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한국 월동 기러기 개체군의 보전을 위한 생물계절학 및 분자유전학적 접근

Title
한국 월동 기러기 개체군의 보전을 위한 생물계절학 및 분자유전학적 접근
Other Titles
Phenology and Molecular Genetic Approach for Conservation of the Wintering Geese Population in Korea
Authors
김민경
Issue Date
2013
Department/Major
대학원 환경공학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Doctor
Advisors
이상돈
Abstract
지구 곳곳에서 나타나고 있는 지구온난화와 기후변화로 동식물의 생활사가 변화되고 있다. 지구온난화의 격한 변화를 겪고 있는 시베리아 지역을 번식지로 이용하고 있는 기러기 개체군도 기후변화의 영향을 받고 있으며, 한국에 월동하는 기러기 개체군의 이주 행동과 생태적 현상에도 변화가 감지되고 있다. 또한 최근 수 세기 동안 북극의 동아시아지역의 기러기 개체군은 급격한 감소를 나타내었고, 현재는 굉장히 낮은 수준에 있다(Syroechkovskiy 2006). 그러므로 기러기 개체군의 보전을 위해서 한국의 월동지 개체군의 시간적•공간적 현황을 파악하고, 이들의 기후변화에 대한 생물계절적 현상에 대한 조사가 필요하다. 또한 종의 보전을 위해서는 대상종에게 해를 가하지 않는 방법의 개발이 선행되어야 한다. 야외에 남겨져 있는 깃털이나 분변 속의 DNA 정보는 종의 생태적•유전학적 이해를 돕는데 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 깃털이나 분변 등의 비침습적인 샘플을 통하여 한국에 월동하는 기러기 개체군의 유전학적 정보를 얻고자 하였다. 1990년대 후반부터 2000년대 중반까지 한국에 도래하고 있는 큰기러기(Anser fabalis)와 쇠기러기(Anser albifrons)의 개체수는 증가되었으며, 간척사업으로 만들어진 넓은 농경지는 개체수가 감소되고 있는 중국 등 인근 지역의 기러기 개체군이 유입되는 원인이 되었을 것으로 판단된다. 북으로부터 내려오는 기러기의 이주과정 중 가장 먼저 도달하는 철원의 생물계절적 변화를 살펴보면, 철원에서 머무는 날수(day difference)는 점점 짧아지고 있었다. 이것은 한국에 도래하고 있는 기러기 개체군의 이주 행동에도 변화가 나타나고 있음을 알 수 있게 하였다. 본 연구에서는 기러기를 포획하거나 해를 주지 않는 비침습적인 접근방법으로 실험의 효율성을 높이는 방법론적 개발을 시도하였다. 분변이나 깃털로부터 DNA를 추출하여 실험의 효율을 높일 수 있는 마커를 개발하였고, 큰기러기와 쇠기러기의 혼합 무리로부터 종의 구별과 성 구별을 확인할 수 있는 마커를 개발하였다. 또한 한국에 월동한 기러기 개체군의 유전적 다양성을 평가하였고, 근친도 수준을 파악함으로써 친족 중심의 월동무리 형성에 대한 유전적인 근거 자료를 추출할 수 있었다. 본 연구는 한국에 도래하는 기러기 개체군의 기후변화 반응에 대한 정보를 제시하였다. 기러기 분변과 깃털을 통하여 종과 성을 확인할 수 있는 방법의 개발로 생태학적 결과를 얻을 수 있었고, 한국에 도래하는 기러기 개체군의 유전적 자료를 도출해 내었다. 특히 본 연구에서 다뤄진 생물계절적인 반응과 이주 행동에 대한 결과는 큰기러기와 쇠기러기와 같이 이주하는 철새의 유전학적 변화와 구성에 대한 근거 자료로 활용될 수 있을 것이다. 따라서 본 연구의 결과는 향후 기러기 개체군을 위한 보전 전략 수립에 있어서 다양하게 활용될 수 있을 것이다.;The life cycle of most organisms such as plant and animal is affected by global warming and climate change. Geese population that breeds in Siberia might be expected to show particularly strong effects of climate change because temperatures are increasing faster at high latitudes relative to other latitudes. It is likely that migrating behavior and ecological response of the wintering geese population in Korea are also changed. In recent decades, most goose populations in Eastern Asia have undergone very rapid declines and several are now at critically low levels. Therefore it is necessary to conserve geese population and to grasp the temporal and spatial status of wintering population in Korea in order to know phenological response of climate change. Moreover methodological development which does not damage species must be taken precedence over the conservation. It is important that DNA extraction from noninvasive samples such as feather and feces helps to understand ecological and genetic information. Thus, this study was intended to obtain ecological and genetic information of wintering geese population using noninvasive samples. White-fronted geese and bean geese have increased from the late 1990’s to the mid-2000s. The increase in the wintering geese population in Korea might be partly due to immigration from the wintering areas in China, where numbers have been declining in recent decades. Along the migration path from North, Cheorwon serves as the first migration stopover site in Korea. Its shortening period of day difference at Cheorwon shows us that migration of geese population arrival in Korea is also changing. This study makes an attempt to develop a method that does not require capturing or harming geese to obtain the samples. We established a method to make molecular genetic experiment more efficient using feather and feces. And we designed sets of primers that would allow efficient molecular identification of species and sex of individuals of bean geese and white-fronted geese. This study also evaluates genetic diversity of wintering geese population in Korea so that we could suggest genetic basis for formation of wintering flock consisting of kin groups by using analysis of relatedness of white-fronted geese in Cheorwon. Therefore this study could further suggest phenological response of migratory geese population in Korea to find the genetic data and ecological meanings from noninvasive samples. This result would be utilized to establish a conservation strategy of geese population.
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