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문제 정의
- 이에 이 연구는 우리나라 중부지방에서 개미가 종자를 분산시키는 식물종과 그 종자의 특성을 밝히고자, 2011년 4월부터 9월까지 개화와 결실, 열매 수집, diaspore 특성, 관련된 개미종을 조사하였다.
제안 방법
- 종자산포를 위하여 개미에게 보상할 엘라이오솜을 부착한 종자를 종자와 구별하여 diaspore(산포체 또는 전파체)라 한다. Diaspore를 5립 또는 10립씩을 4~6반복으로 평량하고, 확대경과 핀셋을 이용하여 엘라이오솜을 떼어내고 종자들을 평량하여 엘라이오솜의 중량과 엘라이오솜의 중량 비율을 산출하였다.
- 조사대상 식물의 성숙한 열매를 채취하여 밀봉저장하여 실험실로 가져와서 그늘에서 풍건하여 채종하였다. 각 식물종 별로 30립 이상의 diaspores와 종자의 중량을 분석용 저울(METTLER AJ100)로 측정하였다. 종자산포를 위하여 개미에게 보상할 엘라이오솜을 부착한 종자를 종자와 구별하여 diaspore(산포체 또는 전파체)라 한다.
- 식물종별 diaspore(종자+엘라이오솜)를 목재로 제작한 접시(11㎝×8㎝×0.5㎝)에 5립씩 배열하여 개미집이 분포하는 숲 가장자리와 공원지역에 배치하고 종자를 물어가는 개미를 관찰하였다(Figure 2 참조).
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2. Diaspore 특성 조사
조사대상 식물의 성숙한 열매를 채취하여 밀봉저장하여 실험실로 가져와서 그늘에서 풍건하여 채종하였다. 각 식물종 별로 30립 이상의 diaspores와 종자의 중량을 분석용 저울(METTLER AJ100)로 측정하였다.
- 5㎝)에 5립씩 배열하여 개미집이 분포하는 숲 가장자리와 공원지역에 배치하고 종자를 물어가는 개미를 관찰하였다(Figure 2 참조). 현장에서 종자를 물어가는 개미와 주변에서 관찰되는 개미를 종별로 3마리 이상씩 포획하여 실험실에서 종을 동정하고, 필요시 사진을 촬영하였다. 포획된 개미는 표본을 만들어 상지대 곤충표본실에 보관하였다.
대상 데이터
- 개미가 종자를 분산시키는 식물로 밝혀진 분류군(Rico-Gray and Oliveira, 2007)에 속하는 자생식물들을 연구대상 식물종으로 선택하였다. 조사대상지는 원주시를 중심으로 한 중부지방에서 개화를 관찰하고, 열매를 채취하여 화기구조, 종자 및 엘라이오솜 형태 등은 10-80× 실체현미경(V8 Discovery, Zeiss, Germany) 하에서 관찰하고 필요한 사진을 촬영하였다.
- 조사대상지는 원주시를 중심으로 한 중부지방에서 개화를 관찰하고, 열매를 채취하여 화기구조, 종자 및 엘라이오솜 형태 등은 10-80× 실체현미경(V8 Discovery, Zeiss, Germany) 하에서 관찰하고 필요한 사진을 촬영하였다.
성능/효과
- Diaspore(종자+엘라이오솜), 종자, 엘라이오솜 등의 중량, 엘라이오솜의 중량비(엘라이오솜 중량/Diaspore 중량×100, %) 등의 조사항목들은 공통적으로 식물종간 고도의 통계적 유의차가 인정되었다.
- 급여시험지에서 관찰된 개미는 곰개미, 주름개미, 고동털개미, 누운털개미, 일본왕개미, 긴호리가슴개미, 사쿠라개미 등 총 7종이었다. diaspore를 물어가는 개미종은 곰개미(Figure 2C), 누운털개미(Figure 2E), 주름개미(Figure 2D), 긴호리가슴개미(Figure 2F), 고동털개미 등 5종이었으며, 상대적으로 몸집이 큰 곰개미는 모든 종의 diaspore를 빈번하게, 몸집이 작은 편인 고동털개미와 누운털개미도 비교적 많은 diaspore를, 몸집이 아주 작은 긴호리가슴개미와 주름개미는 상대적으로 작은 diaspore를 물어가는 것으로 나타났다. 그러나 야외에서 함께 서식하는 몸집이 큰 일본왕개미나 몸집이 작은 사쿠라개미 등은 diaspore를 물어가지 않았다.
- 목재로 제작한 접시에 diaspore(종자+엘라이오솜)를 배열하여 diaspore를 물어가는 개미를 관찰하면서 촬영한 사진을 Figure 2에 보였다. 급여시험지에서 관찰된 개미는 곰개미, 주름개미, 고동털개미, 누운털개미, 일본왕개미, 긴호리가슴개미, 사쿠라개미 등 총 7종이었다. diaspore를 물어가는 개미종은 곰개미(Figure 2C), 누운털개미(Figure 2E), 주름개미(Figure 2D), 긴호리가슴개미(Figure 2F), 고동털개미 등 5종이었으며, 상대적으로 몸집이 큰 곰개미는 모든 종의 diaspore를 빈번하게, 몸집이 작은 편인 고동털개미와 누운털개미도 비교적 많은 diaspore를, 몸집이 아주 작은 긴호리가슴개미와 주름개미는 상대적으로 작은 diaspore를 물어가는 것으로 나타났다.
- 10㎎으로 가장 가벼웠다. 엘라이오솜 중량비는 애기똥풀이 32.97%로 가장 높았고, 다음으로 산괴불주머니, 금낭화, 피나물, 둥근털제비꽃 순이었으며, 얼레지가 3.20%로 가장 낮았다.
- 종자중량은 거의 같은 경향으로 나타났다. 엘라이오솜의 중량은 얼레지가 2.36㎎으로 가장 무거웠고, 다음으로 금낭화, 피나물, 노랑제비꽃, 둥근털제비꽃의 순이었으며, 애기똥풀이 0.10㎎으로 가장 가벼웠다. 엘라이오솜 중량비는 애기똥풀이 32.
- 제한된 조사원과 시간적 공간적 제약으로 충분한 조사가 어려웠으나, 이번 조사에서 확인된 개미가 종자를 퍼뜨리는(엘라이오솜을 종자에 부착한) 식물종을 24종을 확인하였다. 제비꽃과의 둥근털제비꽃을 비롯한 12종, 꿀풀과의 광대수염 등 3종, 양귀비과의 피나물 등 2종, 현호색과의 금낭화 등 2종, 백합과의 얼레지 등 3종, 괭이밥과의 괭이밥 등 2종이었다. 이러한 결과는 Rico-Gray and Oliveira(2007)가 온대에 속하는 북미 동부, 일본 및 지중해 지역에 1.
- 종자에 엘라이오솜이 뚜렷이 부착되어 있고 종자 급여시험에서 개미가 이들 diaspores를 물어가는 것이 확인된 식물종의 목록을 Table 1, diaspore의 형태적 특성을 Figure 1에 각각 보였다. 제한된 조사원과 시간적 공간적 제약으로 충분한 조사가 어려웠으나, 이번 조사에서 확인된 개미가 종자를 퍼뜨리는(엘라이오솜을 종자에 부착한) 식물종을 24종을 확인하였다. 제비꽃과의 둥근털제비꽃을 비롯한 12종, 꿀풀과의 광대수염 등 3종, 양귀비과의 피나물 등 2종, 현호색과의 금낭화 등 2종, 백합과의 얼레지 등 3종, 괭이밥과의 괭이밥 등 2종이었다.
- Diaspore(종자+엘라이오솜), 종자, 엘라이오솜 등의 중량, 엘라이오솜의 중량비(엘라이오솜 중량/Diaspore 중량×100, %) 등의 조사항목들은 공통적으로 식물종간 고도의 통계적 유의차가 인정되었다. 조사대상 8종 중에서 Diaspore 중량은 얼레지가 74.08㎎으로 가장 무거웠고, 다음으로 금낭화, 노랑제비꽃, 피나물, 둥근털제비꽃 순이었으며, 애기똥풀이 0.29㎎으로 가장 가벼웠다. 종자중량은 거의 같은 경향으로 나타났다.
후속연구
- 이러한 결과는 동북아시아에 속하는 우리나라에도 개미와 엘라이오솜을 매개로 상리공생하는 식물종들이 분포함을 확인하였으며, 앞으로 더 많은 식물종들에서 이러한 상리공생이 확인될 것이라 기대한다. 그리고 개미의 이러한 행동이 많은 엘라이오솜을 부착한 식물종들의 적응성을 높이고, 새로운 서식처로 전파되어 생육하는가에 대한 구명도 이루어져야 할 것이라 판단되며, 개미와 식물의 상리공생을 제대로 파악하기 위해서는 식물종과 개미에 대한 추가조사와 급여시험 등의 많은 연구가 필요할 것이라 사료된다.
- 이러한 결과는 동북아시아에 속하는 우리나라에도 개미와 엘라이오솜을 매개로 상리공생하는 식물종들이 분포함을 확인하였으며, 앞으로 더 많은 식물종들에서 이러한 상리공생이 확인될 것이라 기대한다. 그리고 개미의 이러한 행동이 많은 엘라이오솜을 부착한 식물종들의 적응성을 높이고, 새로운 서식처로 전파되어 생육하는가에 대한 구명도 이루어져야 할 것이라 판단되며, 개미와 식물의 상리공생을 제대로 파악하기 위해서는 식물종과 개미에 대한 추가조사와 급여시험 등의 많은 연구가 필요할 것이라 사료된다.
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