Behavioral ecology of Indo-Pacific bottlenose dolphin (Tursiops aduncus) in Jeju Island, South Korea

Abstract

Understanding the behavioral patterns of animals and acquiring baseline knowledge about temporal changes are critical factors for understanding the animal's response to various environmental changes. Many animals display daily and seasonal variations in their behavior pattern. The Indo-Pacific bottlenose dolphin is included in the genus Tursiops, widely distributed in tropical and subtropical waters worldwide, with independent populations in many parts of Africa, the Middle East, Asia, and Australia. The species has a high sociality and a fission-fusion social structure. There is a population of Indo-Pacific bottlenose dolphin (Tursiops aduncus) in Jeju Island, Republic of Korea. Previously few research studies were conducted focusing on population abundance and distribution for suitability as a target species for tourism and management of the cetacean resource. This dissertation aims to investigate: 1. the spatiotemporal variation in behavioral patterns in groups, 2. the variation in habitat use, and 3. the effect of dolphin watching activity. Firstly, I investigated whether patterns of Jeju dolphin’s behavior depend on time or group structure. The activity budget, the proportion of time that animals spend in a particular behavior, and the duration of each behavioral state were calculated by year, season, and time of day. Group size and formation were also investigated in relation to observed behaviors. Secondly, I explored the habitat usage patterns using spatial analysis. Kernel Density Estimate and hot spot analysis were used to identify habitats, core areas, and hot spots. The frequency of dolphin behavior and location data were analyzed according to behavior or temporal changes. Lastly, I investigated the impact of dolphin-tourism vessels on the behavior of dolphins to understand the impact of anthropogenic activity on dolphins. In this study, a survey typically started around 8:00 am and ended at 07:00 pm from March 2015 to September 2017 and from May 2019 to October 2020. The land-based survey of the entire Jeju coastal area was conducted using a vehicle. Using the coastal roads of Jeju, the survey was conducted alternately in the east and west, and when a group of dolphins was found, it was continuously observed until it disappeared out of the view. Observations were collected through focal group scan sampling. During the observation period, the behavioral states (traveling, foraging, socializing, and resting behavior) of the Indo-Pacific bottlenose dolphin were recorded every 5 min. The location data, group size, group formation, distance from the shore, and presence of tour boat were measured. When the tour boat approached within 300m of a dolphin group, the incident was marked as an impact situation, and the dolphin's behavior was observed. The activity budget of the dolphin behavior was significantly changed according to the time (season, year) and behavior type. In general, traveling and foraging accounted for the highest ratio of activity budget among the four behavioral states. The Indo-Pacific bottlenose dolphin was found to spend 90% of the day doing either traveling or foraging. However, there was no change in the activity budget during the daytime. Changes according to behavior were also found in the activity budget and group cohesion (size and formation). The group tends to use the lined formation stretched long when traveling and scattered sporadically to occupy a large area during foraging. During resting and socializing, groups tend to be denser and smaller. The habitat use study defined Daejeong-eup in the southwest and Gujwa-eup in the northeast as the habitat and the core habitat. Also, according to hot spot analysis, valid hot spots, including potential hot spots, existed only on the coast of Daejeong-eup. Supporting that, both Gujwa-eup and Daejeong-eup is significant as a habitat of Jeju Indo-Pacific bottlenose dolphin. The habitat and core area change with year and season. The effect of dolphin watching activities on Indo-Pacific bottlenose dolphins in Jeju Island was similar to previous studies conducted worldwide. When a boat approaches the dolphin group, dolphins altered their behaviors and avoided the boat. The Indo-Pacific bottlenose dolphin seems to have high plasticity in changing its behavior according to environmental changes. Changing behavioral patterns might be beneficial to survival, but this is only temporary. Changes in the marine environment, such as climate change and human exploitation of the marine environment, increase stressors on dolphins, change existing behaviors and continue to narrow habitat areas, increasing the likelihood of negative impacts on dolphin populations. Therefore, public, researcher, and institutional efforts are needed to conserve and manage this dolphin population. ;동물의 행동 패턴을 이해하고 행동패턴의 시간적 변화에 대한 연구는 다양한 환경 요인의 변화에 대한 동물의 반응을 이해하는데 매우 중요한 요소이다. 많은 동물은 행동패턴에서 시공간적 변이를 나타내며 행동을 변화시킨다. 2010년 제주에 서식하고 있던 큰돌고래, Tursiops trucatus가 남방큰돌고래 Tusiops aduncus임이 밝혀졌다. 그러나 그 이후 대부분의 연구가 분포와 풍부도 조사에 집중되었으며, 행동생태적 연구는 미미하였다. 본 연구에서는 2015년 3월부터 2017년 9월에 걸쳐 21개월 간 187회, 2019년 5월부터 부터 2020년 9월까지 11개월간 167회 남방큰돌고래를 관찰하였다. 조사는 제주 전역을 대상으로 차량을 이용한 육상 조사를 진행하였다. 오전 08:00 부터 오후 19:00 주간에 제주의 해안도로를 이용하여 동쪽과 서쪽을 번갈아가며 모니터링 하고, 돌고래 그룹을 발견하면 시야에서 사라질때까지 지속적으로 관찰하였다. 관찰은 5분 단위의 초점 그룹 스캔 샘플링을 통해 수집되었다. 관찰 시간 동안 5분 단위로 남방큰돌고래의 행동 상태(유영, 섭식, 사회, 휴식 행동)을 기록하고 위치와 무리의 크기, 구성 형태, 해안에서부터 떨어진 거리를 측정하여 분석 자료로 활용하였다. 해당 자료는 행동 및 서식지 이용의 패턴 변화에 이용되었다. 이 논문은 야생 및 인위적 영향 하에서 행동 패턴의 시공간적 변화와 서식지 사용의 변화를 조사하는 것이 목표이다. 첫째로, 제주 남방큰돌고래의 행동의 패턴이 시간의 변화와 그룹 응집구조에 의존하는지 여부를 알아보았다. 남방큰돌고래의 행동 비율을 기준으로 계산 된 네 가지 행동 상태로 활동 예산을 계산하였고, 연도, 계절, 하루 중 시간 및 그룹 크기와 응집력이 행동과 관련이 있는지 분석하였다. 둘째로, 공간 분석을 통해 제주 해안에 서식하는 남방큰돌고래의 서식지 이용 패턴을 탐구하였다. 커널 밀도 추정 및 핫스팟 분석은 돌고래 행동의 빈도와 위치 데이터를 통해 서식지 지역, 핵심 지역 및 핫스팟을 식별하고 행동 또는 시간적 변화에 따라 이러한 차이를 분석하였다. 마지막으로 제주 남방큰돌고래에 대해 진행되는 돌고래 관광 선박의 접근으로 인한 단기 행동 반응을 관찰하였다. 이를 바탕으로 돌고래 관광이 야생 돌고래 개체군에 미치는 영향을 파악하였다. 본 연구에서는 시간적 변화(계절, 연도)에 따른 행동의 변화가 나타났다. 행동의 변화는 무리의 구성과도 관련이 있었다. 서식지 면적 또한 시간적 변화(계절, 년도)와 행동에 따라 유의미한 차이가 발생하였다. 관광 선박이 접근하면 기존의 행동을 그만 두거나 변화시키고 선박을 회피하는 행동이 나타났다. 남방큰돌고래는 환경의 변화에 따라 행동을 변화시키는데 있어 높은 가소성을 가지고 있는 것으로 보인다. 이처럼 행동 패턴을 능동적으로 변화시킬 수 있다는 점은 생존에 유리할 수 있으나, 이는 일시적인 경우이다. 기후 변화와 같은 해양 환경 변화와 인간의 해양 환경의 이용으로 인하여 돌고래가 받는 스트레스가 높아지고, 기존의 행동을 변화시키고 서식지가 좁아지는 상황이 지속될수록 돌고래 개체군에 부정적 영향을 미칠 가능성이 높아진다. 따라서 제주 남방큰돌고래 개체군의 보전과 관리를 위하여 일반 대중은 물론 및 연구자와 제도적 단위의 노력이 필요할 것이다.