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문제 정의
- 이러한 개념을 토대로 본 연구는 수원청개구리 보존을 위해 수원청개구리 서식지를 분석하는 것을 목적으로 진행되었다. 수원청개구리 서식지 보전을 위해 종분포모형을 적용하고, 이를 토대로 수원시를 대상으로 수원청개구리 서식지 관리 전략을 제안하고자 한다.
- 수원청개구리 서식지 예측 지도는 수원시를 시작으로 황구지천, 오산천, 진위천으로 연결되는 『수원청개구리 서식지 보전 네트워크(가칭)』 의 필요성을 제안하는 근거가 될 수 있다. 이 네트워크를 통해 해당 지역을 대상으로 환경, 생태, 시민, 사회, 행정 등 각 분야의 통합된 논의를 이끌어 내고 이를 토대로 서식지 보전 및 복원사업을 추진하는 방안을 제안한다. 수원시와 화성시, 평택시 등 황구지천과 진위천 유역이 연계된 지자체 네트워크가 잘 형성된다면 수원청개구리 서식지 보전ㆍ관리가 더 효과적으로 추진될 수 있을 것이라 기대된다(Figure 4).
- 생물다양성 중 생태계 다양성은 유전자와 종다양성을 모두 포괄할 수 있는 공간적 범위를 지니기 때문이다. 이러한 개념을 토대로 본 연구는 수원청개구리 보존을 위해 수원청개구리 서식지를 분석하는 것을 목적으로 진행되었다. 수원청개구리 서식지 보전을 위해 종분포모형을 적용하고, 이를 토대로 수원시를 대상으로 수원청개구리 서식지 관리 전략을 제안하고자 한다.
제안 방법
- 분석 대상지 및 대상종에 따라 예외가 있으나, 최근 이러한 모형을 비교한 연구들에서 Maxent 모형의 우수성이 증명되고 있는 추세이다(Franklin, 2009; Song and Kim, 2012). 따라서 본 연구는 Maxent를 이용하였으며, 모형의 신뢰도를 높이기 위해 모형 반복 회수는 10회로 설정하여 10회 결과의 평균을 최종 모형으로 도출하였다. 또한 모형 정확도는 ROC (Receiver Operating Characteristic)의 AUC(Area Under Cover) 값을 통해 측정하였다.
- 따라서 본 연구는 Maxent를 이용하였으며, 모형의 신뢰도를 높이기 위해 모형 반복 회수는 10회로 설정하여 10회 결과의 평균을 최종 모형으로 도출하였다. 또한 모형 정확도는 ROC (Receiver Operating Characteristic)의 AUC(Area Under Cover) 값을 통해 측정하였다.
- 뿐만 아니라 Roh(2014)의 연구를 토대로 수원청개구리가 발견된 지점 주변의 토지이용 및 토지피복 특성을 다양하게 분석함으로써 수원청개구리의 서식지 반경에 대한 종합적인 환경 공간 정보를 파악할 수 있을 것이라 판단된다. 또한 스케일에 따른 야생동물의 서식지 이용 가능성을 고려할 때(Song et al., 2013), 다양한 서식지 반경을 고려할 필요가 있으므로 반경 100m와 1,000m에 대한 논 비율 변수를 추가하였다. 이러한 환경 특성을 총 10개로 정리하여 GIS를 이용하여 환경공간정보로 구축하였다(Table 1).
- 본 연구는 종분포모형을 활용하여 기존의 환경공간정보를 활용하여 수원청개구리 서식지도면을 도출하였다. 그러나 수원청개구리 서식지에 대한 정보가 충분하지 않은 만큼 수원청개구리 종분포모형 개발은 여러 한계를 가지고 있다.
- 수원청개구리 조사자료 및 모니터링 자료를 수집하기 위해 기존 문헌을 조사하고 전문가 인터뷰를 실시하였다. 특히 국립생물자원관을 중심으로 수원환경운동센터, 물살이연구소 등 수원청개구리 조사ㆍ모니터링을 추진하고 있는 기관ㆍ단체로부터 서식지 관련 자료를 수집하였다.
- , 2013), 다양한 서식지 반경을 고려할 필요가 있으므로 반경 100m와 1,000m에 대한 논 비율 변수를 추가하였다. 이러한 환경 특성을 총 10개로 정리하여 GIS를 이용하여 환경공간정보로 구축하였다(Table 1).
- 이 자료를 수집하고 관계자와 인터뷰를 진행한 결과 2013년 국립생물자원관의 자료 중 총 38개 발견지점, 수원환경운동센터와 물살이연구소의 공동 조사자료 중 5개 지점, 수원환경운동센터 자료 중 2개 지점의 자료를 활용하였다. 총 45개 지점을 위성영상자료를 활용하여 정확한 조사 지점을 파악하고 발견지점에 대한 좌표를 파악하고 GIS 자료로 구축하였다. 따라서 종분포모형 구축을 위한 연구대상지는 수원청개구리가 발견된 지점이 포함된 행정구역인 경기도, 충청남ㆍ북도, 강원도를 포함하여 설정하였다(Figure 1).
대상 데이터
- 환경공간정보 구축을 위한 기초자료는 토지피 복지도 중분류(환경부, 2009) 자료, 전국도로망도 (국가교통정보센터, 2010), 환경부 수치표고지도 (DEM)를 이용하였다. 공간자료 분석은 ArcGIS 9.3(ESRI Inc., U.S.A)와 QGIS 2.2.0-Valmiera를 이용하였다.
- 총 45개 지점을 위성영상자료를 활용하여 정확한 조사 지점을 파악하고 발견지점에 대한 좌표를 파악하고 GIS 자료로 구축하였다. 따라서 종분포모형 구축을 위한 연구대상지는 수원청개구리가 발견된 지점이 포함된 행정구역인 경기도, 충청남ㆍ북도, 강원도를 포함하여 설정하였다(Figure 1).
- 이 자료를 수집하고 관계자와 인터뷰를 진행한 결과 2013년 국립생물자원관의 자료 중 총 38개 발견지점, 수원환경운동센터와 물살이연구소의 공동 조사자료 중 5개 지점, 수원환경운동센터 자료 중 2개 지점의 자료를 활용하였다. 총 45개 지점을 위성영상자료를 활용하여 정확한 조사 지점을 파악하고 발견지점에 대한 좌표를 파악하고 GIS 자료로 구축하였다.
- 수원청개구리 조사자료 및 모니터링 자료를 수집하기 위해 기존 문헌을 조사하고 전문가 인터뷰를 실시하였다. 특히 국립생물자원관을 중심으로 수원환경운동센터, 물살이연구소 등 수원청개구리 조사ㆍ모니터링을 추진하고 있는 기관ㆍ단체로부터 서식지 관련 자료를 수집하였다.
- 환경공간정보 구축을 위한 기초자료는 토지피 복지도 중분류(환경부, 2009) 자료, 전국도로망도 (국가교통정보센터, 2010), 환경부 수치표고지도 (DEM)를 이용하였다. 공간자료 분석은 ArcGIS 9.
성능/효과
- Maxent 모형을 적용하여 종분포모형을 분석한 결과 수원청개구리 서식지 예측 모형의 적합도는 0.986(S.D.=0.006)으로 매우 높았고, 이는 모형의 적용 가능성이 매우 높다는 것을 의미한다. 수원청개구리는 대상지의 0.
- 이 외에도 어린이과학동아와 장이권 교수 연구팀이 함께 어린이 등 일반인이 주축이 된 수원청개구리탐사대를 운영하여 수원청개구리 조사를 진행한 바 있다. 기존 조사ㆍ모니터링 자료 중 공간화가 가능한 수집 자료를 확인한 결과 국립생물자원관, 수원환경운동센터와 물살이연구소의 공동 조사자료, 그리고 수원환경운동센터에서 기존 수원시 내부지역 중 수원청개구리가 발견된 지점에 대한 정보 등인 것으로 확인되었다.
- 5로 해석할 때, 수원청개구리는 표고가 낮고 경사가 완만할수록 서식 가능성이 높아지며, 그 임계값은 표고 약 50m 이하, 경사도 1° 이하라고 판단할 수 있었다. 또한 수원청개구리는 논 지역에서만 서식하며 특히 면적이 1km2 이상인 지역에서 서식 확률이 높아짐을 확인할 수 있었다. 같은 논이더라도 주변 환경에 따라 출현확률이 달라질 수 있는데, 반경 100m 이내에 논이 90% 이상, 반경 1,000m 이내에 논이 60% 이상 분포할 때 이 지역에 수원청개구리가 출현할 확률이 50% 이상이 될 수 있었다.
- 본 연구 결과를 통해 수원시에서 수원청개구리가 서식할 수 있는 지역은 총 3.95km2로 전체면적의 약 3.25%인 것으로 분석되었다. 이 지역은 권선구를 관통하는 황구지천 주변 농경지와 영통구 태장동 일부 농경지였다.
- 이러한 환경변수들의 종분포모형 기여도를 분석한 결과 논 면적 변수가 41.4%로 가장 높게 나타났으며, 이어서 산림과의 거리(34.9%), 논 비율 변수, 하천과의 거리, 토지피복, 표고 순으로 기여율이 높은 것으로 분석되었다(Table 2). 이러한 분석 결과는 수원청개구리 서식지를 예측하는데 논 면적과 산림과의 거리, 주변 토지이용이 중요하다는 것을 의미한다.
- 임계값을 0.5로 해석할 때, 수원청개구리는 표고가 낮고 경사가 완만할수록 서식 가능성이 높아지며, 그 임계값은 표고 약 50m 이하, 경사도 1° 이하라고 판단할 수 있었다.
후속연구
- 국내의 양서류 관련 연구는 대상종의 분포를 파악하고 서식지 선호도를 분석하는 단계의 연구가 대부분이다. 따라서 향후 양서류 서식지 보전을 위해서는 이러한 기존 연구를 바탕으로 서식지 모형이 개발될 필요가 있다. 특히 양서류는 생활사에 따라 서식지가 크게 달라지므로 생활사에 대한 미소 생태계 선호도에 대한 연구가 추가되어야 한다.
- 수원청개구리는 다른 양서류와 마찬가지로 제초제 등의 농약, 인공 콘크리트 농수로 등에 매우 취약할 것이라 예상되지만, 이러한 환경정보를 공간적으로 구축하는데 한계가 있다. 따라서 향후 장기적인 수원청개구리 서식지보전ㆍ관리를 위해서는 수원청개구리가 생활사 전반에 걸쳐 이용하는 미소 서식환경에 대한 연구를 반영하여 종분포모형을 구축하고, 이 결과를 이용하여 서식지 모형을 개발할 필요가 있다. 또한 본 연구는 기계학습식 모형의 하나인 Maxent를 이용한 서식지 분석 연구로서 한계가있으므로 향후 다양한 분석 방법론을 적용하여 최적의 예측 기법을 개발하는 것도 중요할 것이라 판단된다.
- (2012)은 수원청개구리를 보호하기 위해 고도가 낮고 강이나 수로를 끼고 있는 대규모 농경지를 우선 보호해야 하며 확인된 서식지를 대상으로 주기적인 모니터링이 필요하다고 의견을 제시하였다. 또한 번식기 이외의 기간 동안 수원청개구리의 서식형태를 연구하기 위하여 무선추적 연구 등의 기초생태 연구가 추가적으로 수행되어야 한다고 제안하였다.
- 따라서 향후 장기적인 수원청개구리 서식지보전ㆍ관리를 위해서는 수원청개구리가 생활사 전반에 걸쳐 이용하는 미소 서식환경에 대한 연구를 반영하여 종분포모형을 구축하고, 이 결과를 이용하여 서식지 모형을 개발할 필요가 있다. 또한 본 연구는 기계학습식 모형의 하나인 Maxent를 이용한 서식지 분석 연구로서 한계가있으므로 향후 다양한 분석 방법론을 적용하여 최적의 예측 기법을 개발하는 것도 중요할 것이라 판단된다.
- 본 연구를 통해 도출된 수원청개구리 서식지 도면은 그 자체의 완결된 연구 결과라기보다 이 자료를 토대로 향후 수원청개구리 서식지를 모니터링하고 새로운 서식지를 발굴할 수 있는 중간 결과물이 될 수 있을 것이다. 본 연구를 토대로 수원청개구리 서식지 보전을 위한 연구가 폭넓게 진행될 수 있을 것이라 기대된다.
- 이러한 한계에도 불구하여 종분포모형을 활용하면 현재 존재하고 있는 조사 자료를 이용해서 서식가능성이 높은 지역을 분석하는 것이 가능하다. 본 연구를 통해 도출된 수원청개구리 서식지 도면은 그 자체의 완결된 연구 결과라기보다 이 자료를 토대로 향후 수원청개구리 서식지를 모니터링하고 새로운 서식지를 발굴할 수 있는 중간 결과물이 될 수 있을 것이다. 본 연구를 토대로 수원청개구리 서식지 보전을 위한 연구가 폭넓게 진행될 수 있을 것이라 기대된다.
- 이상의 연구들을 고려할 때, 수원청개구리 서식지 환경 특성을 파악하기 위해서는 농경지 비율 및 면적을 포함하여 산림과의 거리, 하천 등 수계와의 거리, 민가 등 시가화지역과의 거리, 도로와의 거리 등을 분석하는 것이 가능할 것이라 판단된다. 뿐만 아니라 Roh(2014)의 연구를 토대로 수원청개구리가 발견된 지점 주변의 토지이용 및 토지피복 특성을 다양하게 분석함으로써 수원청개구리의 서식지 반경에 대한 종합적인 환경 공간 정보를 파악할 수 있을 것이라 판단된다. 또한 스케일에 따른 야생동물의 서식지 이용 가능성을 고려할 때(Song et al.
- 경쟁관계에 있는 다른 종과 비교해서 서식지 선택에 어떠한 차이가 있는지, 또한 그 차이가 무엇인지에 대한 모니터링 연구가 필요하다. 셋째, 수원청개구리 서식을 결정하는 다양한 환경 요소들에 대한 기초조사 자료가 부족하다. 수원청개구리는 다른 양서류와 마찬가지로 제초제 등의 농약, 인공 콘크리트 농수로 등에 매우 취약할 것이라 예상되지만, 이러한 환경정보를 공간적으로 구축하는데 한계가 있다.
- 이상의 연구들을 고려할 때, 수원청개구리 서식지 환경 특성을 파악하기 위해서는 농경지 비율 및 면적을 포함하여 산림과의 거리, 하천 등 수계와의 거리, 민가 등 시가화지역과의 거리, 도로와의 거리 등을 분석하는 것이 가능할 것이라 판단된다. 뿐만 아니라 Roh(2014)의 연구를 토대로 수원청개구리가 발견된 지점 주변의 토지이용 및 토지피복 특성을 다양하게 분석함으로써 수원청개구리의 서식지 반경에 대한 종합적인 환경 공간 정보를 파악할 수 있을 것이라 판단된다.
- 따라서 향후 양서류 서식지 보전을 위해서는 이러한 기존 연구를 바탕으로 서식지 모형이 개발될 필요가 있다. 특히 양서류는 생활사에 따라 서식지가 크게 달라지므로 생활사에 대한 미소 생태계 선호도에 대한 연구가 추가되어야 한다. 수원청개구리 역시 번식기에 논을 이용한다는 것은 알려져 있지만 그 밖의 시기에 서식지 이용 연구는 아직 부족하다.
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