멸종위기종 붉은점모시나비(Parnassius bremeri )의 메타개체군 구조와 이주 Metapopulation Structure and Movement of a Threatened Butterfly Parnassius bremeri (Lepidoptera: Papilionidae) in Korea원문보기
메타개체군의 구조와 이주에 관한 이해는 종 보존을 위해서 필요하다. 본 연구는 붉은점모시나비 서식지에서 MRR 방법으로 나비의 이주패턴을 분석하고 패치연결성을 추정하였다. 그 결과 194(수컷: 137, 암컷: 57)개체가 포획 되었으며 이중 93 (수컷: 73, 암컷: 20)개체가 재포획되었다. 이주 분석에서 이입율은 23-150%, 이출율은 28-53%으로 나타났다. 패치면적과 이입 이출 개체수와의 회귀분석에서는 상관관계를 보이지 않았으며, 먹이식물 수와 이입 이출 개체수와의 회귀분석에서도 상관관계를 보이지 않았다. 그러나 이입 개체수와 패치간 거리와의 분석에서는 높은 상관관계를 보였다. 따라서 나비의 이주는 패치거리가 가까울수록 빈번하게 일어나고 있으나 패치의 면적이나 먹이식물 량과 관계가 없는 것으로 나타났다. 나비의 이주에서 암컷보다 수컷이 매우 활발한 것으로 나타났다. 패치의 위치에 따른 이주 패턴의 분석 결과 패치 네트워크상에서 중앙에 위치한 패치가 양쪽 끝에 위치한 개체군을 이어주는 역할을 하고 있으며 근접한 거리에 있는 패치들간 이주가 멀리 떨어진 패치에 비해 빈번한 이주가 일어나는 것을 보여주었다. 따라서 붉은점모시나비의 이주에 있어서 근거리에 위치한 패치들간 교류가 활발히 일어나고 있으며 패치와 패치를 이어주는 징검다리 역할을 하는 패치가 존재할 경우 교류가 더 활성화된다는 것을 제시하고 있다.
메타개체군의 구조와 이주에 관한 이해는 종 보존을 위해서 필요하다. 본 연구는 붉은점모시나비 서식지에서 MRR 방법으로 나비의 이주패턴을 분석하고 패치연결성을 추정하였다. 그 결과 194(수컷: 137, 암컷: 57)개체가 포획 되었으며 이중 93 (수컷: 73, 암컷: 20)개체가 재포획되었다. 이주 분석에서 이입율은 23-150%, 이출율은 28-53%으로 나타났다. 패치면적과 이입 이출 개체수와의 회귀분석에서는 상관관계를 보이지 않았으며, 먹이식물 수와 이입 이출 개체수와의 회귀분석에서도 상관관계를 보이지 않았다. 그러나 이입 개체수와 패치간 거리와의 분석에서는 높은 상관관계를 보였다. 따라서 나비의 이주는 패치거리가 가까울수록 빈번하게 일어나고 있으나 패치의 면적이나 먹이식물 량과 관계가 없는 것으로 나타났다. 나비의 이주에서 암컷보다 수컷이 매우 활발한 것으로 나타났다. 패치의 위치에 따른 이주 패턴의 분석 결과 패치 네트워크상에서 중앙에 위치한 패치가 양쪽 끝에 위치한 개체군을 이어주는 역할을 하고 있으며 근접한 거리에 있는 패치들간 이주가 멀리 떨어진 패치에 비해 빈번한 이주가 일어나는 것을 보여주었다. 따라서 붉은점모시나비의 이주에 있어서 근거리에 위치한 패치들간 교류가 활발히 일어나고 있으며 패치와 패치를 이어주는 징검다리 역할을 하는 패치가 존재할 경우 교류가 더 활성화된다는 것을 제시하고 있다.
Understanding the metapopulation structure and movement of a species are required for conserving the species. In this paper, migration patterns and connectivity of patches of a threatened butterfly, Parnassius bremeri Bremer, were postulated using the mark-release-recapture (MRR) technique in a habi...
Understanding the metapopulation structure and movement of a species are required for conserving the species. In this paper, migration patterns and connectivity of patches of a threatened butterfly, Parnassius bremeri Bremer, were postulated using the mark-release-recapture (MRR) technique in a habitat located in the mid-southern region of the Korean peninsula. A total of 194 individuals were captured (137 males and 57 females) and, of them, 93 individuals (73 males and 20 females) were recaptured during the MRR experiment. The migration analysis showed 23-150% immigration and 28-53% emigration. There were high correlations between the migrating individuals and the distance between patches, but there was no correlation between migrating individuals and patch size or between migrating individuals and the number of host plants. Consequently, the migration of butterflies occurred frequently between closer patches, while patch size and quantity of the food plant had minor effects on migration behavior. Additionally, males migrated more frequently than females. Analysis of the migration patterns of P. bremeri showed that the central patch played an important role on linking patch groups and more frequent migrations were monitored between nearby patches than between the remote patches. This study suggested that active migrations take place between the neighboring multiple patches and these are accelerated if there is a stepping-stone patch between them.
Understanding the metapopulation structure and movement of a species are required for conserving the species. In this paper, migration patterns and connectivity of patches of a threatened butterfly, Parnassius bremeri Bremer, were postulated using the mark-release-recapture (MRR) technique in a habitat located in the mid-southern region of the Korean peninsula. A total of 194 individuals were captured (137 males and 57 females) and, of them, 93 individuals (73 males and 20 females) were recaptured during the MRR experiment. The migration analysis showed 23-150% immigration and 28-53% emigration. There were high correlations between the migrating individuals and the distance between patches, but there was no correlation between migrating individuals and patch size or between migrating individuals and the number of host plants. Consequently, the migration of butterflies occurred frequently between closer patches, while patch size and quantity of the food plant had minor effects on migration behavior. Additionally, males migrated more frequently than females. Analysis of the migration patterns of P. bremeri showed that the central patch played an important role on linking patch groups and more frequent migrations were monitored between nearby patches than between the remote patches. This study suggested that active migrations take place between the neighboring multiple patches and these are accelerated if there is a stepping-stone patch between them.
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문제 정의
그러나 이러한 노력에도 불구하고 개체군의 야외서식지는 계속해서 감소하는 추세에 있어 보존의 필요성이 강하게 제기되었다. 따라서 본 연구는 Mark-Release-Recapture (MRR) 방법을 이용하여 나비의 이동과 서식지 패치네트워크를 분석하여 종 보전에 기여하고자 한다.
이번 연구에서 나비의 이주습성을 이해하기 위해서 거리, 방향을 알아 보았다. 그 결과 패치간의 거리와 인접한 패치수가 나비의 이주를 활성화 시키는 것으로 나타났다(Fig.
제안 방법
따라서 이동거리의 적산은 각각의 개체가 포획과 재포획 과정을 거치면서 이동한 패치의 거리를 모두 적산하여 계산되었다. 그리고 이동거리에 대한 적합도 검사(X2 test of goodness of fit)에서는 50 m간격으로 1050m까지 20구간으로 나누어 각 구간내의 거리를 이동한 개체수를 표로 만들어 분석하였다.
매일 포획된 나비의 날개 상태를 4단계로 구별하여 등급으로 나누었다. 등급의 결정은 (1) 날개의 상태가 양호하고 날개에 상처가 없을 것 (2) 약간의 인분이 낡은 상태 (3) 날개에 경미한 상처가 있음 (4) 인분이 심하게 낡거나 날개가 심하게 파손된 것으로 나누었다. 이와 같은 기준으로각 등급간의 값을 (1)-4점, (2)-3점, (3)-2점, (4)-1점으로 환산하여 당일 포획된 암컷과 수컷의 평균값을 구하였다.
이동거리는 각각의 패치 중심에서 중심까지의 거리로 하여 실제 각각의 패치에서 이주 패치까지 최장 거리와 최단거리의 차를 보정하였다. 따라서 이동거리의 적산은 각각의 개체가 포획과 재포획 과정을 거치면서 이동한 패치의 거리를 모두 적산하여 계산되었다. 그리고 이동거리에 대한 적합도 검사(X2 test of goodness of fit)에서는 50 m간격으로 1050m까지 20구간으로 나누어 각 구간내의 거리를 이동한 개체수를 표로 만들어 분석하였다.
날개의 상태는(wing wear condition) 나비의 수명을 외관상으로 예측할 수 있는 자료이다. 매일 포획된 나비의 날개 상태를 4단계로 구별하여 등급으로 나누었다. 등급의 결정은 (1) 날개의 상태가 양호하고 날개에 상처가 없을 것 (2) 약간의 인분이 낡은 상태 (3) 날개에 경미한 상처가 있음 (4) 인분이 심하게 낡거나 날개가 심하게 파손된 것으로 나누었다.
이동거리의 측정에는 태어난 패치내의 움직임은 계산되지 않았으며, 다른 패치로의 이주가 확인된 개체만을 대상으로 이동거리를 측정하였다. 이동거리는 각각의 패치 중심에서 중심까지의 거리로 하여 실제 각각의 패치에서 이주 패치까지 최장 거리와 최단거리의 차를 보정하였다.
대상 데이터
조사 지역은 경상북도 의성군 안계면 도덕리에서 이루어졌다(36°2*´52.85˝ N, 128°2*´23.28˝ E).
데이터처리
또한 먹이식물 수와 이입 · 이출 개체수와 이입 개체수와 패치간 거리, 면적과의 회귀분석에서는 SAS-StatView 5.0.1(1998)를 이용하여 단순회귀 분석하였다.
이론/모형
그러나 이번 조사지역은 패치수가 7개에 불과하여 Hanski (1994)가 사용하였던 식 Si=Σpjexp(-αdij)Nj을 이용하여 계산하여 보았다.
수컷과 암컷이 만날 수 있는 확률(Catchability)은 Tabashnik (1980)이 제안한 식을 이용하였다. Tabashnik,s의 catchability(C)를 다음과 같이 정의하였다
자료의 분석에서 메타개체군의 크기는 Jolly-Seber(Jolly, 1965)의 방법을 이용하여 다음의 과정을 거처 추정하였다.
성능/효과
서식지 패치 면적의 산정은 조사지역 내에서 나비가 활동하기 좋은 암반지역에서 먹이식물인 기린초가 분포하는 곳을 경계로 하였다. 7개의 패치 중 가장 큰 곳은 1353 m2(패치번호 5)이고 가장 작은 곳은 918 m2(패치번호 7)이며 패치간 거리는 각각의 패치 중심점으로부터 가장 짧은 곳은 51 m(패치번호 4, 7) 이고 가장 먼 곳은 554 m(패치번호 1, 5)로 나타났다. 그러나 인접한 지역에서도 먹이식물인 기린초 군락 일부가 존재하였지만 면적이 너무 작아서 조사에서는 제외하였다.
13)번으로 나타났다(Table 4). 개별 패치간의 연결성에서는 4, 6번 패치는 서로 인접하여 가장 높은 연결성을 보였다(Sj=45.28). 따라서 4번 패치는 중앙부에 위치하여 양쪽의 개체군 이동에 징검다리 역할을 하고 있어 전체 패치네트워크 상에서 나비의 이동을 활성화시켜 주는 것으로 나타났다.
이번 연구에서 나비의 이주습성을 이해하기 위해서 거리, 방향을 알아 보았다. 그 결과 패치간의 거리와 인접한 패치수가 나비의 이주를 활성화 시키는 것으로 나타났다(Fig. 7). 선행연구에서 나타나고 있는 바와 같이 넓은 패치에서의 이입의 증가와 이출의 감소현상은 다른 한편으로 생각할 때 작은 패치에서는 계속된 이출이 지속되어 결국 작은 패치들의 국지적 소멸이 진행될 것으로 예측된다(Kindvall and Ahlen, 1992; Thomas and Harrison, 1992).
70로 암컷이 수컷보다 높았다(Table 2). 그리고 Jolly-Seber의 방법에 의해서 추정된 일일개체군 크기는 최대 200개체를 넘지 않았으며 야외 조사결과와 같이 후반부로 갈수록 낮아지는 것으로 나타났다(Table 2, Fig. 3).
나비의 생존 기간은 평균 2.27일, 최대 생존일수는 10일로 나타났으며, 생존 기간의 감소율(y=-11.292x+104.54, R2=0.9076, F=22.34, P=0.002)은 4일 이후부터는 50%이상 감소하는 것으로 추정되었다(Fig. 4). 그리고 암컷과 수컷이 만날 수 있는 확율비(recapture probability ratio)는 개체군의 크기가 감소하는 것처럼 세대 후반부로 갈수록 낮아지는 것으로 나타나고 있다(Fig.
28). 따라서 4번 패치는 중앙부에 위치하여 양쪽의 개체군 이동에 징검다리 역할을 하고 있어 전체 패치네트워크 상에서 나비의 이동을 활성화시켜 주는 것으로 나타났다.
319). 따라서 나비의 이주는 패치거리가 가까울수록 빈번하게 일어나고 있으나 패치의 면적이나 먹이식물의 양과는 관계가 없는 것으로 나타났다.
따라서 이상의 여러 결과들을 살펴보면 모시나비속 나비의 이동거리는 약 300m인 것으로 추정된다.
22)로 수컷이 높았으며 재포획에서도 같은 결과를 보였다. 또한 날개의 상태는 암수 평균 3.66 : 3.70로 암컷이 수컷보다 높았다(Table 2). 그리고 Jolly-Seber의 방법에 의해서 추정된 일일개체군 크기는 최대 200개체를 넘지 않았으며 야외 조사결과와 같이 후반부로 갈수록 낮아지는 것으로 나타났다(Table 2, Fig.
그리고 이입율은 7번패치에서 가장 높은 150%을 나타냈고 1번 패치에서 23%로 가장 낮게 나타나 주로 패치네트워크에서 중앙부에 위치한 4, 7 번 패치에서 높게 나타났다. 또한 이출율은 5번 패치에서 가장 높은 53%을 나타냈고 3번 패치에서 가장 낮은 28%을 보였다. 패치면적과 이입 · 이출 개체수와의 회귀분석에서는 상관관계를 보이지 않았으며(F=3.
이번 연구 결과를 보면, 현재 남한에서 국지적 분포를 보이는 P. bremeri의 서식지는 식생천이과정과 인간활동의 증가로 점점 줄어들거나 조각화되고 있다. 따라서 서식지간의 활발한 이주가 개체군의 성공적인 생활사에 중요하므로 이를 위해서 근접한 거리에서 다수의 서식지 확보가 중요한 것으로 나타났다.
이번 조사에서 나타난 암컷의 이주패턴을 보면 패치가 밀집한 지역으로(패치번호 4, 5, 6, 7) 이주하는 경향을 보이고 있는데(Fig. 7-B), 이 지역들은 먹이식물과 패치 면적이 넓은 지역에 해당되어, Välimäki and Itämies (2003) 연구 결과에 나타난 바와 같이 서식지 면적이 넓고 먹이식물이 풍부한 곳으로 이입하는 경향과 같았다.
패치간 이주한 나비 개체수의 이동거리 조사에서 평균거리는 305±234m (수컷: 310±251, 암컷: 282±154m)이고 최장거리는 1028m로 나타났으며 수컷이 암컷에 비하여 멀리 이주하는 것으로 나타났다. 이주거리에 대한 적합도 검사(X2 test of goodness of fit)에서 포아송분포를 분석한 결과 불규칙한 이주거리를 가지는 것으로(X2=5.20, X2(0.05, 18) =28.86) 나타났다(Fig. 6).
이주율 분석에서는 조사지역의 7개 패치에서 이입율은 23-150%, 이출율은 28-53%으로 나타났고 이출율은 비교적 각 패치에서 고르게 나타나고 있다(Table 3).
패치간 이입과 이출한 개체수 조사에서 암컷은 수컷에 비하여 현저하게 낮게 나타나고 있어 수컷이 암컷보다 활발하게 이동하고 있는 것으로 나타났다(Fig. 7-A). 그리고 패치네트워크상에서 나비의 이동은 중앙에 위치하는 패치번호 3, 4, 7번을 경유하여 이동하고 있어 이 패치들은 최 외각에 위치하는 1, 5번을 이어주는 징검다리로 나비의 이동통로 역할을 할 것으로 판단된다(Fig.
패치간 이주한 나비 개체수의 이동거리 조사에서 평균거리는 305±234m (수컷: 310±251, 암컷: 282±154m)이고 최장거리는 1028m로 나타났으며 수컷이 암컷에 비하여 멀리 이주하는 것으로 나타났다.
패치면적과 이입 · 이출 개체수와의 회귀분석에서는 상관관계를 보이지 않았으며(F=3.92, P=0.10; F=0.007, P=0.93), 먹이식물 수와 이입 · 이출 개체수와의 회귀분석에서도 상관관계를 보이지 않았다(F=0.39, P=0.55; F=1.71, P=0.24).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
나비의 이주패턴 결정에 대한 이해란 무엇인가?
따라서 나비의 이주패턴 결정에 대한 이해는 즉 개체군간의 이주에 따른 연결성이 주요 관심사로 공간구조상에서 메타개체군의 크기를 결정하여 종의 생존 가능성을 결정하는 요인중의 하나이다(Hanski, 1994; Thomas, 2000; Haag et al., 2005).
종 다양성을 감소시키는 주된 원인은 무엇인가?
종 다양성을 감소시키는 주된 원인은 인간 활동에 따른 서식지의 소실과 계속된 단절 때문이다. (Wilcox and Murphy, 1985; Caughley, 1994).
인간 활동에 따른 서식지의 소실과 계속된 단절은 종 다양성에 어떠한 영향을 미치는가?
(Wilcox and Murphy, 1985; Caughley, 1994). 이러한 서식지의 단절과 조각난 패치로의 변화는 종의 지속적인 발생에 심각한 영향을 주어 절멸위험에 빠뜨리고 있다(Hunter, 2002; Erhardt and Thomas, 1991). 특히 멸종위기 종과 같은 특이종들은 특별한 환경과 자원의 요구로 제한된 서식지에서 생활하여 지리적으로 분포지 감소추세에 직면해 있으며 이러한 곳에서 서식하는 개체군들은 작게 분리된 적합한 패치들로 연결된 서식지에서 개체들이 서로 이동하면서 생활하고 있다(Maes and Dyck, 2001; Petit et al., 2001).
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