KR20170105007A - 해양 수역에서의 수산물 생산의 지속가능한 향상을 위한 과정 및 방법 - Google Patents
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Abstract
해양 수역에서의 어장 생산성의 지속가능한 향상을 제시하는 방법 및 과정이 개시된다. 이 방법 및 과정은 (1) 고 영양분 저 엽록소(HNLC)로 간주되는 해양의 위치를 선택하는 단계를 포함하고, (2) 이때 이 위치가 어장 섭이장 또는 회유 경로에 근접한 위치 내에 있거나 또는 어류 섭이 지역으로 간주되는 지역 내에 있고, (3) 이러한 위치 내에서, 해면 고도 이상(해양 소용돌이)을 위성 s.s.h. 데이타를 사용하여 규정하고, (4) 해양 소용돌이 내에 철 화합물을 함유하는 비료를 적용하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명의 분야
본 발명은 해양 수역에서의 수산물의 생산 및 지속가능한 생산, 환경 과학 및 해양 생태계 복원에 관한 것이다.
본 발명의 배경
전세계의 상업 및 영세 (민간) 어장은 쇠퇴 상태에 처해 있으며, 일부 경우에는 완전히 붕괴되었다. 이러한 쇠퇴의 가장 보편적인 원인은 대규모 상업 어장에 의한 과잉 어획 및 서식지 손실이다.
소하성 종을 위한 담수에서의 서식지 복원 및 어획 할당제 실시에도 불구하고, 어장의 쇠퇴는 계속되고 있다.
어장의 쇠퇴에 대한 원인으로 돌리는 것에서 종종 무시되는 요인은 수많은 생존에 필요한 충분한 식량의 이용가능성이다. 확실히, 어류가 이의 회유 경로(migratory route) 또는 기본 섭이장(feeding ground)을 따라 충분한 먹이원을 갖지 못한다면 이들의 건강 및 숫자에 부정적인 영향이 미칠 것이다.
대부분의 해양 어류는 동물플랑크톤을 소비하거나, 또는 주요 먹이원으로서 동물플랑크톤을 소비하는 다른 어류 및 유기체를 소비한다. 동물플랑크톤은, 결과적으로 주로 전체 해양 생태계의 기반을 형성하는 단일 세포 광합성 생명 형태인 식물플랑크톤을 섭취한다. 따라서, 어류의 생산 및 식물플랑크톤의 존재비는 직접적으로 인과적 상관관계가 있다는 것을 알 수 있다(Sheldon, R.W., Sutcliffe, W.H.Jr., Paranjape, M.A.(1977)).
유감스럽게도, 연구에 따르면 금세기에 걸쳐 식물플랑크톤 존재비가 감소하였고 해양 "사막"이 증가하고 있다(http://www.mmab.ca/lib/exe/fetch.php?media=pubs:irwin-2009-grl-deserts.pdf). 이러한 쇠퇴는 세계 연간 평균의 평균 1%로 측정되었다(Boyce, D.G., Lewis, M.R., Worm, B.(2010)).
종래 기술의 설명
수산물의 생산 분야에서 주로 물에 영양분을 혼입하는 방식에 초점을 둔 향상된 생산 방법이 기술된다.
1994년 4월 28일자 우선일을 갖는 "수산물의 향상된 생산 방법"을 표제로 하는 특허 문헌 US 5433173 A(Markles I)에는 향상된 수산물 생산 방법이 개시된다. Markels에는 해양에 서서히 용해되는 비료에 결합된 플로팅(floating) 물질로 구성된 비료를 명시하고 있다.
2002년 11월 18일자 우선일을 갖는 "해양에서의 어획량의 증가 방법"을 표제로 하는 특허 문헌 US 6729063 B1(Markels II)에는 Markels에 의해 또한 앞서 기술된 특허(Markels I)와 유사한 과정이 기술되어 있다. Markels II에는 하나 이상의 영양분이 낮은 해양 조건을 명시하고, 어류 유인기(FAD), 및 철 킬레이트 및 다른 특정한 비료 제제를 포함하는 비료를 사용한다.
본 발명은 외양에서 어류 생산성을 향상시키는 것에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명에는 해양의 어류가 소비하는 먹이원을 증가시켜, 어류의 폐사율을 감소시키고 건강 및 크기를 향상시키는 과정 및 방법이 기술된다.
도 1에는 실험 지역이 도시된다. 도면에서, 자색, 청색, 녹색 및 황색은 저 엽록소 지역을 나타내고, 주황색 및 적색은 고 엽록소 지역을 나타낸다. "B"는 철 첨가 전의 실험 지역을 표시하고, "A"는 철 첨가 후 동일 지역을 표시한다. 시각화 출처: NASA.
도 2에는 해양 소용돌이(ocean eddy)를 확인하는 데 사용된 해면 고도(SSH)의 시각화가 도시된다. 적색원은 실험에 사용된 해양 소용돌이를 나타낸다. 데이타 출처: NASA.
도 3에는 1997년부터 2014년까지의 실험 지역에서의 엽록소 수준 그래프가 도시된다. 2008년 중반에는 화산 분화로부터의 실험 지역 내 철 침착으로 인한 엽록소 이상(anomaly)이 일어났고 이는 실험과 관련되지 않았다. 2012년 중반에 나타난 이상은 실험으로 인한 것이었다. 시각화 출처: NASA
도 4에는 2013년 알래스카에서의 어장 향상의 예가 도시된다. 데이타 출처: 알래스카 어로 수렵국
도 2에는 해양 소용돌이(ocean eddy)를 확인하는 데 사용된 해면 고도(SSH)의 시각화가 도시된다. 적색원은 실험에 사용된 해양 소용돌이를 나타낸다. 데이타 출처: NASA.
도 3에는 1997년부터 2014년까지의 실험 지역에서의 엽록소 수준 그래프가 도시된다. 2008년 중반에는 화산 분화로부터의 실험 지역 내 철 침착으로 인한 엽록소 이상(anomaly)이 일어났고 이는 실험과 관련되지 않았다. 2012년 중반에 나타난 이상은 실험으로 인한 것이었다. 시각화 출처: NASA
도 4에는 2013년 알래스카에서의 어장 향상의 예가 도시된다. 데이타 출처: 알래스카 어로 수렵국
전세계 어장은 과잉 어획을 포함할 수 있는 수많은 요인들로 인해 생산성이 달라진다. 하지만, 그러한 요인들 중 하나, 즉 어장의 수산물 공급은, 결과적으로 동물플랑크톤 바이오매스(해양 어류의 가장 중요한 먹이원)의 견고한 성장을 지원하는 역사적 식물플랑크톤 조건의 복원을 유도하는 특정하게 잘 규명된 해양 조건 하에 특정 해역에서 철 기반 비료를 사용함으로써 향상될 수 있다.
1988년에 해양학자 존 마틴(John Martin) 및 스티브 피츠워터(Steve Fitzwater)는 특정 해역에서 해수 내 불충분한 철은 식물플랑크톤의 성장을 제한한다는 유력한 증거를 제공하였다(Martin, J., Fitzwater, S. (1988)). 가이더 앤드 라 로쉐(Geider & La Roche)와 같은 추가 연구(Geider, R. La Roche, J. (1994)) 에 따르면, 철 제한 개념이 식물플랑크톤 존재비에 있어서의 주요 요인이 된다는 것이 확인된다.
식물플랑크톤 존재비는 해양에 철이 도입되었을 때 매우 신속하게 회복된다. 2008년 8월에 아북극 북태평양의 카사토치 화산의 분화로부터 철 농후 화산 먼지가 북동 태평양으로 많이 이동하였고, 이는 관찰된 이래로 가장 많은 식물플랑크톤의 번성(bloom) 중 하나를 신속하게 개시하였다(Hamme, R.C. et al. (2010)). 이러한 플랑크톤 번성은 잘 알려진 연어 회유 경로 내에 있었다. 이 사건의 추가 연구에 따르면 홍연어(Sockeye salmon)의 전례 없는 증가는 상기 플랑크톤 존재비(Parsons T, Whitney F, (2012))와 연결된다.
따라서, 천연 철 이동을 자극하는 해양에 대한 인공적인 철 침착은, 결과적으로 어류의 풍부한 먹이원을 제공하게 되는 거대한 플랑크톤 번성을 나타낼 수 있다. 어류의 섭이 지역 또는 회유 경로 내에서의 철 비옥화를 통해 플랑크톤 번성이 발생될 수 있다면, 어류는, 결과적으로 폐사율을 감소시키고 크기와 무게를 증가시키게 되는 더욱 풍부한 먹이원에 노출되게 될 것이다.
이러한 과정이 효과적이기 위해서는, 철 비옥화는 중요한 일련의 기준을 만족시키는 해양의 특정 부분에서 실시되어야 한다는 점을 알아야 한다. 해양의 화학이 또한 선택된 기준을 충족해야 하고 비옥화 화합물은 구체적으로 규정되어야 한다.
해양 어류의 섭이 지역 또는 회유 경로 내에서의 플랑크톤 생산성의 향상은 해양 어류의 폐사율을 감소시키고 이의 크기를 증가시킬 수 있기 때문에, 상업 및 영세 어장에서의 지속가능한 향상을 제공할 수 있다.
본 발명은 철의 생물학적 이용가능한 수용성 제제를 고 영양분 저 엽록소(HNLC; High Nutrient Low Chlorophyll)가 되는 것으로 간주되는 해역에 분산시키는 과정이 필요하다. HNLC 해양 조건은, 인산염, 질산염 및 규산과 같은 대량영양분(macro-nutrient)의 높은 농도에도 불구하고 식물플랑크톤의 수가 낮고 상당히 일정한 해역을 기술한다. 이러한 영역은 생물학적 이용가능한 철의 저 농도에 의해 식물플랑크톤 성장이 제한되고 이에 따라 철 제한 구역으로서 정의된다.
HNLC 해양 조건에서 생물학적 이용가능한 철 농도의 증가는 식물플랑크톤의 상응한 증가, 다음으로 어장의 주요 먹이원이 되는 동물플랑크톤의 상응한 증가를 유도한다.
하지만, 해양에 철이 첨가된 영역은 마찬가지로 다른 조건도 충족시켜야 한다. 철 첨가로 선택된 영역은 알려진 어장 섭이 지역 내, 또는 어장 회유 경로 내에 있어야 한다. 이것은, 생존 및 성장의 향상된 조건이 나타난 구역으로 이동할 수 있다면 어장이 증가된 먹이원에 대해서만 반응을 나타낼 수 있기 때문이다.
또다른 기준은 철 첨가 구역이 해양 소용돌이로 불리는 해면 고도 이상 내에 있는 것이다. 이는 해양 소용돌이가 증가된 철 농도를 함유하는 능력과 함께 대량영양분 용승 특징을 갖기 때문이다. 해양 소용돌이는 감소된 철의 확산을 제공하고, 이에 따라 외양 내에 위치하는 철보다 오랜 시간 동안 농도를 유지할 수 있다. 이러한 감소된 철의 확산은 철 첨가의 효과를 더 오래 유지하고 어류에 대한 유인성으로서 기능한다.
이러한 과정이 정기적으로 반복된다면, 어장 생산성에 있어 장기간 지속가능한 향상이 나타날 수 있다. 따라서, 본 발명은 지속가능한 어장 실시로서 규정될 수 있다.
본 발명의 일부 장점은 다음과 같다:
·
철 화합물은 임의의 플로팅 또는 보충 비료 화합물 또는 장치를 필요로 하지 않고 이에 따라 수산물 생산성의 향상 방법에 의해 요구되는 바와 같이 상기 비료를 생산하는 데 비용이 덜하다.
·
본 발명은 서서히 용해되는 비료를 명시하거나 필요로 하지 않아서, 상기 비료에 의한 더욱 신속한 작용을 허용한다.
·
해양 소용돌이는 감소된 철 확산을 제공하고, 이에 따라 외양 내에 위치하는 철보다 장시간 동안 농도를 유지할 수 있다.
·
감소된 철 확산은 철 첨가를 더 오래 유지하고 어류의 유인성으로 작용한다.
본 발명은, 필요한 해양 조건이 고 영양분 저 엽록소(HNLC)이며, 단지 결정된 영양분이 낮을 뿐 아니라 해양은 저 엽록소이어야 함을 명시한다. 이러한 중요한 차이는 본 발명이 수산물 생산에 있어 나타나는 향상에서 더욱 비용 효과적이 될 수 있다. HNLC 영역은 해양학 공동체에 의해 확인된 바 있다. 철 화합물을 해양 소용돌이로 알려진 해면 고도 이상에 배치하는 경우 방법의 효율성 및 어장 생산성을 향상시킨다. 본 발명에 따른 해양 수역에서의 어장 생산성의 향상 과정은
a)
해양 생태학 규정을 기반으로 하여 고 영양분 저 엽록소(HNLC)로서 규정된 해역을 선택하는 단계;
b)
알려진 회유(fish migration) 지역 내 또는 이와 근접한 지역의, 또는 어류 섭이 지역으로 간주되는 지역 내 해역으로 선택을 좁히는 단계;
c)
대사가능한 수용성 철 화합물을 규정된 해역에 첨가하여; 식물플랑크톤의 성장을 증가시키고; 수산물 집단의 증가를 확인하는 단계; 및
d)
비옥화로부터 유도된 증가된 생산량의 수산물을 수확하는 단계
를 포함한다.
본 발명의 구체예에서, 철 화합물은 무엇보다 황산철, 고도로 미립화된(atomized) 형태의 산화철, 탄산철, 황화철, 녹반(Iron Vitriol), 휴믹산철(Iron Humate), 다당류-철 복합체, 철 염 제제로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
철 화합물은 해수면 내에, 바람직하게는 도우징(dosing) 수단을 사용하여 배치시키고, 상기 도우징 수단은 항공기, 수상함, 바지선 또는 임의의 플로팅 수단 또는 장치로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 철 화합물은 해양 소용돌이로 알려진 해면 고도 이상 내에 배치된다.
실시예
하기 실시예는 청구된 과정 및 방법을 예시한다. 예시는 본 발명의 유용성을 테스트하는 실험 유래이다.
개시된 정보는 예시이며, 다른 구체예도 존재하며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.
해역은 실험을 위해 선택되었다. 이 해역은 고 영양분 저 엽록소(HNLC)가 된 조건 중 하나를 충족하며 이 위치는 태평양 곱사연어(Pink Salmon)의 회유 경로 내에 있다.
실험 지역은 도 1 지역에 도시된 1100 km2 이다. 이러한 예시에서, 자색, 청색, 녹색 및 황색은 저 엽록소 지역이고, 주황색 및 적색은 고 엽록소 지역이다. "B"는 철 첨가 전의 실험 지역을 표시하고, "A"는 철 첨가 후 동일 지역을 표시한다. "A"는 황산철 및 산화철 배치 지역 내에서 엽록소 수준의 뒤이은 증가를 나타낸다. 엽록소 수준은 증가된 식물플랑크톤 성장 및 생산성의 지표이며, 이에 따른 어장의 증가된 먹이원의 지표이다.
본 발명의 제2 조건은 철 화합물이 해양 소용돌이 내에 위치하는 것이다. 도 2의 적색원은 실험에 사용된 해양 소용돌이를 나타낸다.
도 2에 표시된 대략적인 지역에서 도우징 수단으로서 선박을 이용하여 100톤의 황산철(FeSO4) 및 20톤의 산화철(Fe2O3)이 배치되었다. 상기 화합물은 플로팅 물질과 배합되지 않았고, 변형 없이 '그대로' 사용되었다.
엽록소 수준은 1997년부터 2014년까지의 실험 지역에서 측정되었다.
도 3에는 엽록소 수준 그래프가 도시되고, 2008년 중반에는 화산 분화로부터 실험 지역에 철 침착으로부터 생긴 엽록소 이상이 있었고; 이 이상은 실험과 관련되지 않았다.
하지만, 이듬해 연어 회귀는 유의적으로 상승하였다. 2012년 중반에 나타난 이상은 실험으로 인한 것이었다. 실험으로 인한 엽록소 수준은 1997년 이래로 기록된 가장 높은 수준임을 유념한다.
2013년에, 프레이저 강 곱사연어 이동(run)은 캐나다 해양수산부에 의해 8천9백만 마리로 예측되었다. 실제 이동은 4천1백만 마리를 상회하였다. 하기 표 1은 이러한 실시예에 따른 캐나다의 브리티쉬 콜롬비아 내 어장에서의 향상을 나타낸다. 이 데이타는 예측된 이동에 비해 466%의 어장 향상을 나타낸다.
최종적으로, 도 4에는 2013년 알래스카 어장의 향상의 예가 도시된다. 이 그래프는 예측된 이동에 비해 대략 100%의 향상을 나타낸다.
Claims (13)
- a) 해양 생태학 규정을 기반으로 하여 고 영양분 저 엽록소(HNLC; High Nutrient Low Chlorophyll)로서 규정된 해역을 선택하는 단계;
b) 알려진 회유(fish migration) 지역 내 또는 이와 근접한 지역의, 또는 어류 섭이 지역으로 간주되는 지역 내 해역으로 선택을 좁히는 단계;
c) 해양 소용돌이(Ocean Eddy)로 알려진 해면 고도 이상(anomaly)으로 앞선 선택을 좁히는 단계;
d) 생물학적 이용가능한 수용성 철 화합물을 규정된 해역에 첨가하여 식물플랑크톤의 성장을 증가시키는 단계;
e) 수산물 집단의 증가를 확인하는 단계; 및
f) 비옥화로부터 유도된 증가된 생산량의 수산물을 수확하는 단계
를 포함하는 고 영양분 저 엽록소 해양 수역에서의 어장 생산성의 향상 방법. - 제1항에 있어서, 철 화합물은 황산철인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 고도로 미립화된(atomized) 형태의 산화철인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 탄산철인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 황화철인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 녹반인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 휴믹산철인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 다당류-철 복합체인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 철 염 제제인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 해수면에 배치되는 것인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제10항에 있어서, 철 화합물은 도우징(dosing) 수단을 이용하여 표면에 배치되는 것인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제11항에 있어서, 도우징 수단은 항공기, 수상함, 바지선 또는 임의의 플로팅(floating) 수단 또는 장치로 이루어진 군에서 선택되는 것인 수산물 생산의 향상 방법.
- 제1항에 있어서, 철 화합물은 해양 소용돌이로 알려진 해면 고도 이상에 배치되는 것인 수산물 생산의 향상 방법.
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