| 초록 |
동물추적 연구에 주로 사용되는 기존의 무선추적장치 (Radio Telemetry)의 경우 배터리가 포함된 발신기를 대상 동물에 장착하는 형식으로 운영되어왔다. 하지만, 이러한 배터리 기반 발신기는 그 무게와 크기가 곤충과 같은 소형동물에는 적용이 불가능하다. 본 연구에서는 캐나다 University of New Brunswick의 Dr. Colpitts 팀에 의해 개발된 제 4세대 portable harmonic radar를 연구대상 곤충에 적용하고 생태계에서 이동경로를 추적하기 위해 아래의 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 6종의 대상 곤충인 썩덩나무노린재 (Halyomorpha halys), 톱다리개미허리노린재 (Riptortus pedestris), 꽃매미 (Lycorma delicatula), 갈색날개매미충 (Ricania sp.), 꿀벌 (Apis mellifera), 뒤영벌 (Bombus sp.)에 대하여 Agilent HSCH-5340 Schottky diodoe 기반 9-mm dipole radar tag 탑재실험을 진행하고, radar tag의 내구성을 정량계량 후 개선하여 곤충 별 최적 탑재방법을 개발 및 표준화하였다. 탑재방법 개발 후 6종의 곤충에 대하여 cynoacrylate glue를 이용한 radar tag 탑재 후 곤충의 생존율, 보행능력, 비행능력에 대해 대조구 대비 변화여부를 측정하였다. 보행능력의 경우 video tracking system인 EthoVision (Noldus Information Technology, Netherlands)을 이용하여 보행거리, 보행시간, 속도, 보행 중 방향전환율 (angular velocity) 등을 측정하고 분석하여 radar tag 탑재가 곤충의 보행능력에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 야외환경에서 radar tag 탑재가 곤충의 비행개시, 지속비행 능력 및 비행방향에 미치는 영향을 평가하였다. 행동영향 평가 이후에 본 연구에서는 야외환경에서 이동경로 추적을 위해 다양한 농업/산림 생태환경에서 radar detection rate를 우선 측정하고, radar를 이용하여 탐지를 수행하는 연구자들의 숙련도를 탐지율 85%이상으로 향상시키고 유지시키는 실험을 진행하였다. 이러한 야외환경에서의 운영능력을 확보 후 생태계 추적의 case study로 pheromone trap의 active space내에서 유인반응에 유의한 영향을 미치는 요인을 규명하기 위하여 H. halys와 R. pedestris 두 종을 대상으로 harmonic radar를 이용하여 해당 landscape 내에서의 이동경로 추적연구를 진행하였다. 앞서의 2종에 대해 본 실험에서 harmonic radar 및 pheromone trap을 통해 얻어진 분포 및 이동경로에 관한 자료의 타당성 검토를 위해서 2014-2017년 전국을 대상으로 각 도별로 high-elevation area와 low-elevation area의 산림/농림 생태계를 선정하고 총 126개의 표본조사 지역에서 R. pedestris 월동개체 분포를 3년간 조사하고 GIS 분석을 진행하였으며, 현재 이를 통하여 임상도 기반 및 산림입지토양도 기반 출현지점 위치를 파악하고 harmonic radar 추적을 통해 얻어진 이동경로와 결합하여 분산생태에 관한 연구를 진행하였다. 이와 더불어 본 연구에서는 곤충 이동 모니터링에 있어서 기존의 트랩과 연동하여 활용할 수 있는 energy harvesting device 기반 능동형 트랩 개발을 위한 기초연구를 수행하였다. 이러한 접근법은 곤충 모니터링에 있어서 관행적인 저가의 기법 (예, 점착트랩)과 고가의 이론적 기법 (예, 전자코) 사이의 실용적인 모니터링 기법의 기반연구로 그 의미가 있다. Energy harvesting device 기반 모니터링 시스템 개발을 위한 연구의 경우 기존의 연구가 전무한 상황에서 압전소자를 통한 에너지 발생 및 저장에 필요한 최소임계 충돌에너지가 곤충 2종 H. halys와 R. pedestris의 페로몬에 대한 반응비행으로 발생 가능한지의 여부를 분석하는 것에 초점을 두었다. 역학적 에너지의 보존 법칙을 이용하여 곤충의 위치에너지-운동에너지간의 상관관계를 분석하고 transducer 센서를 이용하여 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 측정하였다. 실험을 통하여 곤충무게, 높이에 따른 발생전압간의 상관관계를 규명하였으며, 분석 결과 R. pedestris와 B. terrestris의 비행에 의해 발생하는 충돌에너지의 크기는 약 40cm 높이에서 자유낙하에 의해 발생하는 에너지에 해당하는 0.0352J과 0.9005J인 것으로 분석되었다. (출처 : 연구결과 요약문 4p) |
