멸종위기 부엽식물 가시연꽃 개체군의 분포, 멸종 원인 key factor에 대한 실험과 보전을 위한 관리전략 Key factors causing the Euryale ferox endangered hydrophyte in Korea and management strategies for conservation원문보기
가시연꽃은 우리나라 멸종위기식물 중에서 유일한 1년 생 부엽식물이다. 가시연꽃의 씨는 중요한 한약재로 사용되고 있고, 과거에는 강릉까지 폭넓게 출현했던 종이었으나 현재는 멸종위기식물로 지정되어 있다. 본 연구는 가시연꽃이 사라진 근본적인 원인을 파악하고, 이를 기본으로 생육지 관리에 적용하고자 시도되었다. 먼저 가시연꽃의 분포지를 조사하였고, 멸종의 원인(가설)을 부영양화, 저수지 집수역 내 토지이용 변화에 의한 토양퇴적, 습지의 수심 증가 등으로 설정하여 이를 실험으로 검증하고, 그 원인을 초기 발아의 특성과 관련지어 설명하고자 하였다. 가시연꽃은 과거에 비하여 그 분포지역이 위도 $1^{\circ}$ 나 줄어들었고, 자연 생육지는 열 곳에 불과하였다. 수질의 부영양화는 가시연꽃이 더 잘 자라게 하였고. 생육지에 토양이 퇴적되거나, 수심이 100cm 이상이면 유식물이 정착 되지 않았다. 따라서 가시연꽃의 생육지는 발아가 되는 봄철에 수심이 50cm 내외가 되도록 습지의 물을 조절하고, 주변에서 흙이 유입되지 않도록 줄과 같은 정수식물의 식생대를 조성하는 것이 중요하다고 판단된다.
가시연꽃은 우리나라 멸종위기식물 중에서 유일한 1년 생 부엽식물이다. 가시연꽃의 씨는 중요한 한약재로 사용되고 있고, 과거에는 강릉까지 폭넓게 출현했던 종이었으나 현재는 멸종위기식물로 지정되어 있다. 본 연구는 가시연꽃이 사라진 근본적인 원인을 파악하고, 이를 기본으로 생육지 관리에 적용하고자 시도되었다. 먼저 가시연꽃의 분포지를 조사하였고, 멸종의 원인(가설)을 부영양화, 저수지 집수역 내 토지이용 변화에 의한 토양퇴적, 습지의 수심 증가 등으로 설정하여 이를 실험으로 검증하고, 그 원인을 초기 발아의 특성과 관련지어 설명하고자 하였다. 가시연꽃은 과거에 비하여 그 분포지역이 위도 $1^{\circ}$ 나 줄어들었고, 자연 생육지는 열 곳에 불과하였다. 수질의 부영양화는 가시연꽃이 더 잘 자라게 하였고. 생육지에 토양이 퇴적되거나, 수심이 100cm 이상이면 유식물이 정착 되지 않았다. 따라서 가시연꽃의 생육지는 발아가 되는 봄철에 수심이 50cm 내외가 되도록 습지의 물을 조절하고, 주변에서 흙이 유입되지 않도록 줄과 같은 정수식물의 식생대를 조성하는 것이 중요하다고 판단된다.
Euryale ferox is only annual hydrophyte among endangered plants in Korea and its seed is high valuable medicinal material. This studies were carried to find out key factors that made E. ferox endanger in Korea and to apply the results for effective management of the natural wetlands inhabited by E. ...
Euryale ferox is only annual hydrophyte among endangered plants in Korea and its seed is high valuable medicinal material. This studies were carried to find out key factors that made E. ferox endanger in Korea and to apply the results for effective management of the natural wetlands inhabited by E. ferox. We investigated the distributed sites reported by previous studies and classified the distribution-affected factors into three categories, eutrophication(hypothesis 1), soil accumulation(hypothesis 2) and increasing of water level(hypothesis 3) in the habitat. These three hypotheses were tested in the field and explained the results with the morphological characteristics of seed germination stages of E. ferox. The geographical distribution ranges of E. ferox diminished at a rate of $1^{\circ}$ latitude with about 10 natural wetlands for last 30 years. Water eutrophication in the wetland had a positive effect on the establishment of E. ferox. But higher in soil accumulation and water depth, then lower in the establishment rate of E. ferox. These results indicate that water depth in the wetland must be below 50cm during the germination season, especially in May and emergent hydrophytes filter zone is need to protect soil accumulation from soil erosion within its watershed for the effective management of wetland with E. ferox.
Euryale ferox is only annual hydrophyte among endangered plants in Korea and its seed is high valuable medicinal material. This studies were carried to find out key factors that made E. ferox endanger in Korea and to apply the results for effective management of the natural wetlands inhabited by E. ferox. We investigated the distributed sites reported by previous studies and classified the distribution-affected factors into three categories, eutrophication(hypothesis 1), soil accumulation(hypothesis 2) and increasing of water level(hypothesis 3) in the habitat. These three hypotheses were tested in the field and explained the results with the morphological characteristics of seed germination stages of E. ferox. The geographical distribution ranges of E. ferox diminished at a rate of $1^{\circ}$ latitude with about 10 natural wetlands for last 30 years. Water eutrophication in the wetland had a positive effect on the establishment of E. ferox. But higher in soil accumulation and water depth, then lower in the establishment rate of E. ferox. These results indicate that water depth in the wetland must be below 50cm during the germination season, especially in May and emergent hydrophytes filter zone is need to protect soil accumulation from soil erosion within its watershed for the effective management of wetland with E. ferox.
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문제 정의
본 연구에서 가시연꽃이 서식지에서 사라지고 있는 현상을 구체적으로 밝히기 위하여 현재 분포지를 현장 조사하고, 현지조사 결과 멸종의 원인중 주된 요인으로 고려되는 수질의 부영양화에 의한 감소(수질의 부영양화 가설), 토양의 퇴적에 의한 감소(토양퇴적 가설), 수심에 의한 감소(수심 피해 가설) 등을 가설로 설정하고, 이를 야외 습지에서 실험하여 검증하고, 그 원인이 어떻게 가시연꽃의 정착에 영향을 미치는 가를 발아 특성을 분석하여 해석하고자 시도하였다.
가설 설정
② 토양퇴적 가설
가정: 가시연꽃이 사는 곳 중 그 개체군의 크기가 감소하고 있는 곳은 집수역 내에서 농경지로의 개발이나 도로건설 등이 행해지는 곳이다. 이러한 개발활동으로 인하여 생성되는 토양이 빗물에 쓸려 가시연꽃 생육지(저수지)로 유입되어 퇴적이 일어난다.
① 부영양화 가설
가정: 가시연꽃이 사는 곳 중 그 개체군의 크기가 감소하는 것은 습지의 수질이 부영양화되어 싹이 나도 곧바로 죽고, 발아는 했어도 과다 영양분으로 말미암아 그 후에 살아남지 못하기 때문일 것이다.
가정: 원래 가시연꽃은 관개용 저수지에서 생육한다(Yang, 1972). 그러나 현재 관개용 작은 저수지는 댐이나 대하천으로부터 농경지로 연결되는 관개수로가 발달되어 대부분 이용되지 않고 있다.
제안 방법
사용한 유기물은 오염토양을 고려하여 건조 계분을 사용하였다. 각 수조에 씨를 20개 씩 넣고 부엽이 나오는 개체를 기준으로 발아율을 측정하고, 생존율은 생육이 가장 왕성한 6월에 측정하였다.
5m)에 수심을 50-100cm로 유지시켰다. 그리고 영양분을 대조구(토양 유기물 5%)에 비하여 생토량 대비 3배(15%), 6배(30%), 9배(45%) 등으로 처리하였다. 이러한 토양 대비 유기물의 수준은 담수에서 부영양화가 충분히 될 수 있는 양이다(농어촌연구원 2005).
발아는 물속에서 성공하였지만, 그 후 초기생육이 되지 않거나 아니면 불량하여 잎이 수면 위에까지 자라지 못하고 생육 도중에 사라지는 경우가 흔히 있다. 따라서 본 연구에서는 가시연꽃의 초기 발생을 발아율(germination rate) 대신 부엽이 물위에 뜨는 것을 기준으로 한 정착율(establishment rate)로 표현하였다.
멸종의 원인은 저수지가 위치한 집수역의 특성을 분석하여 편의상 오폐수, 매립, 준설, 토사유입, 수심, 낚시질 등의 요인으로 구분하였다. 또한 이러한 요인은 현지에서 직접 조사하거나 현지에서 주민에게 설문하여 확인하였다.
개체수는 부엽 10-25개를 1개체로 하였다(유영한, 2008). 멸종의 원인은 저수지가 위치한 집수역의 특성을 분석하여 편의상 오폐수, 매립, 준설, 토사유입, 수심, 낚시질 등의 요인으로 구분하였다. 또한 이러한 요인은 현지에서 직접 조사하거나 현지에서 주민에게 설문하여 확인하였다.
실험: 5월 중순에 플라스틱수조(1m x 1m x 1.5m)에 흙 표면(0cm), 3cm, 6cm, 9cm등으로 처리한 후 100개의 가시연꽃 종자를 각각 심고 6월까지 발아율을 측정하였다. 이 때 수심은 50-60cm 로 유지하였다.
실험: 수심이 250cm 되는 인공연못에서 물을 완전히 빼고, 물을 채웠을 때 수심이 10cm, 50cm, 100cm, 150cm, 200cm 등이 되도록 조절하여 가시연꽃의 씨를 각각 흙 1cm정도에 40개씩 심고, 6월 하순까지 정착율을 조사하였는데, 정착율은 부엽이 나오는 수를 기준으로 하였다.
실험: 중부지방에서 보통 싹이 트는 5월 중순에 야외에서 논 흙이 30cm 정도가 든 플라스틱 수조(1m x 1m x 1.5m)에 수심을 50-100cm로 유지시켰다. 그리고 영양분을 대조구(토양 유기물 5%)에 비하여 생토량 대비 3배(15%), 6배(30%), 9배(45%) 등으로 처리하였다.
초기 발아특성은 5월 초순에 유리온실에서 유리 수조(30cm x 70cm x 50cm)에 가시연꽃 씨를 50개 놓고, 1-2일 간격으로 부엽이 나올 때 까지 관찰하여 근 출현, 하배축 출현, 상배축, 수중 잎 형성시기 등을 모니터링하여 기록하였다.
대상 데이터
현장조사 때 개체군이 20개체 이상인 지역은 편의상 양호한 곳으로, 그 이하인 곳은 멸종위기지역으로, 사라진 곳은 멸종지역으로 정하였다(유영한 2008). 개체수는 부엽 10-25개를 1개체로 하였다(유영한, 2008). 멸종의 원인은 저수지가 위치한 집수역의 특성을 분석하여 편의상 오폐수, 매립, 준설, 토사유입, 수심, 낚시질 등의 요인으로 구분하였다.
이러한 토양 대비 유기물의 수준은 담수에서 부영양화가 충분히 될 수 있는 양이다(농어촌연구원 2005). 사용한 유기물은 오염토양을 고려하여 건조 계분을 사용하였다. 각 수조에 씨를 20개 씩 넣고 부엽이 나오는 개체를 기준으로 발아율을 측정하고, 생존율은 생육이 가장 왕성한 6월에 측정하였다.
성능/효과
가시연꽃이 습지에서 사라진 원인으로는 오폐수 15건, 토양관련 36건(매립 29건, 준설 6건, 토사유입 1건), 낚시 2건 등 대부분이 인위적인 요인이었고, 외래종이나 초식곤충과 같은 생물학적인 요인은 7건, 알 수 없는 요인 기타가 10건으로 나타났다(Fig. 2).
수심이 깊어짐에 따라 가시연꽃의 정착율은 100cm부터 급격하게 감소하였고, 150cm이후에서는 전혀 출현하지 않았는데, 수심에 따른 광도도 기하급수적으로 감소하였다(Fig. 6). 이상으로 볼 때 수심이 깊어지면 가시연꽃의 정착이 되지 않는 것은 가시연꽃의 씨는 물속에서도 발아는 하지만, 물이 깊으면 그곳에 도달하는 빛의 양이 부족하여 결과적으로 잎 들이 광합성을 하지 못하기 때문에 나타나는 현상으로 판단된다.
우리나라에서 가시연꽃이 현재 생육하고 있거나 과거에 살았던 곳을 문헌과 현지답사를 통하여 파악한 결과 자생지는 7개 시․도, 19개 시․군에 걸쳐 모두 112개 지점이었고, 이 중 생육이 양호한 지점은 32곳(28.6%), 개체군이 감소하는 멸종위기지역 9곳(8.0%), 멸종지역 70곳(62.5%) 등으로 확인되었다(Fig. 1). 이러한 결과는 공과 백(1997)의 연구 결과와 같이 낙동강과 영산강의 배후습지에서 주로 출현한 것으로 나타났다.
6). 이상으로 볼 때 수심이 깊어지면 가시연꽃의 정착이 되지 않는 것은 가시연꽃의 씨는 물속에서도 발아는 하지만, 물이 깊으면 그곳에 도달하는 빛의 양이 부족하여 결과적으로 잎 들이 광합성을 하지 못하기 때문에 나타나는 현상으로 판단된다. 수심이 깊을 수록 부엽 잎의 크기가 작고, 잎자루의 길이가 길었다.
후속연구
특히 가시연꽃이 살고 있지만 습지보호지역인 우포늪을 제외한 곳에서는 안내판 만이 설치되어 있을 뿐 거의 대부분 지역이 방치되어 있고, 저수지내에서는 낚시 등과 같은 위협요인이 상존하고 있는 실정이다. 따라서 현 자연 분포지에 대한 관리 대책이 마련되어야 하고, 가시연꽃 개체군 변동을 주기적으로 모니터링하여야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
가시연꽃의 개체군 번식에 큰 장애요인은 무엇인가?
특히 본 연구의 대상 식물인 가시연꽃을 제외한 다른 63종의 멸종위기식물은 영양번식이 가능하여 실제적인 번식이나 복원이 유리한 편이나, 가시연꽃은 1년생 식물로 종자로만 번식을 하여 기존의 다른 식물의 종복원기술을 적용하기에도 어려운 형편이다. 더욱이 한 개체가 차지하는 면적은 100m2 이상이나 개체 당 결실하는 종자수가 500-600개에 불과하여 개체군의 번식에 큰 장애요인이 되고 있다(유영한, 2008). 또한 가시연꽃은 폐쇄화(cleistogamy)를 통하여 수정이 되어 개체군의 다양성이 떨어지게 되는 특성을 가지고 있다.
가시연꽃 종자의 씨의 특징은 무엇인가?
가시연꽃은 뿌리를 제외하고는 모두 날카로운 가시가 있으며, 잎은 우리나라 식물 중 가장 크고(지름 200cm), 잎자루 길이는 50 - 300cm로, 열매는 성숙하면 열매집이 터져 씨가 주변으로 산포된다. 가시연꽃 종자의 씨는 한방에서 귀중한 한약재로 사용되고 있으며(Rim, 1962), 식용하기에도 영양학적으로도 우수하고, 면역 증진효과 등에서도 효과가 있다(Puri 등, 2000)고 알려진 자원 식물이다.
가시연꽃이란 무엇인가?
가시연꽃은 우리나라 멸종위기식물 중에서 유일한 1년 생 부엽식물이다. 가시연꽃의 씨는 중요한 한약재로 사용되고 있고, 과거에는 강릉까지 폭넓게 출현했던 종이었으나 현재는 멸종위기식물로 지정되어 있다.
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