(A) study on the habitat evaluation and migratory connectivity of shorebirds

국문 초록 (Abstract)

대한민국 서해안의 조간대 갯벌은 동아시아-대양주 철새이동경로 내 수 많은 도요∙물떼새 개체군이 집중적으로 도래하는 핵심 중간기착지역으로서 이 곳에서의 환경 변화와 서식지 소실은 이동경로 내 다양한 개체군들에게 심각한 영향을 미칠수 있다. 따라서 중간기착지에서의 서식지 질적 상태 평가와 환경 변화 및 서식지 소실이 개체군에 미치는 영향 수준을 예측하는 연구는 이동경로 내 전체 개체군에 대한 효과적인 보전 전략을 수립하는 데 큰 기여를 할 수 있다.
본 연구에서는 조간대 갯벌의 주요 소실 요인 중 하나로 여겨지는 해수면 상승이 마도요 (Numenius arquata) 와 알락꼬리마도요 (Numenius madagascariensis)의 핵심 중간기착지역인 강화도 남단 조간대 갯벌의 취식지 가용도 소실에 미치는 영향을 예측하였다. 마도요류의 주요 먹이원인 칠게 (Macrophthalmus japonicus)는 토양의 입자가 세립하고 대기노출률이 높은 조간대 상부 지역에 높은 밀도와 생물량으로 분포하는 특성을 보였으며 이에 해수면 상승에 따른 갯벌 면적의 감소 대비 취식지 가용도 소실은 상대적으로 적을 것으로 예상되었다. 하지만 육상 으로부터 발생하는 인위적 간섭과 방해 등으로부터 취약할 수 있기 때문에 이를 최소화하는 것이 강화도 남단 갯벌에서의 마도요류 취식지 보전 전략의 핵심인 것으로 판단된다.
마도요류의 주 먹이원인 칠게의 공간 분포 차이와 이용가능시간을 반영하여 추산한 강화도 남단 조간대 갯벌의 칠게 총 생물량, 즉 서식지수용능력은 현재 마도요류 개체군이 30.26%를 소비하는 수준이었고 먹이 생물량의 공간 분포 차이만을 고려하였을 때 14.71%, 전체 평균생물량을 적용하였을때 10.92% 수준이었다. 서식지수용능력 추정의 서로 다른 방법에 따른 결과의 큰 차이를 보여 먹이 생물량의 공간 분포, 이용가능시간 등 추정 결과에 영향을 미치는 다양한 서식지 환경 요인을 반영하여야 더욱 정밀한 추정이 가능함을 제시하였다.
중간기착지에 도래하는 도요∙물떼새 개체군의 서식지 이동 연결성 연구는 중간기착지에서의 환경 변화가 전체 이동경로 내 다양한 개체군에 미치는 영향 수준을 예측하는 데 핵심적인 정보를 제공할 수 있다. 개체군 수준에서의 서식지 이동 연결성 연구에 효과적인 안정성 동위원소를 이용하여 뒷부리도요 (Xenus cinereus) 주요 중간기착지인 유부도와 강화도에서 개체군의 서식지 이동 연결성을 분석한 결과, 북동 시베리아 지역이 주요 번식 지역으로 추정되었으며, 파푸아 뉴 기니, 말레이시아 그리고 인도네시아가 주요 월동 지역으로 추정되었다. 이는 기존에 알려진 동아시아-대양주 철새이동경로 내 뒷부리도요 개체군의 주요 번식지 및 월동지 범위와 일치하는 결과였으며, 안정성 동위원소가 광범위한 지리적 범위에 걸쳐 이동하고 서식하는 도요∙물떼새 개체군의 서식지 이동 연결성 연구에 매우 효과적으로 이용될 수 있음을 보여주는 결과였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The intertidal mudflats on the west coast of the Korean Peninsula are one of the key stopover areas where many of migratory shorebird populations aggregate to refuel enegy for their annual migration along the East Asian-Australasian Flyway (EAAF). Thus, environmental changes and habitat loss here could have a significant impact on multiple populations in the entire flyway. Therefore, research that assesses habitat quality and predicts the impact of changes in habitat environment on populations at stopover areas will help to establish an effective conservation strategy for multiple populations of migratory shorebirds in the EAAF.
I estimated the impact of the sea-level rise, which is regarded as one of the major factors responsible for the loss of intertidal mudflats, on the loss of foraging availability of Eurasian Curlew (Numenius arquata) and Far Eastern Curlew (Numenius madagascariensis) in the southern intertidal mudflat of Ganghwa Island, South Korea, which is one of the main stopover sites in the EAAF. As the crab Macrophthalmus japonicus, main prey of curlews in this area is found mainly in the upper intertidal zone with fine-grained sediments and a high atmospheric exposure rate, the direct effect of sea-level rise on the loss of foraging availability of curlews is less serious than the loss of mudflat area. However, the reduction of major foraging areas in the upper intertidal mudflat and the human disturbance from the shore may have a disproportionate effect. Thus, minimizing the artificial disturbance from the shore may be the core strategy for conserving foraging areas.
I estimated the total biomass of M. japonicas as a measure of habitat carrying capacity of the southern intertidal mudflat of Ganghwa Island for curlews. The estimation accounted for spatial differences of the prey biomass and the available foraging time as affected by tide patterns. Based on this, curlew populations account for 30.26% of the habitat carrying capacity. When only considering the spatial differences of prey biomass, it was 14.71% and the estimation based on the simple average biomass was 10.92%. This study shows that there can be considerable differences in the results of habitat carrying capacity estimation between different methods, indicating that various environmental factors that affect the estimation results of habitat carrying capacity must be considered to achieve a more precise assessment.
Inferring migratory connectivity of shorebird populations at stopover areas could provide key information to predict how the environmental impacts and habitat loss at the stopover areas will affect multiple populations in the flyway. I used stable isotope analysis (2H, 13C, and 15N), which are well documented as effective intrinsic markers to infer migratory connectivity of bird populations, to infer breeding and wintering areas and to examine the differences in those values among populations of Terek Sandpipers (Xenus cinereus) at stopover sites in South Korea. The potential migratory ranges of Terek Sandpiper populations from Ganghwa and Yubu Island determined using 2H values were similar to migration origins and boundaries determined from leg flag re-sightings of the species in this flyway. Those inferred breeding areas corresponded to the distribution of known nesting sites with high breeding density in eastern Siberia and locations where individuals carrying leg flags from Australia were sighted. Papua New Guinea in the Melanesia region, Malaysia and Indonesia which are known as main wintering countries for this species along the EAAF were identified as the most likely wintering areas.
These results suggest that stable isotopes can be effectively used alongside other existing methods to infer the migratory connectivity for long-distance migratory shorebird species that occur over many countries and continents in this flyway.

목차 (Table of Contents)

• CHAPTER 1: General introduction 1
• CHAPTER 2: The impact of sea-level rise on the intertidal foraging habitat of migratory shorebirds
• 2.1. Introduction 6
• 2.2. Materials and methods 8
• 2.2.1. Study area 8
• 2.2.2. Sampling of prey, Macrophthalmus japonicus 10
• 2.2.3. Environmental factors affecting prey potential distribution 13
• 2.2.4. Modelling potential distribution of Macrophthalmus japonicus 18
• 2.2.5. Proportional loss of mudflat area and foraging availability by sea-level rise 20
• 2.3. Results 21
• 2.3.1. Prey density and biomass 21
• 2.3.2. Modelling potential distribution of prey 30
• 2.3.3. Proportional loss of mudflat area and foraging availability by sea-level rise 50
• 2.4. Discussion 53
• CHAPTER 3: Habitat carrying capacity of shorebirds in the intertidal mudflat
• 3.1. Introduction 56
• 3.2. Materials and methods 58
• 3.2.1. Total biomass of Macrophthalmus japonicus 58
• 3.2.2. Daily prey consumption of individual bird 60
• 3.2.3. Bird population size 61
• 3.2.4. Habitat carrying capacity estimation 62
• 3.3. Results 63
• 3.3.1. Total biomass of M. japonicus 63
• 3.3.2. Daily prey consumption of individual bird 67
• 3.3.3. Size and variation of bird populations 71
• 3.3.4. Habitat carrying capacity estimation 74
• 3.4. Discussion 78
• CHAPTER 4: Use of stable isotopes (2H, 13C, and 15N) to infer the migratory connectivity of shorebirds at stopover sites
• 4.1. Introduction 80
• 4.2. Materials and methods 82
• 4.2.1. Feather sampling 82
• 4.2.2. Stable isotope analysis 83
• 4.2.3. Geographic assignment and statistical analysis 85
• 4.3. Results 87
• 4.3.1. Geographical determination of breeding and wintering areas 87
• 4.3.2. Differences between populations in different stopover sites and seasons 92
• 4.4. Discussion 95
• CHAPTER 5: General discussion 98
• REFERENCES 102
• ABSTRACT 122
• KOREAN ABSTRACT 124
• ACKNOWLEDGMENT 126