서 론

모기는 주로 여름철에 발생하며, 말라리아나 일본뇌염 과 같은 전염병을 옮기는 매개곤충으로 알려져 있다. 그 러나 최근 지구온난화에 의한 기온 상승과 환경 변화로 인해 모기의 활동 기간과 영역이 점점 넓어지고 있으므 로 위생해충으로서 더욱 주목 받고 있다 (Lee 2000). 현 재까지 가장 많이 쓰이고 있는 모기의 방제법은 화학살 충제를 훈연살포하는 방법으로써 이는 비교적 경제적이 고 효과적인 방제법이지만, 살충제 성분의 독성으로 인 해 인체나 생태계에 피해를 끼칠 수 있는 문제점이 있 다(Lee 2000). 따라서 최근에는 인체에 무해하면서 생태 계에도 최소한의 피해를 미치는 다양한 친환경적 모기 방제법이 개발되고 있다. 미생물 살충제, 초음파, 천적생 물을 이용한 방제법이 최근 대두되고 있는 대표적인 친 환경적 모기 방제법들이다(Kim and Kim 1999; Lee 2002; Lee 2004). 친환경적 모기 방제는 주로 모기유충을 대상 으로 하며, 성충을 대상으로 한 훈연살포법보다 훨씬 효 과적이다(Lee 2000). 그러나 미생물 살충제의 경우 선택 적 방제의 검증이 부족하고, 내성에 대한 문제가 발생하 고 있으며(Charbonneau 1994; Lee and Yu 1999), 또한 초 음파의 경우도 선택적 방제가 어려워 방제 대상의 범위 가 제한되는 한계를 지니고 있다(Lee 2004). 천적생물을 이용한 방제의 경우 현재 모기유충의 대표적인 천적어 류인 송사리 (Aplicheilus latipes), 왜몰개 (Aphyocypris chinensis), 미꾸라지(Misgurnus mizolepis)를 이용한 방제 법이 시도되고 있으며, 단시간에 많은 모기유충을 방제 할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 그러나 적응 가능한 서식처에 한계가 있고, 방제 후 천적생물의 처리에 문제 가 있으며, 생태계 교란에 대한 영향도 아직 검증되지 않았다(Lee 2002).

본 연구에서는 현재 이용되고 있는 천적어류의 한계점 을 극복하고, 모기유충과 유사한 서식환경을 가지는 수 서곤충들 중에서 수서생태계 복원에 기여하면서도 위생 해충의 방제능력이 있는 잔물땡땡이(Hydrochara affinis) 유충의 모기방제 가능성에 대한 구체적 자료를 얻고자 하였다. 잔물땡땡이 유충의 모기유충에 대한 포식 실험은 Ree and Lee (1983)에 의하여 처음으로 시도되어 포식의 가능성이 제시되었다. 본 연구에서는 지하집모기 (Culex pipiens molestus)와 토고숲모기 (Ochlerotatus togoi)를 먹 이자원으로 이용하여 잔물땡땡이 유충의 영기에 따른 섭 식효율과 먹이선호도 및 포식에 영향을 미치는 요인을 구명하고자 하였다.

재료 및 방법

1.실험종

잔물땡땡이는 딱정벌레목 (Coleoptera) 물땡땡이과 (Hydrophilidae) 에 속하는 국내에 자생하는 수서곤충으로서 습지나 연못 등 정수지역에 흔히 서식한다. 성충은 주로 수초를 섭식하나 암컷 성충은 산란기에 죽은 동물의 사 체도 섭식하는 잡식성이다. 산란 전 암컷 성충은 수초를 이용해 알집을 만든 후 그 안에 산란하며, 1개의 알집에 약 80개의 알을 산란한다. 유충은 육식성으로 주로 모기 유충, 물달팽이 등의 작은 저서성 대형무척추동물을 포 식한다(Hosoi 1947; Inoda 2003). 유충은 배마디 말단부의 기문을 수면에 대고 대기호흡을 하며, 먹이를 포획한 후 수면 위로 머리를 내민 상태에서 섭식하는 습성이 있다 (Hosoi 1947).

본 실험을 위하여 잔물땡땡이 성충을 경기도 남양주 시 덕소에 위치한 고려대학교 실습농장내의 실험습지에 서 채집하여 실내에서 8세대까지 사육하였으며, 실내에 서 사육한 유충을 이용하여 실험하였다. 대상 모기는 주 로 도시지역에 서식하는 지하집모기와 자연서식처(산과 숲, 해안 등)에 서식하는 토고숲모기를 선정하였으며, 이 들을 질병관리본부(http://www.cdc.go.kr)로부터 분양 받 아 실내에서 계대사육을 통하여 실험용 먹이 개체를 확 보하였다.

2.포식효율 실험

포식효율 실험은 잔물땡땡이 유충의 각 영기별 포식율 을 구하였으며, 섭식대상 모기는 종령의 모기유충을 사 용하였다. 포식실험은 플라스틱 사육용기 (지름 100 mm, 높이 40 mm)에서 실시하였고, 하루 이상 폭기시킨 수돗 물을 수심 15mm로 넣은 후, 잔물땡땡이 유충의 습성을 고려하여 플라스틱 지지대 (50mm×50 mm)를 투입하였 다. 각 용기에 잔물땡땡이 유충 1개체와 모기유충을 함 께 투입하여 인큐베이터 안에서 25°C의 온도 조건으로 24시간(16L : 8D) 후의 포식개체수를 측정하였다. 포식실 험전 24시간 동안은 먹이를 공급하지 않았으며, 유의한 포식 곡선을 얻기 위해 각 잔물땡땡이 영기의 유충을 서 로 다른 7개의 먹이조건(1, 2, 4, 8, 16, 32 및 64개체)에서 각 5회씩 반복하여 실험하였다. 잔물땡땡이 3령 유충은 1개의 먹이조건을 추가한 8개의 먹이조건 (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 및 128개체)에서 각 5회씩 반복하여 실험하였다.

3.먹이선호도 실험

먹이로 공급된 모기 2종에 대한 잔물땡땡이 유충의 포식선호도를 알아보기 위해 포식실험과 같은 사육환경 에서 잔물땡땡이 1령 유충에게 토고숲모기 32개체와 지 하집모기 32개체를 동시에 공급한 후 25°C 조건에서 24 시간(16L : 8D) 후의 종별 포식수를 측정하였으며, 5회씩 반복하여 실험하였다.

4.자료분석

잔물땡땡이 유충의 모기유충 포식효율을 구하기 위해 기능 반응의 모델인 Holing’s disk equation을 이용하여 분석하였다(Holing 1959).

여기에서 P_c는 포식자 1개체에게 N개체의 먹이가 주 어졌을 때 T시간 동안 포식한 먹이의 개체수이며, 이는 측정을 통해 구할 수 있다. a′, T_h는 각각 Attack rate와 Handling time을 나타내며 이는 SAS프로그램을 이용한 P_c에 대한 (P_c/N)의 비선형 회귀 (PROC NLIN)를 통해 산출하였다 (SAS Institute 1988). a′와 T_h를 이용하여 잔 물땡땡이의 모기유충 포식방정식을 산출하였으며, 포식 곡선과 1일 최대 포식수를 추정하였다(Fig. 1).

결 과

본 실험의 결과 잔물땡땡이 유충의 모기유충 2종에 대 한 포식곡선은 로그곡선으로 나타났다. 잔물땡땡이 유충 은 영기가 증가함에 따라 포식하는 모기유충수도 증가하 였으며, 특히 3령의 포식개체수는 2령에 비해 3배 정도 증가하여 큰 차이를 보였다(P⁄0.05, t-test) (Fig. 1). Holling’s disk equation에 의해 구한 포식곡선을 이용하여 잔 물땡땡이 영기별 유충의 1일 최대 모기유충 포식수를 추 정한 결과, 잔물땡땡이 유충 1, 2, 3령의 지하집모기 유충 에 대한 포식수는 각각 36, 74, 926개체로 나타났고, 토고 숲모기 유충은 각각 18, 48, 304개체로 나타났다(Fig. 2). 포식곡선과 1일 최대 포식수의 추정 결과, 잔물땡땡이 유 충의 지하집모기 유충에 대한 포식개체수가 토고숲모기 유충에 대한 포식개체수보다 높았으며, 특히 잔물땡땡이 1령과 2령 유충의 경우 약 2배, 3령 유충의 경우 약 3배 정도가 높은 것으로 나타났다(P⁄0.05, t-test).

이러한 결과는 먹이 선호도 실험의 결과에서도 유사 한 경향으로 나타났다(Fig. 3). 먹이 선호도 실험 결과 지 하집모기의 포식개체수는 13±2개체였고, 토고숲모기의 포식개체수는 8±2개체였으며, 두 종이 함께 존재할 경 우 지하집모기의 포식개체수가 1.5배 이상 높은 것으로 나타났다 (P⁄0.05, t-test). 따라서 잔물땡땡이 유충은 토 고숲모기 유충보다 지하집모기 유충을 더 선호하는 것으 로 나타났다.

Holling’s disk equation을 이용하여 산충한 Attack rate (a′)와 Handling time (T_h) 값은 Table 1과 같다. Attack rate 는 포식자가 먹이를 성공적으로 포획하기까지 시도하는 공격빈도를 나타내며, Handling time은 포식자가 먹이를 포획한 후 섭식을 완료하기까지 걸리는 시간을 나타낸 다. 산출결과 Attack rate의 경우 잔물땡땡이 유충의 영 기나 모기의 종에 따른 통계적 차이는 유의하게 나타나 지 않았다 (P¤0.05, t-test). 그러나 Handling time의 경우 잔물땡땡이 유충의 영기에 따라 통계적으로 유의한 차 이가 나타났으며, 모기의 종간에도 유의한 차이가 나타 났다 (P⁄0.05, t-test). 잔물땡땡이 유충의 영기가 증가할 수록 Handling time은 급격히 감소하는 것으로 나타났으 며, 토고숲모기에 대한 Handling time은 지하집모기보다 2배 정도 길게 나타났다.

고 찰

Prey-Predator 상호작용에 있어서 먹이의 밀도에 따른 포식자의 섭식 경향은 3가지의 유형으로 나타난다. Type 1은 먹이의 밀도와 포식수의 관계가 직선 형태이며, Type 2는 먹이가 증가할수록 포식률이 떨어지는 로그함수 형 태, Type 3는 먹이 밀도가 높아짐에 따라 처음에는 포식 률이 증가하다가 어느 지점부터는 감소하는 Sigmoid 형 태이다(Holling 1959).

잔물땡땡이 유충의 포식 형태는 로그함수적이며, 유충 의 영기가 증가함에 따라 모기유충 포식수가 급격히 증 가하여 하루 최대 포식수는 지하집모기의 경우 926개체 를, 토고숲모기의 경우 304개체를 포식하는 것으로 추정 되었다. 잔물땡땡이 알집 1개당 유충 70여 개체가 부화 하는 점을 고려할 때, 1개의 알집 투여 시 산술적으로 최대 약 6만 개체의 모기유충을 방제할 수 있을 것으로 추정된다. 특히 진물땡땡이 유충은 모기유충과 유사한 서식처에 서식하며, 모기유충처럼 물 표면에서 대기호흡 을 하므로 수질의 영향을 상대적으로 적게 받는 점 등 을 고려했을 때 (Hosoi 1947), 잔물땡땡이 유충을 이용한 모기 방제는 가능할 것으로 사료된다.

잔물땡땡이 유충의 모기유충 공격빈도는 잔물땡땡이 의 영기나 모기 종간에는 큰 차이를 나타내지 않았으나 (P¤0.05, t-test), 모기를 포획한 후 섭식하는데 걸리는 시간의 차이로 인해 모기유충의 포식수가 달리 나타난 것으로 생각된다. 실내에서 사육한 잔물땡땡이 1, 2, 3령 유충을 50개체씩 추출하여 체장을 측정한 결과, 영기별 평균 체장은 각각 5.54 mm, 8.36 mm, 21.14 mm로 측정 되었다 (Fig. 4). Handling time의 영기별 차이는 이러한 잔물땡땡이의 성장에 따른 여러 요소들, 즉 턱의 크기와 힘, 유영능력 등의 차이에 기인한 것으로 볼 수 있다. 실 내에서 사육한 모기 4령 유충의 평균 체장은 지하집모 기의 경우 5.24 mm, 토고숲모기의 경우 7.01mm로 토고 숲모기가 더 크게 나타났으며 (Fig. 5), Handling time의 모기 종간 차이는 체장과 연관된 생체량의 차이에 기인 하는 것으로 사료된다.

Ree and Lee (1983)에 의한 실험에서는 잔물땡땡이 종 령(3령) 유충의 먹이로 빨간집모기(Culex pipiens pallens) 를 주었을 때 1일 포식수는 162.2±3.5개체로 본 실험과 는 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 모기 종의 차이와 환경조건 (온도, 수심, 실험용기 등)의 차이에 기 인하는 것으로 사료된다.

적 요

잔물땡땡이(Hydrochara affinis) 유충의 지하집모기(Culex pipiens molestus)와 토고숲모기 (Ochlerotatus togoi)에 대 한 포식효율과 먹이선호도를 실험하였다. 포식실험에는 투명한 원통형 용기(지름 100 mm, 높이 40 mm, 수심 15 mm)가 사용되었으며, 25°C에서 24시간 (16L : 8D)동안 진행되었다. 잔물땡땡이 개체당 모기 섭식 효율을 조사 하기 위해 각 잔물땡땡이 유충에 대해 서로 다른 먹이 조건(1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 및 128개체)을 주었고, 각 조건 별로 5회씩 반복실험 하였다. 모기유충 2종에 대한 먹이 선호도를 조사하기 위해 잔물땡땡이 1령 유충에 지하집 모기와 토고숲모기 유충 32개체씩을 동시에 투여하여 5 회 반복실험 하였다. 실험의 결과 모기유충 2종에 대한 잔물땡땡이 유충의 포식곡선은 로그함수의 곡선으로 나 타났으며, 잔물땡땡이 유충의 영기가 증가함에 따라 포 식수도 증가하는 것으로 나타났다. 포식곡선으로부터 잔 물땡땡이 3령 유충의 1일 최대 포식수를 산출한 결과, 지하집모기는 926개체를, 토고숲모기는 304개체를 포식 할 것으로 추정되었다. Holling’s disk equation을 이용하 여 추정한 결과, 잔물땡땡이 유충의 영간, 그리고 모기유 충의 종간에 모기유충 포식수의 차이가 발생하는 것은 Attack rate보다는 Handling time의 차이에 기인한 것으 로 사료된다. Handling time은 잔물땡땡이 유충이 성장함 에 따라 급격히 감소하였으며, 토고숲모기가 지하집모기 에 비해 2배가량 길게 나타났다.