홀로세 기후최적기는 후빙기 동안에 가장 온난했던 시기로서 현재의 기온보다 $1-4^{\circ}C$ 높았다. 남방계식물들은 홀로세 기후최적기에 북쪽 또는 해발고도가 높은 지역으로 분포가 확장되었을 것으로 추정된다. 본 연구에서는 제주도, 남해안아구 또는 남부아구가 주 분포역이고 주 분포의 북방한계선에서 100 km이상 격리된 잔존집단이 존재하는 근거리 산포형의 남방계식물을 '기후최적기 잔존종'으로 규정하였다. 식물상 자료, 표본정보, 생태학적 연구 자료와 현장조사 자료를 분석하여 기후최적기 잔존종을 선정하고 이들의 분포도를 작성하였다. 화분층위학과 고생태학적 연구 자료를 근거하여 본 가설을 평가하였다. 그 결과 히어리, 소사나무, 노각나무와 같은 홀로세 기후최적기 잔존종은 기후최적기 동안에 북쪽으로 이주하였을 것으로 판단된다.
홀로세 기후최적기는 후빙기 동안에 가장 온난했던 시기로서 현재의 기온보다 $1-4^{\circ}C$ 높았다. 남방계식물들은 홀로세 기후최적기에 북쪽 또는 해발고도가 높은 지역으로 분포가 확장되었을 것으로 추정된다. 본 연구에서는 제주도, 남해안아구 또는 남부아구가 주 분포역이고 주 분포의 북방한계선에서 100 km이상 격리된 잔존집단이 존재하는 근거리 산포형의 남방계식물을 '기후최적기 잔존종'으로 규정하였다. 식물상 자료, 표본정보, 생태학적 연구 자료와 현장조사 자료를 분석하여 기후최적기 잔존종을 선정하고 이들의 분포도를 작성하였다. 화분층위학과 고생태학적 연구 자료를 근거하여 본 가설을 평가하였다. 그 결과 히어리, 소사나무, 노각나무와 같은 홀로세 기후최적기 잔존종은 기후최적기 동안에 북쪽으로 이주하였을 것으로 판단된다.
The Holocene Hypsithermal Interval(or climatic optimum) was the warmest post-glacial period: temperatures rose to as much as $1-4^{\circ}C$ above present temperatures. We hypothesize that southern plants expanded northward and upward during the Hypsithermal Interval. The Hypsithermal reli...
The Holocene Hypsithermal Interval(or climatic optimum) was the warmest post-glacial period: temperatures rose to as much as $1-4^{\circ}C$ above present temperatures. We hypothesize that southern plants expanded northward and upward during the Hypsithermal Interval. The Hypsithermal relict populations are defined as populations which distribute mainly in Is. Cheju and Southern subregions and have populations of short-distance dispersion separated by more than 100 km from the nearest distribution. The Hypsithermal relict species were identified and their distributions were mapped based on botanical floras and checklist, herbaria specimens, ecological studies, and field surveys of selected species. Evaluation of the hypothesis was based on reviews of published pollen stratigraphic and paleoecological studies. The results showed that the Holocene Hypsithermal relicts such as Corylopsis coreana Uyeki, Carpinus turczaninowii Hance, Stewartia koreana Nakai ex Rehder were expanded northward during the Holocene Hypsithermal Interval.
The Holocene Hypsithermal Interval(or climatic optimum) was the warmest post-glacial period: temperatures rose to as much as $1-4^{\circ}C$ above present temperatures. We hypothesize that southern plants expanded northward and upward during the Hypsithermal Interval. The Hypsithermal relict populations are defined as populations which distribute mainly in Is. Cheju and Southern subregions and have populations of short-distance dispersion separated by more than 100 km from the nearest distribution. The Hypsithermal relict species were identified and their distributions were mapped based on botanical floras and checklist, herbaria specimens, ecological studies, and field surveys of selected species. Evaluation of the hypothesis was based on reviews of published pollen stratigraphic and paleoecological studies. The results showed that the Holocene Hypsithermal relicts such as Corylopsis coreana Uyeki, Carpinus turczaninowii Hance, Stewartia koreana Nakai ex Rehder were expanded northward during the Holocene Hypsithermal Interval.
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문제 정의
특히 ‘한반도의 남부지역이 분포역의 중심인 남방계 식물들이 수백 km가량 떨어진 중부지방까지 언제, 어떤 경로로 이동을 하였고, 언제 주 분포역의 집단들과 격리가 되었는가?’ 대해서는 논의는 아직 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 주 분포역과 원거리 격리된 잔존집단이 한반도의 중부지방에 존재하는 남방계 식물에 대한 식물지리학적 고찰을 통하여 기후최적기의 한반도 식생과 기후환경을 추정하고 기후변화에 따른 정확한 식물분포 변화 예측을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
본 연구에서는 제주도와 남해안아구 또는 남부아구가 주 분포역인 남방계식물로서 주 분포 북방한계선에서 100 km이상 격리된 잔존집단이 존재하고, 중력산포와 기계적 산포 또는 근거리 바람산포 등의 근거리 산포에 의해 큰 개체군을 형성하며 이동하는 종을 기후최적기 잔존종(Hypsithermal relict)으로 규정하였다. 조사대상 종을 선정하기 위하여 현재 한반도의 중부지방에 잔존집단이 존재하는 주요 남방계식물들에 대한 산포형과 주 분포지역과의 격리거리 등을 조사하였다(Table 1).
제안 방법
기후최적기의 기후환경과 식생복원을 위하여 최후빙하기 이후의 토양층에 퇴적된 화분 분석을 통해 고식생복원을 수행한 국내외 연구자료를 수집, 분석하였다. 분석된 과거의 기후변천 자료와 잔존종의 분포도, 생태적 특징을 근거하여 기후최적기의 기후환경과 식생을 추론하였다.
본 연구에서는 대상종의 정밀한 분포도를 작성하기 위해 국립수목원에서 운영 중인 국가생물종지식정보시스템(Korea National Arboretum, 2014)의 표본정보와 전남대학교 생물학과 표본관(CNU), 국립생물자원관 고등식물표본수장고(KB)에 보관된 건조표본에서 분포정보를 추출하였다(Appendix 1). 또한 자생지 정보에 대한 보완이 필요한 경우 현지조사를 직접 실시하였다. 현지조사에서 채집한 증거표본은 건조표본으로 제작하여 국립생물자원관 식물표본수장고(KB)에 보관하였다.
환경에 대한 내성한계(내한성, 내음성, 내건성 등)와 종자 산포력 등의 생리·생태적인 특징은 기후적 잔존종에 대한 식물지리학적 해석에서 고려해야 할 필수적인 정보 이다. 문헌 조사와 현지 조사를 통하여 확보한 생육환경 정보(해발고도, 사면분포, 식생조사표, 치수발생 유무 등)를 분석하여 연구 대상종의 정착 능력과 관련된 내성한계와 종자 산포력을 추정하였다.
기후최적기의 기후환경과 식생복원을 위하여 최후빙하기 이후의 토양층에 퇴적된 화분 분석을 통해 고식생복원을 수행한 국내외 연구자료를 수집, 분석하였다. 분석된 과거의 기후변천 자료와 잔존종의 분포도, 생태적 특징을 근거하여 기후최적기의 기후환경과 식생을 추론하였다.
본 연구에서는 제주도와 남해안아구 또는 남부아구가 주 분포역인 남방계식물로서 주 분포 북방한계선에서 100 km이상 격리된 잔존집단이 존재하고, 중력산포와 기계적 산포 또는 근거리 바람산포 등의 근거리 산포에 의해 큰 개체군을 형성하며 이동하는 종을 기후최적기 잔존종(Hypsithermal relict)으로 규정하였다. 조사대상 종을 선정하기 위하여 현재 한반도의 중부지방에 잔존집단이 존재하는 주요 남방계식물들에 대한 산포형과 주 분포지역과의 격리거리 등을 조사하였다(Table 1). 기후최적기 잔존집단의 식물지리학적 해석을 명확하게 하기 위해 개산초와 사람주나무 등과 같이 조류(鳥類)나 포유류의 섭식에 의해 원거리 산포 가능성이 있는 종과 붉가시나무(Quercus acuta Thunb.
대상 데이터
) Makino) 등 분포정보가 부족하거나 한반도에는 격리집단만 분포하는 종들도 제외하였다. 그 결과 선정된 조사대상 종은 히어리, 소사나무, 노각나무 3종이다. 이들 종은 분포역이 제한적인 고유종 식물이거나 과거에 한때 고유종으로 분류되었던 공통점이 있다.
본 연구에서는 대상종의 정밀한 분포도를 작성하기 위해 국립수목원에서 운영 중인 국가생물종지식정보시스템(Korea National Arboretum, 2014)의 표본정보와 전남대학교 생물학과 표본관(CNU), 국립생물자원관 고등식물표본수장고(KB)에 보관된 건조표본에서 분포정보를 추출하였다(Appendix 1). 또한 자생지 정보에 대한 보완이 필요한 경우 현지조사를 직접 실시하였다.
성능/효과
이후의 한랭 건조한 기후 영향 등으로 추정되지만, 명확한 원인에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다. 기후최적기 잔존종 3종이 모두 동일한 원인에 의해, 동일한 시기에 분포면적이 축소되었다고 추정하기 보다는 각 종의 내성한계의 차이로 인해 분포 축소의 과정에서 다소 차이를 보였을 것으로 판단된다.
생태적인 특징을 종합해보면 노각나무는 남방계식물로는 비교적 내한성이 강한 편이며, 애추 및 바위지대, 산지 능선을 선호하는 것을 보아서는 내건성이 비교적 강한 양지식물로 분류할 수 있지만 다른 연구대상종에 비해서는 내음성이 강한 것으로 판단된다. 따라서 최후빙하기 이후의 식생 경쟁과 이주과정에서 히어리, 소사나무와 생태적인 특징이 다른 노각나무는 이들 종과는 이동시기와 분포양상에서 차이를 보였을 가능성이 있다.
종합적으로 판단을 하면, 히어리는 일정한 강도의 저온환경에도 견딜 수 있는 내한성을 보유하고 있고, 빛을 선호하는 양지식물로서 적합한 토양습도(또는 강수량)의 나출된 환경에서는 생장이 빠른 개척자 식물(pioneer plant, 선구식물)에 해당되는 것으로 평가된다.
최후빙하기 이후의 식생 변천과정, 기후최적기 잔존종의 생태적 특징을 종합하여 현재의 분포역을 해석하면, 양지식물이고 근거리 산포를 하고 집단을 이루며 이동을 하는 소사나무, 히어리는 최후빙하기 이후 한반도의 삼림이 온대 낙엽활엽수 또는 상록활엽수의 극상림으로 천이가 이루어지기 전인, 초기 기후최적기(10,000-8,000년 B.P.)와 기후최적기 (8,000-6,000년 B.P.)에 중부 내륙지방까지 빠른 속도로 이주했을 가능성이 높다. 특히 적습한 토양을 선호하는 히어리의 경우 초기 기후최적기의 고온다습한 기후 환경이 정착과 생육에 최적의 환경으로 판단된다.
표본조사 및 현지조사 결과를 종합하여 기후최적기 잔존종의 현재 분포도(Fig. 1)를 작성한 결과, 히어리는 지리산 일대를 중심으로 전라남도의 남부와 중부, 동부지역을 비롯하여 전라북도의 남동부지역과 경상남도의 서부지역에 연속적으로 분포하였다. 격리집단은 경기도 수원시의 광교산(격리거리 약 200 km)과 강원도와 경기도의 경계에 있는 백운산(격리거리 약 300 km), 강원도 강릉시 망덕봉(격리거리 약 260 km)에 분포하고 있다.
현지조사를 통해 확인한 기후최적기 잔존종들은 대부분이 양지식물이고 산포력이 떨어지는 공통된 생태적 특징을 가지고 있다. 이들 종의 이주속도와 잔존집단의 격리거리를 감안하면 연속적 분포역의 북방한계선에서 현재의 잔존집단까지의 도달하기 위해서는 최소 200-600년 이상의 긴 시간이 필요한 것으로 추론할 수 있으며, 현재까지 최후빙기 이후의 기후변천에 대한 연구 결과에서는 최후빙하기 이후의 400년 이상의 고온기가 지속된 시기는 기후최적기 외에는 존재하지 않는다.
히어리의 자생지별 집단의 크기 및 개체수는 큰 차이를 보이는데, 주로 상층의 교목성 식생이 없거나 피도가 높지 않은 소나무(Pinus densiflora Siebold & Zucc.)림에서 큰 개체군을 형성하는 것을 확인하였다.
후속연구
격리집단은 경기도 수원시의 광교산(격리거리 약 200 km)과 강원도와 경기도의 경계에 있는 백운산(격리거리 약 300 km), 강원도 강릉시 망덕봉(격리거리 약 260 km)에 분포하고 있다. 경기도 수원시의 광교산에서 채집된 표본은 있으나, 본 연구의 현지조사에서는 생육개체를 확인하지 못하였다. 소사나무는 제주도 및 도서지방을 포함해 서남해안의 해안가 산지에서 연속적으로 분포하며, 이와 격리되어 강원도 석회암지대에 잔존집단이 넓게 분포하고 있다.
기후최적기에 한반도 내륙까지 넓게 자생했던 남방계 식물들의 분포가 크게 축소된 원인으로는 기후최적기 최성기를 전후하여 한반도의 식생이 극상림을 이루는 과정에서 식생경쟁에 의해 도태, 1,500년 B.P.이후의 인위적인 삼림파괴의 영향, 그리고 13-18세기의 소빙하기를 포함 하여 4,000년 B.P.이후의 한랭 건조한 기후 영향 등으로 추정되지만, 명확한 원인에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다. 기후최적기 잔존종 3종이 모두 동일한 원인에 의해, 동일한 시기에 분포면적이 축소되었다고 추정하기 보다는 각 종의 내성한계의 차이로 인해 분포 축소의 과정에서 다소 차이를 보였을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
한반도의 특징은?
한반도는 단위 면적에 비해 식물종다양성이 비교적 높은 것으로 평가되는 지역으로서 식물종의 분포역이 복잡한 현상을 보이고, 지질시대에 살았던 잔존종(relict species)과 고유종이 다수 분포하는 것이 특징이다(Kong and Lim, 2008). 이러한 식물상 특징은 한반도의 기후, 지형, 지질 그리고 지리적 위치 등의 무생물적 환경과 과거 기후변천에 따른 식생 이동 과정에서 나타난 식물종들의 생태적 특징 등이 상호작용한 결과이다(Lee and Yim, 2002).
최후빙하기 이후의 식생 경쟁과 이주과정에서 노각나무가 히어리, 소사나무 등과는 이동시기와 분포양상에서 차이를 보였을 가능성이 있다는 주장의 근거는?
생태적인 특징을 종합해보면 노각나무는 남방계식물로는 비교적 내한성이 강한 편이며, 애추 및 바위지대, 산지 능선을 선호하는 것을 보아서는 내건성이 비교적 강한 양지식물로 분류할 수 있지만 다른 연구대상종에 비해서는 내음성이 강한 것으로 판단된다. 따라서 최후빙하기 이후의 식생 경쟁과 이주과정에서 히어리, 소사나무와 생태적인 특징이 다른 노각나무는 이들 종과는 이동시기와 분포양상에서 차이를 보였을 가능성이 있다.
한반도의 식물상 특징은 무엇의 결과인가?
한반도는 단위 면적에 비해 식물종다양성이 비교적 높은 것으로 평가되는 지역으로서 식물종의 분포역이 복잡한 현상을 보이고, 지질시대에 살았던 잔존종(relict species)과 고유종이 다수 분포하는 것이 특징이다(Kong and Lim, 2008). 이러한 식물상 특징은 한반도의 기후, 지형, 지질 그리고 지리적 위치 등의 무생물적 환경과 과거 기후변천에 따른 식생 이동 과정에서 나타난 식물종들의 생태적 특징 등이 상호작용한 결과이다(Lee and Yim, 2002). 과거 기후의 변천과정에서 식물종과 식생대는 한반도를 거처 남북으로 이동하였으며, 한반도는 흔히 백두대간으로 부르는 다수의 아고산대 산지로 구성된 산맥이 남북으로 길게 뻗어있는 지리적 특성상 과거 식생과 분포의 증거로 인정되고 있는 격리분포종이 한반도의 수평, 수직적인 다양한 피난처(refugia)에 잔존되어 있다.
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