Impacts of 2007 Hebei spirit oil spill on reproductive physiology of Pacific oyster (Crassostrea gigas; Tunberg, 1793) in Taean off the west coast of Korea

Abstract

On 7th December 2007, Taean county located on west coast of South Korea spilled 209,000 tones of crude oil from a oil tanker Hebei Sprit followed by a watercraft accident. As soon as occurred an oil spill in costal or ocean, marine life including environment have been indirect or/and directly threatened by a variety of oil originated materials. Oyster is a species of bivalves which have a known ability to accumulate different contaminants from sea water and can therefore serve as bioindicators. The present study investigated whether there is reproductive cycle and nutrition alterations in a heavy oil exposed Pacific oyster, Crassostera gigas. Hence, the relationship between the nutrition and gonad development in oysters was examined using biochemical, histological and immunological assay. The condition index (CI), digestive tubule atrophy and gonad development of C. gigas collected from two different sites, one is heavy oil contaminated area (Sinduri) and the other one is non-oil contaminated area (Jonghyun) as a control were measured once a month for a year followed by physiological parameter and histological analysis. The high values of CI in control was June while oil contaminated area was September. Interestingly, CI values in oil contaminated area were average 2.6% higher than control area from June into September. Reproductive cycle investigation using histological analysis showed that spawning of oysters in oil contaminated area was two times per year, late July to early August and late September while control area was one time per year, between June and July. The pattern of a total lipid concentration also highly observed in oil spilled area. To quantify the biochemical compositions and gonad maturation for oil impacted oysters, biochemical analysis and enzyme-linked immunosorbent assay were monitored. The total carbohydrate content of oysters sampled from January to May was significantly twice lower than the control, 134.9mg/gDTWT and 675.5mg/gDTWT respectively. Both oil polluted and control groups were increased the total proteins and lipids during the spawning stage while carbohydrates are decreased. The results of ELISA coincided with the reproductive cycles of oysters in above histological study.

2007 년 12월 7 일 충남 태안에서 발생한 Hebei spirt 유류사고로 인해 유류에 노출된 충남 태안군 신두리 지역에서 양식중인 참굴 (C. gigas)과 비교지역으로 인천시 종현동에 서식하는 참굴을 매월 1회 40 개체를 채집하였고 3월부터 7월까지는 2회씩 채집을 실시하였다. 채집된 샘플은 조직학적 방법을 이용하여 소화맹낭 위축도 변화와 생식주기의 변화를 조사하였고, 생화학적 분석방법을 이용하여 체조직 내의 탄수화물, 단백질, 지방의 함유량을 조사하였으며 효소면역 반응 측정 (ELISA)을 이용하여 두지역간의 번식량의 차이를 조사하였다 1. Condition Index (CI)의 변화 지역참굴은 6월 (16.4±2.3) 이었던 반면에 유류유출지역 참굴은 9월(12.4±3.2)에 가장 높은 CI 를 나타내었고 이후 급격히 감소하였다. 7월부터 12월까지는 대조구지역 참굴 보다 평균 2.6% 유류유출지역 참굴의 CI 가 높게 나타났다. 2. 조직학적 관찰 비교 유류유출지역 참굴의 주된 산란은 늦은 7월~이른 8월에 한번, 늦은 9월에 한번 총 2회 산란이 이루어졌으며 대조구지역 참굴은 6~7월 1회 산란 하였다. 유류유출지역 참굴에서 대조구지역 참굴보다 더디게 생식소가 발달하였으며, 산란이후 초기난모세포의 출현빈도가 대조구지역 참굴은 25.6%인 반면에 유류유출지역 참굴에서는 45.8%로 산란이후 초기난모세포 출현빈도가 대조구지역참굴에 비해 높게 나타났다. 해양 이매패류의 기아정도를 판단할 수 있는 척도인 소화맹낭 위축도 지수 결과 1월부터 5월까지 대조구지역 참굴의 위축도지수3,4 단계는 24.5% 나타난 반면에 유류유출지역 참굴은 46.8%였다. 산란기를 기준으로 산란전에는 위축도지수가 낮았지만 산란후에는 위축도 지수가 높아졌다. 조직학적 관찰결과 두지역 모두 조직학 관찰결과 완숙기 시기에 가장 높은 CI 를 보였으나 대조구지역 참굴은 6월에 가장 높은 CI 를 나타냈으며 유류유출지역 참굴은 9월에 가장 높은 CI 값을 확인 할 수 있었다. 3. 체조직 성분 분석 1월부터 5월까지 유류유출지역 참굴은 평균 14.1%의 탄수화물 함유량을 보인반면에 대조구지역 참굴은 29.2%의 함유량을 보였다. 탄수화물 함유량은 산란기에 접어들면서 감소하였고 이와 반대되는 양상으로 총단백질의 양은 증가하였고 총지질 함유량 역시 산란기에 접어들면서 증가하는 양상을 나타내었다. 총 단백질 함유량은 계절적 변화를 발견하지 못하였고 총 탄수화물과 총지질 함유량은 산란기 이후로 대조구지역 참굴에 비해 총 탄수화물 함유량은 평균 11.4%의 차이를 보였고 총지질은 변화를 나타나지 않았다. 4. 효소면역 반응 측정 (ELISA) 효소면역 반응 측정을 통한 생식소 중량지수의 변화는 조직학적 관찰을 통해 확인했었던 결과와 일치하였다. 생식소 발달이 진행되어짐에 따라 GSI 도증가하였고 산란기 이후에는 감소하는 GSI 의 값을 확인할 수 있었다. 대조구지역 참굴의 산란은 7월에 끝난 반면에 유류유출지역 참굴은 7월부터 더디게 산란이 진행되었고 늦은 9월이 되서야 산란을 끝마쳤음을 확인 할 수 있었다.