[논문]기후변화에 따른 남색이마잠자리 잠재적 서식지 및 미래 분포예측

권순직; 전영철; 권혁영; 황인철; 이창수; 김태근

doi:10.17663/jwr.2023.25.4.335

기후변화에 따른 남색이마잠자리 잠재적 서식지 및 미래 분포예측
Predicting the Potential Habitat and Future Distribution of Brachydiplax chalybea flavovittata Ris, 1911 (Odonata: Libellulidae) 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.25 no.4, 2023년, pp.335 - 344

권순직 ((주)애일) , 전영철 ((주)생태자원연구소) , 권혁영 (에코벅스) , 황인철 ((주)애일) , 이창수 (국립생태원 습지연구팀) , 김태근 (국립공원공단, 국립공원연구원)

초록
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기후변화 생물지표인 남색이마잠자리(B. chalybea flavovittata)는 우리나라에는 2010년 제주도에서 최초로 관찰되어 기록된 이후 최근 영산강 일대에서 월동이 확인되었다. 본 연구는 MaxEnt 모델을 이용하여 남색이마잠자리의 잠재적 분포를 예측하고, 기후변화에 따른 서식지 확산을 예측하고자 하였다. 본 종의 분포 자료는 세계생물다양성정보 기구인 GBIF의 검색 결과를 수집하였으며, 2019년 5월부터 2023년 5월까지 확보된 현장조사 결과를 포함하였다. 또한, 생물기후변수는 WorldClim 데이터베이스에서 제공받아 사용하였다. 잠재적 종 분포예측과 미래 분포예측은 MaxEnt 모델을 사용하였다. 유충은 위도상 제주특별자치도 제주시(33.318096°)부터 경기도 여주시(37.366734°)까지, 경도상 전라남도 진도군(126.054925°)부터 경상남도 양산시(129.016472°)까지 관찰되었다. 본 종의 서식지는 람사르 습지유형 분류체계에 따라 M(permanent rivers, streams, creeks) 유형의 습지가 12개소(50.0%)로 가장 많았으며, Tp(permanent freshwater marshes, pools) 유형이 11개소(45.8%), F(estuarine waters) 유형이 1개소(4.2%)로 분류되었다. 현재 분포지역에 기초하여 MaxEnt 모델을 이용한 잠재적 분포 예측 결과, 기존 서식지 외에 울산광역시, 대구광역시 일대가 서식확률이 높았다. 또한, 미래 시나리오를 적용하였을 때, 2050년대와 2090년대 분포 가능지역이 넓어져 가까운 미래에 남부 서남해안, 남부 내륙 대구광역시 일대, 동해안 일대로 서식범위가 확장될 것으로 예측되었다. 남색이마잠자리는 가까운 미래에 서식범위를 확장할 가능성이 높게 예측되었는데, 본 연구 결과는 향후 모니터링을 지속하면서 서식지를 공유하는 토착 자생생물자원의 보전 및 관리를 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Brachydiplax chalybea flavovittata, a climate-sensitive biological indicator species, was first observed and recorded at Jeju Island in Korea in 2010. Overwintering was recently confirmed in the Yeongsan River area. This study was aimed to predict the potential distribution patterns for the larvae of B. chalybea flavovittata and to understand its ecological characteristics as well as changes of population under global climate change circumstances. Data was collected both from the Global Biodiversity Information Facility (GBIF) and by field surveys from May 2019 to May 2023. We used for the distribution model among downloaded 19 variables from the WorldClim database. MaxEnt model was adopted for the prediction of potential and future distribution for B. chalybea flavovittata. Larval distribution ranged within a region delimited by northern latitude from Jeju-si, Jeju Special Self-Governing Province (33.318096°) to Yeoju-si, Gyeonggi-do (37.366734°) and eastern longitude from Jindo-gun, Jeollanam-do (126.054925°) to Yangsan-si, Gyeongsangnam-do (129.016472°). M type (permanent rivers, streams and creeks) wetlands were the most common habitat based on the Ramsar's wetland classification system, followed by Tp type (permanent freshwater marshes and pools) (45.8%) and F type (estuarine waters) (4.2%). MaxEnt model presented that potential distribution with high inhabiting probability included Ulsan and Daegu Metropolitan City in addition to the currently discovered habitats. Applying to the future scenarios by Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), it was predicted that the possible distribution area would expand in the 2050s and 2090s, covering the southern and western coastal regions, the southern Daegu metropolitan area and the eastern coastal regions in the near future. This study suggests that B. chalybea flavovittata can be used as an effective indicator species for climate changes with a monitoring of their distribution ranges. Our findings will also help to provide basic information on the conservation and management of co-existing native species.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Selected photos of (a) larva and (b) adult of B. chalybea flavovittata observed in field survey
그림 Fig. 2. Geographical distribution of B. chalybea flavovittata in (a) Asia and (b) Korea.
표 Table 1. Occurrence records of B. chalybea flavovittata
표 Table 2. List of bioclimatic variables
그림 Fig. 3. Habitat types (%) of B. chalybea flavovittata based on Ramsar's wetland classification system (M: permanent rivers, streams and creeks, Tp: permanent freshwater marshes and pools, F: estuarine waters)
그림 Fig. 4. A map showing the probability of distribution for B. chalybea flavovittata by MaxEnt model
표 Table 3. Bioclimate variables and their relative percent contribution and permutation importance in the MaxEnt model
표 Table 4. Changes in the potential distribution area (km2) of B. chalybea flavovittata in Korea
그림 Fig. 5. The predicted potential distribution maps of B. chalybea flavovittata in Korea in 2050s and 2090s under SSP1-2.6 and SSP5-8.5 scenarios

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 기후변화로 온도가 증가하는 상황에서 우리나라 전역으로 서식범위를 확장할 가능성이 높은 남색이마잠자리의 잠재적 분포를 예측하고, 기후변화에 따른 서식지 및 분포변화를 파악하여 개체군 이동과 생태정보를 제시하고자 하였다. 본 연구의 목적은 남색이마잠자리에 대한 현재와 미래의 서식범위 변화에 대한 정보를 제공하고, 기후변화 예측을 위한 간접적인 지표로서의 활용 가치를 확인하기 위함이며, 향후 서식지를 공유하는 자생생물자원의 보전 및 관리를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 기후변화로 온도가 증가하는 상황에서 우리나라 전역으로 서식범위를 확장할 가능성이 높은 남색이마잠자리의 잠재적 분포를 예측하고, 기후변화에 따른 서식지 및 분포변화를 파악하여 개체군 이동과 생태정보를 제시하고자 하였다. 본 연구의 목적은 남색이마잠자리에 대한 현재와 미래의 서식범위 변화에 대한 정보를 제공하고, 기후변화 예측을 위한 간접적인 지표로서의 활용 가치를 확인하기 위함이며, 향후 서식지를 공유하는 자생생물자원의 보전 및 관리를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

가설 설정

즉, SSP1(친환경 성장 발전, Sustainability)과 SSP5(화석연료 의존 발전, Fossil-fueled development)는 빠르고 광범위하게 대기질 개선 정책을 실행하는 경로이고, SSP3(기후변화 취약성장, Regional rivalry)과 SSP4(양극화 성장, Inequality)는 상대적으로 느린 대기질 개선을 가정한 시나리오이다. SSP2(중도성장 경로, Middle of the road)는 대기질 개선이 상당 부분 실행되지만, SSP1과 SSP5보다는 상대적으로 낮은 경우를 가정한다.
대표농도경로(RCP, Representative Concentration Pathways) 시나리오는 기후변화로 인한 영향을 예측하는 미래 추정방식으로 적용하였으나, 최근에는 사회경제변화를 기준으로 기후변화에 대한 완화와 노력에 따라 공통사회경제경로(SSPs, Shared Socioeconomic Pathways) 시나리오를 제시하고 있다. 즉, SSP1(친환경 성장 발전, Sustainability)과 SSP5(화석연료 의존 발전, Fossil-fueled development)는 빠르고 광범위하게 대기질 개선 정책을 실행하는 경로이고, SSP3(기후변화 취약성장, Regional rivalry)과 SSP4(양극화 성장, Inequality)는 상대적으로 느린 대기질 개선을 가정한 시나리오이다. SSP2(중도성장 경로, Middle of the road)는 대기질 개선이 상당 부분 실행되지만, SSP1과 SSP5보다는 상대적으로 낮은 경우를 가정한다.

제안 방법

GBIF 등 기존에 성충이나 유충이 관찰된 지역을 중심으로 생태적 특징을 고려하여 서식이 가능할 것으로 예측된 지역을 중심으로 조사를 수행하였다. 현장조사는 수변부를 중심으로 다양한 식물군락에서 D-frame net(width size 30cm, mesh size 1×1mm)과 Scoop net(mesh size 1×1mm)을 이용하여 정성채집을 수행하였다.
현장조사는 수변부를 중심으로 다양한 식물군락에서 D-frame net(width size 30cm, mesh size 1×1mm)과 Scoop net(mesh size 1×1mm)을 이용하여 정성채집을 수행하였다

대상 데이터

본 연구를 통하여 유충은 위도상 제주특별자치도 제주시(33.318096°)부터 경기도 여주시(37.366734°)까지, 경도상 전라남도 진도군(126.054925°)부터 경상남도 양산시(129.016472°)까지 관찰되었다
016472°)까지 관찰되었다. 본 종은 기존에 알려진 서식지 외에 경상남도, 전라북도, 충청북도 등으로 범위가 확장되었다. 서식지는 람사르 습지유형 분류체계에 따라 M(Permanent rivers / streams / creeks)유형의 습지가 12개소(50.

성능/효과

MaxEnt 모델에 생물기후변수를 사용하여 현재까지 관찰된 남색이마잠자리 유충의 서식지를 토대로 잠재적 서식지를 예측하였을 때, 전체면적 중에 잠재적 분포 가능성이 0.75 이상인 지역은 1.4%(1,327.83 km²), 0.50~0.75 이상인 지역은 4.3%(4,239.1 km²)로 나타났다
0 km²)로 잠재적 서식가능성이 높은 지역으로 나타났다. SSP1 경로의 경우 서식가능지역이 지속적으로 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 SSP5 경로의 경우 2050년대에는 서식가능성이 증가하다가 2090년대에는 다소 감소하는 것으로 나타났다.
한편, 미래 시나리오를 이용한 2050년대와 2090년대의 분포 가능지역이 넓어지는 것으로 예측되었다. 결과적으로 남색이마잠자리는 가까운 미래에 서식범위의 확장 가능성이 높게 예측되었다. 본 연구 결과는 향후 지속적인 모니터링을 통하여 서식지를 공유하는 토착 자생생물자원의 보전 및 관리를 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
그러나 SSP5 경로의 경우 2050년대에는 서식가능성이 증가하다가 2090년대에는 다소 감소하는 것으로 나타났다. 결과적으로 두 가지 경로 모두에서 잠재적 서식가능면적이 확장되는 것으로 나타나는 것으로 예측되었다(Figure 5, Table 4).
또한, 제주도와 광주광역시, 전라남도는 가장 넓은 면적에서 서식할 가능성이 높은 것으로 확인되었다. 기존 서식지 외에 울산광역시와 대구광역시 일대의 잠재적인 서식 가능성이 높았고, 안성천(평택시)과 곡교천(아산시), 삽교천(예산군), 한강(서울특별시, 인천광역시) 일대도 서식할 것으로 예측되었다(Figure 4). 남색이마잠자리는 최초 관찰된 이후 10년이 지난 시점에서 전라북도와 충청남도까지 분포범위가 넓어졌는데, 이는 기온 상승에 의한 기후변화가 주요 원인으로 판단된다.
기존 서식지 외에 울산광역시와 대구광역시 일대의 잠재적인 서식 가능성이 높았고, 안성천(평택시)과 곡교천(아산시), 삽교천(예산군), 한강(서울특별시, 인천광역시) 일대도 서식할 것으로 예측되었다(Figure 4). 남색이마잠자리는 최초 관찰된 이후 10년이 지난 시점에서 전라북도와 충청남도까지 분포범위가 넓어졌는데, 이는 기온 상승에 의한 기후변화가 주요 원인으로 판단된다. 경기도 여주시 일대 서식지는 2022년 8월 2일 유충 1개체가 출현한 이후 더 이상 확인되지 않았다.
현재 관찰된 서식지 외에 경상남도, 전라북도, 충청북도 등 더 넓은 지역에서 나타날 것으로 예측되었다. 또한, 제주도와 광주광역시, 전라남도는 가장 넓은 면적에서 서식할 가능성이 높은 것으로 확인되었다. 기존 서식지 외에 울산광역시와 대구광역시 일대의 잠재적인 서식 가능성이 높았고, 안성천(평택시)과 곡교천(아산시), 삽교천(예산군), 한강(서울특별시, 인천광역시) 일대도 서식할 것으로 예측되었다(Figure 4).
현재 분포지역을 토대로 MaxEnt 모델을 이용하여 잠재적 분포를 예측한 결과, 기존 서식지 외에 울산광역시와 대구광역시 일대가 서식가능성이 높았으며 안성천(평택시)롸 곡교천(아산시), 삽교천(예산군), 한강(서울특별시, 인천광역시) 일대에서도 서식 가능성을 확인하였다. 한편, 미래 시나리오를 이용한 2050년대와 2090년대의 분포 가능지역이 넓어지는 것으로 예측되었다. 결과적으로 남색이마잠자리는 가까운 미래에 서식범위의 확장 가능성이 높게 예측되었다.
2%)이었는데, 향후 본 종의 서식범위 확장에 따른 다양한 습지유형에 대한 추가적인 서식지 조사와 분석이 요구된다. 현재 분포지역을 토대로 MaxEnt 모델을 이용하여 잠재적 분포를 예측한 결과, 기존 서식지 외에 울산광역시와 대구광역시 일대가 서식가능성이 높았으며 안성천(평택시)롸 곡교천(아산시), 삽교천(예산군), 한강(서울특별시, 인천광역시) 일대에서도 서식 가능성을 확인하였다. 한편, 미래 시나리오를 이용한 2050년대와 2090년대의 분포 가능지역이 넓어지는 것으로 예측되었다.
현재의 잠재적 분포예측과 비교하여 SSP1-2.6는 2050년대에 강원도와 지리산 등 백두대간의 해발고도가 높은 산지를 제외하고 넓게 확장하였으며, 분포 서식가능성이 0.75 이상인 지역은 2050년대 13.3%(13,093.7 km²)에서 2090년대 30.2%(29,667.4 km²)로 증가하였다
972로 매우 우수하였다. 환경변수 중 기여도는 BIO10(가장 더운 분기 평균기온)이 45.7%, BIO08(가장 습한 분기 평균기온)이 22.4%, BIO01(연평균 기온)이 10.5%로 모형 적합도에 대한 기여도 10% 이상으로 높았고, 중요도는 BIO10이 63.5%, BIO08이 19.5%로 상대적으로 높은 변수로 나타났다(Table 3).

후속연구

경기도 여주시 일대 서식지는 2022년 8월 2일 유충 1개체가 출현한 이후 더 이상 확인되지 않았다. 따라서, 이러한 지역의 경우 월동에 대한 추가적인 확인이 필요하고, MaxEnt 모델을 통하여 분포 가능성이 높은 지역에 대한 검증과 생태학적 지위가 유사한 종과의 종간경쟁이나 생태계에 미치는 영향 등 추가적인 연구가 필요하다.
결과적으로 남색이마잠자리는 가까운 미래에 서식범위의 확장 가능성이 높게 예측되었다. 본 연구 결과는 향후 지속적인 모니터링을 통하여 서식지를 공유하는 토착 자생생물자원의 보전 및 관리를 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
본 종은 2010년 제주도에서 최초로 관찰된 이후 내륙으로 서식범위를 확대하여 점차 정착단계에 있는 종으로서 판단되지만, 유충 서식지에 대한 서식지 자료는 제한적이다. MaxEnt 모델에 생물기후변수를 사용하여 현재까지 관찰된 남색이마잠자리 유충의 서식지를 토대로 잠재적 서식지를 예측하였을 때, 전체면적 중에 잠재적 분포 가능성이 0.
본 종은 기존에 알려진 서식지 외에 경상남도, 전라북도, 충청북도 등으로 범위가 확장되었다. 서식지는 람사르 습지유형 분류체계에 따라 M(Permanent rivers / streams / creeks)유형의 습지가 12개소(50.0%)로 가장 많았고, Tp(Permanent freshwater marshes / pools)유형이 11개소(45.8%), F(Estuarine waters) 유형이 1개소(4.2%)이었는데, 향후 본 종의 서식범위 확장에 따른 다양한 습지유형에 대한 추가적인 서식지 조사와 분석이 요구된다. 현재 분포지역을 토대로 MaxEnt 모델을 이용하여 잠재적 분포를 예측한 결과, 기존 서식지 외에 울산광역시와 대구광역시 일대가 서식가능성이 높았으며 안성천(평택시)롸 곡교천(아산시), 삽교천(예산군), 한강(서울특별시, 인천광역시) 일대에서도 서식 가능성을 확인하였다.

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Sung, C. Y., Shin, H. T., Choi, S. H., and Song, H. S.？(2018). Predicting potential habitat for Hanabusaya？Asiatica in the North and South Korean border？region using MaxEnt. Korean J. Environ. Ecol.,？32(5): pp. 469-477.？[https://doi.org/10.13047/KJEE.2018.32.5.469]

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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].

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