[논문]생물음향 모니터링 기법을 이용한 야행성 조류 탐지 및 생태적 특성 분석

최세준; 기경석

doi:10.13047/kjee.2019.33.6.636

생물음향 모니터링 기법을 이용한 야행성 조류 탐지 및 생태적 특성 분석
Nocturnal Birds Detection and Ecological Characteristics through Bioacoustic Monitoring 원문보기

한국환경생태학회지 = Korean journal of environment and ecology, v.33 no.6, 2019년, pp.636 - 644

최세준 (상지대학교 대학원 응용식물과학과 원예조경학전공) , 기경석 (상지대학교 친환경식물학부 원예조경학전공)

초록
AI-Helper

본 연구는 생물음향 녹음기술을 이용하여 야행성 조류의 울음을 탐지하여 종을 식별하고, 종별 생태적 특성을 분석하는데 목적이 있다. 연구대상지는 설악산국립공원, 국립생태원, 무등산국립공원 3개소였다. 분석기간은 설악산은 2018년 4월 중순부터 2019년 3월 초, 국립생태원은 2018년 2월 말부터 2019년 2월 중순, 무등산은 2018년 2월 중순부터 8월 말까지였다. 주요 연구결과는 다음과 같다. 첫 번째, 탐지가 확인된 야생조류 종 수는 쏙독새, 소쩍새, 호랑지빠귀, 수리부엉이, 긴점박이올빼미로 총 5종이다. 두 번째, 종별 번식울음 기간은 쏙독새는 5월 초부터 8월 초, 소쩍새는 4월 초부터 9월 말, 호랑지빠귀는 3월 초부터 10월 초, 수리부엉이는 9월 말부터 2월 초, 긴점박이올빼미는 1월 중순부터 3월 초까지였다. 세 번째, 종별 번식울음 일주기는 세 지역의 관찰대상종 모두 16시부터 다음 날 10시 사이로 형성이 됐고, 빈도가 높게 나타나는 시간대는 20시부터 다음 날 06시 사이에 형성되었다. 네 번째, 종별 일 누적 울음빈도와 강수량은 상관관계를 나타내지 않았다. 다섯번째, 종별 울음이 탐지된 기간 동안의 평균기온은 긴점박이올빼미는 -4.00℃, 수리부엉이는 2.58℃, 호랑지빠귀는 13.66℃, 소쩍새는 19.50℃, 쏙독새는 20.77℃였고, 분산분석 결과 종별 울음이 평균기온에서 차이가 있는 것으로 나타났다. 그 결과, 긴점박이올빼미, 수리부엉이, 호랑지빠귀, 소쩍새-쏙독새 4개의 그룹 순으로 낮은 온도에서 나타났다. 연구를 통해 확인된 종별 번식울음 기간은 종별 울음이 탐지된 기간 중 울음빈도가 높게 나타난 기간이다. 이는 종마다 알려진 번식기간에 속하는 결과이기 때문에 생물음향 모니터링 기법을 이용하여 울음기간을 확인했을 때 울음빈도가 높게 형성되는 기간을 번식기간으로 볼 수 있음을 확인했다. 본 연구는 한국의 야행성 조류를 대상으로 생물음향 녹음기술을 이용하여 종을 식별하고, 종별 생태적 특성을 밝힌 초기 논문이라는 점에서 의미가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the callings of nocturnal birds using bioacoustic recording technology to identify species and to analyze the ecological characteristics of each species. Three sites - Seoraksan National Park, National Institute of Ecology, and Mudeungsan National Park - were investigated. The investigation period was from the middle of April 2018 to early March 2019 for Seoraksan national park, from late February of 2018 to the middle of February 2019 for the National Institute of Ecology, and from the middle of February 2018 to the end of August 2018 for Mudeungsan National Park. The main research results are as follows. Firstly, nocturnal bird species identified by the survey included Caprimulgus indicus, Otus sunia, Zoothera aurea, Bubo bubo, and Strix uralensis, 5 species in total. Secondly, the breeding call period of each species was from early May to early August for C. indicus, from early April to the end of September for O. sunia, from early March to early October for Z. aurea, from late September to early February for B. bubo, and from mid-January to early March for S. uralensis. Thirdly, the mating call rhythm was between 16:00 and 10:00 on the following day for all the observed species in the three regions, and the peak time zone was from 20:00 to 06:00 on the following day. Fourthly, there was no correlation between the cumulative call frequency and the precipitation for each species. Fifthly, the mean temperature during the period when the specific calls of nocturnal birds were detected was -4.00 ℃ for S. uralensis, 2.58 ℃ for B. bubo, 13.66 ℃ for Z. aurea, 19.50 ℃ for O. sunia, and 20.77 ℃ for C. indicus. The ANOVA results showed that there was a significant difference in mean temperature for the calling by species and that the mean temperature was S. uralensis, B. bubo, Z. aurea, and O. sunia-C. indicus, in the ascending order, for 4 groups in total. The period of the specific mating calls confirmed by the study is a period in which the frequency of calls was the highest among the periods when the specific calls were detected. Since it is associated with the known mating period of each species, the period of the high frequency of calls confirmed by the bioacoustic monitoring can be regarded as the mating season. This study is meaningful in that it is the early research that has used the bioacoustic recording technology to identify species and ecological characteristics of species of nocturnal birds in Korea.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이는 국내 야행성 조류에 있어서도 마찬가지이기 때문에 이와 관련된 연구에서 생물음향 녹음기술을 활용한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구의 목적은 생물음향 녹음기술을 이용하여 야행성 조류의 울음을 탐지하여 종을 식별하고, 종별 생태적 특성을 분석하는데 있다.
본 연구는 생물음향 녹음기술을 이용하여 야행성 조류의 울음을 탐지하여 종을 식별하고, 종별 생태적 특성을 분석하는데 목적이 있다. 기존 연구에 의하면 자동화 녹음 기술을 통해 야행성 조류의 탐지뿐만 아니라 활동 시간대까지 파악이 가능함을 제시하고 있다(Goyette et al.

대상 데이터

kr)에서 수집하였다. 기상관측 지점은 연구대상지에서 가장 인접해 있는 인제(211), 군산(140), 광주(156)지점의 자동기상관측시스템(AWS)자료를 이용하였고, 기상요인은 기온과 강수량 자료를 수집하였다.
연구대상종은 올빼미과 3종(소쩍새, 수리부엉이, 긴점박이올빼미), 쏙독새과 1종(쏙독새), 지빠귀과 1종(호랑지빠귀)으로 선정하였다. 호랑지빠귀는 야행성 조류가 아니지만 번식기간 동안 새벽과 늦은 밤에 소리를 내는 종으로 알려져 있어서 연구대상종에 포함시켰다.
연구대상지는 한반도 중부지방인 설악산국립공원 각두골 습지(38°04'43.39"N, 128°28'22,85"E)와 국립생태원 내 습지(36°02'23.14"N, 126°43'04.66"E), 남부지방인 무등산국립공원 평두메 습지(35°08'43.28"N, 126°57'30.08"E)를 선정하였다. 고도는 각각 300m, 10m, 220m이며, 산지습지, 복원습지, 묵논습지의 유형을 갖추고 있다.
환경 요인 자료는 기상청 기상자료개방포털(data.kma.go.kr)에서 수집하였다. 기상관측 지점은 연구대상지에서 가장 인접해 있는 인제(211), 군산(140), 광주(156)지점의 자동기상관측시스템(AWS)자료를 이용하였고, 기상요인은 기온과 강수량 자료를 수집하였다.

데이터처리

Table 3는 종별 울음이 탐지된 기간 동안의 평균기온에 차이가 있는지 알기 위해 일원배치 분산분석을 실시한 결과이다. Levene의 등산분산검정결과 그룹간 분산이 동질하지 않은 것(p<0.05)으로 나타나 Welch의 방법으로 일원배치 분산분석을 실시하였다. 분산분석 결과 F값은 114이고, P값은 0.
Table 4는 울음이 탐지된 기간 동안의 평균기온에 있어서 종간 차이를 알기 위해 Turkey의 방법으로 사후검정을 실시하였다. 사후검정 결과 소쩍새와 쏙독새는 울음 당시 평균기온의 차이가 나지 않는 집단(p=0.
녹음기간은 설악산 각두골 습지는 2018년 4월 13일부터 2019년 3월 2일, 국립생태원은 2018년 2월 22일부터 2019년 2월 11일, 무등산 평두메 습지는 2018년 2월 17일부터 2018년 8월 24일까지였다. 녹음파일 분석은 Adobe Audition CC 프로그램을 이용해 소노그램(sonogram)을 통한 패턴 시각분석과 청음분석을 병행하였으며, 분석 날짜는 격일, 분석시간은 격일 내에서 짝수 시간으로 데이터 분석을 하였다. 종 출현 빈도에 따른 점수 부여는 5분 내에 한 번 이상 울면 1점, 울지 않으면 0점을 부여하는 방식을 택했다(Ki et al.
두 번째, 종합하여 나타낸 출현시기 그래프에 평균기온과 강수량 그래프를 더하여 기상요인과의 관계를 그래프로 나타냈다. 세 번째, 평균기온, 강수량이 각 대상지별 야행성 조류의 울음소리 여부에 영향을 미치는지 확인하기 위하여 분산분석을 실시하였다.

성능/효과

그 중 4종이 연구대상종이었고, 이번 연구에서는 야행성 조류가 아니지만 번식기간 동안 새벽과 늦은 밤에 소리를 내는 호랑지빠귀도 연구대상종에 포함시켰다. 결과적으로 호랑지빠귀와 소쩍새는 탐지된 울음기간이 유사함을 알 수 있었다.
앞서 확인한 종별 울음빈도가 높게 나타난 기간은 알려진 번식기간에 속하는 것을 알 수 있다. 따라서 생물음향 모니터링 기법을 이용하여 울음기간을 확인했을 때 울음빈도가 높게 형성되는 기간을 번식기간으로 볼 수 있음을 확인했다.
826)으로 구분되었고, 나머지 종들은 평균기온의 차이가 있는 것으로 나타났다. 이상의 내용을 종합하였을 때, 종별 울음이 탐지된 날의 평균기온은 긴점박이올빼미, 수리부엉이, 호랑지빠귀, 소쩍새-쏙독새의 4개 그룹 순으로 낮은 온도에서 우는 것으로 확인되었다(Figure 4).
이상의 내용을 종합해보면 본 연구는 생물음향이 탐지된 야행성 조류를 대상으로 종별 번식울음 기간과 번식울음 일주기를 확인했고, 기상요인(기온·강수량)과의 관계를 파악했다. 특히, 종별 울음이 탐지된 기간 동안의 평균기온에 차이가 있음을 분석을 통해 확인할 수 있었고, 종합적인 분석을 통해 종별 번식생태를 이해하는데 도움이 될 수 있었다.
이상의 내용을 종합해보면 본 연구는 생물음향이 탐지된 야행성 조류를 대상으로 종별 번식울음 기간과 번식울음 일주기를 확인했고, 기상요인(기온·강수량)과의 관계를 파악했다. 특히, 종별 울음이 탐지된 기간 동안의 평균기온에 차이가 있음을 분석을 통해 확인할 수 있었고, 종합적인 분석을 통해 종별 번식생태를 이해하는데 도움이 될 수 있었다. 본 연구는 국내 야행성 조류에 대한 생태 연구와 소리에 대한 분석 자료가 미흡한 상황에서 야행성 조류 울음에 대한 기초 자료를 제공했다는 점에서 의미가 있다.

후속연구

또한 이번 연구에서는 설악산, 국립생태원, 무등산 세 지역만의 데이터를 분석했지만 향후 전국 단위의 연구와 분석을 통해 야행성 조류의 번식생태에 대한 깊은 이해가 필요하다. 그리고 생물음향 녹음기술은 야행성 조류에 한정된 기술이 아니기 때문에 폭넓은 종의 탐지를 통한 다양한 소리 자료를 확보할 필요가 있다.
그러나 분석 날짜는 격일, 분석시간은 격일 내에서 짝수 시간으로 분석한 결과의 정밀도는 다소 떨어질 수 있다. 또한 이번 연구에서는 설악산, 국립생태원, 무등산 세 지역만의 데이터를 분석했지만 향후 전국 단위의 연구와 분석을 통해 야행성 조류의 번식생태에 대한 깊은 이해가 필요하다. 그리고 생물음향 녹음기술은 야행성 조류에 한정된 기술이 아니기 때문에 폭넓은 종의 탐지를 통한 다양한 소리 자료를 확보할 필요가 있다.
(2016)은 많은 생물자원 모니터링은 조류의 음향 탐지에 의존한다고 했으며, Bardeli(2010)는 복잡한 음향 환경에서 조류의 소리를 감지하고, 이를 조류 모니터링에 응용 가능함을 제시하면서 종마다 가지고 있는 주파수 대역에서 시간패턴을 검출하는 것이 음향을 통한 모니터링의 기초라고 설명한다. 이는 국내 야행성 조류에 있어서도 마찬가지이기 때문에 이와 관련된 연구에서 생물음향 녹음기술을 활용한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구의 목적은 생물음향 녹음기술을 이용하여 야행성 조류의 울음을 탐지하여 종을 식별하고, 종별 생태적 특성을 분석하는데 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	야행성 조류란?	야행성 조류는 구애, 번식, 먹이활동 등의 제반활동을 주로 야간에 행하는 종을 의미한다. La(2012)는 조류의 야간 발성이 주간 발성과 유사한 기능을 수행한다고 하였다.
	생물음향 측정기술을 이용한 탐지의 장점은?	생물음향 측정기술을 이용한 탐지는 24시간 지속적으로 생물음향을 수집할 수 있기 때문에 효과적이고, 직접 조사가 어려운 야간 시간대의 생물 소리 수집이 가능하다. Stowell et al.
	해외에서 생물음향 녹음을 통해 야행성 조류를 탐지한 사례는?	반면, 생물음향 녹음을 통한 야행성 조류의 탐지와 관련된 연구는 미흡한 실정이다. 국외의 경우 Goyette et al.(2011)이 자동녹음기술을 이용한 야행성 조류 탐지 연구를 실시한 바 있으나 열대림에 한정되어 있었다.

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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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