.
기계식 폭기 장치를 사용하면 사료 투입량을 늘리고 수확량을 증대시킬 수 있습니다. 헥타르당 1마력의 폭기 동력으로 대부분의 양식 작물에 대해 하루 약 10~12kg/ha의 사료를 공급할 수 있습니다. 폭기량을 높이면 작물당 10,000~12,000kg/ha의 수확량을 달성하는 것도 드물지 않습니다. 플라스틱 라이닝 처리된 연못이나 탱크에서 폭기량을 높이면 훨씬 더 높은 수확량을 얻을 수 있습니다.
고밀도 사육 방식으로 키우는 닭, 돼지, 소에서는 질식이나 산소 부족으로 인한 스트레스 사례를 거의 찾아볼 수 없지만, 양식업에서는 이러한 현상이 매우 흔하게 발생합니다. 양식업에서 용존 산소가 왜 그토록 중요한지 설명하겠습니다.
지표면 근처의 공기는 산소 20.95%, 질소 78.08%, 그리고 소량의 이산화탄소와 기타 기체로 구성되어 있습니다. 표준 대기압(수은주 760밀리리터) 및 30℃에서 담수를 포화시키는 데 필요한 분자 산소량은 리터당 7.54mg(mg/L)입니다. 물론 광합성이 활발히 진행되는 낮에는 연못의 물이 일반적으로 용존 산소(DO)로 과포화 상태입니다(표층수의 농도는 10mg/L 이상일 수 있음). 이는 광합성에 의한 산소 생성량이 호흡과 공기 중으로의 확산에 의한 산소 손실량보다 많기 때문입니다. 광합성이 멈추는 밤에는 용존 산소 농도가 감소하며, 양식 수생 생물에게 필요한 최소 농도는 3mg/L 미만인 경우가 많습니다.
육상 동물은 공기를 들이마셔 분자 산소를 얻으며, 이 산소는 폐포를 통해 흡수됩니다. 물고기와 새우는 아가미를 통해 물을 펌핑하여 아가미 엽을 통해 분자 산소를 흡수해야 합니다. 호흡이나 아가미를 통해 물을 펌핑하는 데 필요한 에너지는 공기나 물의 무게에 비례합니다.
호흡기 표면을 1.0mg의 분자 산소에 노출시키기 위해 호흡하거나 펌프질해야 하는 공기와 물의 무게를 계산할 것입니다. 공기는 20.95%가 산소이므로, 약 4.8mg의 공기에 1.0mg의 산소가 포함되어 있습니다.
염도 30ppt, 온도 30℃의 새우 양식장에서 물의 밀도는 1.0180g/L입니다. 대기와 포화 상태인 물 속 용존 산소 농도는 6.39mg/L입니다. 0.156L의 물에는 1.0mg의 산소가 포함되어 있으며, 이 물의 무게는 159g(159,000mg)입니다. 이는 1.0mg의 산소를 포함하는 공기의 무게보다 33,125배 더 무겁습니다.
수생 동물은 더 많은 에너지를 소비합니다.
새우나 물고기는 육상 동물보다 같은 양의 산소를 얻기 위해 훨씬 더 많은 에너지를 소비해야 합니다. 물속 용존 산소 농도가 낮아지면 아가미를 통해 1.0mg의 산소에 노출시키기 위해 더 많은 물을 펌핑해야 하므로 문제는 더욱 심각해집니다.
육상 동물이 공기 중에서 산소를 제거하더라도, 공기는 물보다 밀도가 훨씬 낮아 자유롭게 순환하기 때문에 산소는 쉽게 보충됩니다. 예를 들어, 25℃에서 공기의 밀도는 1.18g/L인 반면, 같은 온도에서 담수의 밀도는 995.65g/L입니다. 양식 시스템에서는 어류나 새우가 제거하는 용존 산소를 대기 중 산소가 물속으로 확산되어 보충해야 하며, 어류의 경우 수면에서 수층으로, 새우의 경우 바닥으로 용존 산소를 이동시키기 위해서는 물의 순환이 필수적입니다. 물은 공기보다 무겁고, 폭기기와 같은 기계적 수단을 통해 순환을 돕더라도 공기보다 느리게 순환합니다.
물은 공기에 비해 훨씬 적은 양의 산소를 함유하고 있습니다. 포화 상태이고 30°C일 때, 담수는 0.000754%의 산소를 함유하고 있는 반면, 공기는 20.95%의 산소를 함유하고 있습니다. 분자 산소는 수면으로 빠르게 이동할 수 있지만, 용존 산소가 물 전체로 이동하는 속도는 표면의 산소 포화수가 대류에 의해 물속으로 섞이는 속도에 따라 달라집니다. 연못에 많은 양의 물고기나 새우가 서식하면 용존 산소가 빠르게 고갈될 수 있습니다.
산소 공급은 어렵습니다.
물고기나 새우에게 산소를 공급하는 것이 얼마나 어려운지 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 정부 기준에 따르면 야외 행사에서 평방미터당 약 4.7명의 사람이 있을 수 있습니다. 한 사람의 몸무게가 세계 평균인 62kg이라고 가정하면, 헥타르당 2,914,000kg의 인간 생체량이 존재합니다. 물고기와 새우는 일반적으로 호흡에 시간당 체중 1kg당 약 300mg의 산소가 필요합니다. 이 정도의 물고기 생체량은 30℃에서 산소로 포화된 10,000세제곱미터 크기의 담수 연못에서 약 5분 만에 용존 산소를 고갈시켜 양식 동물이 질식사하게 만들 수 있습니다. 하지만 야외 행사에서 헥타르당 47,000명의 사람이 있다면 몇 시간 후에도 호흡에 아무런 문제가 없을 것입니다.
용존산소는 양식 동물을 직접적으로 죽일 수도 있지만, 만성적으로 용존산소 농도가 낮으면 수생 동물에게 스트레스를 주어 식욕 부진, 성장 지연, 질병에 대한 감수성 증가로 이어지기 때문에 매우 중요한 변수입니다.
동물 밀도와 사료 투입량의 균형 유지
용존산소 농도가 낮으면 물속에 잠재적으로 유독한 대사산물이 생성될 수 있습니다. 이러한 독성 물질에는 이산화탄소, 암모니아, 아질산염, 황화물 등이 있습니다. 일반적으로 수원지의 기본 수질 특성이 어류 및 새우 양식에 적합한 양식장에서는 적절한 용존산소 농도가 유지되는 한 수질 문제는 드물게 발생합니다. 이를 위해서는 자연적인 공급원이나 양식 시스템 내 폭기 장치를 통해 용존산소를 공급하면서 사육 밀도와 사료 공급량을 균형 있게 조절해야 합니다.
연못을 이용한 녹조 양식에서는 용존 산소 농도가 밤에 가장 중요합니다. 하지만 새롭고 더욱 집약적인 양식 방식에서는 용존 산소 요구량이 매우 크기 때문에 기계적 폭기를 통해 용존 산소 농도를 지속적으로 유지해야 합니다.
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게시 시간: 2024년 9월 30일