[논문]사진을 통한 백령도 점박이물범의 개체식별 가능성 파악

김현우; 안용락; 박태건; 김장근; 문대연; 최석관

doi:10.5657/kfas.2010.43.4.340

사진을 통한 백령도 점박이물범의 개체식별 가능성 파악
Validity of Photo-identification Method for Spotted Seals on Baekryongdo, Korea 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.43 no.4, 2010년, pp.340 - 344

김현우 (국립수산과학원 고래연구소) , 안용락 (국립수산과학원 고래연구소) , 박태건 (국립수산과학원 고래연구소) , 김장근 (국립수산과학원 자원관리과) , 문대연 (국립수산과학원 고래연구소) , 최석관 (국립수산과학원 고래연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Identification of individuals is a standard tool used to study animal behavior and ecology. Numerous studies based on photographic identifications of various marine mammal populations have been successfully conducted. The objective of this study was to validate a photo-identification method for spotted seals. We tested the method using 4,939 photographs gathered in 30 field surveys from 2006 to 2008 on Baekryongdo, Korea. In 2006, 20 individuals were identified and cataloged using unique spot patterns on their left chick pelages as a natural marker. In 2007 and 2008, three and nine individuals, respectively, were recaptured, with six individuals continually recaptured during the entire survey period. We confirmed that the spot patterns of spotted seal pelages were constant in shape and location throughout time. These characteristics offered an opportunity to consistently identify individuals within a population over the long survey period. The use of photo-identification has great potential for mark-recapture studies.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

현장조사 결과, 점박이물범의 다양한 형질 특색 중 개체식별의 기준으로 삼은 두부의 왼쪽 측면은 점박이물범이 호흡이나 주위를 살피기 위해 수면 밖으로 가장 많이 노출되는 부위이므로 촬영이 가장 용이하였다. 따라서 효율적인 개체식별을 위한 촬영에 적합한 부위로 판단하였다.
점박이물범의 체부 전체에서 나타나는 특징적인 반점 무늬의 형태는 개체별로 서로 다르므로 반점의 형태적 차이를 통해 개체를 식별 가능할 것으로 가정하였다. 본 연구를 통해 백령도에 서식하는 점박이물범 개체들에 대해 사진을 통한 개체식별법을 적용시킬 수 있는지를 밝히고자 한다.
개체식별조사를 위해 점박이물범 무리에 접근해 GPS가 연동된 디지털 카메라 (Nikon, D2Xs, 70~200 mm, 300 mm)로 사진촬영을 하였다. 촬영하는 순간 GPS를 통해 수신된 위치와 시간 정보는 촬영된 사진파일의 EXIF (EXchangable Image File format) 메타데이터에 기록되어단시간에 많은 물범 사진이 촬영되더라도 오차 없는 정보를 야장 기입 없이 자동으로 얻고자 하였다. 촬영자는 무리 내의 개체들을 무작위로 촬영하였으며 개체식별을 위해 모든 경우에 물범 두부의 왼쪽 측면을 우선적으로 촬영하는 한편, 부가적으로 오른쪽 측면과 정면을 촬영하였다.

가설 설정

점박이물범의 체부 전체에서 나타나는 특징적인 반점 무늬의 형태는 개체별로 서로 다르므로 반점의 형태적 차이를 통해 개체를 식별 가능할 것으로 가정하였다. 본 연구를 통해 백령도에 서식하는 점박이물범 개체들에 대해 사진을 통한 개체식별법을 적용시킬 수 있는지를 밝히고자 한다.

제안 방법

2). 각 조사일 마다 촬영된 사진 중 동일개체가 중복 촬영된 경우에는 개체식별에 가장 용이한 사진을 취사선택하여 분석에 이용하였다. 사진의 EXIF 메타데이터에 기록된 파일명, 촬영시각, 위경도를 txt 파일로 추출하고 이를 다시 Excel 2003 스프레드시트 (Microsoft Corp.
개체별 반점이 시간이 지남에 따라 변형되거나 사라지게 된다면 사진을 통한 개체식별이 불가능해지므로 조사 첫해인 2006년에 촬영된 개체들에게 각자 개체 식별번호를 부여하고 이후 조사가 진행됨에 따라 반점무늬의 변형 없이 재발견되는 개체들이 관찰되는지를 기록하였다. 분석 과정 중 개체식별이 잘못되는 오류를 방지하기 위해 식별된 개체는 2회 이상 재확인 하였으며 여러 명의 인원이 반복하여 검토하였다.
이후 해상상태가 양호한 경우에 (＞Beaufort scale 4) 기회적으로 개체식별조사를 실시하였다. 개체식별조사를 위해 점박이물범 무리에 접근해 GPS가 연동된 디지털 카메라 (Nikon, D2Xs, 70~200 mm, 300 mm)로 사진촬영을 하였다. 촬영하는 순간 GPS를 통해 수신된 위치와 시간 정보는 촬영된 사진파일의 EXIF (EXchangable Image File format) 메타데이터에 기록되어단시간에 많은 물범 사진이 촬영되더라도 오차 없는 정보를 야장 기입 없이 자동으로 얻고자 하였다.
분석 과정 중에 일어날지도 모르는 사진파일의 우발적인 삭제에 대비하기 위해 파일이름이나 분석기록을 변환하지 않은 원본파일을 백업해 두고 원본파일을 다시 복사하여 분석을 실시하였다. 복사된 사진파일은 화상편집프로그램 (ACD Systems Ltd., ACDsee 6.0)을사용해 촬영일과 촬영 순서대로 정렬하여 파일 이름을 다시 부여하였다.
개체별 반점이 시간이 지남에 따라 변형되거나 사라지게 된다면 사진을 통한 개체식별이 불가능해지므로 조사 첫해인 2006년에 촬영된 개체들에게 각자 개체 식별번호를 부여하고 이후 조사가 진행됨에 따라 반점무늬의 변형 없이 재발견되는 개체들이 관찰되는지를 기록하였다. 분석 과정 중 개체식별이 잘못되는 오류를 방지하기 위해 식별된 개체는 2회 이상 재확인 하였으며 여러 명의 인원이 반복하여 검토하였다.
조사 종료 후 카메라의 메모리 카드에 저장되어 있는 모든 사진들을 하드디스크에 저장하였다. 분석 과정 중에 일어날지도 모르는 사진파일의 우발적인 삭제에 대비하기 위해 파일이름이나 분석기록을 변환하지 않은 원본파일을 백업해 두고 원본파일을 다시 복사하여 분석을 실시하였다. 복사된 사진파일은 화상편집프로그램 (ACD Systems Ltd.
각 조사일 마다 촬영된 사진 중 동일개체가 중복 촬영된 경우에는 개체식별에 가장 용이한 사진을 취사선택하여 분석에 이용하였다. 사진의 EXIF 메타데이터에 기록된 파일명, 촬영시각, 위경도를 txt 파일로 추출하고 이를 다시 Excel 2003 스프레드시트 (Microsoft Corp.)에서 정렬하여 촬영 야장을 작성하였다.
촬영자는 무리 내의 개체들을 무작위로 촬영하였으며 개체식별을 위해 모든 경우에 물범 두부의 왼쪽 측면을 우선적으로 촬영하는 한편, 부가적으로 오른쪽 측면과 정면을 촬영하였다. 사진촬영에 의한 개체식별조사를 증명하기 위한 자료로 이용하기 위해 비디오촬영 (SONY, HDR-FX7) 또한 부가적으로 실시하였다.
현장 조사 시 가장 빈번하게 촬영되는 사진이 수면 위에 머리를 내밀고 있는 물범들이므로 분석의 효율성을 위해 머리 부위가 촬영된 사진들 중 왼쪽 측면이 선명하게 촬영된 사진만을 선택하였다. 이후 필요한 화상만을 정사각형으로 잘라내어 개체식별을 위한 기본 자료로 이용하였다 (Fig. 2). 각 조사일 마다 촬영된 사진 중 동일개체가 중복 촬영된 경우에는 개체식별에 가장 용이한 사진을 취사선택하여 분석에 이용하였다.
점박이물범을 발견하면 무리에 100 m 가량 접근하여 나안 또는 쌍안경을 이용해 무리의 개체수를 개수하였다. 이후 해상상태가 양호한 경우에 (＞Beaufort scale 4) 기회적으로 개체식별조사를 실시하였다. 개체식별조사를 위해 점박이물범 무리에 접근해 GPS가 연동된 디지털 카메라 (Nikon, D2Xs, 70~200 mm, 300 mm)로 사진촬영을 하였다.
개체식별 사진 등록 및 대조

조사 종료 후 카메라의 메모리 카드에 저장되어 있는 모든 사진들을 하드디스크에 저장하였다. 분석 과정 중에 일어날지도 모르는 사진파일의 우발적인 삭제에 대비하기 위해 파일이름이나 분석기록을 변환하지 않은 원본파일을 백업해 두고 원본파일을 다시 복사하여 분석을 실시하였다.
촬영하는 순간 GPS를 통해 수신된 위치와 시간 정보는 촬영된 사진파일의 EXIF (EXchangable Image File format) 메타데이터에 기록되어단시간에 많은 물범 사진이 촬영되더라도 오차 없는 정보를 야장 기입 없이 자동으로 얻고자 하였다. 촬영자는 무리 내의 개체들을 무작위로 촬영하였으며 개체식별을 위해 모든 경우에 물범 두부의 왼쪽 측면을 우선적으로 촬영하는 한편, 부가적으로 오른쪽 측면과 정면을 촬영하였다. 사진촬영에 의한 개체식별조사를 증명하기 위한 자료로 이용하기 위해 비디오촬영 (SONY, HDR-FX7) 또한 부가적으로 실시하였다.
물범 체부 중 극히 일부만 촬영되었거나 카메라의 흔들림, 초점의 불일치에 의해 식별이 불가능할 정도의 사진은 분석과정에서 삭제하였다. 현장 조사 시 가장 빈번하게 촬영되는 사진이 수면 위에 머리를 내밀고 있는 물범들이므로 분석의 효율성을 위해 머리 부위가 촬영된 사진들 중 왼쪽 측면이 선명하게 촬영된 사진만을 선택하였다. 이후 필요한 화상만을 정사각형으로 잘라내어 개체식별을 위한 기본 자료로 이용하였다 (Fig.

대상 데이터

2006년 조사기간 동안 총 4회의 조사를 실시하여 757장의 사진을 촬영하였다. 이를 통해 38개체의 점박이물범을 식별하여 조사기간 중 전체 촬영사진에 대한 개체 식별율이 5.
20개체는 2006년 조사기간에만 목격이 되었다. 3개체는 2007년에 재발견되었으며 9개체는 2008년에 재발견되었다. 6개체는 3년에 걸쳐 지속적으로 관찰되었다 (Fig.
3개체는 2007년에 재발견되었으며 9개체는 2008년에 재발견되었다. 6개체는 3년에 걸쳐 지속적으로 관찰되었다 (Fig. 3). 2008년에는 상당수의 개체가 동일한 해에 2회 이상 중복 발견되었다.
본 조사는 2006년 7월부터 2008년 11월 까지, 봄과 가을에 걸쳐 어선 (5)톤 을 이용하여 물범이 밀집해 있는 지역인 백령도의 물범바위, 연봉바위, 두무진 인근에서 수행하였다 (Fig. 1). 점박이물범을 발견하면 무리에 100 m 가량 접근하여 나안 또는 쌍안경을 이용해 무리의 개체수를 개수하였다.
본 조사를 통해 2008년에는 322개체를 사진 식별하였다. 백령도 점박이물범 개수조사를 통해 관찰된 최대개체수가 274개체인 점을 감안한다면 일정 시간에 육안으로 관찰되는 최대개체수보다 더 많은 수의 점박이물범이 서식하는 것으로 추정된다 (NFRDI, 2007).

성능/효과

본 연구를 통해 점박이물범의 외부 형태적 특징인 반점 무늬는 개체마다 위치나 모양이 다르기 때문에 개체식별에 이용될 수 있으며 고유의 반점 무늬가 시간의 경과에 의해 변하지 않음을 밝혔다. 특히 다른 해양생물종보다 상대적으로 수명이 긴 해양포유류의 특성상 사진을 통한 개체식별법을 이용하여 점박이물범의 번식, 이동, 섭이, 사회활동과 같은 개체간 상호관계를 파악할 수 있을 뿐 아니라, 장기간의 연구가 수행될 경우에는 성별과 연령에 따른 개체군 통계학, 성성숙 연령, 출산 간격, 노쇠화, 생존률, 사망률 등도 개체식별 자료를 통해 밝힐 수 있다.
사진파일의 EXIF 정보에 기록된 촬영장소의 GPS 위치 자료를 분석한 결과, 조사기간 동안 68.6%의 개체들이 물범바위에서 촬영되어 가장 높은 값을 나타내었다. 연봉바위에서는 28.
현장조사 결과, 점박이물범의 다양한 형질 특색 중 개체식별의 기준으로 삼은 두부의 왼쪽 측면은 점박이물범이 호흡이나 주위를 살피기 위해 수면 밖으로 가장 많이 노출되는 부위이므로 촬영이 가장 용이하였다.

후속연구

분포패턴 분석을 통해 점박이물범이 백령도와 같은 한정적인 공간 내에서도 개체마다 선호하는 장소가 있으며 서식지를 자주 옮기지 않는다는 것을 확인하였으나, 이들이 봄과 가을에 걸쳐 상주하는 개체들인지 또는 일시적으로 백령도의 특정 장소 내에 머물다가 다른 지역으로 이동하는 개체들인지는 아직 알 수 없다. 사진을 통한 개체식별법을 이용해 보다 정확한 분포특성을 파악한다면 표지-재포획법 중 적절한 모델을 선택하여 계군의 풍도 추정이 가능할 것이며 이는 향후 점박 이물범의 보존 및 관리방안 수립에 있어서 중요한 시발점이 될 것이다.
그러나 대상의 후방이나 전방 근처에서 촬영을 한 경우에는 반점무늬를 확인하는데 많은 어려움이 따른다. 이렇게 다양한 현장 촬영 환경과 제한요소를 미리 숙지하고 개체식별에 효과적인 촬영을 해야 높은 개체식별율을 얻을 수 있을 것이다.
개체군 풍도 추정을 위해 표지-재포획법 (Mark-recapture)을 이용하기 위해서는 각 개체마다 동일한 재포획률이 수반되어야 하는데 (Jolly, 1965; Seber, 1965) 형질 특색이 불분명하여 식별이 어려운 개체는 개체군 풍도 추정 시 과대 추정되는 결과를 야기할수 있다. 향후 사진을 통한 개체군 풍도 추정 시에 식별이 어려운 개체에 대한 고려가 있어야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	점박이물범은 무엇인가?	점박이물범 (Phoca largha)은 북태평양과 그 인근 수역에 두루 분포하는 회유성 기각류이며 번식 지역에 따라 8개의 계군으로 나누어진다 (Boveng et al., 2009).
	점박이물범군의 보호대책이 시급한 이유는 중국의 어떠한 행동 때문인가?	한편 백령도 근해에서는 2000년 이후약 300여 마리 안팎의 점박이물범이 관찰되고 있다 (NFRDI, 2007). 급격한 개체군 감소에도 불구하고 월동번식지인 중국 랴오둥만 인근에서는 여전히 불법 포획이 암암리에 이루어지고 있어 이 개체군의 보호대책이 시급한 실정이다.
	점박이물범 서해계군의 개체수 변화는 어떠한가?	우리나라에서 발견되는 점박이물범은 겨울철에 중국 랴오둥만에서 번식을 하고 봄에서 가을에 걸쳐 남하하여 백령도 등 서해의 도서 연안에 분포하는 서해계군이다 (Wang, 1986). 점박이물범 서해계군은 다른 계군과는 달리 과거 지나친 남획으로 개체수가 급격히 줄어들어 1940년대에 8,000마리에 육박하였던 계군이 1980년대에는 2,300마리로 줄어들었고 현재는 1,000마리 이하의 개체가 생존해 있을 것으로 추정된다 (Dong and Shen, 1991; Han et al., 2005).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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