태백산국립공원 백단사코스의 고도별 관속식물상 변화와 환경요인 분석 Analysis of Environmental Factors and Change of Vascular Plant Species along an Elevational Gradients in Baekdansa, Mt. Taebaeksan National Park원문보기
태백산국립공원의 고도별 관속식물의 종다양성 패턴 및 분포변화를 파악하기 위해 백단사매표소(874m)에서 천제단(1,560m)까지 해발 100m 단위로 등분하여 8개 구간에 대한 식물목록을 작성하였다. 총 4회에 걸쳐 현지조사를 실시한 결과 89과 240속 345종 5아종 34변종 1품종의 총 385분류군이 출현하였다. 고도별 종다양성의 변화를 분석한 결과, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하다가 특정 구간에서부터 다시 증가하는 경향을 보였다. 구간별 출현종의 생육지 유형을 분석한 결과, 고도가 높아짐에 따라 산림에 생육하는 종의 비율은 증가하였고, 교란지에 생육하는 종의 비율은 인위적 간섭이 높은 곳에서 높은 비율로 출현하였다. 구간별 목본식물과 초본식물이 각각 차지하는 비율을 비교한 결과, 목본식물의 경우 고도가 높아짐에 따라 점차 증가하다가 인위적 간섭이 높은 구간에서 큰 폭으로 감소하는 경향을 보였고, 초본식물의 경우 그 반대의 경향성을 나타냈다. DCA기법을 이용하여 출현종의 고도별 분포변화를 분석한 결과, I축상의 해발 900m와 1,300m를 경계로 3개의 그룹으로 구분되었다. 구간별 식분의 배치는 I축상의 오른쪽으로부터 왼쪽을 향해 고도에 따라 배열되었고, I축은 온량지수(WI)와 유의한 상관관계를 나타냄에 따라 고도에 따른 온도변화가 식물분포의 양상에 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 기후변화로 인한 기온상승은 식물종의 수직 분포 한계선과 식물군락의 종조성 변화 및 다양성에 영향을 미칠 것으로 예측된다. 본 연구결과는 생물다양성의 보전과 기후변화에 따른 관리방안 마련을 위한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.
태백산국립공원의 고도별 관속식물의 종다양성 패턴 및 분포변화를 파악하기 위해 백단사매표소(874m)에서 천제단(1,560m)까지 해발 100m 단위로 등분하여 8개 구간에 대한 식물목록을 작성하였다. 총 4회에 걸쳐 현지조사를 실시한 결과 89과 240속 345종 5아종 34변종 1품종의 총 385분류군이 출현하였다. 고도별 종다양성의 변화를 분석한 결과, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하다가 특정 구간에서부터 다시 증가하는 경향을 보였다. 구간별 출현종의 생육지 유형을 분석한 결과, 고도가 높아짐에 따라 산림에 생육하는 종의 비율은 증가하였고, 교란지에 생육하는 종의 비율은 인위적 간섭이 높은 곳에서 높은 비율로 출현하였다. 구간별 목본식물과 초본식물이 각각 차지하는 비율을 비교한 결과, 목본식물의 경우 고도가 높아짐에 따라 점차 증가하다가 인위적 간섭이 높은 구간에서 큰 폭으로 감소하는 경향을 보였고, 초본식물의 경우 그 반대의 경향성을 나타냈다. DCA기법을 이용하여 출현종의 고도별 분포변화를 분석한 결과, I축상의 해발 900m와 1,300m를 경계로 3개의 그룹으로 구분되었다. 구간별 식분의 배치는 I축상의 오른쪽으로부터 왼쪽을 향해 고도에 따라 배열되었고, I축은 온량지수(WI)와 유의한 상관관계를 나타냄에 따라 고도에 따른 온도변화가 식물분포의 양상에 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 기후변화로 인한 기온상승은 식물종의 수직 분포 한계선과 식물군락의 종조성 변화 및 다양성에 영향을 미칠 것으로 예측된다. 본 연구결과는 생물다양성의 보전과 기후변화에 따른 관리방안 마련을 위한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.
This study generated a list of plants in eight sections from the Baekdansa ticket office (874m) to Cheonjedan (1,560m) divided in the interval of 100m above sea level to examine the species diversity patterns and distribution changes of the vascular plants at different altitudes in Taebaeksan Nation...
This study generated a list of plants in eight sections from the Baekdansa ticket office (874m) to Cheonjedan (1,560m) divided in the interval of 100m above sea level to examine the species diversity patterns and distribution changes of the vascular plants at different altitudes in Taebaeksan National Park. Four site surveys found a total of 385 taxa: 89 families, 240 genera, 345 species, 5 subspecies, 34 varieties, and 1 form. A result of analyzing the change of species diversity along elevational gradients showed that it decreased with increasing elevation and then increased from a certain section. A result of analyzing habitat affinity types showed that the proportion of forest species increased with increasing elevation. On the other hand, the ruderal species appeared at a high rate in the artificial interference section. A result of comparing the proportion of woody and herb plants showed that the woody plants gradually increased with elevation and rapidly decreased in the artificial interference section. On the other hand, the herb plants showed the opposite trend. A result of analyzing the change of distribution of species according to altitude with the DCA technique showed that the vascular plants were divided into three groups according to the elevation in order on the I axis with the boundaries at 900m and 1,300m above sea level. The arrangement of each stand from right to left along the altitude on the I axis with a significant correlation with warmth index (WI) confirmed that the temperature change along the altitude could affect the distribution of vascular plants, composition, and diversity. Therefore, the continuous monitoring is necessary to confirm ecological and environmental characteristics of vegetation, distribution ranges, changes of habitat. We expect that the results of this study will be used as the basic data for establishing the measurement measures related to the preservation of biodiversity and climate change.
This study generated a list of plants in eight sections from the Baekdansa ticket office (874m) to Cheonjedan (1,560m) divided in the interval of 100m above sea level to examine the species diversity patterns and distribution changes of the vascular plants at different altitudes in Taebaeksan National Park. Four site surveys found a total of 385 taxa: 89 families, 240 genera, 345 species, 5 subspecies, 34 varieties, and 1 form. A result of analyzing the change of species diversity along elevational gradients showed that it decreased with increasing elevation and then increased from a certain section. A result of analyzing habitat affinity types showed that the proportion of forest species increased with increasing elevation. On the other hand, the ruderal species appeared at a high rate in the artificial interference section. A result of comparing the proportion of woody and herb plants showed that the woody plants gradually increased with elevation and rapidly decreased in the artificial interference section. On the other hand, the herb plants showed the opposite trend. A result of analyzing the change of distribution of species according to altitude with the DCA technique showed that the vascular plants were divided into three groups according to the elevation in order on the I axis with the boundaries at 900m and 1,300m above sea level. The arrangement of each stand from right to left along the altitude on the I axis with a significant correlation with warmth index (WI) confirmed that the temperature change along the altitude could affect the distribution of vascular plants, composition, and diversity. Therefore, the continuous monitoring is necessary to confirm ecological and environmental characteristics of vegetation, distribution ranges, changes of habitat. We expect that the results of this study will be used as the basic data for establishing the measurement measures related to the preservation of biodiversity and climate change.
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문제 정의
본 연구에서는 태백산국립공원의 고도별 식물종의 분포를 파악함과 동시에 식물다양성 및 기능적 특성의 변화를 분석하고자 한다. 또한 구간별 식물 종조성의 유사관계 및 분포변화를 분석하고, 이러한 분포에 영향을 미치는 환경요인을 파악하고자 한다. 이러한 연구 결과는 태백산국립공원 내 환경 변화에 따른 식물의 분포 특성과 함께 태백산지역의 산림생물다양성 관리에 필요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
본 연구에서는 태백산국립공원의 고도별 식물종의 분포를 파악함과 동시에 식물다양성 및 기능적 특성의 변화를 분석하고자 한다. 또한 구간별 식물 종조성의 유사관계 및 분포변화를 분석하고, 이러한 분포에 영향을 미치는 환경요인을 파악하고자 한다.
제안 방법
경사도(°)와 낙엽층 두께(㎝)는 각각 경사계(SUNTO)와 줄자를 이용하였고, 토양 온도와 습도는 토양수분계(AQUATERR EC-300)을 이용하여 측정하였다.
고도별 생육환경의 변화를 파악하기 위해 온량지수, 면적, 수관열림, 광량, 경사, 토양 이화학적특성 등의 환경요인을 조사하였다. 기후요인 중 식물분포와 상관관계가 큰 온량지수(Warmth Index: WI)는 태백관측소의 기상자료(KMA, 2017)를 이용하여 계산하였다.
기온 저감율 –0.55℃/100m(Kira, 1948)를 적용하여 온량지수를 산출하였다.
조사지역에 분포하는 식물종의 고도별 분포변화를 파악하기 위해 100m 구간별 식물목록 자료를 이용하여 DCA ordination 분석(Hill and Gauch, 1980)을 실시하였다. 분석 결과를 토대로 구간별 식물 종조성의 유사정도와 분포변화를 비교하였다. 수집된 식물목록 자료에서 종의 출현여부에 따라 0과 1로 전환한 후 전체 출현종의 합에 대한 각 종의 상대값을 중요치 (Important value)로 삼았다.
숲 속에서 출현하는 종 (forest; 광 요구도가 높지 않아 수관이 울폐된 곳에서도 잘 생육하는 종), 숲의 가장자리 또는 수관이 열린 지역에 출현하는 종(transitional; 산림에 출현하는 종들 중 광 요구도가 중간 단계인 종) 및 길가나 빈터에 출현하는 종(ruderal; 광 요구도가 높아 주요 생육지가 산림이 아닌 수관이 열린 지역에 출현하는 종, 천이 초기종)으로 구분하였다. 생활형 유형은 Lee(1980; 2003)에 따라 일년생 초본, 다년생 초본, 만경류, 관목성 및 교목성 수종으로 구분하였다.
1을 이용해 100m 구간별 선상 길이와 좌우 5m씩 조사 반경을 곱해서 산출 하였다. 수관열림도(Canopy Openness) 및 광량(Transmitted Light)을 측정하기 위해 어안렌즈 영상을 촬영하였다. 촬영은 2017년 9월 4~5일 이틀에 걸쳐서 각 구간별 15번씩 촬영하여, 평균값을 그 구간의 대푯값으로 삼았다.
분석 결과를 토대로 구간별 식물 종조성의 유사정도와 분포변화를 비교하였다. 수집된 식물목록 자료에서 종의 출현여부에 따라 0과 1로 전환한 후 전체 출현종의 합에 대한 각 종의 상대값을 중요치 (Important value)로 삼았다. DCA 분석을 통해 도출된 구간별 식분의 축의 값과 각 구간별 환경변수(온량지수, 수관열림, 광량, 토양의 이화학적 특성 등) 간의 상관관계는 Pearson correlation coefficient(r)을 통해 분석하였다.
출현종의 생육지 유형은 식물종의 생장형과 광 요구조건에 따라 세 가지 유형으로 구분하였다. 숲 속에서 출현하는 종 (forest; 광 요구도가 높지 않아 수관이 울폐된 곳에서도 잘 생육하는 종), 숲의 가장자리 또는 수관이 열린 지역에 출현하는 종(transitional; 산림에 출현하는 종들 중 광 요구도가 중간 단계인 종) 및 길가나 빈터에 출현하는 종(ruderal; 광 요구도가 높아 주요 생육지가 산림이 아닌 수관이 열린 지역에 출현하는 종, 천이 초기종)으로 구분하였다. 생활형 유형은 Lee(1980; 2003)에 따라 일년생 초본, 다년생 초본, 만경류, 관목성 및 교목성 수종으로 구분하였다.
경사도(°)와 낙엽층 두께(㎝)는 각각 경사계(SUNTO)와 줄자를 이용하였고, 토양 온도와 습도는 토양수분계(AQUATERR EC-300)을 이용하여 측정하였다. 이러한 환경요인은 각 구간별 15번씩 무작위로 측정하였고, 각 측정값의 평균값을 그 구간의 대푯값으로 삼았다. 토양시료는 2017년 10월 16~17일 이틀에 걸쳐 토양시료 캔을 이용하여 채취하였다.
2017년 4월부터 10월까지 총 4회의 현지조사를 통해 구간별 관속식물을 조사하고, 채집된 식물체는 건조 또는 액침표본으로 제작하여 국립생물자원관 관속식물표본 수장고(KB)에 보관하였다. 조사경로는 등산로를 따라 좌우 5m 반경을 중심으로 실시하고, GPS 수신자료를 이용하여 고도에 따른 식물 분포를 파악하였다. 식물의 동정은 Lee(1980; 2003), Lee(1996a; b), Lee(2006), Korea Fern Society(2005), Oh(2006), Kim and Kim(2011) 등의 식물도감을 이용하였으며, 학명과 국명은 Lee et al.
55℃/100m(Kira, 1948)를 적용하여 온량지수를 산출하였다. 조사면적은 ArcGIS 10.1을 이용해 100m 구간별 선상 길이와 좌우 5m씩 조사 반경을 곱해서 산출 하였다. 수관열림도(Canopy Openness) 및 광량(Transmitted Light)을 측정하기 위해 어안렌즈 영상을 촬영하였다.
조사지역에 분포하는 식물종의 고도별 분포변화를 파악하기 위해 100m 구간별 식물목록 자료를 이용하여 DCA ordination 분석(Hill and Gauch, 1980)을 실시하였다. 분석 결과를 토대로 구간별 식물 종조성의 유사정도와 분포변화를 비교하였다.
수관열림도(Canopy Openness) 및 광량(Transmitted Light)을 측정하기 위해 어안렌즈 영상을 촬영하였다. 촬영은 2017년 9월 4~5일 이틀에 걸쳐서 각 구간별 15번씩 촬영하여, 평균값을 그 구간의 대푯값으로 삼았다. 촬영된 영상은 Gap Light Analyzer 2.
출현종의 생육지 유형은 식물종의 생장형과 광 요구조건에 따라 세 가지 유형으로 구분하였다. 숲 속에서 출현하는 종 (forest; 광 요구도가 높지 않아 수관이 울폐된 곳에서도 잘 생육하는 종), 숲의 가장자리 또는 수관이 열린 지역에 출현하는 종(transitional; 산림에 출현하는 종들 중 광 요구도가 중간 단계인 종) 및 길가나 빈터에 출현하는 종(ruderal; 광 요구도가 높아 주요 생육지가 산림이 아닌 수관이 열린 지역에 출현하는 종, 천이 초기종)으로 구분하였다.
대상 데이터
백단사매표소(874m)에서 천제단(1,560m)에 이르는 지역을 대상으로 해발 100m 단위로 등분하여 8개 구간(section)에 출현하는 관속식물에 대해 선상조사를 수행하였다. 2017년 4월부터 10월까지 총 4회의 현지조사를 통해 구간별 관속식물을 조사하고, 채집된 식물체는 건조 또는 액침표본으로 제작하여 국립생물자원관 관속식물표본 수장고(KB)에 보관하였다.
본 연구의 조사지역은 백단사매표소에서 망경사를 지나 천제단에 이르는 약 3.7㎞ 구간을 대상지로 선정하였다(Figure 1). 조사지역의 기후요인은 지리적 위치를 고려하여 가장 인접한 태백기상청의 기후자료를 토대로 확인한 결과, 과거 30년간(1981~2010년) 연평균 기온과 강수량은 각각 8.
토양시료는 2017년 10월 16~17일 이틀에 걸쳐 토양시료 캔을 이용하여 채취하였다. 유기물층을 제거하고 10 ㎝ 깊이의 토양에서 각 구간별 10회 이상 총 1㎏씩 무작위 채취한 시료를 모아 그 구간의 대표 시료로 삼았다. 토양 산도(pH)는 pH meter를 이용하여 측정하였고, 전기전도도(EC)는 EC meter를 이용하였으며, 유기물함량(Organic Matter), 유효인산(Available Phosphorus)은 비색법, 전질소(T-N)은 건식산화법, 양이온치환용량(Cation Exchange Capacity) Ca, Mg, K 및 Na는 ICP 분석방법을 이용하였다.
이러한 환경요인은 각 구간별 15번씩 무작위로 측정하였고, 각 측정값의 평균값을 그 구간의 대푯값으로 삼았다. 토양시료는 2017년 10월 16~17일 이틀에 걸쳐 토양시료 캔을 이용하여 채취하였다. 유기물층을 제거하고 10 ㎝ 깊이의 토양에서 각 구간별 10회 이상 총 1㎏씩 무작위 채취한 시료를 모아 그 구간의 대표 시료로 삼았다.
데이터처리
수집된 식물목록 자료에서 종의 출현여부에 따라 0과 1로 전환한 후 전체 출현종의 합에 대한 각 종의 상대값을 중요치 (Important value)로 삼았다. DCA 분석을 통해 도출된 구간별 식분의 축의 값과 각 구간별 환경변수(온량지수, 수관열림, 광량, 토양의 이화학적 특성 등) 간의 상관관계는 Pearson correlation coefficient(r)을 통해 분석하였다.
이론/모형
식물의 동정은 Lee(1980; 2003), Lee(1996a; b), Lee(2006), Korea Fern Society(2005), Oh(2006), Kim and Kim(2011) 등의 식물도감을 이용하였으며, 학명과 국명은 Lee et al.(2011a) 에 준하여 작성하였다. 관속식물 목록을 기초로 한반도 고유종은 NIBR(2013), 식물구계학적 특정식물은 NIER(2012)에 따라 작성하였고, 국가 기후변화 생물지표 관속식물은 Lee et al.
DCA ordination 기법을 이용하여 조사지역 내 출현한 식물종의 고도에 따른 분포변화를 분석하였다. 해발 100m 구간마다의 식분들을 서열화함으로써 가까이 분포하는 정도에 따라 구간별 식물 종조성의 분포 유사성을 비교할 수 있었다.
Figure 5. Ordination diagrams of the eight sections for plant distribution using the DCA method (a: trees, b: herbs, c: total)(WI: warmth index, LL: depth of litter layer, EC: electronic conductivity, AP: available phosphate, OM: organic matter, TN: total nitrogen, CO: canopy openness, MO: soil moist, pH: soil pH, Ca: exchangeable Ca2+ , Mg: exchangeable Mg2+ , K: exchangeable K+ , Na: exchangeable Na+ , CEC: cation exchange capacity).
고도별 생육환경의 변화를 파악하기 위해 온량지수, 면적, 수관열림, 광량, 경사, 토양 이화학적특성 등의 환경요인을 조사하였다. 기후요인 중 식물분포와 상관관계가 큰 온량지수(Warmth Index: WI)는 태백관측소의 기상자료(KMA, 2017)를 이용하여 계산하였다. 기온 저감율 –0.
조사경로는 등산로를 따라 좌우 5m 반경을 중심으로 실시하고, GPS 수신자료를 이용하여 고도에 따른 식물 분포를 파악하였다. 식물의 동정은 Lee(1980; 2003), Lee(1996a; b), Lee(2006), Korea Fern Society(2005), Oh(2006), Kim and Kim(2011) 등의 식물도감을 이용하였으며, 학명과 국명은 Lee et al.(2011a) 에 준하여 작성하였다.
유기물층을 제거하고 10 ㎝ 깊이의 토양에서 각 구간별 10회 이상 총 1㎏씩 무작위 채취한 시료를 모아 그 구간의 대표 시료로 삼았다. 토양 산도(pH)는 pH meter를 이용하여 측정하였고, 전기전도도(EC)는 EC meter를 이용하였으며, 유기물함량(Organic Matter), 유효인산(Available Phosphorus)은 비색법, 전질소(T-N)은 건식산화법, 양이온치환용량(Cation Exchange Capacity) Ca, Mg, K 및 Na는 ICP 분석방법을 이용하였다.
성능/효과
전체 출현식물의 종풍부도는 800~900m 구간에서 233분류군이 출현하였고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하여 1,000~1,100m 구간에서 102분류군이 출현하였다. 1,100~1,200m 구간에서 124분류군으로 약간 증가하고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하였다가 1,400~1,500m 구간에서 급격히 증가하여 161분류군, 1,500~1,600m 구간에서 124분류군이 출현하는 역단봉형 패턴을 보였다. 목본식물의 경우 800~900m 구간에서 67분류군이 출현하였고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하여 1,300~1,400m 구간에서 39분류군이 출현하였으며, 1,400~1,500m 구간부터 44분류군으로 다시 증가하는 경향을 보였다.
초본식물의 경우 800~900m 구간에서 166분류군이 출현하였고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하여 1,000~1,100m 구간에서 59분류군이 출현하였다. 1,100~1,200m 구간에서 83분류군으로 약간 증가하고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하였다가 1,400~1,500m 구간에서 급격히 증가하여 117분류군, 1,500~1,600m 구간에서 85분류군이 출현하여 전체 종수의 변화 패턴과 유사한 경향을 보였다.
각 구간별 출현한 관속식물을 세분하면, 800~900m 구간에서 61과 159속 209종 3아종 20변종 1품종의 총 233분류군, 900~ 1,000m 구간에서 42과 89속 109종 2아종 9변종의 총 120분류군, 1,000~1,100m 구간에서 45과 81속 88종 2아종 11변종 1품종의총 102분류군, 1,100~1,200m 구간에서 51과 101속 111종 2아종 10변종 1품종의 총 124분류군, 1,200~1,300m 구간에서 43과 90속 97종 2아종 12변종 1품종의 총 112분류군, 1,300~1,400m 구간에서 46과 96속 101종 2아종 14변종 1품종의 총 118분류군, 1,400~1,500m 구간에서 46과 125속 143종 1아종 16변종 1품종의 총 161분류군 및 1,500~1,600m 구간에서 42과 99속 108종 1아종 15변종의 총 124분류군으로 나타났다.
4%에 해당된다. 관속식물 중에서 종다양성이 높은 과는 국화과(44분류군), 화본과(29분류군), 장미과(26분류군), 사초과(17분류군), 백합과(16분류군), 미나 리아재비과(16분류군) 등의 순으로 나타났다.
만경류의 출현비율은 초반 구간에서 증감을 반복하다가 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하는 경향을 보였고, 관목성 수종의 경우 그 반대로 초반 구간에서 증감을 반복하다가 고도가 높아짐에 따라 점차 증가하는 경향을 보였다. 교목성 수종의 경우 800~900m에서 10.3%로 나타났고, 그 비율이 점차 증가하다가 1,400~1,500m 구간에서 9.9%로 감소하여 일년생 초본의 출현 패턴과 반대의 경향이 나타났다. Wang et al.
구간별 목본식물과 초본식물이 각각 차지하는 비율을 비교한 결과(Figure 4), 목본식물의 경우 고도가 높아짐에 따라 점차 증가하다가 인위적 간섭이 높은 특정 구간에서 큰 폭으로 감소하는 경향을 보였고, 초본식물의 경우 그 반대의 경향성을 나타냈다. Zhang et al.
구간별 식물 종다양성 패턴을 분석한 결과, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하다가 특정 구간에서부터 다시 증가하는 경향을 보였다(Figure 2). 전체 출현식물의 종풍부도는 800~900m 구간에서 233분류군이 출현하였고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하여 1,000~1,100m 구간에서 102분류군이 출현하였다.
, 1995; Bhuju and Ohaswa, 1999), 그로 인해 전체 출현식물의 종다양성 또한 증가한 것으로 판단된다. 구간별 종풍 부도와 환경요인 사이의 상관관계를 분석한 결과(Table 2), 유기물, 유효인산, 양이온치환용량 등의 토양 이화학적 특성과 유의한 상관관계를 나타냈다. Yang et al.
이러한 패턴은 기후요인, 토양의 이화학적 요인, 지형적 요인, 광량, 인위적 교란 등 다양한 인자가 영향을 미치는 것으로 판단되었고(Tables 1, 2), 그 중 1,100~1,200m 구간의 경우 쉼터 등의 인위적 공간이 조성되어 지속적인 교란과 유기물, 전질소, 양이 온치환용량 등의 급격한 증가로 변화된 임분 내 환경이 하층식 생의 변화를 가져와 전체 종다양성의 증가에도 영향을 미친 것으로 판단된다. 또한 1,400m 이상 구간의 경우 망경사, 휴게 시설 등이 넓게 형성된 인위적 공간과 수관의 열림도가 크게 증가함에 따라 하층에 도달하는 광량도 증가되었다(Table 1). 이러한 환경적 변화는 초본식물의 종다양성을 증가시켰고(Halpern, 1989; Miller et al.
하지만, 본 연구 결과에서는 일년생 및 다년생 초본 모두 고도가 높아짐에 따라 감소하다가 인위적 간섭이 있는 특정 구간에서 증가하는 경향을 보여, 물리적 환경 외에도 인위적 교란 등의 요인이 종다양성 분포패턴에 영향을 미친 것으로 판단된다. 또한 교목성 수종은 고도가 높아짐에 따라 점차 증가하다가 특정 구간 이후부터 감소하였고, 관목성 수종은 뚜렷한 경향성이 나타나지 않아 본 연구 결과와 유사하게 나타났다.
7% 로 증가한 후 정상부까지 유사한 비율로 출현하였다. 만경류의 출현비율은 초반 구간에서 증감을 반복하다가 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하는 경향을 보였고, 관목성 수종의 경우 그 반대로 초반 구간에서 증감을 반복하다가 고도가 높아짐에 따라 점차 증가하는 경향을 보였다. 교목성 수종의 경우 800~900m에서 10.
목본식물의 분포 고도를 세분해보면 인가목, 멍덕딸기, 백당나무는 해발 1,500m 이상, 홍괴불나무, 꽃개회나무, 참조팝나무는 해발 1,400m 이상, 매발톱나무, 마가목, 주목 등은 해발 1,300m 이상, 나래회나무, 분비나무는 해발 1,200m 이상에서 분포를 나타내 수종간 분포적 차이를 보였다. 신갈나무, 귀룽나무, 당단풍나무 등은 전 구간에 걸쳐 분포범위를 나타내었다.
, 2017). 본 연구의 경우 고도가 높아짐에 따라 감소하다가 특정 고도에서 증가하는 역단봉형 패턴을 보였다(Figure. 2). 이러한 패턴은 기후요인, 토양의 이화학적 요인, 지형적 요인, 광량, 인위적 교란 등 다양한 인자가 영향을 미치는 것으로 판단되었고(Tables 1, 2), 그 중 1,100~1,200m 구간의 경우 쉼터 등의 인위적 공간이 조성되어 지속적인 교란과 유기물, 전질소, 양이 온치환용량 등의 급격한 증가로 변화된 임분 내 환경이 하층식 생의 변화를 가져와 전체 종다양성의 증가에도 영향을 미친 것으로 판단된다.
본 조사지역에 생육하는 관속식물은 식재된 수종을 포함하여 89과 240속 345종 5아종 34변종 1품종 총 385분류군으로 나타났다(Appendix 1). 이는 한반도 관속식물 4,388분류군 (Lee et al.
한편, 미국쑥부쟁이, 컴프리, 유럽나도냉이, 붉은토끼풀 등의 귀화식물과 나대지에서 생육하는 종들은 해발 900m 이하에서만 분포하는 것으로 나타났다. 분비나무, 주목, 가래고사리 등의 국가 기후변화 생물지표종을 비롯하여 꽃개회나무, 마가목, 인가목 등은 1,200m 이상의 구간부터 확인되어 기후변화에 따른 분포역 축소나 쇠퇴 등의 잠재적 요소가 높은 취약종으로 예상되었다(Appendix 1).
한반도 고유종은 고려엉겅퀴, 각시서덜취, 노랑무늬붓꽃 등 14분류군이 확인되었다. 식물구계학적 특정식물은 총 86분류군으로 확인되었으며, 이중에 Ⅳ등급은 산겨릅나무, 꽃개회나무, 들바람꽃 등 7분류군, Ⅲ등급은 등칡, 늘어진장대, 금강제비꽃 등 21분류군, Ⅱ등급은 큰참나물, 당개지치, 백작약 등 30분류군, Ⅰ등급은 개시호, 올괴불나무, 촛대승마 등 28분류군으로 나타났다(Appendix 1).
또한 Ⅱ축상의 구간별 식분의 종조성 차이는 고도(온도)외 다른 환경요인이 작용하고 있는 것으로 판단된다. 실제로 구간별 종조성과 환경요인 사이의 상관관계를 분석한 결과(Table 3), Ⅰ축은 온량지수(WI)와 유의한 정의 상관관계를 나타냈고, Ⅱ축은 유기물, 치환성 양이온 K+ 등 토양의 이화학적 특성과 유의한 상관관계를 나타냈다. 이처럼 식물종은 온도에 따른 고유의 내성범위 내에서 분포하기 때문에 온도 변화는 고도별 식물분포 양상에 크게 관여할 것으로 판단된다.
출현종의 생장형과 광 요구조건에 따라 생육지 유형을 구분하여 비교한 결과, 고도가 높아짐에 따라 산림에 생육하는 종의 비율은 증가하고 교란지에 생육하는 종의 비율은 감소하다가 특정 구간부터 다시 증가하는 경향을 보였다(Figure 3). 이러한 결과는 저지대에서는 매표소, 주차장 등의 인위적 공간이 조성되어 교란지에서 생육하는 종들의 비율이 높게 나타났고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하다가, 망경사, 휴게시설 등의 인위적 간섭이 높아지는 1,400m 이상부터 다시 증가한 것으로 판단된다.
2). 이러한 패턴은 기후요인, 토양의 이화학적 요인, 지형적 요인, 광량, 인위적 교란 등 다양한 인자가 영향을 미치는 것으로 판단되었고(Tables 1, 2), 그 중 1,100~1,200m 구간의 경우 쉼터 등의 인위적 공간이 조성되어 지속적인 교란과 유기물, 전질소, 양이 온치환용량 등의 급격한 증가로 변화된 임분 내 환경이 하층식 생의 변화를 가져와 전체 종다양성의 증가에도 영향을 미친 것으로 판단된다. 또한 1,400m 이상 구간의 경우 망경사, 휴게 시설 등이 넓게 형성된 인위적 공간과 수관의 열림도가 크게 증가함에 따라 하층에 도달하는 광량도 증가되었다(Table 1).
구간별 식물 종다양성 패턴을 분석한 결과, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하다가 특정 구간에서부터 다시 증가하는 경향을 보였다(Figure 2). 전체 출현식물의 종풍부도는 800~900m 구간에서 233분류군이 출현하였고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하여 1,000~1,100m 구간에서 102분류군이 출현하였다. 1,100~1,200m 구간에서 124분류군으로 약간 증가하고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하였다가 1,400~1,500m 구간에서 급격히 증가하여 161분류군, 1,500~1,600m 구간에서 124분류군이 출현하는 역단봉형 패턴을 보였다.
Ⅱ축에 대해서는 800~900m 및 1,300~1,600m 구간과 900~1,300m 구간으로 2개의 그룹으로 구분되었다(Figure 5b). 전체 출현종 385분류군의 8개 구간별 분포 유사성을 확인한 결과, Ⅰ축상의 해발 900m와 1,400m를 경계로 분포변화를 나타내 3개의 그룹으로 구분되었다. Ⅱ축상의 경우 800~900m 및 1,400~1,600m 구간과 900~1,400m 구간으로 2개의 그룹으로 구분되었다 (Figure 5c).
Ⅱ축상의 경우 800~900m 및 1,400~1,600m 구간과 900~1,400m 구간으로 2개의 그룹으로 구분되었다 (Figure 5c). 전체 출현종의 구간별 배치는 초본식물의 분포변화와 유사하게 나타났으며, 고도에 따른 식물 분포의 변화는 목본식물보다 초본식물의 분포와 관계가 더 큰 것으로 판단된다.
해발 100m 구간마다의 식분들을 서열화함으로써 가까이 분포하는 정도에 따라 구간별 식물 종조성의 분포 유사성을 비교할 수 있었다. 조사지역 내 출현한 목본식물 109분류군의 8개 구간별 분포 유사성을 확인한 결과(Figure 5a), 구간별 식분은 Ⅰ축상의 해발 900m와 1,300m 를 경계로 분포변화를 나타내 3개의 그룹으로 구분되었다. 초본 식물 276분류군의 경우 또한 Ⅰ축상의 해발 900m와 1,300m를 경계로 분포변화를 나타내 3개의 그룹으로 구분되었다.
7㎞ 구간을 대상지로 선정하였다(Figure 1). 조사지역의 기후요인은 지리적 위치를 고려하여 가장 인접한 태백기상청의 기후자료를 토대로 확인한 결과, 과거 30년간(1981~2010년) 연평균 기온과 강수량은 각각 8.7℃, 1,324.3㎜로 나타났다. 최한월인 1월의 평균기온은 –4.
출현종의 생장형과 광 요구조건에 따라 생육지 유형을 구분하여 비교한 결과, 고도가 높아짐에 따라 산림에 생육하는 종의 비율은 증가하고 교란지에 생육하는 종의 비율은 감소하다가 특정 구간부터 다시 증가하는 경향을 보였다(Figure 3). 이러한 결과는 저지대에서는 매표소, 주차장 등의 인위적 공간이 조성되어 교란지에서 생육하는 종들의 비율이 높게 나타났고, 고도가 높아짐에 따라 점차 감소하다가, 망경사, 휴게시설 등의 인위적 간섭이 높아지는 1,400m 이상부터 다시 증가한 것으로 판단된다.
출현종의 생활형을 구분하여 비교한 결과(Figure 4), 일년생 초본의 출현 비율은 800~900m에서 9.8%로 가장 높게 나타났고, 점차 감소하다가 1,400~1,500m 구간에서 9.3%로 다시 증가하는 경향을 보였다. 다년생 초본의 경우 800~900m 구간에서 61.
, 2003). 하지만, 본 연구 결과에서는 일년생 및 다년생 초본 모두 고도가 높아짐에 따라 감소하다가 인위적 간섭이 있는 특정 구간에서 증가하는 경향을 보여, 물리적 환경 외에도 인위적 교란 등의 요인이 종다양성 분포패턴에 영향을 미친 것으로 판단된다. 또한 교목성 수종은 고도가 높아짐에 따라 점차 증가하다가 특정 구간 이후부터 감소하였고, 관목성 수종은 뚜렷한 경향성이 나타나지 않아 본 연구 결과와 유사하게 나타났다.
초본식물의 경우 노랑무늬붓꽃, 산부추는 해발 1,500m 이상, 지리강활, 과남풀, 꽃쥐손이는 해발 1,400m 이상, 각시서덜취, 새끼꿩의비름, 노랑제비꽃은 해발 1,300m 이상, 개시호, 박새, 송이풀은 해발 1,200m 이상에서 분포범위를 나타내었다. 한편, 미국쑥부쟁이, 컴프리, 유럽나도냉이, 붉은토끼풀 등의 귀화식물과 나대지에서 생육하는 종들은 해발 900m 이하에서만 분포하는 것으로 나타났다. 분비나무, 주목, 가래고사리 등의 국가 기후변화 생물지표종을 비롯하여 꽃개회나무, 마가목, 인가목 등은 1,200m 이상의 구간부터 확인되어 기후변화에 따른 분포역 축소나 쇠퇴 등의 잠재적 요소가 높은 취약종으로 예상되었다(Appendix 1).
DCA ordination 기법을 이용하여 조사지역 내 출현한 식물종의 고도에 따른 분포변화를 분석하였다. 해발 100m 구간마다의 식분들을 서열화함으로써 가까이 분포하는 정도에 따라 구간별 식물 종조성의 분포 유사성을 비교할 수 있었다. 조사지역 내 출현한 목본식물 109분류군의 8개 구간별 분포 유사성을 확인한 결과(Figure 5a), 구간별 식분은 Ⅰ축상의 해발 900m와 1,300m 를 경계로 분포변화를 나타내 3개의 그룹으로 구분되었다.
환경부에서 지정한 국가 기후변화 생물지표 100종 중 사스래나무, 분비나무, 주목 및 가래고사리 총 4분류군이 확인되었으며, 귀화식물은 컴프리, 유럽나도냉이, 구주개밀 등 23분류군이 관찰되었다(Appendix 1).
후속연구
이처럼 식물종은 온도에 따른 고유의 내성범위 내에서 분포하기 때문에 온도 변화는 고도별 식물분포 양상에 크게 관여할 것으로 판단된다. 따라서 기후변화로 인한 기온상승이 식물종의 수직적 분포 한계선과 식물군락의 종조성 변화 및 다양성에 영향을 미칠 것으로 예측됨에 따라(Lee et al., 2010), 기후변화에 따른 식물자원의 보전 및 관리방안 마련을 위한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.
이처럼 고도별 환경구배에 따른 기능형의 분석은 환경변화에 대한 식물의 반응과 자원 이용에 대해 이해하는데 분류학적 구분보다 더 유용하게 활용된다(Duarte, 1999; Westoby, 1999; Wilson, 1999). 또한 고도별 구배에 의해 새롭게 출현하거나 쇠퇴하는 종들의 기능적 특성을 분석함에 따라, 미래 환경변화에 따른 종 집단을 예측하기 위한 중요한 기초자료로 활용 될것이다(Ren et al., 2006; Baniya et al., 2012).
, 2015). 또한 신갈나무, 굴참나무군락 등의 냉온대 낙엽활엽수림과 정상부근의 주목, 분비나무가 분포하는 아한대 상록침엽수림 식생대를 형성하고 있어, 고도구배에 따른 생물다양성 패턴 및 종조성의 변화와 그에 영향을 미치는 환경요인의 분석에 대한 연구를 수행하기 적합한 지역으로 판단되어 연구대상지로 선정하였다.
따라서 하층 식생은 인간의 간섭에 더 민감하며, 지속적인 인위적 간섭은 하층 식물의 분포 범위를 확장시킬 기회를 제공한다. 본 연구 결과, 인위적 간섭이 높은 특정 구간에서 초본식물의 비율이 증가하였으나, 그 가운데 교란지에서 생육하는 종이나 귀화식물의 비율도 함께 증가함에 따라 향후 이들의 분포 범위가 확장되지 않도록 지속적인 모니터링과 관리가 필요할 것으로 판단된다.
식물종은 생물다양성의 구성요소로서 생산성, 저항력 등의 생태계 기능에 관련된 요소들과 밀접한 관련이 있기 때문에, 생물다양성의 분포 패턴 및 환경인자와 관련된 본 연구 결과는 생물다양성 보전과 지속가능한 이용 및 보전구역 설정⋅관리를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다(Grytnes and Vetaas, 2002; Lee and Kim, 2017).
또한 구간별 식물 종조성의 유사관계 및 분포변화를 분석하고, 이러한 분포에 영향을 미치는 환경요인을 파악하고자 한다. 이러한 연구 결과는 태백산국립공원 내 환경 변화에 따른 식물의 분포 특성과 함께 태백산지역의 산림생물다양성 관리에 필요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
태백산국립공원에는 어떤 식물들이 서식하고 있는가?
, 2015). 또한 신갈나무, 굴참나무군락 등의 냉온대 낙엽활엽수림과 정상부근의 주목, 분비나무가 분포하는 아한대 상록침엽수림 식생대를 형성하고 있어, 고도구배에 따른 생물다양성 패턴 및 종조성의 변화와 그에 영향을 미치는 환경요인의 분석에 대한 연구를 수행하기 적합한 지역으로 판단되어 연구대상지로 선정하였다.
태백산국립공원은 어디에 위치하는가?
태백산국립공원은 행정구역상 강원도 태백시, 영월군, 정선군 및 경상북도 봉화군에 걸쳐 위치하며, 천제단의 영봉(1,560m)을 중심으로 북쪽의 장군봉(1,567m), 동쪽의 문수봉 (1,517m), 영봉과 문수봉 사이의 부쇠봉(1,546m) 등 많은 봉우리들로 이루어져 있다(KNPS, 2017). 태백산은 천제단, 장군단, 망경사 등의 중요한 역사, 지리 및 문화적 중요자원이 풍부하고(Kim and Baek, 1998), 태백산맥의 종주로써 단군신화의 배경이 되는 민족의 영산으로 불린다(Kim et al.
태백산국립공원은 어떤 봉우리들로 이루어져 있는가?
태백산국립공원은 행정구역상 강원도 태백시, 영월군, 정선군 및 경상북도 봉화군에 걸쳐 위치하며, 천제단의 영봉(1,560m)을 중심으로 북쪽의 장군봉(1,567m), 동쪽의 문수봉 (1,517m), 영봉과 문수봉 사이의 부쇠봉(1,546m) 등 많은 봉우리들로 이루어져 있다(KNPS, 2017). 태백산은 천제단, 장군단, 망경사 등의 중요한 역사, 지리 및 문화적 중요자원이 풍부하고(Kim and Baek, 1998), 태백산맥의 종주로써 단군신화의 배경이 되는 민족의 영산으로 불린다(Kim et al.
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