[논문]금개구리 서식지 적합성 지수(HSI) 모델 개발을 위한 기초 연구

심윤진; 김선령; 윤광배; 정진우; 박선욱; 박용수

doi:10.13087/kosert.2020.23.1.49

금개구리 서식지 적합성 지수(HSI) 모델 개발을 위한 기초 연구
A Basic Research for the Development of Habitat Suitability Index Model of Pelophylax chosenicus 원문보기

環境復元綠化 = Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology, v.23 no.1, 2020년, pp.49 - 62

심윤진 ((주)그룹한 어소시에이트 연구소) , 김선령 (국립생태원 멸종위기종복원센터) , 윤광배 (국립생태원 멸종위기종복원센터) , 정진우 (국립생태원 멸종위기종복원센터) , 박선욱 (국립생태원 멸종위기종복원센터) , 박용수 (국립생태원 멸종위기종복원센터)

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted as a basic study to develop the HSI(Habitat Suitability Index) model of Pelophylax chosenicus based on the research on the ecological and habitat status of Pelophylax chosenicus and the literature research on the HSI model. The habitat variables of Pelophylax chosenicus are the altitude of the spawning pond, the habitat area, the distance from wetland, the soil(aptitude grade for paddy field), the place for eating such as paddy field and wetlands(land cover) and the distance from Predator(Lithobates catesbeianus) distribution area. Based on the existing literature of Pelophylax chosenicus, the results of field surveys and expert opinions, the SI(Suitability Index) model and HSI model were developed and applied to the site to examine the applicability of the HSI model. As a result of application, SI 4 and SI 5 with varying SI values seem to have a major influence on the HSI. In addition, it is considered that the HSI model is an arithmetic mean of SI models, which has a major impact on HSI. The HSI model can be an important basis for the habitat evaluation and restoration model of Pelophylax chosenicus. In particular, it is highly applicable to the selection and evaluation of alternative habitats for Pelophylax chosenicus.

주제어

표/그림 (10)

그림 Figure 1. Study flow.
그림 Figure 2. Field survey site.
그림 Figure 3. Case study site for HSI model of Pelophylax chosenicus.
표 Table 1. Selection of environmental factor and habitat variables of Pelophylax chosenicus.
표 Table 2. Field survey of Pelophylax chosenicus habitat.
그림 Figure 4. Suitability index model for habitat variables of Pelophylax chosenicus.
표 Table 3. Geographic information data for habitat variables of Pelophylax chosenicus.
그림 Figure 5. SI map for habitat variables of Pelophylax chosenicus.
그림 Figure 6. HSI map for habitat variables of Pelophylax chosenicus.
표 Table 4. Area by HSI for habitat variables of Pelophylax chosenicus.

AI 본문요약
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문제 정의

금개구리의 생태 및 서식지 현황에 대하여 연구된 문헌을 토대로 검토하였다. 금개구리의 생활사, 야생동물의 서식지 4대 구성요소(공간, 먹이, 물, 은신처) 및 기존 양서류 HSI 모델 연구문헌(Oldham et al.
따라서, 본 연구는 금개구리의 생태 및 서식지 현황 조사와 금개구리의 HSI 모델 관련 문헌조사를 바탕으로 금개구리의 HSI 모델 개발의 기초 연구로서, 이를 통해 향후 금개구리 서식지 평가 및 복원 연구의 기초 자료로 제시하고자 한다.
본 연구 결과는 멸종위기에 처한 금개구리의 절멸 방지를 위한 서식지 평가 및 복원 모델 관련 정보를 제공할 수 있다. 구체적으로 ‘대체서식지 조성․관리 환경영향평가 지침’을 비롯한 다양한 생태복원 관련 정책의 중요한 기초자료로 활용될 수 있으며, 특히 금개구리 대체서식지 선정 및 평가에 적용 가능성이 높다.
본 연구는 금개구리의 생태 및 서식지 현황조사와 HSI 모델 관련 문헌조사를 바탕으로 금개구리의 HSI 모델을 개발하기 위한 기초 연구로서 수행되었다.

제안 방법

금개구리의 SI 모델별 도면에 금개구리의 HSI 모델을 적용하여 금개구리의 HSI 도면을구축하였다(Figure 6). 그 결과, HSI가 가장 높은 값이 1.
금개구리 HSI 모델의 사례 적용을 위해 충남 아산시 선장면 돈포리 일대 논습지를 대상지로 선정하였다(Figure 3). 금개구리의 SI 모델별 도면을 작성하기 위해 관련된 서식지 변수별 지리정보 자료를 구축하고 QGIS Desktop 2.14.21-Essen을 활용해 금개구리의 SI 도면 및 HSI 도면을 작성하였다.
금개구리의 기존 문헌 및 현지 조사 결과와 전문가 자문 의견²⁾을 바탕으로 적합성 지수(Suitability Index; 이하 SI) 모델³⁾ 및 HSI 모델을 개발하였다⁴⁾.
금개구리의 서식지 변수로 산란지의 해발고도, 서식 가능한 면적, 물웅덩이(논, 습지)로부터거리, 토양환경(논적성등급), 논, 습지 등 먹이원서식지 유무(토지피복), 황소개구리 출현 지역과의 거리 등 6개 변수를 선정하였다. 금개구리의 기존 문헌 및 현지 조사 결과와 전문가 자문의견을 바탕으로 SI 모델 및 HSI 모델을 개발하고 이를 현장에 사례 적용하여 HSI 모델의 적용성을 검토하였다.
금개구리의 기존 문헌 및 현지 조사 결과와전문가 자문 의견을 바탕으로 SI 모델을 도출하였다(Figure 4). 산란지의 해발고도(SI 1)는 Ra(2010)의 연구 내용(16.
금개구리의 생태 및 서식지 현황에 대하여 연구된 문헌을 토대로 검토하였다. 금개구리의 생활사, 야생동물의 서식지 4대 구성요소(공간, 먹이, 물, 은신처) 및 기존 양서류 HSI 모델 연구문헌(Oldham et al., 2010; Kei et al., 2011; Tole,2006; Graves and Anderson, 1987; Shim, 2004; Shim et al., 2014; Cho, 2017)에서 주로 언급되는 구성요소를 토대로 공간, 먹이, 은신처, 물(산란), 동면, 위협요소 등을 조사하였다.
금개구리의 환경요인 및 서식지 변수(habitatvariables)를 선정하기 위해 기존 양서류 HSI 모델 연구 문헌, 금개구리의 생태 및 서식지 현황문헌 조사 결과를 토대로 환경요인 및 서식지변수를 1차적으로 제시하고 국내 양서류 전문가2명과의 심층 면담¹⁾을 통해 최종적으로 서식지변수를 선정하였다.
기존 양서류 HSI 모델 연구 문헌과 금개구리의 생태 및 서식지 현황 문헌조사 결과를 토대로 환경요인 및 서식지 변수를 1차적으로 제시하였다. 1차적으로 제시된 금개구리의 환경요인및 서식지 변수에 대하여 전문가의 자문 결과산란지의 해발고도, 물웅덩이(논, 습지)로부터거리, 토양환경(논적성등급), 논, 습지 등 먹이원서식지 유무(토지피복)는 적합하다는 의견이 있었으며 황소개구리 출현 유무보다는 황소개구리 출현 지역과의 거리가 더 적합하다는 의견이있어 이를 반영하였다.
도출된 SI 모델을 대상으로 HSI 모델과의 관계를 설정하였다. 도출된 6개의 SI 모델은 상호보완관계에 있다는 전문가 자문 의견을 수렴하여 금개구리 HSI 모델은 산술평균을 통해 제시¹⁰⁾하였다(식 1).
도출된 SI 모델을 대상으로 HSI 모델과의 관계를 설정하였다. 도출된 6개의 SI 모델은 상호보완관계에 있다는 전문가 자문 의견을 수렴하여 금개구리 HSI 모델은 산술평균을 통해 제시¹⁰⁾하였다(식 1).
본 연구는 1) 금개구리의 HSI 모델 개발, 2)금개구리 HSI 모델의 사례 적용으로 크게 2단계로 구분하여 수행하였다(Figure 1).
산란지의 해발고도(SI 1)는 Ra(2010)의 연구 내용(16.7±13.6m) 및 현장조사결과(3.7~4.3m)를 바탕으로 해발고로 5~30m를 SI 1 = 1.0으로, 100m 이상을 SI 1 = 0으로 설정하였다(Figure 4a).
서식 가능한 면적(SI 2)은 Ra(2010)의 연구내용⁵⁾과 금개구리 대체서식지 최소 면적(43,000㎡)(NIE, 2018)을 고려하여 서식 가능 면적3,700㎡까지 SI 2 = 0으로, 43,000㎡ 이상을 SI2 = 1.0으로 설정하였다(Figure 4b).
금개구리의 서식지 현황 조사는 Ra(2010)에서 제시된 산란지 중 충남 태안군 일대의 3개소를 선정하여(Figure 2) 2019년 7월에 실시하였다. 조사 항목은 선정된 서식지 변수를 중심으로 산란지의 고도, 경사 및 형태, 산란지 반경 150m 이내 토지이용 현황, 초지의 면적, 산란지 주변의 토양 경도 및 금개구리가 은신 및 동면장소로 가능한 돌, 고사목 존재 유무, 산란지 습지의 면적, 수생식물의 피도, 수심, 수질(pH,COD, SS, DO, T-N, T-P), 주요 포식자(황소개구리) 분포 유무 등으로 구분(Table 2)하여 조사하였다. 금개구리는 멸종위기 야생생물 Ⅱ급으로 지정․관리되고 있어 종 보존을 위해 정확한좌표는 생략하였다.
토양환경(논적성등급)(SI 4)은 논을 중심으로서식하는 금개구리의 생태적 특성(Ra et al.,2007; Ra, 2010; NIBR, 2018) 및 전문가 자문의견을 바탕으로 논적성등급⁷⁾을 기준으로 1급지를 SI 4 = 1.0으로, 5급지를 SI 4 = 0.2으로 설정하였다(Figure 4d).

대상 데이터

금개구리 HSI 모델의 사례 적용을 위해 충남 아산시 선장면 돈포리 일대 논습지를 대상지로 선정하였다(Figure 3). 금개구리의 SI 모델별 도면을 작성하기 위해 관련된 서식지 변수별 지리정보 자료를 구축하고 QGIS Desktop 2.
금개구리의 서식지 변수로 산란지의 해발고도, 서식 가능한 면적, 물웅덩이(논, 습지)로부터거리, 토양환경(논적성등급), 논, 습지 등 먹이원서식지 유무(토지피복), 황소개구리 출현 지역과의 거리 등 6개 변수를 선정하였다. 금개구리의 기존 문헌 및 현지 조사 결과와 전문가 자문의견을 바탕으로 SI 모델 및 HSI 모델을 개발하고 이를 현장에 사례 적용하여 HSI 모델의 적용성을 검토하였다.
금개구리의 서식지 현황 조사는 Ra(2010)에서 제시된 산란지 중 충남 태안군 일대의 3개소를 선정하여(Figure 2) 2019년 7월에 실시하였다. 조사 항목은 선정된 서식지 변수를 중심으로 산란지의 고도, 경사 및 형태, 산란지 반경 150m 이내 토지이용 현황, 초지의 면적, 산란지 주변의 토양 경도 및 금개구리가 은신 및 동면장소로 가능한 돌, 고사목 존재 유무, 산란지 습지의 면적, 수생식물의 피도, 수심, 수질(pH,COD, SS, DO, T-N, T-P), 주요 포식자(황소개구리) 분포 유무 등으로 구분(Table 2)하여 조사하였다.
서식지 변수별 지리정보 자료를 바탕으로 충남 아산시 선장면 돈포리 일대 논습지¹¹⁾에 금개구리의 SI 모델별 도면을 구축하였다(Figure 5). 격자 크기는 금개구리의 행동권 및 이동거리를 고려하여 50m×50m로 설정하였다.
그 외에 경사도, 연 평균기온, 계절별 평균기온, 최저-최고 기온, 서식 가능한 면적, 자연형 수로의 규모, 수생식물 주요종 수 및 피도, 동면지 현황, 서식지 주변 유형별 토지피복 비율 등이 추가적으로 제시되었다.최종적으로 서식지 변수별로 다양한 데이터가구축되어 있고 실질적으로 GIS 도면 구축 가능성을 고려하여 산란지의 해발고도, 서식 가능한면적, 물웅덩이(논, 습지)로부터 거리, 토양환경(논적성등급), 논, 습지 등 먹이원 서식지 유무(토지피복), 황소개구리 출현 지역과의 거리 등 6개 서식지 변수를 선정하였다[Table 1].

이론/모형

금개구리의 SI 모델별 도면 작성과 관련된 서식지 변수별 지리정보 자료는 Table 3과 같다. 해발고도는 국토정보플랫폼의 공개 DEM, 토양환경(논적성등급)은 흙토람의 토양환경지도, 황소개구리 출현 지역과의 거리는 전국자연환경조사 GIS-DB의 생태계교란 생물 분포도를 활용하였다. 서식 가능한 면적, 물웅덩이(논, 습지)로부터 거리, 논, 습지 등 먹이원 서식지 유무(토지피복)은 모두 환경공간정보서비스의 세분류토지피복도를 활용하였다.

성능/효과

기존 양서류 HSI 모델 연구 문헌과 금개구리의 생태 및 서식지 현황 문헌조사 결과를 토대로 환경요인 및 서식지 변수를 1차적으로 제시하였다. 1차적으로 제시된 금개구리의 환경요인및 서식지 변수에 대하여 전문가의 자문 결과산란지의 해발고도, 물웅덩이(논, 습지)로부터거리, 토양환경(논적성등급), 논, 습지 등 먹이원서식지 유무(토지피복)는 적합하다는 의견이 있었으며 황소개구리 출현 유무보다는 황소개구리 출현 지역과의 거리가 더 적합하다는 의견이있어 이를 반영하였다. 그 외에 경사도, 연 평균기온, 계절별 평균기온, 최저-최고 기온, 서식 가능한 면적, 자연형 수로의 규모, 수생식물 주요종 수 및 피도, 동면지 현황, 서식지 주변 유형별 토지피복 비율 등이 추가적으로 제시되었다.
3개 산란지 및 주변을 현지 조사한 결과(Table2), 산란지의 고도는 3.7~4.3m, 경사도는 모두 0°로 나타났으며 산란지의 형태는 배수로 또는 둠벙으로 나타났다.
6(82,500㎡)으로 각각 나타났다(Table 4). HSI 도면과 SI 모델별 도면들을 비교한 결과 SI 값이 다양하게 나타난 SI 4와SI 5가 HSI에 주된 영향을 미친 것으로 보인다. 또한 HSI 모델이 SI 모델들의 산술평균인 것도 HSI에 주된 영향을 미친 것으로 판단된다.
그 결과, HSI가 가장 높은 값이 1.0이며 해당 면적은387,500㎡로 나타났으며 그 외 0.9(1,502,500㎡), 0.8(1,112,500㎡), 0.7(335,000㎡), 0.6(82,500㎡)으로 각각 나타났다(Table 4). HSI 도면과 SI 모델별 도면들을 비교한 결과 SI 값이 다양하게 나타난 SI 4와SI 5가 HSI에 주된 영향을 미친 것으로 보인다.
3m로 나타났다. 수질로 pH는6.5~7.1, COD는 43.4~62.1mg/L, SS는 24.4~64.0mg/L, DO는 6.29~7.9mg/L, T-N은 5.34~7.28mg/L, T-P는 0.60~4.56mg/L으로 나타나 DO를 제외하고는 나쁜 것으로 나타났다. 주요 포식자인황소개구리는 발견되지 않았다.

후속연구

본 연구에서는금개구리 서식지 현황 데이터 부족으로 HSI 모델을 산술평균으로 제시하였지만 향후 SI 모델간의 가중치 부여에 대한 추가 연구가 필요하다. 또한 금개구리 HSI 모델에 대한 검증 연구가 필요하며 이는 금개구리 서식지 평가 및 복원 모델 구축, Test-bed 조성, 모니터링과 연계되어 이루어져야 할 것이다.
향후 연구로서 금개구리 서식지에 대한 다양한 현황조사 데이터를 구축하여 금개구리 HSI모델의 정확성을 높여야 한다. 본 연구에서는금개구리 서식지 현황 데이터 부족으로 HSI 모델을 산술평균으로 제시하였지만 향후 SI 모델간의 가중치 부여에 대한 추가 연구가 필요하다. 또한 금개구리 HSI 모델에 대한 검증 연구가 필요하며 이는 금개구리 서식지 평가 및 복원 모델 구축, Test-bed 조성, 모니터링과 연계되어 이루어져야 할 것이다.
향후 연구로서 금개구리 서식지에 대한 다양한 현황조사 데이터를 구축하여 금개구리 HSI모델의 정확성을 높여야 한다. 본 연구에서는금개구리 서식지 현황 데이터 부족으로 HSI 모델을 산술평균으로 제시하였지만 향후 SI 모델간의 가중치 부여에 대한 추가 연구가 필요하다.
또한 HSI 모델이 SI 모델들의 산술평균인 것도 HSI에 주된 영향을 미친 것으로 판단된다. 향후SI 모델의 가중치 및 필수 요소 등을 감안하여HSI 모델의 보완이 필요하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	양서류가 중요한 분류군으로 간주되고 있는 이유는 무엇인가?	그러나 최근 급격한 기후변화와 서식지 파괴로 인한 개체수 감소에 따라 양서류는 전 세계적으로 멸종될 위험에 처해 있는 중요한 분류군으로 간주되고 있다(Wake and Vredenburg,2008).
	양서류란 무엇인가?	양서류는 생태계의 건강성을 평가할 수 있는유용한 생물지표 종이며(Vitt et al., 1990;
	서식지 적합성 지수 사용의 장점은 무엇인가?	, 2017). 서식지에 영향을 줄 수 있는서식지의 질을 대변하는 환경 요소들을 정량화함으로써 연구지역의 환경을 정량적으로 평가및 예측할 수 있으며, 주관적 판단이나 타당성이 없는 가정을 배제한 비교적 객관적인 평가를가능하게 하는 장점을 지닌다(Gibson et al.,2004). 또한 구성요소와 변수에 따른 기준 도출을 통해 특정 생물종의 서식을 위한 요구조건을제시할 수 있으며 이를 통해 서식지 모형을 제시할 수 있는 근거가 된다(Shim et al., 2014).

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http://map.ngii.go.kr
https://egis.me.go.kr
https://soil.rda.go.kr

저자의 다른 논문 :

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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