울릉도 나리분지와 통구미지역의 경작지와 그 주변지역에 서식하는 지표배회성 무척추동물 군집 비교 Characteristics of Ground-dwelling Invertebrate Communities at Nari Basin and Tonggumi Area in Ulleungdo Island원문보기
본 연구는 국가중요농업유산으로 지정된 울릉도 (울릉도 화산섬 밭 농업) 나리분지와 통구미지역의 지표배회성 무척추동물 군집의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 서식지 형태를 작물재배지역, 산림지역, 중간 경계지역으로 나누어 서식지 형태별로 지표배회성 무척추동물을 채집하였다. 채집은 함정 트랩을 이용하였고 채집된 지표배회성 무척추동물은 자기조직화지도를 이용하여 군집 특성을 규명하였다. 자기조직화지도를 통해 총 4개의 cluster로 나누었으며, cluster II에는 통구미지역에서 채집된 지표배회성 무척추동물 군집만이 속하는 특성을 확인할 수 있었다. 나리분지 (cluster I, III, IV)와 비교하여 통구미지역 (cluster II)은 울릉도에서 흔히 확인되는 산간지역 경작지를 밭으로 개간하여 이용하는 지역으로 울릉도에서 흔히 관찰되는 지형적 특성을 가지고 있다. 이러한 통구미지역은 평지의 형태를 가지는 나리분지 지역과는 달리 급경사의 특성을 나타내기 때문에 다른 군집특성이 나타난 것으로 판단된다. 본 연구결과는 국가중요농업유산으로 선정된 울릉도지역의 생물상에 대한 기초자료와 지표배회성 무척추동물 군집 특성에 관한 정보를 제공하여 농업 환경 보전 및 생물다양성 유지를 위해 활용될 것으로 기대된다.
본 연구는 국가중요농업유산으로 지정된 울릉도 (울릉도 화산섬 밭 농업) 나리분지와 통구미지역의 지표배회성 무척추동물 군집의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 서식지 형태를 작물재배지역, 산림지역, 중간 경계지역으로 나누어 서식지 형태별로 지표배회성 무척추동물을 채집하였다. 채집은 함정 트랩을 이용하였고 채집된 지표배회성 무척추동물은 자기조직화지도를 이용하여 군집 특성을 규명하였다. 자기조직화지도를 통해 총 4개의 cluster로 나누었으며, cluster II에는 통구미지역에서 채집된 지표배회성 무척추동물 군집만이 속하는 특성을 확인할 수 있었다. 나리분지 (cluster I, III, IV)와 비교하여 통구미지역 (cluster II)은 울릉도에서 흔히 확인되는 산간지역 경작지를 밭으로 개간하여 이용하는 지역으로 울릉도에서 흔히 관찰되는 지형적 특성을 가지고 있다. 이러한 통구미지역은 평지의 형태를 가지는 나리분지 지역과는 달리 급경사의 특성을 나타내기 때문에 다른 군집특성이 나타난 것으로 판단된다. 본 연구결과는 국가중요농업유산으로 선정된 울릉도지역의 생물상에 대한 기초자료와 지표배회성 무척추동물 군집 특성에 관한 정보를 제공하여 농업 환경 보전 및 생물다양성 유지를 위해 활용될 것으로 기대된다.
This study was carried out to define the characteristics of the identified ground-dwelling invertebrate communities at Nari basin and Tonggumi area in Ulleungdo Island, designated as a nationally important agricultural heritage. The habitat types were divided into the following categories: crop land...
This study was carried out to define the characteristics of the identified ground-dwelling invertebrate communities at Nari basin and Tonggumi area in Ulleungdo Island, designated as a nationally important agricultural heritage. The habitat types were divided into the following categories: crop land, forest, and ecotone, and the soil-dwelling invertebrates were collected according to habitat type. The ground-dwelling invertebrates were collected using a pitfall trap, and a self-organizing map (SOM) was applied to the invertebrates dataset to define the characteristics in invertebrates distribution. The SOM clearly classified the relevant information into four clusters, and extracted ecological information from the invertebrates dataset. The cluster II was composed of invertebrate communities which are collected in the Tonggumi area. The Tonggumi area is where mountainous areas were developed for agricultural purposes, which has geographical features commonly observed in Ulleungdo Island. It is noted that the cluster II has different characteristics as compared other clusters. The results of this study are expected to be used for the preservation of agricultural environment and maintenance of biodiversity by providing basic data, on the biotope of Ulleungdo Island designated as a nationally important agricultural heritage and information on the characteristics of the applicable ground-dwelling invertebrate communities.
This study was carried out to define the characteristics of the identified ground-dwelling invertebrate communities at Nari basin and Tonggumi area in Ulleungdo Island, designated as a nationally important agricultural heritage. The habitat types were divided into the following categories: crop land, forest, and ecotone, and the soil-dwelling invertebrates were collected according to habitat type. The ground-dwelling invertebrates were collected using a pitfall trap, and a self-organizing map (SOM) was applied to the invertebrates dataset to define the characteristics in invertebrates distribution. The SOM clearly classified the relevant information into four clusters, and extracted ecological information from the invertebrates dataset. The cluster II was composed of invertebrate communities which are collected in the Tonggumi area. The Tonggumi area is where mountainous areas were developed for agricultural purposes, which has geographical features commonly observed in Ulleungdo Island. It is noted that the cluster II has different characteristics as compared other clusters. The results of this study are expected to be used for the preservation of agricultural environment and maintenance of biodiversity by providing basic data, on the biotope of Ulleungdo Island designated as a nationally important agricultural heritage and information on the characteristics of the applicable ground-dwelling invertebrate communities.
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문제 정의
1981; KNCCN 1996; Lee and Jung 2001). 따라서 본 연구는 국가중요농업유산으로 지정된 울릉도 밭 농업 지역과 그 주변지역에 서식하는 지표배회성 무척추동물 군집 특성을 확인하고자 수행되었다. 이 연구를 통해 지표배회성무척추동물상에 대한 DB구축의 기초자료 제공 및 군집이 가지는 특성을 확인하고자 한다.
본 연구는 국가중요농업유산으로 지정된 울릉도 (울릉도 화산섬 밭 농업) 나리분지와 통구미지역의 지표배회성 무척추동물 군집의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 서식지 형태를 작물재배지역, 산림지역, 중간 경계지역으로 나누어 서식지 형태별로 지표배회성 무척추동물을 채집하였다.
따라서 본 연구는 국가중요농업유산으로 지정된 울릉도 밭 농업 지역과 그 주변지역에 서식하는 지표배회성 무척추동물 군집 특성을 확인하고자 수행되었다. 이 연구를 통해 지표배회성무척추동물상에 대한 DB구축의 기초자료 제공 및 군집이 가지는 특성을 확인하고자 한다.
제안 방법
본 연구는 국가중요농업유산으로 지정된 울릉도 (울릉도 화산섬 밭 농업) 나리분지와 통구미지역의 지표배회성 무척추동물 군집의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 서식지 형태를 작물재배지역, 산림지역, 중간 경계지역으로 나누어 서식지 형태별로 지표배회성 무척추동물을 채집하였다. 채집은 함정 트랩을 이용하였고 채집된 지표배회성 무척추동물은 자기조직화지도를 이용하여 군집 특성을 규명하였다.
나리분지는 울릉도에 있는 유일한 평지이며, 나리분지를 제외하면 울릉도의 평균경사도는 25°로 평지가 거의 없다. 울릉도에서 확인할 수 있는 대표적인 서식지 형태를 작물배재지역, 산림지역, 경계지역으로 나누어 나리분지와 통구미지역에서 각각의 서식지 형태 별 지표배회성 무척추동물을 채집하였다.
서식지 형태를 작물재배지역, 산림지역, 중간 경계지역으로 나누어 서식지 형태별로 지표배회성 무척추동물을 채집하였다. 채집은 함정 트랩을 이용하였고 채집된 지표배회성 무척추동물은 자기조직화지도를 이용하여 군집 특성을 규명하였다. 자기조직화지도를 통해 총 4개의 cluster로 나누었으며, cluster II에는 통구미지역에서 채집된 지표배회성 무척추동물 군집만이 속하는 특성을 확인할 수 있었다.
대상 데이터
본 연구는 울릉도 내 북면 나리 나리분지와 서면 남양리 통구미지역 2곳에서 2017년 6월 14일부터 16일까지 3일간 수행되었다(Fig. 1).
지정 기준은 세계중요농업유산제도를 기초로 한, 유산의 가치성, 파트너쉽, 효과성의 3개 항목으로 구성된다. 지난해까지 8개 지역(청산도 구들장 논, 제주 밭 담, 구례 산수유 농업, 담양 대나무 밭, 금산 인삼 농업, 하동 전통 차 농업, 울진 금강송 산지 농업, 부안 양잠)을 발굴했고 최근 ‘울릉도 화산섬 밭 농업’이 추가로 지정되었다. 국가중요농업유산 지정 단계는 신청, 조사 실시, 심의 및 지정으로 이루어지며 주로 역사성, 대표성, 브랜드 가치와 같은 인문학적인 요소가 고려 대상으로 작용한다.
지표배회성 무척추동물의 채집은 접근 우수성을 고려한 나리분지에서 산림지역 4개 지점, 경계지역 3개 지점, 작물 재배지역 12개 지점을, 통구미지역에서 산림지역 3개 지점, 경계지역 3개 지점, 작물재배지역 6개 지점을 설정하였다. 각 조사 지점에서는 5개의 함정 트랩(pitfall trap)을 설치하였다.
데이터처리
2014), 다수응답순열절차 검증은 vegan package (Oksanen et al. 2017), 지표종 분석은 labdsv package (Roverts 2016), 사후검증은 PMCMR package (Pohlert 2016)를 사용하였다. 조사 지점의 경사도는 QGIS(Quantum geographic information system) ver.
각 cluster 간 종수와 개체수 차이는 Kruskal-Wallis(K-W) 검증을 사용하였고 사후검증은 Nemenyi-Damico-WolfDunn 검증을 이용하였다. 모든 분석은 R 통계 프로그램(버전 3.
각 cluster 간 종수와 개체수 차이는 Kruskal-Wallis(K-W) 검증을 사용하였고 사후검증은 Nemenyi-Damico-WolfDunn 검증을 이용하였다. 모든 분석은 R 통계 프로그램(버전 3.4.3)을 이용하였고(R Development Core Team 2017) 자기조직화지도 분석은 diatsom package (Bottin et al. 2014), 다수응답순열절차 검증은 vegan package (Oksanen et al.
2003). 분류된 cluster 간의 유사성 평가는 다수응답순열절차(multi-response permutation procedures; MRPP)검정으로 확인하였다. 각 cluster를 대표하는 종을 확인하기 위해 지표종 분석을 통해 cluster의 대표종을 확인하였다.
각 cluster를 대표하는 종을 확인하기 위해 지표종 분석을 통해 cluster의 대표종을 확인하였다. 지표값의 유의성은 몬테카를로 검증(Monte Carlo test)을 사용하였고 총 1,000번의 시뮬레이션을 통해 유의성을 확인하였다.
이론/모형
학습을 마친 뉴런이 가지는 유사성을 이용하여 cluster를 분류하였다. 뉴런 간 거리 측정은 Euclidean distance를 사용하였고 cluster 분류는 Ward linkage 방법을 이용하였다(Park et al. 2003).
자기조직화지도 (Self-organizing map; SOM)를 이용하여 울릉도에 서식하는 지표배회성 무척추동물군집의 분류(classifying)와 배열(ordering)을 통해 패턴 특성을 확인하였다 (Kohonen 1982). 자기조직화지도는 동물 군집이나 집단(assemblage)의 분포나 구조를 확인하기 위해 사용하며, 탐색적 자료 분석(explanatory data analysis)에 효과적이다(Chon 2011).
수거된 샘플은 아이스박스에 보관하여 실험실로 이동하였고, 80% ethanol에 동정 전까지 보관하였다. 지표배회성 무척추동물의 동정과 분류는 해부 현미경 Leica DE/MZ 7.5를 이용하여 국내외 문헌을 참고하여 동정하였다(Aoki 1999; Woo and Shin 2000; Cha et al. 2001; Cho and Ahn 2001; Ku et al.
성능/효과
앞의 설명에서 cluster II와 III이 유사한 군집 특성을 가진다는 결과를 고려했을 때(Fig. 2b), 산림, 경계, 작물재배지역을 모두 포함한 통구미지역에서 관찰된 지표배회성 무척추동물 군집과 나리분지지역 중 일부 경계지역과 작물재배지역에서 관찰된 지표배회성 무척추동물 군집 구조가 유사하다는 것을 의미한다. 토지 경사도가 20° 이상의 지역, 인공 녹지, 밭 작물 재배지역 등에서 토양 유실량이 급격히 증가하는 것으로 알려져 있다(Kim et al.
4). Cluster II는 통구미지역에서만 관찰된 지표배회성 무척추동물 군집이었고 산림지역(18.2%), 경계지역(27.3%), 작물 재배지역(54.5%)이 고루 분포하는 지역에서 채집되는 특성을 보였다(Fig. 3).
통계적 유의성이 확인된 cluster를 대표하는 지표종은 출현 개체수와 빈도수가 작용하여 결정된다(Roverts 2016). Cluster II에서 확인된 지표종들은 다른 cluster에서 보다 출현 빈도나 그 수가 많다는 것을 의미한다. 이로 인해 다양한 분류군의 지표배회성 무척추동물들이 cluster 지표종으로 나타난 것으로 판단된다.
울릉도 나리분지와 통구미지역의 지표배회성 무척추동물 군집의 특성을 확인해 본 결과 통구미지역은 주변 경관 특성 (산림, 경계, 작물재배지역)보다는 미소서식지 구조가 중요하다는 것을 확인할 수 있었다. 나리분지는 주변 경관 특성에 따라 지표배회성 무척추동물 군집 특성이 나누어지는 것을 확인할 수 있었지만(cluster I, III, IV) 통구미지역에서는 주변 경관 특성과 관련없이 지표배회성 무척추동물 군집이 유사한 것으로 나타났다 (cluster II). 이는 통구미지역의 조사지점의 평균경사도는 40° 이상이며, 이러한 급경사로 인해 지표배회성 무척추동물 군집 특징이 결정되는 것으로 판단된다.
나리분지에서는 190종이 확인되었고 산림지역에서 77종, 경계지역에서 72종, 작물재배지역에서 116종이 나타났다. 통구미지역에서는 87종이 확인되었고 산림지역에서 40종, 경계지역에서 37종, 작물재배지역에서 45종이 나타났다.
울릉도 나리분지와 통구미지역에서 관찰된 지표배회성 무척추동물은 총 28목 112과 228종이 확인되었다(Appendix 1). 이중 작물재배지역에서는 141종이 확인되었다.
울릉도 나리분지와 통구미지역에서 지표배회성 무척추동물을 기초로 한 32개 지역 조사 자료를 자기조직화지도에 적용하여 분석한 결과 크게 4개의 cluster(I~IV)로 나눌 수 있었으며 이들 cluster 간에는 유의한 차이가 나타났다(Fig. 2; A=0.
울릉도 나리분지와 통구미지역의 지표배회성 무척추동물 군집의 특성을 확인해 본 결과 통구미지역은 주변 경관 특성 (산림, 경계, 작물재배지역)보다는 미소서식지 구조가 중요하다는 것을 확인할 수 있었다. 나리분지는 주변 경관 특성에 따라 지표배회성 무척추동물 군집 특성이 나누어지는 것을 확인할 수 있었지만(cluster I, III, IV) 통구미지역에서는 주변 경관 특성과 관련없이 지표배회성 무척추동물 군집이 유사한 것으로 나타났다 (cluster II).
3). 이를 통해, 통구미지역(cluster II)에서 채집된 지표배회성 무척추동물군집은 서식지 형태와 상관없이 유사한 군집 형태를 띠는 것을 확인할 수 있었다. 앞의 설명에서 cluster II와 III이 유사한 군집 특성을 가진다는 결과를 고려했을 때(Fig.
울릉도 나리분지와 통구미지역에서 관찰된 지표배회성 무척추동물은 총 28목 112과 228종이 확인되었다(Appendix 1). 이중 작물재배지역에서는 141종이 확인되었다. 이는 기존 타 지역 작물재배지역에서 조사된 지표배회성 무척추동물 종수보다 많은 것으로 나타났다(137종: Choe et al.
채집은 함정 트랩을 이용하였고 채집된 지표배회성 무척추동물은 자기조직화지도를 이용하여 군집 특성을 규명하였다. 자기조직화지도를 통해 총 4개의 cluster로 나누었으며, cluster II에는 통구미지역에서 채집된 지표배회성 무척추동물 군집만이 속하는 특성을 확인할 수 있었다. 나리분지 (cluster I, III, IV)와 비교하여 통구미지역(cluster II)은 울릉도에서 흔히 확인되는 산간지역 경작지를 밭으로 개간하여 이용하는 지역으로 울릉도에서 흔히 관찰되는 지형적 특성을 가지고 있다.
Cluster III은 나리분지 6개 지점, IV는 나리분지 7개 지점과 통구미 1개 지점으로 구성된다. 전체 조사 지점들에 대한 통합적인 패턴을 확인하기 위해 자기조직화지도 분석을 적용한 결과를 통해 지표배회성 무척추동물 군집의 일반적인 특성은 지역적 특성이 크게 작용하는 것을 확인할 수 있었다.
나리분지에서는 190종이 확인되었고 산림지역에서 77종, 경계지역에서 72종, 작물재배지역에서 116종이 나타났다. 통구미지역에서는 87종이 확인되었고 산림지역에서 40종, 경계지역에서 37종, 작물재배지역에서 45종이 나타났다. 이는 울릉도지역이 가지는 지형학적 특성과 관련이 있을 것으로 생각된다.
2006). 통구미지역의 높은 경사도로 인해 토양 유실 가능성이 크며 그 결과 토양 성분이 나리분지와 다를 것으로 판단된다. 이러한 특성으로 통구미지역에서는 나리분지와는 다른 독특한 군집 구성이 나타나는 것으로 생각된다.
후속연구
2007). 따라서 향후 조사에서는 지표배회성 무척추동물과 경사도의 구체적인 관계를 확인하는 후속 연구가 필요하다. 또한 지표배회성 무척추동물은 유기물, 인, pH, 온도, 강수와 같은 일차적인 토양의 기본적인 물성에 크게 영향을 받으므로, 이에 대한 연구도 추후 진행되어야 한다.
따라서 향후 조사에서는 지표배회성 무척추동물과 경사도의 구체적인 관계를 확인하는 후속 연구가 필요하다. 또한 지표배회성 무척추동물은 유기물, 인, pH, 온도, 강수와 같은 일차적인 토양의 기본적인 물성에 크게 영향을 받으므로, 이에 대한 연구도 추후 진행되어야 한다.
이러한 통구미지역은 평지의 형태를 가지는 나리분지 지역과는 달리 급경사의 특성을 나타내기 때문에 다른 군집 특성이 나타난 것으로 판단된다. 본 연구결과는 국가중요농업유산으로 선정된 울릉도지역의 생물상에 대한 기초자료와 지표배회성 무척추동물 군집 특성에 관한 정보를 제공하여 농업 환경 보전 및 생물다양성 유지를 위해 활용될 것으로 기대된다.
본 연구결과는 국가중요농업유산으로 선정된 울릉도지역의 생물상에 대한 기초자료와 지표배회성 무척추동물 군집 특성에 관한 정보를 제공하여 농업의 다차원적 가치의 하나인 환경 보전 및 생물다양성 유지를 위해 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
농촌에서 농업생태계의 생물다양성의 유지를 위해 작물 재배지역의 미소서식지의 구조적 특성에 대한 이해가 필요한 이유는?
농업생태계는 작물을 재배하는 독특한 환경을 가지고 있기때문에 농업생태계의 생물다양성의 유지를 위해서는 작물 재배지역의 미소서식지의 구조적 특성에 대한 이해가 필요하다(Cho 1999). 울릉도는 나리분지를 제외하면 평균경사도가 20° 이상으로 급격한 경사면에 작물을 재배한다는 특성을 가진다(Kwon 2012).
유엔 식량농업기구에서 지속가능한 농업을 성취하기 위해 운용하는 것은?
새로운 농촌지역의 경쟁력 향상은 농촌지역이 가지는 잠재적인 자원의 발굴, 활용, 새로운 가치 부여를 통해 이루어진다 (OECD 2006). 유엔 식량농업기구 (United Nations Food and Agriculture Organization; FAO)에서는 농촌의 다차원적 가치에 대한 관심이 증대되고 지속 가능한 농업을 성취하기 위해 세계중요농업유산제도(Globally Important Agricultural Heritage Systems; GIAHS)를 운용하고 있다. 농촌지역의 경쟁력과 삶의 질을 향상시키는 과정은 농업의 생태계 유지 및 식량안보, 환경 보전 및 생물다양성 유지, 지역사회 전통문화 계승, 여가 및 관광자원 제공 등의 기능을 포함한다.
울릉도에서 급경사지역의 생물상에 대한 이해가 수반되어야 하는 이유는?
농업생태계는 작물을 재배하는 독특한 환경을 가지고 있기때문에 농업생태계의 생물다양성의 유지를 위해서는 작물 재배지역의 미소서식지의 구조적 특성에 대한 이해가 필요하다(Cho 1999). 울릉도는 나리분지를 제외하면 평균경사도가 20° 이상으로 급격한 경사면에 작물을 재배한다는 특성을 가진다(Kwon 2012). 실제 작물재배지역의 경사도가 식물이나 곤충과 같은 생물상에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Marini et al. 2009).
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