[논문]MaxEnt 모형을 활용한 백두대간에 자생하는 주요 밀원수종인 음나무, 피나무, 쪽동백나무의 서식지 적합성 평가

심형석; 이민기; 이창배

doi:10.14578/jkfs.2022.111.1.50

MaxEnt 모형을 활용한 백두대간에 자생하는 주요 밀원수종인 음나무, 피나무, 쪽동백나무의 서식지 적합성 평가
Evaluation of Habitat Suitability of Honey Tree Species, Kalopanax septemlobus Koidz., Tilia amurensis Rupr. and Styrax obassis Siebold & Z ucc. in the Baekdudaegan Mountains using MaxEnt Model 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.111 no.1, 2022년, pp.50 - 60

심형석 (국민대학교 산림자원학과) , 이민기 (국민대학교 산림자원학과) , 이창배 (국민대학교 산림자원학과)

초록
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본 연구는 백두대간에 자생하는 주요 밀원수종 3종(음나무, 피나무, 쪽동백나무)을 대상으로 서식지 적합성 분석을 수행하였다. 백두대간 내 밀원수종 서식지 적합도 분석을 MaxEnt를 이용하여 수행한 결과, 모형의 예측정확도 AUC값은 음나무 0.747, 피나무 0.790, 쪽동백나무 0.755로 나타났다. 밀원수종의 서식지 적합도에 가장 영향을 많이 미치는 변수로 음나무와 피나무는 고도, 연평균 기온, 경사도 순으로 나타났으며, 쪽동백나무는 연평균 기온, 고도, 연평균 강수량 순으로 나타났다. 본 연구에서 분석된 대상수종 모두 지형인자인 고도와 기후인자인 연평균 기온이 가장 중요한 인자로 나타났으며, 이는 고도와 기온이 대상 수종의 분포 패턴을 설명하는데 매우 핵심적인 인자임을 나타낸다. 본 연구는 임업소득 향상을 위한 고부가가치 아이템인 산림양봉의 필수자원인 주요 밀원수종들의 서식지 적합성 분석을 통해, 백두대간 내 주요 밀원수종의 관리와 밀원림을 조성할 수 있는 잠재력이 높은 중요 적합지들에 대한 자료를 제공한다. 향후 밀원수종 분포에 영향을 미치는 토양, 건조도 등의 무생물적 인자와 종간경쟁 등의 생물적 인자를 종합적으로 고려하여 모형의 정확도를 높이는 연구가 추가로 진행되어야 할 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, habitat suitability was analyzed for three major honey tree species, namely Kalopanax septemlobus, Tilia amurensis, and Styrax obassis, in the Baekdudaegan Mountains using MaxEnt models. The AUC values indicating the prediction accuracies of the models were 0.747, 0.790, and 0.755 for K. septemlobus, T. amurensis, and S. obassis, respectively. The most important variables for K. septemlobus and T. amurensis were elevation, mean annual temperature, and slope, whereas mean annual temperature, elevation, and mean annual precipitation were the most important predictors for S. obassis. For all three studied species, elevation and mean annual temperature were the most important topographic and climatic factors, respectively, indicating that such variables are crucial for explaining species distribution. Honey tree species are essential resources in forest beekeeping, a high value-added process for improving forest income, and this study identified sites with the potential for management of such species in the Baekdudaegan Mountains, where it may be possible to establish a honey forest. However, the accuracy of the models should be improved through comprehensive analysis with abiotic variables, such as soil properties and aridity, which affect the distribution of honey tree species, as well as biotic variables, such as interspecific competition.

주제어

표/그림 (9)

그림 Figure 1. Contemporary distribution maps of (a) Kalopanax septemlobus (b) Tilia amurensis (c) Styrax obassis based on the 3rd Natural Resources Change Survey of the Baekdudaegan Mountains in South Korea.
표 Table 1. Description of climatic and topographic variables used for MaxEnt models.
표 Table 2. Summary of the indices of climatic and topographic variables for honey tree species such as Kalopanax septemlobus, Tilia amurensis and Styrax obassis. Abbreviations: Min, minimum; Max, maximum; SD, standard deviation; TPI, topographic position index;, TWI, topographic wetness index; MAT, mean annual temperature; MAP, mean annual precipitation; Sun, solar radiation; n, sample size.
표 Table 3. The legend of habitat suitability.
표 Table 4. Summary of MaxEnt models for honey tree species such as Kalopanax septemlobus, Tilia amurensis and Styrax obassis. Abbreviation: AUC, area under the curve.
그림 Figure 2. The relative importance (training gain) of 7 variables for (a) Kalopanax septemlobus (b) Tilia amurensis and (c) Styrax obassis. Abbreviations: map, mean annual precipitation; mat, mean annual temperature; sun, solar radiation; tpi, topographic position index; twi, topographic wetness index.
그림 Figure 3. Response curves of variables affecting MaxEnt prediction; (a-c) Kalopanax septemlobus, (d-f) Tilia amurensis and (g-i) Styrax obassis. Abbreviations: MAP, mean annual precipitation; MAT, mean annual temperature.
그림 Figure 4. Potential distribution maps of three honey tree species; (a) Kalopanax septemlobus, (b) Tilia amurensis, (c) Styrax obassis.
그림 Figure 5. Proportions of potential distributional areas of three honey tree species based on suitability values from MaxEnt model. The numbers in the graph represent the area in hectares.

AI 본문요약
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문제 정의

밀원수 3종이 대부분 대규모 군락 형태로 자생하기보다는 단목 또는 소수의 개체 집단으로 분포하기 때문에, 주요 밀원 자원으로 이용하기 위해서는 이들에 대한 집중적 관리와 치수 유도 그리고 필요시 적합한 서식지에 조성이 필요하다. 본 연구는 이러한 주요 밀원 자원들의 적절한 이용과 조성을 위한 적합지에 대한 의미 있는 결과를 제공한다.
본 연구에서는 제3차 백두대간 자원실태조사 자료를 바탕으로 출현 빈도가 높은 밀원수종 3종에 대해 서식지 적합성을 분석하였고, 이를 위해 밀원식물의 서식지 분포에 영향을 미치는 인자들을 수집하여 평가하였다. 분석 결과, 밀원수종 3종 모두 지형적인 요소인 고도와 기후 요소인 기온 인자에 영향을 받는 것을 알 수 있다.

성능/효과

그 결과, 서식지로 아주 적합(0.8∼1.0)하거나 적합성이 높은지역(0.6∼0.8)은 음나무 7.5%, 피나무 6.3% 그리고 쪽동백나무는 8.7%로 나타났다
반면에 서식지 부적합(0.2 이하) 또는 낮은 지역(0.2∼0.4)은 음나무 73.7%, 피나무 77.6% 그리고 쪽동백나무는 65.2%를 차지하였다(Figure 5)
본 연구에서는 제3차 백두대간 자원실태조사 자료를 바탕으로 출현 빈도가 높은 밀원수종 3종에 대해 서식지 적합성을 분석하였고, 이를 위해 밀원식물의 서식지 분포에 영향을 미치는 인자들을 수집하여 평가하였다. 분석 결과, 밀원수종 3종 모두 지형적인 요소인 고도와 기후 요소인 기온 인자에 영향을 받는 것을 알 수 있다. 생태적 특성들과 생물기후변수 및 다른 환경변수를 고려하여 밀원수종 분포를 예측하는 것은 밀원수 보전 및 관리방안에 있어 매우 중요한 데이터가 될 것으로 생각한다.

후속연구

그러나 본 연구는 백두대간 내 밀원수 분포를 설명하기에 조사된 종분포 데이터의 범위가 백두대간 마루금으로 제한되어 있는 한계점이 있다. 비록, MaxEnt 모형이 일부 출현자료를 이용할 때 다른 모형보다 서식지 예측이 높다는 장점이 있지만, MaxEnt 모형의 신뢰성을 높이고 백두대간 내 밀원수의 정확한 서식지 분포를 예측하기 위해, 향후 백두대간 마루금 뿐만 아니라 보호구역 내 밀원수의 출현정보에 대한 조사가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
생태적 특성들과 생물기후변수 및 다른 환경변수를 고려하여 밀원수종 분포를 예측하는 것은 밀원수 보전 및 관리방안에 있어 매우 중요한 데이터가 될 것으로 생각한다. 또한 본 연구는 서식지 관리 및 복원, 개체군이나 군집, 생태계의 모형화, 생태계 복원, 종이나 생태계에 대한 기후변화 효과 예측 등과 같은 자원관리 및 보전계획에 다양하게 활용될 수 있어 이에 관한 종합적인 연구가 장기적으로 수행되어야 할 것이다.
즉, 대부분의 연구가 비교적 용이하게 데이터를 확보할 수 있는 기후와 지형인자들을 설명변수로 한정시키고 있어 적합하고 정확한 서식지 예측을 위해 앞서 제시한 다양한 환경 및 생물학적 변수들을 반영한 통합적 분석이 필요할 것이다. 또한, 밀원수 서식지 적합성을 전국단위인 국가산림자원조사 또는 환경부의 전국자연환경조사 데이터에 적용시켜 향후 밀원단지 조성에 대한 기초자료로서의 가치가 있다고 판단된다.
그러나 본 연구는 백두대간 내 밀원수 분포를 설명하기에 조사된 종분포 데이터의 범위가 백두대간 마루금으로 제한되어 있는 한계점이 있다. 비록, MaxEnt 모형이 일부 출현자료를 이용할 때 다른 모형보다 서식지 예측이 높다는 장점이 있지만, MaxEnt 모형의 신뢰성을 높이고 백두대간 내 밀원수의 정확한 서식지 분포를 예측하기 위해, 향후 백두대간 마루금 뿐만 아니라 보호구역 내 밀원수의 출현정보에 대한 조사가 진행되어야 할 것으로 판단된다. 또한 본 연구를 포함한 많은 서식지 적합 모형 연구들에서 사용된 기후인자나 지형인자는 국내·외에서 구축된 비교적 높은 해상도를 가진 데이터를 기반으로 이루어지고 있다.
분석 결과, 밀원수종 3종 모두 지형적인 요소인 고도와 기후 요소인 기온 인자에 영향을 받는 것을 알 수 있다. 생태적 특성들과 생물기후변수 및 다른 환경변수를 고려하여 밀원수종 분포를 예측하는 것은 밀원수 보전 및 관리방안에 있어 매우 중요한 데이터가 될 것으로 생각한다. 또한 본 연구는 서식지 관리 및 복원, 개체군이나 군집, 생태계의 모형화, 생태계 복원, 종이나 생태계에 대한 기후변화 효과 예측 등과 같은 자원관리 및 보전계획에 다양하게 활용될 수 있어 이에 관한 종합적인 연구가 장기적으로 수행되어야 할 것이다.
그러나, 토양의 이화학적 특성, 건조도 등 높은 해상도를 가지고 있지 않은 데이터나, GIS 데이터 기반이 구축되어 있지 않은 무생물적인자 또는 종내·종간경쟁, 천이과정과 같은 생물적 인자들을 반영한 연구는 없는 실정이다. 즉, 대부분의 연구가 비교적 용이하게 데이터를 확보할 수 있는 기후와 지형인자들을 설명변수로 한정시키고 있어 적합하고 정확한 서식지 예측을 위해 앞서 제시한 다양한 환경 및 생물학적 변수들을 반영한 통합적 분석이 필요할 것이다. 또한, 밀원수 서식지 적합성을 전국단위인 국가산림자원조사 또는 환경부의 전국자연환경조사 데이터에 적용시켜 향후 밀원단지 조성에 대한 기초자료로서의 가치가 있다고 판단된다.

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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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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