육추기 턱끈펭귄(Pygoscelis antarctica)의 섭식투자와 새끼의 성장

Abstract

Breeding seabirds need to efficiently manage their energy for feeding their chicks and maintaining their own body conditions at the same time. Chinstrap Penguins (Pygoscelis antarctica), one of the top predators in the Antarctic marine ecosystem, may change their energy consumption for foraging (hereafter, foraging effort) and their foraging sites according to several factors, such as size of the chicks and the marine environments. This study aimed to understand the relationship between marine environments and foraging area selection by breeding Chinstrap Penguins, to identify the relationship between breeding indicators and parents foraging behavior, and to investigate potential factors that influence the foraging efforts of the breeding adults. The Chinstrap Penguins were expected to enhance their foraging efficiency by selecting a foraging site where the marine productivity was higher than in surrounding areas. The foraging frequency of penguin parents may be correlated to the growth rate of their chicks, while foraging trip duration is not. Furthermore, The foraging efforts of the penguin parents might increase as the guarding period progresses and the marine productivity decreases. Using a tracking survey with remote sensing data, this study examined foraging behavior and site selection and compared marine productivity of the core foraging area and surrounding areas to examine the hypotheses. A total of 106 Chinstrap Penguins rearing two chicks each were tracked by GPS loggers and time-depth recorders (TDR) during 4 breeding seasons from 2015/16 to 2018/19 on King George Island in the South Shetland Islands. The body masses of the chicks were measured before and after the telemetry study in 41 nests where both parents were tracked. Phytoplankton concentrations collected by remote sensing data were used as indicators of marine productivity in different seasons. The telemetry study indicated that the Chinstrap Penguins moved 15.05 ± 10.16 km away from the breeding colony for 9.48 ± 5.11 hours for foraging, and the foraging duration of the 2015/16 breeding season was longer than that of the other seasons. The parents performed 182.51 ± 158.80 foraging dives per day, spending 3.85 ± 2.47 hours daily underwater. The marine chlorophyll-a concentration in the foraging range of the penguins ranged from 0.33 mg/m3 to 2.15 mg/m3 over the study periods. In the early guarding seasons, the core foraging areas had significantly higher marine productivity than the surrounding areas, which means the penguins selectively use the marine space according to the marine productivity. The parents total foraging duration had no relationship to the chicks growth rate, but the frequency of foraging trips did increase their growth rate. Trip duration of breeding Chinstrap Penguins, an indicator of foraging efforts per trip, decreased as the breeding season progressed. The foraging dive duration per day, indicator of foraging efforts per individual penguin, increased when the marine productivity increased. Marine productivity in the early breeding period, estimated with the marine chlorophyll- a concentration, may reflect prey abundance to the Chinstrap Penguins, especially in shelf areas close to their breeding colony. However, it may not reflect prey abundance in the late guarding season, when the penguins consume more of their food near the colony. The parents foraging trip frequency was related to the growth rate of their chicks; however, the relationship was not significant. As the chicks grew older, the parent penguins changed their foraging strategy to shorter and more frequent trips to get more food. In a favorable marine environment, the penguins spend more time in foraging dives. When there is enough food to provision their chicks, the parent penguins are able to find high quality food or maintain themselves with the energy efficient foraging strategy. The antarctic marine environment changes through the seasons, and recent krill fisheries and climate change are no doubt involved in these marine ecosystem changes. Marine environment changes may negatively affect the foraging ecology and population fluctuation of Chinstrap Penguins. This study emphasizes the importance of monitoring on both marine environment and foraging behaviors of penguins to identify potential threats under predicted changes in marine envrionments in Antarctica.

번식 중인 바닷새는 스스로의 몸을 유지함과 동시에 새끼를 육추하기 위해 에너지를 효율적으로 관리하여야 한다. 턱끈펭귄속(Pygoscelis) 펭귄은 남극 해양생태계 내 상위포식자로서, 해양환경을 비롯한 여러 요인의 영향을 받아 먹이활동 장소 및 먹이활동에 투자하는 시간과 에너지(이하 섭식 투자)가 변하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 해양환경과 육추기 턱끈펭귄(Pygoscelis antarctica)의 섭식장소 사이의 연관성을 확인하고, 새끼의 성장에 부모의 섭식행동이 주는 영향과 턱끈펭귄의 섭식 투자에 영향을 주는 요인들을 알아보고자 하였다. 턱끈펭귄은 섭식 효율을 높이고, 육추와 개체의 건강유지를 동시에 하기 위해 해양생산성이 높은 지역을 선택적으로 이용할 것으로 기대되었다. 또한 턱끈펭귄의 새끼는 부모의 먹이활동 빈도가 증가할수록 성장이 빨라질 것이며, 턱끈펭귄 부모의 섭식 투자는 새끼의 먹이 요구량이 증가하는 육추기 후반으로 갈수록, 또 해양생산성이 낮을수록 증가할 것으로 기대되었다. 이를 검증하기 위해 본 연구에서는 추적조사를 통해 턱끈펭귄 부모의 섭식활동과 공간이용을 밝히고, 원격탐사자료를 이용해 주요섭식지와 그 주변 지역의 해양생산성을 비교하였다. 또한 새끼의 성장률에 영향을 주는 부모의 섭식행동과 부모의 섭식 투자에 영향을 주는 요인들을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 남극 남셰틀랜드 군도의 킹조지섬에서 2015/16년 번식기부터 2018/19년 번식기까지 총 4회의 번식기 동안 섭식 및 번식 생태를 조사하였다. 2마리 새끼를 키우는 106개체의 턱끈펭귄에게 위치추적장치와 잠수기록계를 부착하여 추적 조사를 실시하였으며, 또한 해당 개체가 육추하는 41개의 둥지에서 새끼의 무게를 측정하고 그 성장률을 추정하였다. 턱끈펭귄 번식지 주변의 해양환경을 추정하기 위해 원격탐사자료를 통해 해양 표면의 식물플랑크톤 농도(엽록소-a)를 구하였으며, 이를 해양의 일차생산성 지표로 이용하였다. 본 연구에서 추적된 턱끈펭귄은 9.48 ± 5.11시간 동안 번식지에서 15.05 ± 10.16 km 떨어진 지점까지 섭식이동하는 것으로 나타났으며, 2015/16년 번식기 섭식이동은 다른 번식기에 비해 길게 이루어 졌다. 턱끈펭귄은 일평균 182.51 ± 158.80회에 걸친 섭식잠수를 통해 매일 3.85 ± 2.47시간을 수면 아래에서 보내는 것으로 나타났다. 턱끈펭귄 섭식지 내 해양 엽록소-a 농도는 시기에 따라 0.33 mg/m3 – 2.15 mg/m3으로 변화하였으며, 분포가 변화하였다. 그러나 육추 초기 턱끈펭귄의 주요섭식지는 그 주변 해역보다 해양생산성이 높게 나타나, 섭식지를 선택적으로 이용하는 것이 확인되었다. 부모의 먹이활동 시간에 따른 턱끈펭귄 새끼의 성장 차이가 나타나지 않았으며, 섭식이동 빈도의 증가에 따라 새끼의 성장이 빨라지는 경향이 나타났다. 턱끈펭귄은 육추기 후반으로 갈수록 각 섭식이동이 짧아졌으며, 해양생산성이 높은 시기일수록 개체가 하루동안 섭식을 위해 잠수하는 시간은 증가하였다. 턱끈펭귄의 육추초기 해양 표면 엽록소-a농도로 나타난 해양생산성은 턱끈펭귄의 먹이 환경을 반영하는 것으로 나타났으나, 육추후기에는 번식집단 내부 경쟁으로 인해 주변의 먹이가 감소함에 따라 해양생산성이 턱끈펭귄의 먹이환경을 직접적으로 반영하기 힘든 것으로 나타났다. 앞선 선행연구에서와 같이 턱끈펭귄 새끼의 성장은 부모의 섭식이동이 빈번할수록 빠르게 나타났으나, 적은 표본 수로 인해 그 영향이 미미하게 나타났다. 턱끈펭귄 부모의 각 섭식이동 시간은 육추기가 진행됨에 따라 감소하였다. 이는 새끼의 먹이요구도가 증가함에 따라 짧은 먹이활동을 더 빈번하게 수행하여 새끼의 증가한 먹이요구량을 충족시키는 것으로 추정된다. 또한 해양생산성이 높은 시기에 턱끈펭귄 부모의 일일 섭식잠수 시간이 증가하였으며, 이는 먹이가 풍부할 때 섭식에 여유가 생긴 부모 개체가 섭식전략을 변화시킨 것으로 보인다. 해양생산성이 높을 시기에 턱끈펭귄 부모는 고영양의 먹이를 선택적으로 섭식하기 위해 더 깊은 잠수를 오랫동안 하거나 또는 일반적으로 육추기동안 단시간에 많은 양의 먹이를 구하는 섭식전략을 취하는 것과 달리 먹이활동 시간을 늘리고 에너지 효율적인 섭식전략을 이용하는 것으로 추측된다. 극지 생태계에서 해양환경은 시기에 따라 크게 변동하며, 최근에는 기후변화와 크릴 어업이 턱끈펭귄의 섭식지에 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 이는 턱끈펭귄의 섭식행동, 나아가 개체군 변동에도 영향을 줄 수 있다. 따라서 해양환경과 턱끈펭귄의 섭식 및 번식 생태를 모니터링하여 추후 예측되는 해양환경 변화에 따른 턱끈펭귄 개체군 위협 요인을 파악할 필요가 있다.