[논문]소백산국립공원 삼가지구 관속식물의 고도별 분포패턴

박환준; 안지홍; 서인순; 이새롬; 이병윤; 김중현

doi:10.14578/jkfs.2020.109.1.1

소백산국립공원 삼가지구 관속식물의 고도별 분포패턴
Distribution Pattern of Vascular Plant Species along an Elevational Gradient in the Samga Area of Sobaeksan National Park 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.109 no.1, 2020년, pp.1 - 22

박환준 (국립생태원 멸종위기종복원센터 복원연구5팀) , 안지홍 (국립백두대간수목원 생태복원팀) , 서인순 (국립생물자원관 식물자원과) , 이새롬 (국립생물자원관 식물자원과) , 이병윤 (국립생물자원관 생물자원연구부) , 김중현 (국립생물자원관 식물자원과)

초록
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소백산국립공원 삼가지구 관속식물의 고도별 수직분포 및 분포변화를 파악하기 위해 삼가탐방지원센터(400 m)에서 정상(1,439 m)까지 해발 100 m 단위로 등분하여 11개 구간에 대한 식물목록을 작성하였다. 현지조사를 실시한 결과 92과 235속 332종 3아종 37변종 3품종 총 375분류군이 출현하였다. 구간별 식물 종다양성 패턴을 분석한 결과, 고도가 증가함에 따라 점차 종다양성이 감소하다가 특정구간에서 증가하는 역단봉형 패턴이 나타났다. 고도에 따른 종 분포패턴과 치환성 양이온 Ca²⁺, Mg²⁺ 와 토양 pH, 유효인산, 온량지수, 조사면적 등의 환경요인이 양의 상관관계를 보였고 경사, 토양 수분, 치환성 양이온 Na²⁺이 음의 상관관계를 보였다. DCA 분석 기법을 이용하여 구간별 식분의 분포를 분석한 결과 I, II축 상에서 2개의 그룹으로 구분되었다. 구간별 식분의 배치는 400~500 m 구간부터 1400~1500 m 구간까지 순차적으로 배열되었다. 이러한 식분의 배치에 영향을 미치는 환경요인은 토양 수분, pH, K2⁺, Na²⁺, 유효인산, 경사도 등 토양 및 지형적 요인으로 나타났다. 생물다양성 보전, 지속가능한 이용에 있어서 본 연구 결과는 중요한 기초자료로서 역할을 할 것으로 기대되며, 식물종들의 생태·환경적 특징과, 분포범위를 파악하기 위해서는 지속적인 모니터링과 함께 관련 연구들을 지속적으로 발전시켜야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to evaluate the vertical distribution and distributional pattern of vascular plants in the Samga district of Sobaeksan National Park, vascular plants were surveyed along a hiking trail from the Samga Tour Support Center to the top of a mountain. The elevation range was divided into 11 sections with 100 m intervals from 400 m to 1439 m above sea level.A total of 375 taxa were listed, comprising 92 families, 235 genera, 332 species, 3 subspecies, 37 varieties, and 3 forms. The pattern of species richness along the elevational gradient showed a reverse hump-shaped trend. The species distribution pattern was positively correlated with the soil exchangeable cations Ca2+ and Mg2+, soil pH, available phosphate, and the warmth index. Furthermore, slope, soil moisture content, and soil exchangeable cations were significantly correlated with species distribution. DCA grouped herb species into two groups. Stands of each section were sequentially arranged from 400 m to 1500 m along an altitudinal gradient. Soil moisture content, soil pH, soil K2+ and Na2+, available phosphate, and slope were significantly correlated with stand distribution. This study provides important data that could be useful for conservation and the sustainable use of biodiversity in the study area. In order to understand the ecological and environmental characteristics and distribution of plant species, it will be necessary to continuously develop relative studies with continuous monitoring.

주제어

표/그림 (8)

그림 Figure 1. A map of the investigated course in Sobaeksan.
표 Table 1. The number of 11 sections vascular plants in the study area.
표 Table 2. Environmental and soil variables of the 11 sections in the study area.
그림 Figure 2. Variations of species richness of total, tree and herb species along elevational gradient in the study area.
표 Table 3. Correlation between species richness and environmental variables.
그림 Figure 3. Dendrograms showing the degree of Sørensen similarity based on vascular flora data of the eleven sections (a: total, b: herb, c: tree).
그림 Figure 4. Ordination diagrams of the eleven sections for plant distribution using the DCA method (a: total, b: herb c: tree).
표 Table 4. Correlations of environmental and soil variables to the first two DCA axes.

AI 본문요약
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문제 정의

, 2014a). 따라서 본 연구에서는 소백산국립공원을 대상으로 고도구배에 따른 종다양성의 패턴을 파악하고 토양, 지형 등 소규모 개별 산림생태계에서 중요하게 인식되고 있는 요인들을 분석함과 동시에 구간별 종조성의 유사관계 및 분포변화를 분석하고 그 분포에 영향을 미치는 환경요인을 파악하고자한다. 이러한 연구를 바탕으로 지속적인 모니터링을 통해 고도구배에 따른 식물종의 분포의 결과를 지속적으로 축적한다면 식물종의 생육환경에 따른 산림식생 관리에 유용한 기초자료가 될 것으로 생각된다.
본 연구는 비교적 소규모 공간 생태계에서 고도별 종 풍부도 패턴, 고도별 종조성의 유사성, 고도별 환경요인 패턴, 종풍부도에 영향을 끼치는 환경요인을 규명하였다. 향후 다양한 수준에서의 공간 생태계에서의 고도별 종풍 부도와 환경요인 패턴, 더불어 기후자료를 포함한 연구가 이루어진다면 고도별 종풍부도의 패턴과 그 패턴에 영향을 주는 요인들을 다각적으로 밝혀낼 수 있을 것이라고 생각된다.
본 연구는 소백산국립공원의 삼가탐방지원센터(386m)에서 비로봉(1,435m)에 이르는 지역을 대상으로 해발 100 m 단위로 등분하여 11개 구간(section)에 출현하는 관속식물을 종다양성의 패턴과 그 패턴에 영향을 미치는 환경요인들을 파악하였고, 구간별 종조성의 유사성과 이에 영향을 미치는 환경요인들을 규명하였다. 분석결과, 종다양성 패턴은 고도가 증가함에 따라 점차 종다양성이 감소하다가 특정구간에서 증가하는 역단봉형 패턴으로 나타났다.

제안 방법

DCA ordination 분석을 이용하여 100 m 구간별 식분의 분포정보를 비교함으로써 식물 종조성의 구간별 유사성을 비교하였다. 조사지역에 출현한 전체 출현 식물종의 11구간 간 분포 유사성을 확인한 결과, Ⅰ축상의 해발 800∼900 m를 경계로 To1과 To2, To3로 2개의 그룹으로 구분되었고 Ⅱ축에 대해서는 해발 1300∼1400 m를 경계로 To1, To2와 To3로 구분되었다[Figure 4(a)].
0 프로그램을 이용하여 분석한 후 평균값 이용하여 변수로 이용하였다. 경사도(Slope)와 낙엽층 두께(Depth of litter layer)는 각각 경사계(Sunto)와 줄자를 이용하여 측정하였다. 구간별 면적은 ESRI사의 Arcmap 10.
경사도(Slope)와 낙엽층 두께(Depth of litter layer)는 각각 경사계(Sunto)와 줄자를 이용하여 측정하였다. 구간별 면적은 ESRI사의 Arcmap 10.1을 이용하여 구간별 조사거리를 구한 후 조사반경 5 m를 곱하여 계산하였다. 토양의 온도, 습도 및 전기전도도는 토양수 분계(AQUATERR EC-300)를 이용하여 측정하였다.
기후요인 중 온량지수(Warmth Index: WI)는 영주기상청의 기상자료를 이용하였고 기온저감율 –0.55℃ /100m(Kira, 1948)를 적용하여 값을 도출하였다.
조사지역의 해발고도에 따른 식물종의 분포를 파악하기 위해 100 m 구간별 식물목록 자료를 이용하여 DCA ordination 분석(Hill and Gauch, 1980)을 실시하였다. 분석결과를 토대로 구간별 식물 종조성의 유사정도(Cluster analysis)와 종 분포를 비교하였다. DCA분석을 통해 도출된 구간별 식분의 축 값과 구간별 식물 종조성과 환경요인(온량지수, 수관열림, 토양 등) 간의 상관관계는 Pearson correlation coefficient(r)을 통해 분석하였다.
구간별 식분간 유사도 지수가 20% 미만일 때는 서로 이질적 인 집단으로 보고, 80%이상일 때는 서로 동질적인 집단으로 보며, 생태적으로 유사한 집단일수록 유사도 지수는 높게 나타난다(Whittaker, 1956; Cox, 1976). 분석은 조사지역 내 구간별 출현한 전체식물, 초본식물과 목본식물로 구분하여 3가지 유형으로 실시하였으며, 이는 초본식물과 목본식물이 고도구배에 따라 각기 다른 특정한 생태적 지위를 갖기 때문에 구분하여 분석하였다. 전체 식물의 유사도 분석결과 900∼1,000 m 구간과 1,000∼ 1,100 m 구간(node 1)이 72.
55℃ /100m(Kira, 1948)를 적용하여 값을 도출하였다. 수관열림도(Canopy Openness)와 광량(Transmitted Light)을 측정하기 위해 어안렌즈를 이용하여 영상을 확보하였다. 촬영은 구간별 10회 촬영하였고 촬영한 영상은 Gap Light Analyzer 2.
식물종의 고도별 분포에 영향을 미치는 생육환경의 변화를 파악하기위해 온량지수, 수관열림, 광량, 경사, 토양의 이화학적 특성, 구간별 면적 등의 환경요인들을 조사하였다. 기후요인 중 온량지수(Warmth Index: WI)는 영주기상청의 기상자료를 이용하였고 기온저감율 –0.
토양 요인의 경우 일시에 측정할 수 없기 때문에 조사지역을 하산하면서 2시간이내에 모든 구간의 토양을 측정하였다. 이러한 환경요인들은 각 구간별 15회씩 무작위로 측정하여 평균값을 구간별 대표값으로 정하였다. 토양시료는 2017년 10월 13∼14일 이틀에 걸쳐 토양시료 캔으로 구간별 무작위로 채취하였고, 채취한 토양을 모아 해당 구간의 대표 토양 시료로 삼았다.
이를 밝히기 위해 본 연구대상지의 고도에 따른 종다양성과 이에 영향을 미치는 환경요인에 대한 상관분석하였다. 그 결과 전체 출현한 식물종은 치환성 양이온 Ca²⁺, Mg²⁺와 토양 pH, 유효인산, 온량지수, 조사면적 등이 양의 상관관계를 보였고 경사, 토양 수분, 치환성 양이온 Na²⁺이 음의 상관관계를 보였다.
2017년 4월부터 10월까지 총 4회의 조사를 통해 구간별 관속식물을 조사하고 채집된 식물체는 건조 표본으로 제작하여 국립생물자원관 관속식물표본 수장고(KB)에 보관하였다. 조사경로는 등산로를 따라 좌우 5m 반경을 중심으로 실시하였고, 95% 신뢰도에 10 m 이내의 정확도를 가진 미국의 GARMIN사의 GPSmap 60CSx 의 수신자료을 이용하여 해발고도에 따른 식물분포를 조사하였다. 식물의 동정은 Lee(1980, 2003), Lee(1996a, b), Lee(1996, 2006), Korean Fern Society(2005), Oh(2006), Kim and Kim(2011) 등의 식물도감을 이용하였다.
조사지역의 구간별 출현한 식물종 식분의 유사성을 추정하기 위해 Sørenson의 유사도 지수를 분석하였다.
조사지역의 해발고도에 따른 식물종의 분포를 파악하기 위해 100 m 구간별 식물목록 자료를 이용하여 DCA ordination 분석(Hill and Gauch, 1980)을 실시하였다. 분석결과를 토대로 구간별 식물 종조성의 유사정도(Cluster analysis)와 종 분포를 비교하였다.
토양의 온도, 습도 및 전기전도도는 토양수 분계(AQUATERR EC-300)를 이용하여 측정하였다. 토양 요인의 경우 일시에 측정할 수 없기 때문에 조사지역을 하산하면서 2시간이내에 모든 구간의 토양을 측정하였다. 이러한 환경요인들은 각 구간별 15회씩 무작위로 측정하여 평균값을 구간별 대표값으로 정하였다.
1을 이용하여 구간별 조사거리를 구한 후 조사반경 5 m를 곱하여 계산하였다. 토양의 온도, 습도 및 전기전도도는 토양수 분계(AQUATERR EC-300)를 이용하여 측정하였다. 토양 요인의 경우 일시에 측정할 수 없기 때문에 조사지역을 하산하면서 2시간이내에 모든 구간의 토양을 측정하였다.

대상 데이터

Table 1. The number of 11 sections vascular plants in the study area.
소백산의 동남쪽은 급경사를 이루고 있는 반면에 북서쪽은 비교적 완만한 산지를 이루고 있다. 따라서 본 연구의 조사지역은 고도구배에 따른 생물다양성의 분포변화를 확인하기 위해 소백산의 동남쪽에 해당하는 삼가탐방지원센터에서 비로봉까지 약 5 km 지역을 대상지로 선정하였다(Figure 1). 조사지역은 대륙성 기후로서 연교차와 일교차가 심하며 조사지역의 위치를 고려하여 지난 30년간 영주 기상청의 기후자료를 확인한 결과 (1981∼2010) 연평균기온은 11.
삼가탐방지원센터(386 m)에서 비로봉(1,435 m)에 이르는 지역 중 북사면의 등산로를 따라 해발 100 m 단위로 등분하여 11개 구간(section)에 출현하는 관속식물에 대해 선상조사를 수행하였다. 386∼400 m 구간은 범위가 매우 짧기 때문에 400∼500 m 구간과 하나의 구간으로 처리하였다.
토양시료는 2017년 10월 13∼14일 이틀에 걸쳐 토양시료 캔으로 구간별 무작위로 채취하였고, 채취한 토양을 모아 해당 구간의 대표 토양 시료로 삼았다.

데이터처리

분석결과를 토대로 구간별 식물 종조성의 유사정도(Cluster analysis)와 종 분포를 비교하였다. DCA분석을 통해 도출된 구간별 식분의 축 값과 구간별 식물 종조성과 환경요인(온량지수, 수관열림, 토양 등) 간의 상관관계는 Pearson correlation coefficient(r)을 통해 분석하였다.
수관열림도(Canopy Openness)와 광량(Transmitted Light)을 측정하기 위해 어안렌즈를 이용하여 영상을 확보하였다. 촬영은 구간별 10회 촬영하였고 촬영한 영상은 Gap Light Analyzer 2.0 프로그램을 이용하여 분석한 후 평균값 이용하여 변수로 이용하였다. 경사도(Slope)와 낙엽층 두께(Depth of litter layer)는 각각 경사계(Sunto)와 줄자를 이용하여 측정하였다.

이론/모형

Figure 4. Ordination diagrams of the eleven sections for plant distribution using the DCA method (a: total, b: herb c: tree).
조사경로는 등산로를 따라 좌우 5m 반경을 중심으로 실시하였고, 95% 신뢰도에 10 m 이내의 정확도를 가진 미국의 GARMIN사의 GPSmap 60CSx 의 수신자료을 이용하여 해발고도에 따른 식물분포를 조사하였다. 식물의 동정은 Lee(1980, 2003), Lee(1996a, b), Lee(1996, 2006), Korean Fern Society(2005), Oh(2006), Kim and Kim(2011) 등의 식물도감을 이용하였다. 소산식물목록을 기초로 한반도 고유종은 National Institute of Biological Resources(2013), 식물구계학적 특정식물은 National Institute of Environmental Research(2012)에 따라 작성하였고, 귀화식물은 Lee et al.
토양시료는 2017년 10월 13∼14일 이틀에 걸쳐 토양시료 캔으로 구간별 무작위로 채취하였고, 채취한 토양을 모아 해당 구간의 대표 토양 시료로 삼았다. 토양 산도(pH)는 pH-meter 를 이용하였으며, 유기물 함량(Organic matter), 유효인산(Available Phosphorus)은 비색법, 전질소(T-N)는 건식화 산화법, 토양 내 주요원소(Ca, Mg, K, Na), 양이온치환용량 (Cation Exchange Capacity)은 ICP분석방법(GBC IntegraXMP, Australia)을 이용하였다.

성능/효과

토양수분, 치환성양이온 등의 토양 관련 요인과 면적, 경사 등 지형과 관련된 환경요인이 종다양성 패턴에 유의미한 영향을 주는 것으로 나타났다. DCA ordination 분석을 이용하여 100 m 구간별 식분의 분포정보를 비교함으로써 식물 종조성의 구간별 유사성을 비교한 결과 초본 출현종은 Ⅰ축 상에서 2개의 그룹으로 구분되었고, 전체 출현종과 목본 출현종은 Ⅰ, Ⅱ축 상 모두에서 2개의 그룹으로 구분되었다. 구간별 식분의 배치는 400∼500 m 구간부터 1400∼1500 m 구간까지 순차적으로 배열되었다.
목본식물과 초본식물도 동일한 상관관계가 분석되었다. Ⅱ 축을 기준으로 전체 출현식물은 유의미한 상관관계가 도출되지 않았고 목본식물은 전기전도도, K²⁺가 유의미한 양의 상관관계가 나타났다. 초본식물은 조사구간의 면적이 유의미한 상관관계가 나타났다(Table 4).
각 구간별 출현한 관속식물은 400∼500 m 구간에서 66과 139속 172종 18변종 1품종 총 191분류군, 500∼600 m 구간 63과 135속 163종 2아종 15변종 1품종 총 181분류군, 600∼700 m 구간 63과 129속 157종 1아종 19변종 1품종 총 178분류군, 700∼800 m 구간 56과 94속 110종 14변종 총 124종, 800∼900 m 구간 41과 66속 72종 1아종 9변종 총 82분류군, 900∼1000 m 구간 26과 39속 44종 6변종 총 50분류군, 1000∼1100 m 구간 27과 39속 45종 4변종 총 49분류군 1100∼1200 m 구간 28과 42속 55종 3변종 총 58분류군, 1200∼1300 m 구간 33과 49속 64종 1아종 6변종 총 61분류군, 1300∼1400 m 구간 38과 68속 69종 1아종 9변종 2품종 총 81분류군, 1400∼1500 m 구간에서 25과 35속 33종 1아종 2변종 1품종 총 37분류군 등이 출현하였다(Table 1).
고도에 따른 환경요인들의 변화 양상을 보면(Table 2), 광량과 수관열림은 고도가 점차 증가하면서 상층의 수관 피도의 변화에 따라 증감이 반복되다가 정상에서 최고값을 기록했으며, 토양온도는 고도가 증가함에 따라 점차 감소하는 경향을 보이다가 정상부근에서 온도가 상승하였다. 이는 고도에 따른 기온 저감률에 의해 고도가 증가함에 따라 토양온도가 점차 감소하였지만 정상부에 토양 온도가 상승하는 것은 상대적으로 타 구간에 비해 수관의 울폐율이 낮고 나지가 넓게 형성되며 토양에 도달하는 광량이 높아져 정상부근에서 토양온도가 상승한 것으로 판단된다(An et al.
목본식물과 초본식물도 비슷한 양상이 나타났다. 광량, 수관열림 등 식물의 일차 생산량을 높이는 환경요인은 종다양성의 패턴에 미미한 영향을 주는 것으로 나타났다. 광량, 수관열림 등이 종 생성과 소멸에 중요한 요인이지만 본 연구에서는 정비된 등산로(반경 5 m)라는 한정된 공간을 대상으로 분석하였기 때문에 모든 구간의 수관열림 정도가 비슷하여 미미한 영향이 나타나는 것으로 사료된다.
구간별 조사면적은 구간의 경사가 낮은 400∼500 m 구간이 가장 넓은 것으로 나타났고, 점차 조사면적이 줄어들다가 800∼900 m구간을 기점으로 다시 면적이 넓어지고 정상에서 가장 좁은 것으로 나타났다.
본 조사지역의 구간별 식분의 배치는 Ⅰ축을 기준으로 고도 가 낮은 구간이 오른쪽부터 왼쪽으로 식분이 배치되었고 초본식물과 목본식물은 Ⅰ축을 기준으로 오른쪽에서 왼쪽으로 배치되었다. 구간별 종조성과 환경요인 사이의 상관관계를 분석한 결과(Figure 4, Table 4.) 전체 출현식물은 Ⅰ축을 기준으로 온량지수, 토양온도, pH, Ca²+이 유의한 양의 상관관계를 나타났다. 토양수분, 유효인산 (AP), Na²+, 경사도는 유의한 음의 상관관계를 보였다.
이를 밝히기 위해 본 연구대상지의 고도에 따른 종다양성과 이에 영향을 미치는 환경요인에 대한 상관분석하였다. 그 결과 전체 출현한 식물종은 치환성 양이온 Ca²⁺, Mg²⁺와 토양 pH, 유효인산, 온량지수, 조사면적 등이 양의 상관관계를 보였고 경사, 토양 수분, 치환성 양이온 Na²⁺이 음의 상관관계를 보였다. 목본식물과 초본식물도 비슷한 양상이 나타났다.
또한 소나무(Pinus densiflora Siebold & Zucc.), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla Hance), 일본잎갈나무[Larix kaempferi (Lamb.) Carrière], 신갈나무, 철쭉(Rhododendron schlippenbachii Maxim.), 붉은병꽃나무[Weigela florida (Bunge) A. DC.] 등 37종은 해발 1,500 m를 분포 상한선으로 분포하였으며 시닥나무, 고로쇠나무[Acer pictum var. mono (Maxim.) Franch.], 당단풍나무[Acer pseudosieboldianum (Pax) Kom.], 물개암나무[Corylus sieboldiana var. mandshurica (Maxim.) C. K. Schneid.] 등 56종은 1,400 m 이하, 맑은대쑥(Artemisia keiskeana Miq.), 분취, 고추나물(Hypericum erectum Thunb.), 층층나무(Cornus controversa Hemsl.) 등 17종은 1,300 m 이하에서 큰참나물[Cymopterus melanotilingia (H. Boissieu) C. Y. Yoon], 기름나물[Peucedanum terebinthaceum (Fisch. ex Trevir.) Ledeb.], 음나무[Kalopanax septemlobus (Thunb.) Koidz.], 개박달나무 등 14종은 1,200 m 이하에서 분포범위가 나타났다.
목본식물의 경우는 400∼500 m, 500∼600 m 구간에서 53분류군으로 가장 많은 분류군이 출현하였고 고도가 상승함에 따라 점차 종다양성이 감소하여 900∼1000 m 구간에서 24분류군이 출연하였으며 그 이후로 다시 증가하는 패턴을 보였다.
목본식물의 유사도 분석 결과, 500∼600 m 구간과 600∼700 m 구간(node 1) 사이의 유사도가 73.3%로 가장 높게 나타났다.
백화산 지역의 고도별 식물다양성 패턴을 분석한 결과에서 목본식물은 고도가 증가함에 따라 감소였고 초본식물은 특정패턴이 나타나지 않았다. 이러한 분포 패턴을 제어하는 요인은 서식환경을 결정하는 토양, 경사, 고도 등의 서식지 요인과 기후요인의 복합적인 작용에 의해 결정되는 것으로 나타났다(Lee and Kim, 2017).
본 연구지역에서 조사된 한반도 고유종은 강활(Angelica reflexa B. Y. Lee) 벌개미취(Aster koraiensis Nakai), 분취(Saussurea seoulensis Nakai), 좀목포사초(Carex brevispicula G. H. Nam & G. Y. Chung), 지리대사초(Carex okamotoi Ohwi) 등 12분류군이며, 식물구계학적 특정종은 Ⅳ등급에 선포아풀(Poa nemoralis L.) 1분류군, Ⅲ등급에 시닥나무(Acer komarovii Pojark.), 개박달나무(Betula chinensis Maxim.), 참삿갓사초(Carex jaluensis Kom.), 분비나무 등 10분류군, Ⅰ,Ⅱ등급은 30분류군으로 총 41분류군이 조사되었 다.
본 연구지역에서 확인된 관속식물들을 고도별로 세분해보면 지리강활(Angelica amurensis Schischk.), 일월비비추[Hosta capitata (Koidz.) Nakai], 털새[Arundinella hirta var. ciliata (Thunb.) Koidz.], 범꼬리(Polygonum manshuriense Petrov ex Kom.) 등 4종은 해발 1,400 m 이상에서 분포하 였고 쥐다래[Actinidia kolomikta (Maxim. & Rupr.) Maxim.], 참당귀(Angelica gigas Nakai), 까치고들빼기[Crepidiastrum chelidoniifolium (Makino) Pak & Kawano], 묏장대(Arabis lyrata L.), 바위채송화(Sedum polytrichoides Hemsl.), 그늘흰사초(Carex planiculmis Kom.) 등 18종은 해발 1,300 m 이상에서, 부리실청사초[Carex subebracteata (Kük.) Ohwi], 오리방풀[Isodon excisus (Maxim.) Kudô], 참조팝나무(Spiraea fritschiana C. K. Schneid.), 겨우살이[Viscum album var. coloratum (Kom.) Ohwi] 등 6종은 해발 1,200 m 이상에서 분포하여 수종간의 분포적 차이가 나타났다.
본 연구는 소백산국립공원의 삼가탐방지원센터(386m)에서 비로봉(1,435m)에 이르는 지역을 대상으로 해발 100 m 단위로 등분하여 11개 구간(section)에 출현하는 관속식물을 종다양성의 패턴과 그 패턴에 영향을 미치는 환경요인들을 파악하였고, 구간별 종조성의 유사성과 이에 영향을 미치는 환경요인들을 규명하였다. 분석결과, 종다양성 패턴은 고도가 증가함에 따라 점차 종다양성이 감소하다가 특정구간에서 증가하는 역단봉형 패턴으로 나타났다. 이러한 종다양성의 패턴에 영향을 미치는 환경요인은 전체 출현한 식물종의 경우 치환성 양이온 Ca²⁺,Mg²⁺, Na²⁺, 토양 pH, 유효인산, 온량지수, 조사면적, 경사, 토양 수분 등으로 분석되었고, 목본식물과 초본식물도 비슷한 결과가 나타났다.
설악산 지역의 식물 종다양성의 고도별 분포패턴은 고도가 증가함에 따라 목본식물은 감소하는 패턴을 보였고 초본식물은 증가하는 패턴이 나타났다.
소백산 삼가탐방지원센터에서 비로봉까지 총 11개 구간에서 92과 235속 332종 3아종 37변종 3품종 총 375분류군이 출현하였다. 이는 우리나라에 분포하는 관속식물 4,338분류군(Lee et al.
구간별 식분의 배치는 400∼500 m 구간부터 1400∼1500 m 구간까지 순차적으로 배열되었다. 이러한 식분의 배치에 영향을 미치는 환경요인은 토양 수분, pH, K²⁺,Na²⁺, 유효인 산, 경사도 등 토양 및 지형적 요인으로 나타났다.
이러한 조사 결과로 구간별 식물종다양성 패턴을 분석한 결과 고도가 증가함에 따라 점차 종다양성이 감소하다가 특정구간에서 증가하는 역단봉형 패턴으로 나타났다(Figure 2). 전체 식물의 종다양성은 400∼500 m 구간에서 191분류군으로 가장 많은 분류군이 출현하였고, 고도가 상승함에 따라 종다양성은 감소하여 1000∼1100 m에서 39분류군이 출현하였으며, 그 이후부터 다시 증가하는 패턴을 보였다.
분석결과, 종다양성 패턴은 고도가 증가함에 따라 점차 종다양성이 감소하다가 특정구간에서 증가하는 역단봉형 패턴으로 나타났다. 이러한 종다양성의 패턴에 영향을 미치는 환경요인은 전체 출현한 식물종의 경우 치환성 양이온 Ca²⁺,Mg²⁺, Na²⁺, 토양 pH, 유효인산, 온량지수, 조사면적, 경사, 토양 수분 등으로 분석되었고, 목본식물과 초본식물도 비슷한 결과가 나타났다. 토양수분, 치환성양이온 등의 토양 관련 요인과 면적, 경사 등 지형과 관련된 환경요인이 종다양성 패턴에 유의미한 영향을 주는 것으로 나타났다.
Ⅱ축에 대해서는 T1, T2와 T3 로 1300∼1400 m을 경계로 두 그룹으로 나뉘어 구분되었다[Figure 4(c)]. 이와 같이 전체 출현 식물종의 식분의 배치는 초본식물의 분포변화와 매우 유사하게 나타났으며, 고도에 따른 식물 분포의 변화는 목본식물보다 초본식물 분포가 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 본 조사지역의 구간별 식분의 배치는 Ⅰ축을 기준으로 고도 가 낮은 구간이 오른쪽부터 왼쪽으로 식분이 배치되었고 초본식물과 목본식물은 Ⅰ축을 기준으로 오른쪽에서 왼쪽으로 배치되었다.
초본식물은 조사구간의 면적이 유의미한 상관관계가 나타났다(Table 4). 이처럼 식물 종은 온도에 따른 고유한 내성범위를 가지고 있기 때문에 온도의 변화에 따라 식물종의 분포에 영향을 끼치며, 고도에 따른 온도뿐만 아니라 토양 수분, pH, K²⁺, Na²⁺, 유효인산, 경사도 등 토양 및 지형적 요인이 식물종의 분포에 영향을 미치는 중요한 요인으로 나타났다. 일반적으로 많은 지역에서 기후요인은 식물종의 분포와 다양성에 가장 많은 영향을 미치는 것으로 인식된다.
다만, 정상 부근은 다른 구간에 비해 수관열림 정도가 매우 크지만 정상 구간의 서식처특성(암석지대 등)이 종 분포에 더 큰 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 이처럼, 분포패턴에 영향을 주는 요인들은 복합적인 작용에 의해 결정되지만 본 연구에서는 여러요인 중 토양수분, 치환성양이온 등의 토양 관련 요인과 면적, 경사 등 지형과 관련된 환경요인이 종 다양성 패턴에 다른 요인보다 더 유의미한 영향을 주는 것으로 나타났다(Table 3). 이는 토양, 지형 관련요인들은 토양의 물리적, 화학적 구조 및 성분을 다양하게 변화시켜 다양한 유형의 토양을 구성하고 서식지의 이질성이 분포패턴에 영향을 주는 것으로 판단된다.
전체 식물의 유사도 분석결과 900∼1,000 m 구간과 1,000∼ 1,100 m 구간(node 1)이 72.7%로 유사도가 가장 높게 나타났다.
전체 식물의 종다양성은 400∼500 m 구간에서 191분류군으로 가장 많은 분류군이 출현하였고, 고도가 상승함에 따라 종다양성은 감소하여 1000∼1100 m에서 39분류군이 출현하였으며, 그 이후부터 다시 증가하는 패턴을 보였다.
전체식물, 목본식물과 초본식물의 고도에 따른 종다양성의 패턴은 고도가 낮은 구간에서 가장 큰 종다양성을 보였고 900∼1100 m 구간에서 가장 적은 종다양성을 보였으며 그 이후 점차 증가하는 패턴을 보였다.
초본식물은 400 ∼500 m 구간에서 가장 많은 138분류군이 출현하였고 고도가 상승하면서 종다양성이 감소하여 900∼1000 m 구간에서 25분류군이 출현하였으며, 그 이후로 다시 증가하는 패턴을 보였다.
Ⅱ 축을 기준으로 전체 출현식물은 유의미한 상관관계가 도출되지 않았고 목본식물은 전기전도도, K²⁺가 유의미한 양의 상관관계가 나타났다. 초본식물은 조사구간의 면적이 유의미한 상관관계가 나타났다(Table 4). 이처럼 식물 종은 온도에 따른 고유한 내성범위를 가지고 있기 때문에 온도의 변화에 따라 식물종의 분포에 영향을 끼치며, 고도에 따른 온도뿐만 아니라 토양 수분, pH, K²⁺, Na²⁺, 유효인산, 경사도 등 토양 및 지형적 요인이 식물종의 분포에 영향을 미치는 중요한 요인으로 나타났다.
초본식물의 유사도 분석 결과, 900∼ 1,000 m 구간과 1,000∼1,100 m 구간(node 1) 사이의 유사도가 77.6%로 가장 높게 나타났다.
) 전체 출현식물은 Ⅰ축을 기준으로 온량지수, 토양온도, pH, Ca²+이 유의한 양의 상관관계를 나타났다. 토양수분, 유효인산 (AP), Na²+, 경사도는 유의한 음의 상관관계를 보였다. 목본식물과 초본식물도 동일한 상관관계가 분석되었다.
이러한 종다양성의 패턴에 영향을 미치는 환경요인은 전체 출현한 식물종의 경우 치환성 양이온 Ca²⁺,Mg²⁺, Na²⁺, 토양 pH, 유효인산, 온량지수, 조사면적, 경사, 토양 수분 등으로 분석되었고, 목본식물과 초본식물도 비슷한 결과가 나타났다. 토양수분, 치환성양이온 등의 토양 관련 요인과 면적, 경사 등 지형과 관련된 환경요인이 종다양성 패턴에 유의미한 영향을 주는 것으로 나타났다. DCA ordination 분석을 이용하여 100 m 구간별 식분의 분포정보를 비교함으로써 식물 종조성의 구간별 유사성을 비교한 결과 초본 출현종은 Ⅰ축 상에서 2개의 그룹으로 구분되었고, 전체 출현종과 목본 출현종은 Ⅰ, Ⅱ축 상 모두에서 2개의 그룹으로 구분되었다.
치환성 양이온 Ca2+, Mg2+, K2+, Na2+은 점차 감소하다가 증가하는 패턴을 보였다. 토양습도와 고 도별 경사는 고도에 따라 증가하는 양상을 보이고 전기전도도는 점차 감소하다가 증가하는 패턴이 나타났다. 토양 pH는 700∼800 m까지 높은 값을 유지하다가 700∼800 m 를 기점으로 pH 5 이하의 값으로 하락하였다.

후속연구

생물다양성 보전, 지속가능한 이용에 있어서 본 연구 결과는 중요한 기초자료로서 역할을 할 것으로 기대되며, 식물종들의 생태·환경적 특징과, 분포범위를 파악하기 위해서는 지속적인 모니터링과 함께 관련 연구들을 지속적으로 발전시켜 나가야한다. 더불어 이러한 연구 결과들을 토대로 식물자원의 보전 및 관리 방안이 수립되어야 할 것이다.
, 2017). 따라서 산림 내 고도구배는 식물종의 분포패턴 연구를 수행하기 위한 매우 중요한 물리적 요인이며, 호적범위가 극히 좁은 폭을 가지고 있는 식물종이 생육하고 있는 지역의 환경조건을 이해하는데 매우 유용할 것으로 생각된다. 고도에 따른 식물의 분포 패턴을 제어하는 환경요인에 대해서는 정확히 규명되지 않았으나 기온, 강수량 및 지형 등을 주요 요인으로 보고 있다(McCain, 2009).
향후 다양한 수준에서의 공간 생태계에서의 고도별 종풍 부도와 환경요인 패턴, 더불어 기후자료를 포함한 연구가 이루어진다면 고도별 종풍부도의 패턴과 그 패턴에 영향을 주는 요인들을 다각적으로 밝혀낼 수 있을 것이라고 생각된다. 또한 인간의 인위적 요인들로 인한 생육 환경의 변화, 생물학적 요인 등 다양한 요인들의 영향을 동시에 분석할 필요가 있을 것으로 생각된다.
생물다양성 보전, 지속가능한 이용에 있어서 본 연구 결과는 중요한 기초자료로서 역할을 할 것으로 기대되며, 식물종들의 생태·환경적 특징과, 분포범위를 파악하기 위해서는 지속적인 모니터링과 함께 관련 연구들을 지속적으로 발전시켜 나가야한다.
따라서 본 연구에서는 소백산국립공원을 대상으로 고도구배에 따른 종다양성의 패턴을 파악하고 토양, 지형 등 소규모 개별 산림생태계에서 중요하게 인식되고 있는 요인들을 분석함과 동시에 구간별 종조성의 유사관계 및 분포변화를 분석하고 그 분포에 영향을 미치는 환경요인을 파악하고자한다. 이러한 연구를 바탕으로 지속적인 모니터링을 통해 고도구배에 따른 식물종의 분포의 결과를 지속적으로 축적한다면 식물종의 생육환경에 따른 산림식생 관리에 유용한 기초자료가 될 것으로 생각된다.
본 연구는 비교적 소규모 공간 생태계에서 고도별 종 풍부도 패턴, 고도별 종조성의 유사성, 고도별 환경요인 패턴, 종풍부도에 영향을 끼치는 환경요인을 규명하였다. 향후 다양한 수준에서의 공간 생태계에서의 고도별 종풍 부도와 환경요인 패턴, 더불어 기후자료를 포함한 연구가 이루어진다면 고도별 종풍부도의 패턴과 그 패턴에 영향을 주는 요인들을 다각적으로 밝혀낼 수 있을 것이라고 생각된다. 또한 인간의 인위적 요인들로 인한 생육 환경의 변화, 생물학적 요인 등 다양한 요인들의 영향을 동시에 분석할 필요가 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산림생태계에서 식물이 고도에 따라 수직적 분포의 차이를 보이는 이유는?	식물은 산림생태계의 기본적인 생산자로서 다른 생물들의 분포패턴에 영향을 주기 때문에 종다양성의 패턴과 패턴에 영향을 주는 환경요인을 규명하는 것은 필수적이 다(Grytnes and Vetaas, 2002). 식물은 온도에 대한 각기의 내성범위, 즉 고유한 생리적 호적범위를 가지고 있기 때문에 고도에 따른 수직적 분포의 차이가 보인다(Yim, 1977a, b; An et al., 2017).
	소백산국립공원의 분류군은?	소백산국립공원은 식물구계학적으로 중부아구에 속하며(Lee and Yim, 1978), 식생학적으로 냉온대 낙엽활엽수림대에 속한다. 소백산 삼가지구는 소백산에 중심부에 위치하며, 신갈나무(Quercus mongolica Fisch.
	산림생태계의 기본적인 생산자는 누구인가?	식물은 산림생태계의 기본적인 생산자로서 다른 생물들의 분포패턴에 영향을 주기 때문에 종다양성의 패턴과 패턴에 영향을 주는 환경요인을 규명하는 것은 필수적이 다(Grytnes and Vetaas, 2002). 식물은 온도에 대한 각기의 내성범위, 즉 고유한 생리적 호적범위를 가지고 있기 때문에 고도에 따른 수직적 분포의 차이가 보인다(Yim, 1977a, b; An et al.

참고문헌 (39)

An, J.H., Park, H.J., Nam, G.H., Lee. B.Y., Park, C.H. and Kim, J.H. 2017. Vertical distribution of vascular plant species along an elevational gradient in the Gyebangsan Area of Odaesan National Park. Korean Journal of Ecology and Environment 50(4): 381-402. (in Korean)

원문보기 상세보기
Bledsoe, B.P. and Shear, T.H. 2000. Vegetation along hydrologic and edaphic gradients in a North Carolina coastal plain creek botto, and implications for restoration. Wetlands 20(1): 126-147.

상세보기
Cox, G.W. 1976. Laboratory manual of general ecology(3rd ed.) William. C. Brown Company, lowa. pp. 232.
Davidar, P., Rajagopal, B., Mohandass, D., Puyravaud, J.P., Condit, R., Wright, S.J. and Leigh Jr, E.G. 2007. The effect of climatic gradients, topographic variation and species traits on the beta divercsity of rain forest trees. Gobal Ecology and Biogeography 16(4): 510-518.

상세보기
Grytnes, J.A. and Vetaas, O.R. 2002. Species richness and altitude: a comparison between null models and interpolated plant species richness along the Himalayan altitudinal gradient, The American Naturalist 159(3): 294-304.

상세보기
Guariguata, M.R. and Ostertag, R. 2001. Neotropical secodary forest succession: changes in structural and functional characteristics. Forest Ecology and Management 148(1-3): 185-206.

상세보기
Hill, M.O. and Gauch, H.G. 1980. Detrended correspondence analysis, an improved ordination technique. Vegtatio 42(1-3): 47-58.

상세보기
Hwwkins, B.A., Field, R., Cornell, H.V., Currie, D.J., Guegan, J.F., Kaufman, D.M., Kerr, J.T., Mittelbach, G.G., Oberdorff, T., O'Brien E. M., Porter E. E. and Turner, R.G. 2003. Energy, water and broad-scale geographic patterns of species richness. Ecology 84(12): 3105-3117.

상세보기
Jones, M.M., Tuomisto, H., Borcard, D., Legendre, P., Clark, D.B. and Olivas, P.C. 2008. Explaining variation in tropical plant community composition: influence of environmental and spatial data quality. Oecologia 155(3): 593-604.

상세보기
Kim, J.S. and Kim, T.Y. 2011. Woody plants of Korean Peninsula. Dolbegae, Paju. (in Korean)
Kira, T. 1948. On the altitudinal arrangement of climatic zones in Japan. Kanti-Nogaku 2: 147-173.
Korea Fern Society. 2005. Ferns and Fern Allies of Korea. Geobook, Seoul. pp. 688. (in Korean)
Korea Meteorological Administration. 2011. Climatological normals of Korea. http://data.kma.go.kr
Lee, W.T. and Yim, Y.J. 1978. Studies on the distribution of vascular plants in the Korean peninsula. Korean Journal of Plant Taxonomy 8(Appendix): 1-33. (in Korean)

상세보기
Lee, T.B. 1980. Illustrated Flora of Korea. Hyangmunsa, Seoul. pp. 990. (in Korean)
Lee, T.B. 2003. Coloured Flora of Korea. Vol. I, II. Hyangmunsa, Seoul. pp. 1928. (in Korean)
Lee, W.T. 1996a. Lineamenta Florae Koreae. Academy Press, Seoul. pp. 689. (in Korean)
Lee, W.T. 1996b. Standard Illustrations of Korean plants. Academy Press, Seoul. pp. 624. (in Korean)
Lee, Y.N. 1996. Flora of Korea. Gyohaksa, Seoul. pp. 1247. (in Korean)
Lee, Y. N. 2006. New flora of Korea. Vol. I, II. Gyohaksa, Seoul. pp. 1859. (in Korean)
Lee, B.Y., Nam, G.H., Lee, J.Y., Park, C.H., Lim, C.E., Lee, M.H., Lee, S.J., Noh, T.K., Lim, J.A., Han, J.E. and Kim, J.H. 2011a. National List of species of Korea(Vascular plants). National Institute of Biological Resources, Incheon. (in Korean)
Lee, C.B. and Kim, H.O. 2017. Elevational Pattern and Determinants of Plant Diversity on the Mt. Baekhwa, South Korea. Journal of Agriculture & Kife Science 51(4): 11-19. (in Korean)
Lee, C.B., Chun, J.H. and Ahn, H.H. 2014a. Elevational patterns of plant richness and their drivers on an Asian mountain. Nordic Journal of Botany 32(3): 347-357. (in Korean)

상세보기
Lee, C.B., Chun, J.H. and Kim, H.H. 2014b. Elevational pattern and determinants of ${\alpha}$ and ${\beta}$ plant diversity on the ridge of the baekdudaegan mountains, South Korea. Journal of Agriculture & Life Science 48(3): 93-104. (in Korean)

상세보기
Lee, C.B., Chun, J.H., Song, H.K. and Cho, H.J. 2013. Altitudinal patterns of plant species richness on the Baekdudaegan Mountains, South Korea: mid-domain effect, area, climate and Rapoport's rule. Ecology Research 28(1): 67-79. (in Korean)

상세보기
Lee, C.B. and Chun, J.H. 2016. Environmental drivers of patterns of plant diversity along a wide environmental gradient in Korean temperate forest. Forest 7(1): 19. (in Korean)

상세보기
Lee, Y.M., Park, S.H., Jung, S.Y., Oh, S.H. and Yang, J.C. 2011b. Study on the current status of naturalized plants in South Korea. Korean Journal Plant Taxonomy 41(1): 87-101. (in Korean)

원문보기 상세보기
McCain, C.M. 2009. Global analysis of bird elevation diversity. Global Ecology and Biogeography 18(3): 346-360.

상세보기
Melo, A.S., Rangel, TFLVB. and Diniz-Filho, JAF. 2009. Environmental drivers of beta-diversity patterns in New-World bird and mammals. Ecography 32(2): 226-236.

상세보기
National Institute of Biological Resources. 2013. Endemic Species of Korea. NIBR, Incheon. (in Korean)
National Institute of Environmental Research. 2012. A Guide to the 4th Natural Environment Research, Incheon. 173-226. (in Korean)
Oh, Y.C. 2006. Illustrated Encyclopedia of Fauna & Flora of Korea Vol. 41. Monocotyledoneae, Cyperaceae. Ministry of Education and Human Resources Development, Seoul. pp. 446. (in Korean)
Rowe, R.J. 2009. Environmental and geometric drivers of small mammal diversity along elevational gradients in Utah. Ecography 32(3): 411-422.

상세보기
Rahbek, C. 1995. The elevational gradient of species richness: a uniform pattern?. Ecography 18(2): 200-205.

상세보기
Rahbek, C. 2005. The role of spatial scale and the perceptiom of large-scale species-richness patterns. Ecology letters 8(2): 224-239.

상세보기
Yim, Y.J. 1977a. Distribution of forest vegetation and climate in the Korean Peninsula. III. Distribution of tree species along the thermal gradient. Japanese Journal of Ecology 27(3): 177-189.
Yim, Y.J. 1977b. Distribution of forest vegetation and climate in the Korean Peninsula. IV. Zonal distribution of forest vegetation in relation to thermal climate. Japanese Journal of Ecology 27(4): 269-278.
You, J.H., Cho, H.W., Jung, S.G. and Lee, C.H. 2004. Correlation analysis between growth and environmental characteristics in Abeliophyllum distichum habitats. Korean Journal of Environment and Ecology 18(2): 210-220. (in Korean)
Whittaker, R.H. 1956. Vegetation of the great smoky mountains. Ecology Monographs 26(1): 1-80.

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표제어: PCR

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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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