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문제 정의
- 본 연구는 두루미류의 생태적 특성(잠자리, 취식지, 세력권 등)에 의한 공간분포 양상, 공간적 자기상관관계 존재여부 및 환경요인에 대한 각종의 민감도를 거리별로 확인하여 환경요인의 영향력과 영향범위를 파악하는 것이다. 마지막으로, 각 환경요인에 의한 종 및 무리의 유형별로 취식밀도 모델을 도출하고자 하였다.
- 본 연구는 두루미류의 생태적 특성(잠자리, 취식지, 세력권 등)에 의한 공간분포 양상, 공간적 자기상관관계 존재여부 및 환경요인에 대한 각종의 민감도를 거리별로 확인하여 환경요인의 영향력과 영향범위를 파악하는 것이다. 마지막으로, 각 환경요인에 의한 종 및 무리의 유형별로 취식밀도 모델을 도출하고자 하였다.
- 종합적으로 판단할 때, 잠자리는 두루미류에 있어서 미시적인 서식지 선택요인 보다는 월동지역 선택과 관련된 거시적 요인으로 판단된다(Pae, 1994; Austin and Richert, 2001). 본 연구에서는 두루미류의 환경요인과의 거리별 밀도를 이용하여 서식지 모델을 만들어 보았다. 이전의 Herr and Queen(1993)의 연구에서, 거리별 서식빈도를 이용한 것은 서로 다른 면적에 따른 밀도의 왜곡이 발생할 수 있기 때문에, 본 연구의 결과가 보다 실질적인 환경요인과의 상관관계 및 회귀관계를 반영할 수 있을 것으로 평가하였다.
- 따라서 향후 분석방법을 달리하여 비교한후 최적의 모델을 찾는 것 또한 중요한 연구방향일 것이다. 본 연구에서는 또한, 두루미류의 취식분포에 대한 환경요인의 영향 범위를 파악하고 상관관계를 도출하였다. 여타 생물 종에 대한 연구에 있어서도 환경변수에 대한 영향범위를 고려할 필요성이 있을 것이다.
가설 설정
- 요인과의 거리기준에 따른 구간은 두루미류가 서식 하지 못하는 지역이 많기 때문에(건폐지, 산림, 저수지 등), 밀도를 구하기 위하여, 두루미류의 취식범위에 해당하는 구간만을 서식면적으로 산정하였다. 건폐지, 산림, 저수지는 주변부 효과가 없는 것으로 가정하였으며, 각 구간별 취식 무리밀도를 구하여 상관관계를 구하였다(Su, 2003). 환경요인으로부터 영향을 받는 구역에 대한 회귀모델을 구하기 위하여, 전체 분포밀도의 경향을 상관관계로 분석 한 후, 유의미한 변곡점을 찾아내었다.
제안 방법
- 각 환경요인 별로 영향거리를 잠자리와의 거리 5㎞이내, 도로로부터 1.5㎞이내, 인가로부터 1.75㎞를 변곡점으로 선정하여 두루미류의 종별 취식무리밀도(/㎢)와 취식개체수밀도(/㎢)를 선형회귀 방정식을 구하였다(Table 2). 포장도로와 두루미, 재두루미 취식무리밀도, 잠자리와 재두루미의 취식무리 밀도, 취식개체수밀도를 제외한 나머지 관계는 회귀방정식 상에서 유의미하게 평가되었다(Table 2).
- 관찰되어진 두루미와 재두루미의 분포지점에서 가장 가까운 잠자리, 포장도로, 인가까지의 거리를 측정하여 거리별 취식무리밀도를 비교하였다(Figure 2, 3). 두루미류 전체의 측면에서 본다면, 잠자리로부터의 거리가 멀수록 취식무리밀도는 감소하는 경향을 보였다(Pearson correlation, r=-0.
- 사용한 지수는 Moran's I 지수이며 불규칙분포(random distribution)와의 차이를 통해 통계적 유의성을 검증하였다. 두루미류 전체, 두루미와 재두루미 종별로 구분 하여 분석하였다. 분석에 사용한 Moran's I 지수의 수식은 다음과 같이 나타낼 수 있다(Wong and Lee, 2005).
- 두루미류의 분포와 인근지역 개체수의 상호관계를 확인하기위해 ArcGIS를 이용하여 취식무리간의 거리와 개체수를 이용하여 공간적자기상관(spatial autocorrelation)을 구 하였다. 사용한 지수는 Moran's I 지수이며 불규칙분포(random distribution)와의 차이를 통해 통계적 유의성을 검증하였다.
- 두루미류의 분포지점에 대한 조사는 핵심 월동기인 2007년 1월 2회(1월 1일, 15일), 2월 2회(2월 4일, 16일) 총 4회 실시하였다. 조사 범위는 Yoo et al.
- 세밀한 영향을 알아보기 위해 도로와 인가와의 거리 2㎞이내에 분포하는 것을 250m 구간으로 추출하고 취식무리 밀도와 취식 개체수밀도의 거리에 따른 상관관계를 구하였다. 포장도로로부터의 거리별 밀도는 1,500m에서 변곡점을보였으며, 취식무리밀도와 취식개체수밀도는 포장도로와 가까운 거리에서 낮은 취식밀도를 보였다(flock density: r=0.
- , 2007). 요인과의 거리기준에 따른 구간은 두루미류가 서식 하지 못하는 지역이 많기 때문에(건폐지, 산림, 저수지 등), 밀도를 구하기 위하여, 두루미류의 취식범위에 해당하는 구간만을 서식면적으로 산정하였다. 건폐지, 산림, 저수지는 주변부 효과가 없는 것으로 가정하였으며, 각 구간별 취식 무리밀도를 구하여 상관관계를 구하였다(Su, 2003).
- (2009)의 범위와 같았다 (Figure 1). 일자별 조사지역은 중첩되지 않도록 하였으며, 조사가 완료될 시점에서 전체 두루미류 서식지가 조사되도록 하였다. 조사지역은 비무장지대(DMZ: Demilitarized Zone)에 인접한 민간인통제지역(CCZ: Civilain Control Zone)을 포함하고 있으며, 대부분 논경작지로서 Yoo(2004)의 조사에서 1회 이상 관찰되었던 지역의 500m 이내 지역이었다.
- 잠자리, 포장도로, 인가지역으로부터 거리를 산정하여 해당 구간에서의 서식밀도를 비교하였다. 군사지역은 일정수의 거주자가 있기 때문에, 군사지역은 마을지역과 함께 인가지역으로 정의하였다.
- 잠자리를 이용하는 개체군 조사는 분포조사일과 같은 날일출시간 30분 전부터 대부분의 개체군이 취식지로 이동했다고 판단되는 시간(5분간의 비행개체수의 합계가 0개체이며 지속시간이 30분일 경우)까지 이루어졌으며(Yoo, 2004), 잠자리와 취식지 사이 2군데 이상의 지점에서 정점조사를 실시하였다. 조사시 종 구분과 비행무리의 개체수를 기록하였다.
- 잠자리를 이용하는 개체군 조사는 분포조사일과 같은 날일출시간 30분 전부터 대부분의 개체군이 취식지로 이동했다고 판단되는 시간(5분간의 비행개체수의 합계가 0개체이며 지속시간이 30분일 경우)까지 이루어졌으며(Yoo, 2004), 잠자리와 취식지 사이 2군데 이상의 지점에서 정점조사를 실시하였다. 조사시 종 구분과 비행무리의 개체수를 기록하였다. 한 지역 당 1곳 혹은 2곳에서 조사하였으며, 2개 지점 간의 중복 관찰을 피하기 위하여 타 조사지점의 방향으로 이동하는 두루미류는 무전기를 이용하여 종과 개체수를 확인하여 개체수 중복을 피하였다.
- 조사지역의 1:5,000 수치지도를 이용하여 인가와 도로를추출하였다(Figure 1). 인가는 5개 건물이상이 인접한 것을 인가지역으로 구분하여 최외곽선을 이용하여 작성하였다.
- , 2007). 좌표수집은 두루미류의 분포에 영향을 주지 않도록 차량 내에서 실시하였으며, 차량 유리의 굴절에 의한 거리측정기의 오차를 줄이기 위하여 두루미류가 정면 혹은 좌우 측면 직각방향에 나타나도록 차량을 운행하여 위치한 후 거리를 측정하였다. 거리를 측정 후 휴대용 GPS의 커서를 조정하여 해당방향 및 거리가 되도록 움직인 후 좌표를 저장하는 방식을 취하였다 (K.
- 조사시 종 구분과 비행무리의 개체수를 기록하였다. 한 지역 당 1곳 혹은 2곳에서 조사하였으며, 2개 지점 간의 중복 관찰을 피하기 위하여 타 조사지점의 방향으로 이동하는 두루미류는 무전기를 이용하여 종과 개체수를 확인하여 개체수 중복을 피하였다.
- 건폐지, 산림, 저수지는 주변부 효과가 없는 것으로 가정하였으며, 각 구간별 취식 무리밀도를 구하여 상관관계를 구하였다(Su, 2003). 환경요인으로부터 영향을 받는 구역에 대한 회귀모델을 구하기 위하여, 전체 분포밀도의 경향을 상관관계로 분석 한 후, 유의미한 변곡점을 찾아내었다. 각 요인별 변곡점까지의 두루미류의 무리수 및 개체수에 대한 회귀분석을 실시하여 모델을 도출하였다.
대상 데이터
- 두루미의 서식이 가능한 것으로 추정하여 조사한 지역은 약 77㎢ 이었으며, 두루미와 재두루미 555개 무리를 관찰하여 분포위치를 수집하였다. 두 종이 중복되는 경우도 존재하며, 두루미는 238개 무리, 재두루미는 271개 무리가 수집되었다.
- 두루미의 서식이 가능한 것으로 추정하여 조사한 지역은 약 77㎢ 이었으며, 두루미와 재두루미 555개 무리를 관찰하여 분포위치를 수집하였다. 두 종이 중복되는 경우도 존재하며, 두루미는 238개 무리, 재두루미는 271개 무리가 수집되었다.
- 조사는 2인 1개조로 차량으로 이동하면서 두루미류의 취식무리를 대상으로 GPS와 거리측정기를 이용하여 지리적인 좌표를 수집하였다(Korea Water Resources Corporation: K.W.R.C., 2006; Yoo et al., 2007). 좌표수집은 두루미류의 분포에 영향을 주지 않도록 차량 내에서 실시하였으며, 차량 유리의 굴절에 의한 거리측정기의 오차를 줄이기 위하여 두루미류가 정면 혹은 좌우 측면 직각방향에 나타나도록 차량을 운행하여 위치한 후 거리를 측정하였다.
- 일자별 조사지역은 중첩되지 않도록 하였으며, 조사가 완료될 시점에서 전체 두루미류 서식지가 조사되도록 하였다. 조사지역은 비무장지대(DMZ: Demilitarized Zone)에 인접한 민간인통제지역(CCZ: Civilain Control Zone)을 포함하고 있으며, 대부분 논경작지로서 Yoo(2004)의 조사에서 1회 이상 관찰되었던 지역의 500m 이내 지역이었다.
데이터처리
- 환경요인으로부터 영향을 받는 구역에 대한 회귀모델을 구하기 위하여, 전체 분포밀도의 경향을 상관관계로 분석 한 후, 유의미한 변곡점을 찾아내었다. 각 요인별 변곡점까지의 두루미류의 무리수 및 개체수에 대한 회귀분석을 실시하여 모델을 도출하였다. 상관분석 및 회귀분석은 SPSS12.
- 사용한 지수는 Moran's I 지수이며 불규칙분포(random distribution)와의 차이를 통해 통계적 유의성을 검증하였다.
- 각 요인별 변곡점까지의 두루미류의 무리수 및 개체수에 대한 회귀분석을 실시하여 모델을 도출하였다. 상관분석 및 회귀분석은 SPSS12.0K를 사용하였다.
이론/모형
- 분석대상이 특정지역에 집중되어 있는지 무작위적인 분포인지 혹은 분산하여 분포하는지를 확인할 수 있다(Wong and Lee, 2005). 분석에 사용하는 수식은 다음과 같으며 ArcGIS9.3의 Spatial Analysis 도구를 사용하였다.
- 도로는 포장된 농로와 비포장 소로 등을 제외하고 차량의 소통이 많은 도로를 추출하였다(Yoo, 2004). 수치지도에서의 인가와 도로의 추출은 ArcGIS(9.3)을 이용하였다.
성능/효과
- 01, Table 1). 각 종의 분포지점을 가족군과 비가족군으로 구분하여 최근린평균거리분석을 한 결과 두루미의 가족군 및 비가족군과 재두루미의 비 가족군이 불규칙 분포를 보였다(RCC family group: O/E D=0.97, Z=-0.92, Non-family group: O/E D=0.96, Z=-0.51, ns; WNC Non-family group: O/E D=0.98, Z=-0.30, ns). 하지만, 재두루미의 가족군은 밀집된 분포를 나타내었다(WNC family group: O/E D=0.
- 결과적으로 공간적 분포양상과 공간적 자기상관 분석에 의하여, 두루미류의 취식분포는 특정지역에 밀집한 분포를 보였으며, 인근지역에서 취식하는 두루미류 간의 취식개체 수는 서로 상관관계를 갖지 않는 것으로 나타났다.
- 531, n=7, Figure 6-A, B). 결과적으로 두루미와 재두루미는 도로와 인가지역에 대하여 공통적으로 부정적인 반응을 보였으며 (Figure 5), 잠자리로부터의 거리가 멀어질수록 두루미의경우 밀도가 낮아지는 경향을 보였다(Figure 6).
- 환경 요인 중 인가지역과의 거리는 두 종에서 취식무리밀도와 개체수밀도 모두 유의한 회귀관계를 보여주었다(Table 2). 도로로부터의 거리는 두루미와 재두루미 모두에서 개체수 밀도에만 유의한 회귀관계를 보여주었으며, 잠자리와의 거리는 두루미에서만 유의미한 회귀관계를 보여주는 변수였다(Table 2)
- 관찰되어진 두루미와 재두루미의 분포지점에서 가장 가까운 잠자리, 포장도로, 인가까지의 거리를 측정하여 거리별 취식무리밀도를 비교하였다(Figure 2, 3). 두루미류 전체의 측면에서 본다면, 잠자리로부터의 거리가 멀수록 취식무리밀도는 감소하는 경향을 보였다(Pearson correlation, r=-0.886, p=0.026, n=6). 종 별로는 두루미의 취식무리밀도가 잠자리로부터 멀어질수록 감소하는 경향을 가졌다 (r=-0.
- 이것은 두루미의 가족군이 좀 더 강한 세력권을 가지기 때문에 응집된 분포를 보이지 않고 분산된 분포를 보였던 것으로 판단되었다. 두루미류의 공간적 분포에 대한 분석결과 취식무리는 특정 지역에 집중되는 양상이 나타났으나, 공간적 자기상관 즉, 가까운 취식무리 간의 개체수 유사성은 없는 것으로 나타났다(연구결과 1). 이것은 취식무리가 먹이요인이나 방해요인 등의 요인에 의하여 특정 지역에 밀집된 형태로 나타나지만, 서로 독립적으로 세력권을 갖거나 활동을 하기 때문에 (Ohsako, 1989; Alonso et al.
- 두루미와 재두루미 각각 분석하였을 경우 또한 응집된 분포를 보이는 것으로 나타났다 (Red-corwned Crane: RCC, Observed/Expected distance: O/E D=0.92, Z=-2.3, p<0.05; White-naped Crane: WNC, O/E D=0.89, Z=-3.67, p<0.01, Table 1).
- 037, n=6, Figure 3). 따라서, 두루미류의 취식에 영향을 주는 요인 중 가장 큰 요인은 인가지역이라 할수 있었으며, 도로는 인가지역 보다 낮은 영향요인이라 할수 있었다.
- s, Table 1). 또한 두루미와 재두루미의 가족군 및 비가족군에서도 동일하게 무작위적 상관관계를 보였다(Table 1).
- 본 연구에 의하면, 두루미류의 취식에 영향을 주는 요인으로 알려진 포장도로, 인가, 잠자리의 세 가지 요인 중 가장큰 영향을 주는 요인은 인가와의 거리였으며, 다음으로 포장도로였다(연구결과 2). 잠자리와의 거리는 기존에 중요한 취식지 선호요인으로 제안되었지만(Pae, 1994; 2000; Austin and Richert, 2001; Lee et al.
- 분포양상 분석에서(연구결과 1), 두루미의 가족군은 불규칙 분포를 보였던 반면 재두루미의 분포는 응집된 분포양상을 보인 것이 큰 차이점이었다(Table 1). 이것은 두루미의 가족군이 좀 더 강한 세력권을 가지기 때문에 응집된 분포를 보이지 않고 분산된 분포를 보였던 것으로 판단되었다.
- 반면 인가지역의 경우 보다먼 지역까지 영향을 주었으며, 가까운 지역의 밀도는 상대적으로 크게 감소하였다(Figure 5-A, B). 이러한 결과는 인간활동이 존재하는 지역은 두루미류가 선호하지 않으며, 넓은 범위까지 영향을 준다는 것을 의미하였다. 또한 개발 및 인가지역을 이용하지 않는다는 기존의 연구를 지지하는 결과이다(Pae, 1994; Pae, 2000).
- 081, n=6, Figure 3). 인가로부터의 거리가 증가함에 따라 취식무리밀도는 명확하게 증가하는 경향을 보여주었으며(1750m 이하에서: r=0.921, p=0.003, n=7, Figure 2), 각 종별로도 유사한 경향을 나타내었다(RCC: r=0.839, p=0.037, n=6, WNC: r=0.839, p=0.037, n=6, Figure 3). 따라서, 두루미류의 취식에 영향을 주는 요인 중 가장 큰 요인은 인가지역이라 할수 있었으며, 도로는 인가지역 보다 낮은 영향요인이라 할수 있었다.
- 인근 무리와의 개체수 상관을 나타내는 공간적자기상관 분석의 결과는 전체 두루미류 무리의 Moran's I 값은 0.01로 나타났으며, 무작위적 상관관계를 보였다(Z=-0.07, n.s).
- 그 경향은 포장도로에 대한 거리별 상관관계에 비하여 설명력이 높았다. 잠자리와의 거리별 밀도변화는 취식무리밀도에서만 잠자리로부터 멀어질수록 밀도가 감소 하는 경향을 확인할 수 있었다(flock density: r=-0.866, p=0.026, n=7, individual density: r=-0.324, p=0.531, n=7, Figure 6-A, B). 결과적으로 두루미와 재두루미는 도로와 인가지역에 대하여 공통적으로 부정적인 반응을 보였으며 (Figure 5), 잠자리로부터의 거리가 멀어질수록 두루미의경우 밀도가 낮아지는 경향을 보였다(Figure 6).
- 026, n=6). 종 별로는 두루미의 취식무리밀도가 잠자리로부터 멀어질수록 감소하는 경향을 가졌다 (r=-0.892, p=0.041, n=5). 하지만, 재두루미의 취식무리밀도는 감소하는 경향을 찾을 수 없었다(r=-0.
- 세밀한 영향을 알아보기 위해 도로와 인가와의 거리 2㎞이내에 분포하는 것을 250m 구간으로 추출하고 취식무리 밀도와 취식 개체수밀도의 거리에 따른 상관관계를 구하였다. 포장도로로부터의 거리별 밀도는 1,500m에서 변곡점을보였으며, 취식무리밀도와 취식개체수밀도는 포장도로와 가까운 거리에서 낮은 취식밀도를 보였다(flock density: r=0.839, p=0.037, n=6, individual density: r=0.782, p=0.066, n=6, Figure 4-A, B). 인가지역으로부터의 취식무리밀도는 1,750m에서 변곡점을 보였으며, 가까운 거리에서 낮은 취식밀도를 보였다(flock density: r=0.
- 75㎞를 변곡점으로 선정하여 두루미류의 종별 취식무리밀도(/㎢)와 취식개체수밀도(/㎢)를 선형회귀 방정식을 구하였다(Table 2). 포장도로와 두루미, 재두루미 취식무리밀도, 잠자리와 재두루미의 취식무리 밀도, 취식개체수밀도를 제외한 나머지 관계는 회귀방정식 상에서 유의미하게 평가되었다(Table 2). 환경 요인 중 인가지역과의 거리는 두 종에서 취식무리밀도와 개체수밀도 모두 유의한 회귀관계를 보여주었다(Table 2).
- 이전의 Herr and Queen(1993)의 연구에서, 거리별 서식빈도를 이용한 것은 서로 다른 면적에 따른 밀도의 왜곡이 발생할 수 있기 때문에, 본 연구의 결과가 보다 실질적인 환경요인과의 상관관계 및 회귀관계를 반영할 수 있을 것으로 평가하였다. 하지만, 본 연구에서 수행한 구간별 밀도를 이용한 상관관계 및 회귀모델은 각 구간에서의 변이를 반영하지 못하는 약점을 가질 수 있었다. 따라서 향후 분석방법을 달리하여 비교한후 최적의 모델을 찾는 것 또한 중요한 연구방향일 것이다.
- 포장도로와 두루미, 재두루미 취식무리밀도, 잠자리와 재두루미의 취식무리 밀도, 취식개체수밀도를 제외한 나머지 관계는 회귀방정식 상에서 유의미하게 평가되었다(Table 2). 환경 요인 중 인가지역과의 거리는 두 종에서 취식무리밀도와 개체수밀도 모두 유의한 회귀관계를 보여주었다(Table 2). 도로로부터의 거리는 두루미와 재두루미 모두에서 개체수 밀도에만 유의한 회귀관계를 보여주었으며, 잠자리와의 거리는 두루미에서만 유의미한 회귀관계를 보여주는 변수였다(Table 2)
후속연구
- 여타 생물 종에 대한 연구에 있어서도 환경변수에 대한 영향범위를 고려할 필요성이 있을 것이다. 모델의 도출에 관련해서 본 연구는 요인과 요인간의 상관성이 존재하여 요인을 추출하거나, 각각의 요인을 이용한 비선형 모델을 적용할 필요성이 있었다. 또한, 공간분포모델 분석 위한 통계프로그램 (S-Plus, MAXENT 등)을 이용하여 분석하는 것이 요구되 었다.
- Su(2003)는 토지피복의 유형 및 특정 식생의 비율을 이용하여 번식집단과 비번식집단 각각의 회귀모델을 연구한바가 있다. 하지만, 본 연구는 점 혹은 선적인 분포를 가지는 도로, 인가 등의 환경변수이기 때문에 새로운 접근이 요구되었다. 특히 두루미류의 서식이 불가능한 교목, 마을, 호수 등의 지역을 제외하고 모델을 구하는 것이 필요하였다.
- 따라서, 앞으로 민간인통제 지역이 해지되고, 통일이 되거나, 도시 및 공단 등의 개발이될 경우 두루미류의 서식지가 파괴 될 수 있다는 것을 간접적으로 보여주는 것이다. 향후 인가지역의 영향 또한 도로와 같이 규모나 거주인구 등을 세분화하여 비교한다면, 영향을 주는 거리와 영향력이 보다 구체적으로 평가될 수 있을 것으로 기대된다.
- , 2009). 향후 통행량에 따라 도로를 구분하여 평가를 할 경우, 도로에 의한 영향을 구체적으로 살펴볼 수 있을 것으로 기대된다. 반면 인가지역의 경우 보다먼 지역까지 영향을 주었으며, 가까운 지역의 밀도는 상대적으로 크게 감소하였다(Figure 5-A, B).
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