본 연구는 수변지역에 서식하는 양서류 개별종에 적합한 서식환경변수를 구축하여 서식지적합성모형을 적용하여 물리적 교란에 따른 양서류 분포 특성과 생태적 결정인자를 분석하였다. 2013년 3월부터 10월까지 강원도 횡성군과 원주시 섬강 일대를 대상으로 양서류 현장조사와 하천수변 조사를 하였다. 본 연구의 대상종으로는 그 지역의 양서류 중 우점종인 참개구리, 청개구리, 북방산개구리와 옴개구리를 선정하였고, 임의 비출현 자료를 생성하여 로지스틱회귀모형을 적용하였다. 개별종의 분포모형의 특징으로는 참개구리는 식생의 거리와 자갈이 모형의 결과에서 선택되었으며, 청개구리는 농수로와 하천 폭에 좀 더 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 북방산 개구리와 옴개구리는 비슷한 서식특성을 보여주었다. 옴개구리는 연구지역 전체에 우점하고 있었는데, 광범위한 서식처 선호도와 관련이 있는 것으로 판단되었다. 대상종들의 분포모형을 합산한 종풍부도 결과에서 양서류는 산비탈과 계곡 또는 계류 사이를 왕복하는 특성을 나타내고 있었다. 본 연구에서는 서식지적합성 모형을 이용해서 서식환경특성을 정량적으로 분석하였으나, 먹이요소와 다른 생물과의 상호작용을 분석하는데 한계를 가지고 있다. 향후 조류 또는 어류의 밀도나 서식요소를 함께 분석한다면 생물학적인 환경인자와의 관계를 분석하는데 유리할 것으로 판단된다.
본 연구는 수변지역에 서식하는 양서류 개별종에 적합한 서식환경변수를 구축하여 서식지적합성모형을 적용하여 물리적 교란에 따른 양서류 분포 특성과 생태적 결정인자를 분석하였다. 2013년 3월부터 10월까지 강원도 횡성군과 원주시 섬강 일대를 대상으로 양서류 현장조사와 하천수변 조사를 하였다. 본 연구의 대상종으로는 그 지역의 양서류 중 우점종인 참개구리, 청개구리, 북방산개구리와 옴개구리를 선정하였고, 임의 비출현 자료를 생성하여 로지스틱회귀모형을 적용하였다. 개별종의 분포모형의 특징으로는 참개구리는 식생의 거리와 자갈이 모형의 결과에서 선택되었으며, 청개구리는 농수로와 하천 폭에 좀 더 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 북방산 개구리와 옴개구리는 비슷한 서식특성을 보여주었다. 옴개구리는 연구지역 전체에 우점하고 있었는데, 광범위한 서식처 선호도와 관련이 있는 것으로 판단되었다. 대상종들의 분포모형을 합산한 종풍부도 결과에서 양서류는 산비탈과 계곡 또는 계류 사이를 왕복하는 특성을 나타내고 있었다. 본 연구에서는 서식지적합성 모형을 이용해서 서식환경특성을 정량적으로 분석하였으나, 먹이요소와 다른 생물과의 상호작용을 분석하는데 한계를 가지고 있다. 향후 조류 또는 어류의 밀도나 서식요소를 함께 분석한다면 생물학적인 환경인자와의 관계를 분석하는데 유리할 것으로 판단된다.
The objective of this study was to analyze characteristics of distribution of amphibian species and the affecting ecological factors. For the study, habitat environment factors were determined and applied to a habitat suitability model for the data collected from the Seom River in Hoengseong County ...
The objective of this study was to analyze characteristics of distribution of amphibian species and the affecting ecological factors. For the study, habitat environment factors were determined and applied to a habitat suitability model for the data collected from the Seom River in Hoengseong County and Wonju City, Gangwon Province, Korea between March 2013 to October 2013. The analyzed amphibian species were Rana nigromaculata, Hyla japonica, Rana dybowski, and Rana rugosa Temminck and Schlegel, and a logistic regression model was used with the pseudo-absence data. The result of the model analysis suggests that the major factors for Rana nigromaculata are distance to vegetation and rock and that for Hyla japonica is waterway. Rana dybowski and Rana rugosa Temminck and Schlegel have similar habitat characteristics, but the latter is shown to be dominant due to its wider habitat preference. According to the species richness model, the analyzed amphibian species are shown to have tendency to move between valleys or streams. This study quantitatively analyzed habitat environment characteristics using species distribution model, however, there is a limitation in terms of analysis on food factor and connectivity with other species. Combined with additional density or habitat analysis on birds or fish, this study can lead to more comprehensive analysis on biological environment factors.
The objective of this study was to analyze characteristics of distribution of amphibian species and the affecting ecological factors. For the study, habitat environment factors were determined and applied to a habitat suitability model for the data collected from the Seom River in Hoengseong County and Wonju City, Gangwon Province, Korea between March 2013 to October 2013. The analyzed amphibian species were Rana nigromaculata, Hyla japonica, Rana dybowski, and Rana rugosa Temminck and Schlegel, and a logistic regression model was used with the pseudo-absence data. The result of the model analysis suggests that the major factors for Rana nigromaculata are distance to vegetation and rock and that for Hyla japonica is waterway. Rana dybowski and Rana rugosa Temminck and Schlegel have similar habitat characteristics, but the latter is shown to be dominant due to its wider habitat preference. According to the species richness model, the analyzed amphibian species are shown to have tendency to move between valleys or streams. This study quantitatively analyzed habitat environment characteristics using species distribution model, however, there is a limitation in terms of analysis on food factor and connectivity with other species. Combined with additional density or habitat analysis on birds or fish, this study can lead to more comprehensive analysis on biological environment factors.
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문제 정의
따라서 본 연구는 강원도 횡성군의 섬강을 대상으로 양서류 개별종의 서식지적합성 모형을 개발하여 수변지역의 물리적 교란에 따른 양서류 분포 특성과 생태적 결정인자를 분석하고자 한다. 이를 통해 서식 환경에 따른 분포 특성의 관계를 정량적으로 해석하고, 잠재적인 핵심서식지를 확인하여 향후 수변의 보호지역 설정에 활용하고자 한다.
따라서 본 연구는 강원도 횡성군의 섬강을 대상으로 양서류 개별종의 서식지적합성 모형을 개발하여 수변지역의 물리적 교란에 따른 양서류 분포 특성과 생태적 결정인자를 분석하고자 한다. 이를 통해 서식 환경에 따른 분포 특성의 관계를 정량적으로 해석하고, 잠재적인 핵심서식지를 확인하여 향후 수변의 보호지역 설정에 활용하고자 한다.
제안 방법
기존의 서식지적합성 모형 에서는 개별종 또는 출현자료만을 대상으로 하거나 분석 자료는 대부분 광역서식지 차원에서 이루어져 있기 때문에 미소서식지의 특성을 갖는 수변에 적용 하는데 한계가 있었다. 따라서 본 논문에서 적용한 서식지적합성 모형은 앞선 방법론을 단점들을 개선하고 미소서식의 환경특성을 가지는 수변지역의 양서류에 대한 서식지의 특성을 가장 잘 반영하고 서식에 영향을 주는 요인들에 대해서 정량적인 분석방법으로 차별점을 갖는다. 특히, 기존의 수변공간을 대상으로 한 평가에서는 단순하게 하천 또는 수계와 같이 단편적인 공간의 접근에서 다양한 미소서식공간에 대한 유형을 제시한 것으로 의의를 가진다.
따라서 양서류의 서식지분석과 영향의 요인들을 정량화하기 위해 로지스틱회귀모형과 종들에 대한 해석에서 유리한 장점이 있는 개별종에 대한 분포모형을 합산하여 종풍부도를 계산하였다(권혁수, 2011;Newbold et al., 2010). 환경변수의 유의성 검증은 불필요한 변수를 단계적으로 선택과 제거를 반복하여 모형에 포함될 독립변수의 상관성에 강한 예측력을 갖는 Backward Stepwise 방식을 이용하였다 (Hosmer and Lemeshow, 1989).
모형의 전체유의성은 -2Log L 통해서 검증을 하였으며, 모델의 예측 효율성을 판단하는 지표 중 하나인 ROC(Receiver Operation Characteristic)곡선의 AUC(Area Under Curve) 면적을 통해 검증하였다. ROC 곡선은 모델의 예측 효율성을 판단하는 기준으로 민감도와 특이도를 이용해서 실제로 얼마나 잘 분류되었는지 파악하는 것이며, 민감도는 클수록 좋고 특이도는 작을수록 좋다.
본 연구에서는 양서류를 대상으로 서식지적합성 모형을 이용하여 미소서식지의 특성과 환경인자를 정량적으로 분석하였다. 기존의 서식지적합성 모형 에서는 개별종 또는 출현자료만을 대상으로 하거나 분석 자료는 대부분 광역서식지 차원에서 이루어져 있기 때문에 미소서식지의 특성을 갖는 수변에 적용 하는데 한계가 있었다.
서식처의 분석단위는 수변의 주변 환경과 하천의 서식처 유형, 유속, 깊이, 주변 제방 종류와 같이 서식처 유형과 주변 환경의 동질성과 ‘수생태 건강성을 위한 수변서식 조사지침’을 참고하여 250m로 설정 하였다.
, 1994). 선형횡단 조사법을 적용하여 관찰하거나 소리 등으로 확인하는 방법을 병행하고 GPS를 이용하여 Table 1처럼 종을 기록하였다. 조사에서는 3과 6종이 발견되었으며, 주로 무미목의 개구리과 등이 우점하고 있었다.
양서류는 현지조사에서 수변에서는 6종이 발견되었으며, 발견흔적이 7개 이상인 4개의 종을 대상으로 임의 비출현 자료를 생성하고 로지스틱회귀모형을 이용하여 서식지적합성 모형을 구축하였다. 참개구리의 서식지적합성 모형에서 ROC 곡선의 AUC는 Table 3처럼 0.
양서류의 현장 조사는 2013년 3월부터 2013년 10 월까지 봄, 여름, 가을에 걸쳐 월 1회 실시 되었으며, 군집 조사는 선형횡단조사법(line transect sampling) 을 적용하여 Figure 2의 범위와 같이 다양한 피복형태와 서식처 유형을 고려하여 27km의 조사범위를 설정했으며, 경로를 따라 이동하며 좌우 1m의 지면에서 출현한 모든 종을 확인하였다(Urbina-Cardon et al., 2006).
서식지 적합성 모형을 수행하기 위해서는 최소 발견지점이 7개 이상이 되어야 유의미한 결과가 도출되는데(권혁수, 2011). 이에 발견흔적이 7개 이상인 청개구리(Hyla japonica), 북방산개구리(Rana dybowski), 참개구리(Rana nigromaculata), 옴개구리(Rana rugosa)를 대상으로 임의 비출현 자료를 생성하여 서식지적합성 모형에 적용하였다.
또한, 기존의 많은 서식지적합성 모형들은 주로 광역서식지 차원에서 이루어져 있기 때문에 중소서식지나 미소서식지의 특성을 가지는 수변에 광역적인 환경변수를 적용하는 것은 부적합하다(노백호 등, 2010).이에 본 연구에서는 수변의 인위적인 교란에 대한 정도를 정량화하여 평가하는데 효과적인 하천수변조사 방법을 이용하여 양서류의 미소서식 환경변수를 Table 2와 같이 공간자료를 구축하고 서식지적합성 모형에 적용하였다.
대상 데이터
연구대상지는 강원도 횡성군과 원주시를 관통하는 섬강과 전천을 대상으로 하였다. 섬강은 백두대간인 치악산과 인접해 있으며, 최근 4대강 살리기 섬강 13 공구 구간으로 수변에 치수, 이수, 친수 공간조성으로 서식지 교란이 일어나고 있지만 서식지 보전을 위한 계획은 없는 실정이다.
이론/모형
, 2010). 환경변수의 유의성 검증은 불필요한 변수를 단계적으로 선택과 제거를 반복하여 모형에 포함될 독립변수의 상관성에 강한 예측력을 갖는 Backward Stepwise 방식을 이용하였다 (Hosmer and Lemeshow, 1989). 일반적인 통계분석에서는 0.
성능/효과
7이상일 때, 모형이 설명하는 잠재력이 의미를 갖는다고 판단하였으며, 이에 본 모형의 설명력은 적합한 것으로 나타났다. 모형에서 선택된 변수를 살펴보면 식생과의 거리가 가까울수록, 인접지역의 식생면적 비율이 높을수록, 수변의 바위가 많을수록 상관성이 높았다.
분석된 서식지분석의 변수들과 모형 결과는 국내외 연구의 서식지특성 결과를 비교하여 분석의 타당성을 입증하였다. 기존 연구결과 및 도감 등 많은 문헌에서 서술한 서식환경과 유사한 특성을 보여주고 있었으며, 수변지역의 서식환경을 반영하여 지류와의 거리, 바위, 농수로와 같은 미소서식환경 변수들이 선택되었다.
수변의 종풍부도는 섬강과 전천이 만나는 지점이 가장 높았다. 이는 해당지점에서 각 종의 서식지가 중복되는 것으로 추정할 수 있었으며, 섬강 주변으로는 농경지와 연결된 산림과 자연제방 지역이 종 풍부도가 높은 것을 확인할 수 있었다. 반면에 체육공원이 조성된 전천이나 콘크리트 인공제방 구간들은 양서류의 종풍부도가 낮은 것으로 분석되었다.
반면 적합도가 높게 나오는 지점들은 자연제방과 수변림이 잘 조성되어 있으며, 수변주변은 자연토지피 복인 산림 및 농경지가 인접해 있는 지역으로 주로 상류구간과 전천과 섬강의 합류지점으로 분석되었다. 전반적으로 청개구리는 참개구리에 비해서 서식지가 고르고 넓게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 특정 서식환경에 덜 민감하게 반응하는 것으로 볼 수 있었다.
선형횡단 조사법을 적용하여 관찰하거나 소리 등으로 확인하는 방법을 병행하고 GPS를 이용하여 Table 1처럼 종을 기록하였다. 조사에서는 3과 6종이 발견되었으며, 주로 무미목의 개구리과 등이 우점하고 있었다. 서식지 적합성 모형을 수행하기 위해서는 최소 발견지점이 7개 이상이 되어야 유의미한 결과가 도출되는데(권혁수, 2011).
참개구리, 청개구리, 북방산개구리, 옴개구리 등 총 4개의 대상종들의 개별분포 모형을 합산하여 Figure 6와 같이 종풍부도 지도를 도출하였다. 종풍 부도 결과를 살펴보면 수변에서는 섬강과 전천이 합류하는 지점과 수변 주변의 토지피복이 농경지 또는 산림에 인접해 있는 A지점이 종풍부도가 높았다. 이는 양서류에게는 모래, 자갈과 인접지역의 농경지 비율이 높은 것은 부유물질에 의한 먹이자원과 무미목의 서식처로 이용되는데(이정현 등, 2011), 기존의 연구결과를 잘 반영하는 것으로 보이며, 현장조사에서도 종풍부도가 높은 지점들은 무미목의 올챙이와 알들을 Figure 6처럼 확인할 수 있었다.
청개구리 서식지적합성 모형 결과에서는 AUC 면적은 Table 4처럼 0.75로 높은 정확도를 보여주고 있으며, 참개구리와 달리 참개구리는 농수로와 하천 폭이 변수로 선택되었다.
옴개 구리는 하상이 돌로 이루어진 중·상류 여울과 풀숲, 물가, 도랑, 하천, 논, 저습지의 환경을 선호하는데 (계명찬, 2003; 심재한, 2001; 양서영 등, 2001), 이러한 서식환경이 모형에 반영된 것으로 보인다. 특히, 모형의 결과에서 옴개구리는 농경지 면적이 적을수록 서식지 적합도가 높은 것으로 나왔는데, 이는 제초제 등 농약의 대량살포가 올챙이에서 성체로 변태하는 성장 시기와 겹치게 되어 멸절에 이르게 하며, 살충제 살포는 또한 옴개구리의 먹이인 곤충까지 전멸시키므로 이러한 영향을 추정할 수 있었다. 이처럼 선행연구결과와 비슷한 특징을 보이지만 수변에 서는 미소서식지에 관한 환경변수 사용에 따라 모형 에서 서로 다른 서식환경의 특징을 보여주는 것으로 판단된다.
B지점인 전천과 C지 점의 횡성 오수처리장 인근은 서시적합도가 낮게 나왔다. 현장조사 결과 적합도가 높은 지점들은 바위가 많고 여울과 다양한 수변식생이 분포하는 것을 확인 하였으며, 낮은 지점들은 수변에 체육시설물과 인공 지반으로 되어있었으며, 콘크리트 제방으로 양안이 이루진 곳이 많았다.
참개구리의 서식환경은 주로 논, 밭고랑, 논둑, 농수로, 하천 주변으로의 초지와 낙엽, 산림지역의 밭주변과 산지습지에 서식하는 특성을 가진다(이정현 등, 2011; 김종범과 송재영, 20110; 심재한, 2001; 양서영 등, 2001). 현지조사에서는 버드나무군락과 초지가 넓게 분포하는 곳에서 주로 서식하는 것으로 확인되었으며, 산지 숲 가장자리의 초지지역에서는 청음 또는 육안으로 관찰되었는데, 모형은 이러한 생태적 특성을 잘 반영하는 것으로 판단된다.
후속연구
지금까지 수변에 대한 서식처 평가는 대부분의 물리적 및 수문학 적인 요소가 기준이 되었으며 일부 동물서식지를 고려한 평가가 진행되고 있지만 수변지역에 대한 양서류의 미소서식지의 특성에 대한 연구는 미흡한 실정이었다. 본 연구에서 제시한 결과를 이용한다면 하천 정비공사 전에 실시되는 환경영향평가의 과정에서 고려하여 사전에 보호하고, 보전해야 할 지점을 보다 정확하게 알 수 있으며, 이미 훼손된 하천에 대하여 생태적 기능회복을 부여하고자 환경영향평가를 진행함에 있어 어느 지점의 복원이 더 경제적으로, 시간적으로 효과적인지 제시할 수 있을 것이다.
연구의 결과는 수변의 생물다양성이 가장 높은 지역(Hotspot)을 선정하거나 보호지역계획의 경계 설정을 위한 기초자료로 활용될 수 있다. 지금까지 수변에 대한 서식처 평가는 대부분의 물리적 및 수문학 적인 요소가 기준이 되었으며 일부 동물서식지를 고려한 평가가 진행되고 있지만 수변지역에 대한 양서류의 미소서식지의 특성에 대한 연구는 미흡한 실정이었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
서식지환경에 따라 양서류가 가지는 특징은?
, 1998; Susan and Max, 1993). 양서류는 다른 척추동물에 비하여 미세한 서식지환경 변화에 민감하게 반응하는 특징을 가지는데(Alford and Richards, 1999; Beebee, 1997; Stebbins and Cohen, 1995), 생태적 습성과 생리적인 특성으로 인해 서식지가 단편화 되거나 변형된다면 그들의 생존에 큰 위협을 받게 된다(Pough et al., 2004).
서식지 파괴와 단절로 생기는 악영향과 그 원인은?
서식지 파괴와 단절의 문제는 생물다양성을 위협 하고 메타개체군 1) 의 멸종을 일으키는 가장 심각한 문제 중 하나로 대두되고 있으며, 이러한 문제는 인간의 활동과 토지이용의 변화에 기인한다. 인위적인 토지이용 변화로 발생한 서식처 손실로 인해 생물 다양성이 감소되고 있으며, 그러한 영향에 척추동물군 중 양서류가 가장 취약하며, 종수도 전 세계적으로 심각한 감소추세임이 보고되고 있다(Bohm et al.
서식지 파괴와 단절 문제에 가장 취약한 동물군은?
서식지 파괴와 단절의 문제는 생물다양성을 위협 하고 메타개체군 1) 의 멸종을 일으키는 가장 심각한 문제 중 하나로 대두되고 있으며, 이러한 문제는 인간의 활동과 토지이용의 변화에 기인한다. 인위적인 토지이용 변화로 발생한 서식처 손실로 인해 생물 다양성이 감소되고 있으며, 그러한 영향에 척추동물군 중 양서류가 가장 취약하며, 종수도 전 세계적으로 심각한 감소추세임이 보고되고 있다(Bohm et al., 2013; Gibbons et al.
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