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문제 정의
- 생물다양성 조사에 있어서 종다양도가 높은 곤충의 비중이 매우 크다는 사실에도 불구하고, 실제로 대부분의 산지에 대한 육상 곤충상 조사는 지리적 여건 등으로 인해 연간 조사 횟수가 수차례로 그치고 있으며 이는 경우에따라서 그 지역의 전반적인 곤충상을 대변하기에는 조사 횟수가 부족하다고 볼 수도 있는 상황이다. 따라서 곤충 다양성을 연구함에 있어서 채집의 방법, 시기 및 횟수가 미치는 영향을 평가하고자 이번 조사를 실시하였다.
제안 방법
- 2)를 매번 각 장소마다 동시에 적용하였다. Light trape bucket hap을 의미하며, 첫 날 저녁 6시부터 당일 밤 12시까지 UV light (black light, 8W)를 켜서 자외선에 유인되는 곤충이 플라스틱 통 안으로 들어오게 하여 채집하였고, net sweepinge 포충망으로 주변을 20분간 sweeping 및 눈에 띄는 곤충을 중심으로 채집 하였다. 그러나 이 방법은 채집자의 채집능력이나 곤충에 대한선호도 혹은 당시의 상황에 따라 편차가 클 수 있어 가능한 한 참고자료로만 활용하였다.
- 그러나 이 방법은 채집자의 채집능력이나 곤충에 대한선호도 혹은 당시의 상황에 따라 편차가 클 수 있어 가능한 한 참고자료로만 활용하였다. Pit&U trape 각 장소마다 3개를 설치하였으며, 서로 약 3 m 간격이 되도록 3곳을 선정하여 흙바닥과 같은 높이에 플라스틱 통(내경 57 mm) 으로 된 함정을 묻었고 함정으로 사용한 통 안에는 유인제를 넣지 않고 향이 없는 비눗물을 넣었는데, 이는 유인제에 더 잘 반응하는 곤충이 편중되어 잡히는 것을 피하기 위해서였다. 이들 pitfail trape 설치 후 사흘째 되는 날 수거하였다.
- 종 또는 OTU의 구분을 위한 자료는 한국 및 일본의 전문도감을 주로 활용하였으나, 참고문헌에는 포함시키지 않았다. 각각의 개체들은 정리가 끝나면 개체마다 채집정보에 관한 라벨(label)을 첨부한 후, 어느 곤충 목(Order)에서 몇 개의 OTU가 각각 몇 개체씩 채집되었는지를 조사하였다. 곤충강 내 각 곤충목은 다음과 같은 약자를 사용하여 구분하였으며, 곤충은 아니지만 곤충강에 가까운 거미강은 ar로 표시하였다.
- 조사하였다. 물론 각 채집방법별 또는 특정 분류군을 대상으로 할 경우 2주후 비율에 있어서 상당한 차이를 나타낼 수 있음은 분명하지만, 여기서는 한 지역의 전체적인 곤충상을 조사하는 상황에 대한 실험이므로 전체를 통합한 평균적인 내용만 알아본다. 따라서 첫 채집 이후 2주후의 채집에서 아직 중복 채집되지 않고 남아있는 종의 비율은 평균 70% 정도에 이른다.
- 않는 곳을 선정하여 가슴 높이에 해당되도록 설치하고 이튿날 수거하여 조사하였다. 이들 채집방법은 국제생물 다양성 기구인 DIVERSITAS 산하 아시아기구 DIWPA 내 IBOY의 생물다양성 연구기준을 최대한 참조하였다 (Nakashizuka and Stork, 2002).
- 이들 남은 종수에 대한 그래프를 동일한 출발점에서 시작하여 매 2주마다 어느 정도의 비율로 줄어드는지를 알아보기 위해, 마지막 채집을 제외한 각 채집으로부터 그 다음 2주후의 채집에서 다시 채집되지 않은 종의 비율을 조사하였다. 물론 각 채집방법별 또는 특정 분류군을 대상으로 할 경우 2주후 비율에 있어서 상당한 차이를 나타낼 수 있음은 분명하지만, 여기서는 한 지역의 전체적인 곤충상을 조사하는 상황에 대한 실험이므로 전체를 통합한 평균적인 내용만 알아본다.
- ), 곤충 목(Order), 곤충종(OTU), 및 개체수(N_SPM)로 구분하여 데이터베이스를 구축하였다 또한 이들 자료를 기본적으로 각 채집단위별로 정리하였는데, 이 양식은 각 채집 시기, 장소 및 방법별로 어떤 곤충 목에서 몇 가지 OTU가몇 개체씩 채집되었는지를 테이블 형식과 그래프로 정리하였으며, 모두 16(시기) X 4 (장소) X 4 (방법)의 256가지로 정리되었다. 이후, 이들 데이터들을 모두 취합하여 전체에 대한 다양한 비교분석을 실시하였다.
- 만들었다. 종의 동정까지는 긴 시간이 걸렸으나, 일부는 종 동정이 완료되지 못하였는데, 이번 조사는 어느 종이 채집되었는지를 알기 위해 종을 동정하는 것보다는 종별로 구분하여 얼마나 많은 종들에 대해 얼마나 많은 개체가 채집되었는지가 관심사이므로 여기서는 종명 대신 OTU (operational taxonomic unit)를 혼용하여 사용한다. 종 또는 OTU의 구분을 위한 자료는 한국 및 일본의 전문도감을 주로 활용하였으나, 참고문헌에는 포함시키지 않았다.
- 채집된 곤충들에 대한 정보는 Excel 및 Access (MS) 를활용하여 날짜(Date), 채집장소(Site), 채집방법(Coll.), 곤충 목(Order), 곤충종(OTU), 및 개체수(N_SPM)로 구분하여 데이터베이스를 구축하였다 또한 이들 자료를 기본적으로 각 채집단위별로 정리하였는데, 이 양식은 각 채집 시기, 장소 및 방법별로 어떤 곤충 목에서 몇 가지 OTU가몇 개체씩 채집되었는지를 테이블 형식과 그래프로 정리하였으며, 모두 16(시기) X 4 (장소) X 4 (방법)의 256가지로 정리되었다. 이후, 이들 데이터들을 모두 취합하여 전체에 대한 다양한 비교분석을 실시하였다.
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채집 방법
채집방법(Collection method, Coll.)으로는 light trap (L), net sweeping (N), pitfail trap (P), window trap (W) 의네 가지(Fig. 2)를 매번 각 장소마다 동시에 적용하였다. Light trape bucket hap을 의미하며, 첫 날 저녁 6시부터 당일 밤 12시까지 UV light (black light, 8W)를 켜서 자외선에 유인되는 곤충이 플라스틱 통 안으로 들어오게 하여 채집하였고, net sweepinge 포충망으로 주변을 20분간 sweeping 및 눈에 띄는 곤충을 중심으로 채집 하였다.
- 교내곤충상 조사는 인근 충남대에서도 보고된 바 있으나(Choi, 2000), 채집된 곤충의 종류만이 제시되었기에 비교연구는 실시하지 않았다. 채집시기는 2003년 3월말부터 10월 말까지 약 2주 간격으로 모두 16회 실시하였다(Table 1). 1회의 채집은 방법에 따라 길게는 사흘에 걸쳐 이루어졌으며, 채집은 매 2주마다 실시하되 가능한 한 비가 오는 날을 피하여 실시하였으나 드물게는 마무리하기 전에 비가 잠시 내린 경우도 있었다.
대상 데이터
- 1. Four collecting sites (A~D) selected for insect diversity study inside the Chungbuk National University.
- 이번 조사를 통하여 분석된 총채집종(OTU)수 및 총 개체 수는 672종, 8047개체이다(표 2). 종당 평균 약 12.
- 채집장소는 수풀이 비교적 잘 우거지고 건물과 조명으로부터 먼 곳으로 4곳을 선정하였으며, 각각 A(의대), B(테니스), C(본부), D(농대)로 명명하였고 그 위치는 Fig. 과 같다. 교내곤충상 조사는 인근 충남대에서도 보고된 바 있으나(Choi, 2000), 채집된 곤충의 종류만이 제시되었기에 비교연구는 실시하지 않았다.
- 채집조사는 지리적으로 접근이 가장 용이하여 정기조사가 원활한 충북대학교 내에서 실시하였다. 채집장소는 수풀이 비교적 잘 우거지고 건물과 조명으로부터 먼 곳으로 4곳을 선정하였으며, 각각 A(의대), B(테니스), C(본부), D(농대)로 명명하였고 그 위치는 Fig.
성능/효과
- 4가지 채집방법에 대하여 비교해보면, L(ight trap), N(et sweeping), P(itfall trap), W(indow trap) 방법을 통해 각각 501, 107, 86, 119종이 채집되었다. 이 결과를 그대로 해석하면, 가장 다양한 곤충상을 조사할 수 있는 방법은 UV 형광등을 이용한 light trap, 즉 유아등 채집법으로 볼 수 있다.
- 반면에, 그동안 출입이 힘들었던 정문 테니스장 뒤편 숲은 종 수 및 개체 수에 있어서 가장 적은 수가 채집되어 생각보다 다양성이 떨어지는 곳으로 나타났는데, 이는 숲을 구성하는 식물의 종류와 관계가 있어 보인다. 각 채집지역에 대한 식생을 조사해본 결과, A(의대)지역이 상층과 하층에서 식생이 다양한 편인 반면, B(테니스)지역은 상층이나 하층에서 모두 단조로운 것을 알 수 있었다(표 4).
- 그 중 나비목이 가장 많은 종수를 보였고, 이어서 딱정벌레목, 파리목, 벌목의 순서였다. 개체수에 있어서는 전술한 바와 같이 톡토기목이 가장 많았으며, 톡토기목을 제외하면 나비목, 파리목, 딱정벌레목에서 많은 개체가 채집되었다 하지만 현재 가장 많은 종수가 알려진 목은 딱정벌레목으로 전체 곤충 종수의 약 40-45%를 차지하는데, 이번 조사에서 딱정벌레목보다 오히려 나비목이 가장 많이 채집된 것은 곧 채집방법의 선택에 따라 채집되는 종류에 영향이 크다는 것을 의미하겠다.
- 그 중 나비목이 가장 많은 종수를 보였고, 이어서 딱정벌레목, 파리목, 벌목의 순서였다. 개체수에 있어서는 전술한 바와 같이 톡토기목이 가장 많았으며, 톡토기목을 제외하면 나비목, 파리목, 딱정벌레목에서 많은 개체가 채집되었다 하지만 현재 가장 많은 종수가 알려진 목은 딱정벌레목으로 전체 곤충 종수의 약 40-45%를 차지하는데, 이번 조사에서 딱정벌레목보다 오히려 나비목이 가장 많이 채집된 것은 곧 채집방법의 선택에 따라 채집되는 종류에 영향이 크다는 것을 의미하겠다.
- 물론 각 채집방법별 또는 특정 분류군을 대상으로 할 경우 2주후 비율에 있어서 상당한 차이를 나타낼 수 있음은 분명하지만, 여기서는 한 지역의 전체적인 곤충상을 조사하는 상황에 대한 실험이므로 전체를 통합한 평균적인 내용만 알아본다. 따라서 첫 채집 이후 2주후의 채집에서 아직 중복 채집되지 않고 남아있는 종의 비율은 평균 70% 정도에 이른다. 즉, 평균적으로 첫 채집 이후 2주 만에 다시 채집을 하여도 실제로 동일한 종이 채집되는 비율은 30% 정도에 불과하다.
- 시기별로 조사된 곤충의 목별 종수를 볼 때 (Fig. 3), 5월 중순부터 7월 하순 내지 8월 초순까지가 가장 높은 곤충 다양성을 나타내 었으며, 특히 나비목(LE) 곤충은 5 월 중순부터 8월 하순까지 많은 종들이 나타났다. 반면, 파리목(DI)이나 벌목(HY)에서는 한여름인 7월에서 8월 사이에 오히려 다양성이 감소하는 것을 알 수 있었는데, 이 같은 현상은 나비목에서도 7월에 일시적으로 나타나는 것을 볼 수 있었다.
- 그러나 light trap으로 잡힌 곤충상이 다른 채집 방법에 의해 잡힌 곤충상과 종류에 있어서 차이가 크다면 이 방법은 비록 중요한 방법으로 활용되어야 하더라도, 이 방법만으로는 어떤 지역의 곤충상을 대표할 수 있는 결과를 낼 수가 없을 것이다. 실제로 채집방법간에 서로 겹치는 종의 비율을 보면 Light Hap의 10%에 해당하는 종만이 다른 방법에 의해서도 채집된 것으로 나타났으며, 반면 pitfail trap 이나 window trape 각각 그 방법만으로 채집되는 종의 비율이 40% 이하여서, 60% 이상의 종이 다른 채집 방법에 의해서도 채집되는 것으로 조사되었다. Table 5의 결과를 바탕으로 볼 때, 가장 좋은 방법은 L, 즉 light trap이 되겠다.
- 107, 86, 119종이 채집되었다. 이 결과를 그대로 해석하면, 가장 다양한 곤충상을 조사할 수 있는 방법은 UV 형광등을 이용한 light trap, 즉 유아등 채집법으로 볼 수 있다. 그러나 light trap으로 잡힌 곤충상이 다른 채집 방법에 의해 잡힌 곤충상과 종류에 있어서 차이가 크다면 이 방법은 비록 중요한 방법으로 활용되어야 하더라도, 이 방법만으로는 어떤 지역의 곤충상을 대표할 수 있는 결과를 낼 수가 없을 것이다.
- 672종, 8047개체이다(표 2). 종당 평균 약 12.0개체에 해당하지만, 실제로 토양 속 미소곤충인 톡토기류 (CB)처럼 종종 대량 발생하는 경우 많은 개체들이 채집되는데, 이번 조사에서도 10종의 톡토기 중 5종에서 300개체 이상 채집되었다. 실제로 톡토기목을 제외하고 비교해보면, 662종, 5169개체, 즉 종당 평균 약 7.
- 실제로 2주마다 채집을 실시하였을 때 처음에 채집된 종이 그 후 매 2주마다의 채집에서 끝까지 채집되지 않는 종의 수와 비율은 어떤지를 알아보았다 그림 5는 16회의 시기마다 채집된 종으로부터 그 후의 채집에서 여전히 채집되지 않고 있는 종의 수를 그래프로 나타낸 것이다. 주로 채집량이 많은 5월-8월의 채집을 비교해보면, 6월말과 8월초의 채집에서 종다양성도 높았지만 더 이상 채집되지 않은 종의 수가 높게 나타난(첫 채집 이후 더 이상 채집되지 않는 종수의 비율이 10월 말까지 50%를 넘음) 반면, 5월에서 6월 중순 사이에 채집된 종들에 대한 그래프선들을 보면 8월초 채집에서 채집되지 않고 남아 있는 종의 수가 비례적으로 더 많이 빠르게 줄어드는 것을 볼 수 있다(첫 채집 이후 더 이상 채집되지 않는 종수의 비율이 네 번째 채집에서 이미 50% 이하가 됨). 그 이유로는 여러가지 복합적 가능성이 있겠으며, 곤충의 2화기성 또는 전후 채집종의 구성에 따른 차이 등도 고려할 수 있으나 현재로서는 정확한 이유는 알 수가 없고, 환경분석, 장기적 반복실험, 종 동정 등 보다 복잡한 분석이 필요할 것으로 보인다.
- 각각 2368, 1570, 1990, 및 2119개체였다. 즉 총 종수 및 개체수에 있어서 모두 의대 뒤편 숲이 가장 곤충의 생물 다양성이 높은 곳으로 나타났으며, 이어서 종수에 있어서는 본부 앞 숲이 2위를 그리고 개체수에 있어서는 농대 뒤편이 2위를 차지하였다. 반면에, 그동안 출입이 힘들었던 정문 테니스장 뒤편 숲은 종 수 및 개체 수에 있어서 가장 적은 수가 채집되어 생각보다 다양성이 떨어지는 곳으로 나타났는데, 이는 숲을 구성하는 식물의 종류와 관계가 있어 보인다.
- 한편, 시기별로 채집된 곤충의 개체수를 비교해 보면, 전체적으로는 6월 중순에서 8월 초순까지 많은 개체 수가 조사되었으나, 실제로 톡토기목(CB)의 일부 대량 발생으로 인한 숫적 증가를 제외하면 시기별 개체수는 전체적으로 여름에 완만한 증가를 보이는 것으로 나타났다(Fig. 4).
후속연구
- 주로 채집량이 많은 5월-8월의 채집을 비교해보면, 6월말과 8월초의 채집에서 종다양성도 높았지만 더 이상 채집되지 않은 종의 수가 높게 나타난(첫 채집 이후 더 이상 채집되지 않는 종수의 비율이 10월 말까지 50%를 넘음) 반면, 5월에서 6월 중순 사이에 채집된 종들에 대한 그래프선들을 보면 8월초 채집에서 채집되지 않고 남아 있는 종의 수가 비례적으로 더 많이 빠르게 줄어드는 것을 볼 수 있다(첫 채집 이후 더 이상 채집되지 않는 종수의 비율이 네 번째 채집에서 이미 50% 이하가 됨). 그 이유로는 여러가지 복합적 가능성이 있겠으며, 곤충의 2화기성 또는 전후 채집종의 구성에 따른 차이 등도 고려할 수 있으나 현재로서는 정확한 이유는 알 수가 없고, 환경분석, 장기적 반복실험, 종 동정 등 보다 복잡한 분석이 필요할 것으로 보인다.
- 또 만약 다른 그룹과는 달리 곤충의 다양성과 동정에의 어려움을 인정하고 곤충상 조사에서만큼은 열 배 스무 배의 경비를 지원해주어 다양성조사의 질을 높인다고 해도 여전히 다른 문제가 있을 수 있는데, 예컨대 만약 매 2주마다 채집을 나가 20회의 채집을 했다 하더라도 이들 표본을 모두 정리하고 동정하기 위한 인력과 시간의 수급 자체가 현실적으로 어렵다는 점이다. 따라서 이러한 여건들을 감안할 때, 해결책으로 제시될 수 있는 것은, 먼저 종 동정까지를 목표로 하는 경우에는 그 분야의 전문가를 통해 이미 종 동정이 충분히 이루어질 수 있는 참고문헌들이 확보된 그룹(예컨대, 나비목에서는 대시류 몇 개 과들)을 대상으5, 선택된 대상에 맞는 채집 일정 하에 조사가 이루어지고, 이를 추후 전체적 다양성을 추정하는 extrapolation의 근간으로 하는 방법이 좋겠다. 또 만약 전체적인 곤충상 조사가 목적이라면 일단과 수준에서의 조사를 목표로 설정하되, 여건에 따라서 여기에 추가적으로 해당 연구자의 전문성이 포함될 수 있는 그룹 일부 종들에 대해서만 좀 더 상세한 조사를 하는 정도가 되어야 할 것이다.
- 따라서 이러한 여건들을 감안할 때, 해결책으로 제시될 수 있는 것은, 먼저 종 동정까지를 목표로 하는 경우에는 그 분야의 전문가를 통해 이미 종 동정이 충분히 이루어질 수 있는 참고문헌들이 확보된 그룹(예컨대, 나비목에서는 대시류 몇 개 과들)을 대상으5, 선택된 대상에 맞는 채집 일정 하에 조사가 이루어지고, 이를 추후 전체적 다양성을 추정하는 extrapolation의 근간으로 하는 방법이 좋겠다. 또 만약 전체적인 곤충상 조사가 목적이라면 일단과 수준에서의 조사를 목표로 설정하되, 여건에 따라서 여기에 추가적으로 해당 연구자의 전문성이 포함될 수 있는 그룹 일부 종들에 대해서만 좀 더 상세한 조사를 하는 정도가 되어야 할 것이다. 이 모든 경우에도 이번 연구 결과에서 보는 바와 같이 종다양성이 목표인 경우에는 결국 채집의 빈도가 높아야 하기 때문에, 지금까지의 곤충상 조사보다는 최소 서너 배의 비용이들 수밖에 없겠다 만약 한 지역의 조사에서, 여러 목에 대한 종 수준까지의 조사, 즉 대상범위가 넓고도 깊이 있는 조사를 목적으로 한다电 결국 각 분야의 전문가들이 모여, 각 해당 그룹을 책임지고 담당하여 조사하는 방법 밖에 없는데, 이 경우 그 조사비용은 전문가별로 활용하는 채집방법과 횟수에 따라 시간 소요의 정도가 결정될 수 있으며, 이 경우 Scudder(1996)의 예시를 참조하면 좋을 것이다.
- 이 모든 경우에도 이번 연구 결과에서 보는 바와 같이 종다양성이 목표인 경우에는 결국 채집의 빈도가 높아야 하기 때문에, 지금까지의 곤충상 조사보다는 최소 서너 배의 비용이들 수밖에 없겠다 만약 한 지역의 조사에서, 여러 목에 대한 종 수준까지의 조사, 즉 대상범위가 넓고도 깊이 있는 조사를 목적으로 한다电 결국 각 분야의 전문가들이 모여, 각 해당 그룹을 책임지고 담당하여 조사하는 방법 밖에 없는데, 이 경우 그 조사비용은 전문가별로 활용하는 채집방법과 횟수에 따라 시간 소요의 정도가 결정될 수 있으며, 이 경우 Scudder(1996)의 예시를 참조하면 좋을 것이다. 앞으로 이번 연구와 같은 데이터를 더 축적하고 분석하여 언제 어느 시기에 몇 차례, 어떤 방법으로 채집을 하는 것이 가장 효율성이 좋은지를 경우에 맞게 평가하여, 나름의 기준을 제시하고 그 기준을 만족시킬 수 있도록 하는 작업이 필요하겠다.
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