[논문]산림 벌채가 산림의 수관 및 지표 절지동물 군집에 미치는 영향

박영석; 박영규; 양희문

doi:10.11614/ksl.2016.49.4.271

산림 벌채가 산림의 수관 및 지표 절지동물 군집에 미치는 영향
Effects of Clear-cutting on Forest Arthropod Communities at Two Different Vertical Levels (Crown and Ground Surface) 원문보기

생태와 환경 = Korean journal of ecology and environment, v.49 no.4, 2016년, pp.271 - 278

박영석 (경희대학교 생물학과 & 나노의약생명과학과) , 박영규 (한국유용곤충연구소) , 양희문 (국립산림과학원 산림생태과)

Abstract ▼ AI-Helper

Forest clear-cutting operations influence biodiversity through habitat changes and food resource availability for inhabitant species. This study examined the effects of clear-cutting on forest arthropod communities. Arthropods were collected from two different forest treatment areas (clear-cut and control) in summer and autumn. In each treatment area, arthropods were sampled from both crown and ground surfaces using sweeping and pitfall trap methods, respectively. Then, the taxonomic order of the collected arthropod specimens was easily identified. Results indicate that arthropod abundance and number of taxa present were higher at ground surface than at crown levels in both clear-cut and control areas. At crown level, more homopteran species were present in clear-cut areas than in control areas in summer. At ground surface, populations of Isopoda and Opiliones were higher in control areas than in clear-cut areas, whereas numbers of Araneae, Orthoptera, and Hymenoptera were greater in clear-cut areas. Cluster analysis and principal component analysis showed distinct differences between clear-cut and control communities at crown level in summer and at ground surface in autumn. Thus, our results indicate that clear-cutting significantly influences arthropod communities, and higher taxa are valuable for conducting rapid biological assessments of ecosystem disturbances.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 가리왕산 벌채지에서 지표서식절지동물뿐만 아니라 초본 및 관목의 수관서식 절지동물을 조사하여 산림시업이 절지동물 다양성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.
특히 숲은 수평분포뿐만 아니라 수직분포를 갖는 3차원 공간으로 서식지 변화의 영향이 보다 역동적으로 나타날 수 있다. 따라서 본 연구에서는 벌채가 수관 및 지표에 서식하는 절지동물의 분포에 미치는 영향을 평가하였다. 수관의 경우 벌채지에서는 매미목, 메뚜기목 등 초본류를 섭식하는 분류군이 여름에 많이 채집되어 서식지의 특성을 반영해 주었다(Table 2).
본 연구에서는 상위 분류군의 정보가 생태계 변화를 효율적으로 반영해 줄 수 있음을 제시하였다. 서식지 변화 등 환경교란은 종다양성에 다양한 영향을 미친다.
이 연구에서는 벌채가 산림의 수관 및 지표에 서식하는 절지동물에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과 수관 및 지표 절지동물군집 구성은 벌채로 인해 명확하게 변화됨을 보였다.
, 2014). 채집된 표본은 오류없이 쉽고 짧은 기간 내에 분류 동정할 수 있는 목 수준에서 하였다.

제안 방법

쓸어잡기는 쓸어잡기망 (직경: 38 cm, 대 길이 1 m)을 이용하여 조사구역 내에서 걸어서 이동하면서 초본, 관목과 교목층의 수관을 무작위적으로 60회 쓸어잡기 채집하였다. 채집된 내용물을 비닐백에 넣은 후 실험실에 가져와 분류·동정하였다 (Lee et al.
절지동물은 각 조사지점별로 지표서식 절지동물 및 수관서식 절지동물로 구분하여 각각 함정트랩(pitfall trap) 및 쓸어잡기법(sweeping)으로 채집하였다. 채집은 2015년 여름(6월)과 가을(9월)에 2회 실시하였다.
채집된 분류군의 수 및 개체수를 벌채 유무와 조사 시기(계절)에 따라 비교하였다. 이를 위하여 이원분산분석(Two-way ANOVA)을 실시하였다.
채집은 2015년 여름(6월)과 가을(9월)에 2회 실시하였다. 함정트랩은 각조사지점별로 5 m 간격으로 10개를 설치하여 10일 후 채집물을 수거하여 조사하였다 (Kwon et al., 2010). 함정트랩은 상단부가 지표층과 일치하도록 묻은 후, 자동차 부동액(100% 원액, 프로필렌글리콜)을 용기의 20% 가량 채워놓으며, 비를 막기 위한 뚜껑은 설치하지 않는다.

대상 데이터

본 연구는 가리왕산 및 주왕산이 있는 강원도 평창군 대화면에 위치한 평창국유림관리소 관내 국유림에서 실시하였다 (Table 1). 이곳은 임도가 잘 개설되어 있으며, 신갈나무가 우점하는 활엽수림과 낙엽송 조림지가 발달되어 있다.
이곳은 임도가 잘 개설되어 있으며, 신갈나무가 우점하는 활엽수림과 낙엽송 조림지가 발달되어 있다. 조사는 낙엽송 벌채지에서 3개소(지점 1~3), 활엽수림 5개소(지점 6~10)로 구분하여 조사하였다. 조사지역은 고도 800~900 m에 분포하였다.
조사는 낙엽송 벌채지에서 3개소(지점 1~3), 활엽수림 5개소(지점 6~10)로 구분하여 조사하였다. 조사지역은 고도 800~900 m에 분포하였다. 그리고 지점 1~3은 낙엽송 벌채(개벌) 후 1년이 경과된 곳으로 키가 50 cm 이내인 초본 식생이 발달하였다.
절지동물은 각 조사지점별로 지표서식 절지동물 및 수관서식 절지동물로 구분하여 각각 함정트랩(pitfall trap) 및 쓸어잡기법(sweeping)으로 채집하였다. 채집은 2015년 여름(6월)과 가을(9월)에 2회 실시하였다. 함정트랩은 각조사지점별로 5 m 간격으로 10개를 설치하여 10일 후 채집물을 수거하여 조사하였다 (Kwon et al.
수거된 트랩은 각 조사구의 번호와 표본번호를 기재한 뚜껑을 덮어 실험실로 가져와, 망사 천을 이용하여, 샘플내의 액체를 쏟아낸 후 80% 알코올을 채워 넣어 임시 보존하였다. 트랩은 야외도시락의 국통으로 이용되는 플라스틱 용기(길이 6.3 cm, 상단 직경 8 cm, 바닥 직경 6 cm)를 사용하였다. 이 용기는 크기도 채집에 적당할 뿐 아니라, 채집된 샘플을 다른 용기로 옮길 필요 없이 임시보관 용기로서 사용이 가능하기 때문에 절지동물 조사에 편리하게 사용될 수 있다.

데이터처리

채집된 분류군의 수 및 개체수를 벌채 유무와 조사 시기(계절)에 따라 비교하였다. 이를 위하여 이원분산분석(Two-way ANOVA)을 실시하였다. 채집된 분류군을 종합 하여 조사지점별 군집특성을 분석하기 위하여 다변량분석법인 cluster analysis (CA)와 principal component analysisPCA)을 실시하였다.
CA 및 PCA는 PC-ORD (McCune and Mefford, 2006)를 이용하였다. 이원분산분석은 통계프로그램 Statistica (StatSoft, 2004)를 이용하였다.

이론/모형

CA는 Sorensen 거리를 이용하여 Ward’s method에 따라 분석하였으며, PCA는 Cross-products Matrix로 variance/covariance를 사용하였다.
이를 위하여 이원분산분석(Two-way ANOVA)을 실시하였다. 채집된 분류군을 종합 하여 조사지점별 군집특성을 분석하기 위하여 다변량분석법인 cluster analysis (CA)와 principal component analysisPCA)을 실시하였다. CA 및 PCA에는 각 분류군의 개체수의 변이가 심하지 않기 때문에 로그 변환 없이 개체수를 사용하였다.

성능/효과

함정트랩을 이용하여 채집된 지표 절지동물은 5강 24목이었으며(Table 3), 그중에서 곤충강이 가장 많은 목수 및 개체수를 보였다. 곤충강 중에서는 파리목(Diptera), 딱정 벌레목(Coleoptera), 벌목(Hymenoptera) 등이 많았으며, 거미강의 거미목(Araneae) 또한 높은 값을 보였다. 종다양성은 계절에 따라 대조구 및 벌채지에서 뚜렷한 차이를 보였다.
이 연구에서는 벌채가 산림의 수관 및 지표에 서식하는 절지동물에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과 수관 및 지표 절지동물군집 구성은 벌채로 인해 명확하게 변화됨을 보였다. 또한 상위분류군을 이용한 생태계 교란 평가가 유용하게 사용될 수 있음을 보였다.
즉 수관부에서는 여름에 대조구에서 벌목, 파리목이 많았으며, 가을에 벌채지에서 거미목, 딱정벌레목 등이 밀도가 높았기 때문이다(Table 2). 그리고 지표면 서식 거미목, 딱정벌레목, 파리목이 벌채지에서 여름 및 가을 모두 높은 밀도를 보였다 (Table 3). 이러한 결과는 벌채가 생물다양성에 미치는 영향을 평가할 때 단일 서식지를 평가하기보다는 다수의 수직분포 서식지를 평가하는 것이 필요하다는 것을 제시해 준다.
여름에는 대조구에서 20목 788개체로 벌채지보다 높았으나 가을에는 벌채지에서 21목, 1039개체로 더 높았다. 등각목(Isopoda), 장님거미목(Opiliones)은 벌채지보다는 대조구에서, 거미목(Araneae), 메뚜기목(Orthopotera), 벌목(Hymenoptera)은 벌채지에서 여름 및 가을 모두 높았다. 반면 딱정벌레목(Coleoptera)과 파리목 (Diptera)은 여름에는 대조구에서 높았으나 가을에는 벌채지에서 높았다.
그 결과 수관 및 지표 절지동물군집 구성은 벌채로 인해 명확하게 변화됨을 보였다. 또한 상위분류군을 이용한 생태계 교란 평가가 유용하게 사용될 수 있음을 보였다. 그러나 벌채로 인한 구체적인 종 구성의 변화 등에 대한 연구는 채집된 생물을 종수준으로 분류 동정하여 정밀한 연구가 필요하다.
, 2014). 본 연구에서는 여름에는 지표성 딱정벌레목 및 파리목이 대조구에서 높았으나, 가을에는 벌채지에서 훨씬 높은 개체수를 보였다. 이러한 차이는 계절별 종 구성의 차이에 기인하는 것으로 보인다.
수관 및 지표 절지동물에 대해 대조구 및 벌채지에서 계절별 개체수를 비교한 결과, 벌채의 유무에 따라 전체 절지 동물의 개제수는 차이가 없었다(Two-way ANOVA p>0.1) (Table 4).
PCA 결과 또한 CA 결과를 반영해 주었다. 수관 절지동물의 PCA 결과, 여름에는 대조구 및 벌채지 군집이 명확하게 구분되었으며, 벌목(Hym), 파리목(Dip) 등이 대조구에 많았다(Fig. 2a). 그러나 가을에는 서로 섞여서 분포하였다(Fig.
한편 다변량분석 결과, 수관 절지동물군집은 여름에는 벌채지와 대조구가 명확하게 구분되었으나, 가을에는 군집이 서로 혼재된 반면, 지표 절지동물군집은 여름에는 벌채의 영향이 명확하지 않았으나 가을에 벌채지 군집과 대조구 군집이 명확하게 분리되었다(Fig. 2). 이러한 차이는 앞서 논의된 각 서식지의 군집 구성을 잘 반영해 주는 것이다.
함정트랩을 이용하여 채집된 지표 절지동물은 5강 24목이었으며(Table 3), 그중에서 곤충강이 가장 많은 목수 및 개체수를 보였다. 곤충강 중에서는 파리목(Diptera), 딱정 벌레목(Coleoptera), 벌목(Hymenoptera) 등이 많았으며, 거미강의 거미목(Araneae) 또한 높은 값을 보였다.

후속연구

Torras and Saura (2008)은 밀도에 따른 벌채의 차이가 생물다양성에 미치는 영향을 분석한 결과 중간 정도의 벌채일 때 종다양성이 가장 높다고 하여 “중간교란가설 (Connell, 1978)”을 지지하였다. 그러나 우리 연구에서는 벌채 밀도를 달리하는 다양한 산림시업이 수행되지 못하여 이에 대한 결과를 뒷받침 할 수 없으나 생물다양성을 높게 유지하면서 산림시업을 할 수 있는 방법을 찾기 위해서는 다양한 벌채 밀도 조건에서 생물 다양성의 변화에 대한 연구가 필요하다.
그리고 지표면 서식 거미목, 딱정벌레목, 파리목이 벌채지에서 여름 및 가을 모두 높은 밀도를 보였다 (Table 3). 이러한 결과는 벌채가 생물다양성에 미치는 영향을 평가할 때 단일 서식지를 평가하기보다는 다수의 수직분포 서식지를 평가하는 것이 필요하다는 것을 제시해 준다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산림의 수직적 분포는 어떻게 구분될 수 있는가?	산림은 지표면에서의 수평적 공간과 식물의 높이에 따른 수직적 분포를 갖는 3차원적 공간 특성이 있다. 수직적 분포는 토양, 지표면, 관목층, 교목 층으로 구분될 수 있으며, 각 층에는 다양하게 적응·진화된 종들이 서식한다. 따라서 산림시업을 효과적으로 평가하기 위해서는 어느 특정 수직층에 서식하는 생물만을 조사하기보다는 다수 층에서 생물상을 조사하고 평가하는 것이 보다 효율적이다.
	절지동물이 산림생태계 평가에 적합한 이유는 무엇인가?	, 2009). 또한 이들은 환경변화에 민감하게 반응하기 때문에 산림생태계 평가에 적합한 특성을 갖고 있다. 산림토양 및 지표에 서식하는 절지동물들은 부식질 유기물의 분해자로서 물질순환에 중요한 역할을 한다.
	가리왕산의 특징은 무엇인가?	가리왕산은 강원도 내륙에 위치한 고산지역으로 신갈나무가 우점하는 활엽수림이 넓게 분포하고, 낙엽송이 비교적 많이 조림되어 있다(Kim and Um, 1997; Lee et al., 2014).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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