1. 서 론

개발활동으로 인한 산림 파괴는 생태계 구조와 기능에 큰 변화를 초래하며, 이는 생물다양성과 생태계 서비스의 손실로 이어질 수 있다 (Laurance et al. 2000). 특히, 서식지 단편화 (habitat fragmentation)는 가장자리 효과 (edge effects)를 유발하여, 온도와 습도의 극심한 변화와 함께 종간 상호작용과 이동패턴에 부정적인 영향을 미친다 (Magrach et al. 2014). 이러한 변화는 생태계에서 핵심적인 역할을 하는 곤충과 같은 종의 군집 구조와 기능적 다양성에 심각한 영향을 미치며, 생태계 안정성과 기능 유지를 어렵게 만든다 (Baur and Erhardt 1995;Basset et al. 2012).

산림이 개발활동에 의해 초지로 전환되는 경우, 생태계 구조와 기능에 큰 변화를 겪으며, 이는 생물다양성에 영향을 미친다 (Lee et al. 2022). 예를 들면, 육상풍력발전단지 조성을 위한 관리 도로 (임도)는 서식지를 훼손시키거나 단절시켜 식물 종 변화, 외래종 침입에 의해 부정적으로 영향을 미칠 수 있다 (National Research Council 2007). 그러나 Lee et al. (2022)의 연구에서는 산림 제거가 초기 단계에서는 곤충다양성을 증가시키는 결과를 보여주었으며, 이는 서식지 변화가 특정 곤충 종의 풍부도를 일시적으로 증가시킬 수 있음을 시사한다. 이러한 결과는 곤충군집의 동태와 기능적 변화를 평가하는 연구의 필요성을 강조한다.

곤충은 생태계의 에너지 흐름과 영양 순환을 조절하는 데 중요한 역할을 하며, 분해자, 수분 매개자, 포식자로서 생태계 내 여러 중요한 기능을 수행한다 (Haavik and Stephen 2023). 특히, 곤충은 풍부하고 조사하기 쉬우며, 변화하는 조건에 민감하기 때문에 생태계의 환경변화를 모니터링하는 데 널리 이용된다 (Gerlach et al. 2013). 따라서 다양한 서식지 유형 간의 분포 패턴과 군집 차이를 연구하는데도 이상적이다 (Song et al. 2023).

숲과 초지는 구조적, 기능적으로 곤충에게 다르게 영향을 미친다 (Decocq et al. 2004;Tscharntke et al. 2005). 예를 들면, 숲은 층위 구조가 복잡하고, 서식지의 다양성이 높아, 많은 곤충들의 먹이원 및 서식지를 제공한다 (Decocq et al. 2004). 초지의 경우, 개방된 구조로 인해 일조량이 풍부하여 다양한 초본 식물이 성장하는 환경을 조성하며, 이는 곤충군집의 다양성에도 긍정적인 영향을 미친다 (Tscharntke et al. 2005). 따라서 서식지의 차이는 곤충군집의 종다양성에 중요한 영향을 미치기 때문에, 두 서식지 간의 군집 구조를 비교하면 각 서식지가 제공하는 생태적 기능과 그 차이를 명확이 이해할 수 있다.

그러나 서식지 변화가 곤충군집의 구성과 기능에 미치는 영향을 체계적으로 비교한 연구는 부족한 실정이다 (Quinn and Harrison 1988). 기존 연구는 서식지 변화와 곤충 다양성 간의 상관관계를 탐구하는 데 초점을 맞추었으나, 산림과 초지 간의 기능적 차이에 대한 구체적 이해는 여전히 부족하다. 본 연구는 산림과 초지 생태계에서 서식하는 곤충군집의 다양성과 풍부도를 비교하고, 두 서식지가 제공하는 생태계 서비스와 그 차이를 분석하고자 한다. 이를 통해 생물다양성 보전 및 생태계 서비스 관리를 위한 중요한 기초자료를 제공할 것이다.

2. 재료 및 방법

2.1. 연구 대상지

이 연구는 강원도 정선군 정선읍 북실리 산 28번지 일원에 위치하여 인근 훼손되지 않는 산림 내부 (Forest, 37°20ʹ25.8ʺN, 128°39ʹ8.1ʺE, Alt: 876 m)와 초지 (Grassland, 37°20ʹ28.85ʺN, 128°39ʹ1.85ʺE, Alt: 863 m)로 구역을 나누어 조사지역을 선정하였고 조사지역 사이에는 약 300 m 정도 차이가 있다 (Fig. 1).

2.2. 현장 조사

각 조사지역에서 식생조사와 곤충조사를 실시하였다. 식생조사는 2회 (1차: 2023. 8. 29~23. 9. 1, 2차: 2023. 9. 14~16) 실시하였으며 조사구내 출현하는 모든 대상을 계층별 종명 및 각각의 종에 피도와 조합한 우점도를 파악하여 기록하였다. 곤충조사는 여름철에 조사 구역당 연 2회 (2022. 8. 24~25, 9. 15~17, 2023. 8. 26~27, 9. 21~23) 총 4회를 실시하였다. 대상 곤충 분류군은 전국자연환경조사 지침 (Ministry of Environment 2023)에 따라 조사를 진행하였다. 각 조사구별로 주간에는 포충망을 이용한 쓸어잡기 (Sweeping), 채어잡기 (Brandishing)를 조사구역 내에서 걸어다니면서 각각 500회씩 (1 km 이상) 하였으며, 곤충의 활동이 가장 활발한 시간대인 오전 9시부터 4시 사이에 진행하였으며, 맨눈으로 종을 확인하기 어려운 경우에 한해 채집한 뒤 연구실에서 동정하였다. 또한 야행성 곤충을 채집하기 위해 O자형 22 Watt 자외선등 버킷트랩 (BioQip Co., USA)을 각 조사 지점에 설치하여, 일몰 후 4시간씩 작동하게 하였다. 트랩에 채집된 곤충은 종 단위까지 동정하였다.

2.3. 분석

이 연구에서 확인한 종수와 개체수를 바탕으로 조사 지점별 다양도 지수 (Simpson’s Diversity index)와 균등도 지수 (Pielou’s J)를 구하고, 초지 (Grassland)와 인근 산림 내부 (Forest)의 곤충의 종, 개체수, 다양성지수의 차이를 알아보기 위해 t-test를 실시하였다. 또한 초지와 산림 간 곤충군집 차이를 알아보기 위하여 nMDS (다차원척도법, Non-metric Multidimensional Scaling) 분석을 실시하였다. 분석에 사용한 종은 두 그룹의 확인된 종 중에 5개체 개체수 미만인 종은 제외하고 60종을 가지고 군집분석을 실시하였다. 초지와 산림 간 군집 구조 차이를 평가하기 위해 MRPP (Multi-Response Permutation Procedure) 를 수행하였다. 모든 변수는 정규성 검정을 하기 위하여 Shapiro-Wilk normality test를 하였고 정규분포에 따르지 않는 데이터는 log로 변환시켜 정규분포를 따르도록 하였다. 모든 통계는 R 프로그램 (ver.3.4.3, R development)을 이용하여 분석하였다.

3. 결 과

조사대상지 내 출현하는 식물 종은 산림은 17종, 초지는 15종 조사되었으며, 산림의 주요 우점종은 자작나무 (Betula platyphylla var. japonica), 신갈나무 (Quercus mongolica), 단풍취 (Aster scaber)이고, 층위구조는 4층위로 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층으로 이루어져 있고, 각 식피율은 교목층 95%, 아교목층 30%, 관목층 10%, 초본층 90%이었다. 또한 초지는 초본층만 조사되었고 주요 우점종은 초지는 오래새 (Miscanthus sinensis), 애기수영 (Rumex acetosella), 박주가리 (Cynanchum wilfordii) 등이고, 총 식피율은 60%이었다 (Table 1).

조사지역에서 출현한 곤충은 총 13목 56과 447종 1369 개체였고, 나비목 (Lepidoptera), 노린재목 (Hemiptera), 잠자리목 (Odonta), 메뚜기목 (Orthoptera), 벌목 (Hymenoptera), 파리목 (Diptera), 딱정벌레목 (Coleoptera), 매미목 (Homoptera)의 순으로 확인되었다 (Table 2, Appendix Table A1). 날도래목 (Trichoptera), 강도래목 (Plecoptera), 집게벌레목 (Dermaptera), 풀잠자리목 (Neuroptera) 사마귀목 (Mantodea)은 발견된 개체수가 총 개체수의 1% 미만이어서 이번 분석에서 제외했다. 가장 많은 종과 개체수가 출현한 분류군은 나비목으로 총 239종 602개체 (44.0%)이었고, 다음으로는 노린재목이 81종 241개체 (17.6%), 잠자리목이 13종 156개체 (11.4%)의 순이었다 (Table 2, Appendix Table A1). 또한 잠자리목을 제외하고는 나비목, 노린재목, 파리목 등 여러 곤충 분류군은 산림에서 더 많은 종수와 개체수를 보였다 (Table 2, Appendix Table A1).

초지에 비해 산림의 곤충 종수 (Fig. 2A, 2022년 산림, 67.0±4.0, 2023년 산림 61.0±28.0, 2022년 초지 46.0± 2.0, 2023년 초지, 44.5±13.5), 개체수 (Fig. 2B, 2022년 산림, 237.5±52.5, 2023년 산림 142.0±50.0, 2022년 초지 187.5±34.5, 2023년 초지, 106±25)는 높은 수치였으나 통계적으로는 출현 종수만 유의한 결과를 보였다 (Fig. 2A, p<0.05). 또한 다양성지수 (Fig. 2C, 2022년 산림: 14.2± 5.2; 2023년 산림: 8.5±3.9; 2022년 초지: 20.0±2.5; 2023년 초지: 20.7±1.8)와 균등도 지수 (Fig. 2D, 2022년 산림: 0.8±0.10; 2023년 산림: 0.7±0.04; 2022년 초지: 0.84± 0.04; 2023년 초지: 0.09±0.02)는 산림에 비해 초지가 더 높았지만, 통계적으로는 미미하게 유의하였다 (Fig. 2C, D, p<0.1).

NMS분석 결과 숲과 초지의 서식지 유형에 따라 곤충군집의 차이가 존재함을 확인하였으나 (Fig. 3, Final stress=0.1) 통계적으로는 유의한 결과를 보이지는 않았다 (MRPP, p>0.01).

4. 고 찰

이 연구는 산림과 초지 내에 서식하고 있는 곤충군집을 조사하여 산림과 초지의 서식지에 따라 서식하는 곤충군집의 차이를 알고자 시도되었다. 총 13목 56과 447종 1369 개체를 확인하였고 (Table 1, Appendix Table A1), 초지보다 산림에서 종수와 개체수는 더 높은 경향을 보였으나 (Fig. 2A, B), 다양성지수와 균등도 지수는 초지에서 더 높은 것을 확인하였다 (Fig. 2C, D). 또한 산림과 초지에서 식하는 곤충군집도 상이하게 배열되었다 (Fig. 3).

산림에서 서식하는 곤충 종수, 개체수가 유의미하게 높은 결과 (Fig. 2A, B)는 산림의 복잡한 서식지 층위 구조와 자원 다양성 때문으로 보인다 (Decocq et al. 2004;Tews et al. 2004). 연구 지역의 산림은 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층의 4개의 층위와 높은 식피율 (교목층 95%, 초본층 90%) 가지며 (Table 1), 이는 다양한 곤충군집에 먹이원과 서식지를 제공한다 (Decocq et al. 2004). 예를 들어, 산림 조사지 내 많이 발생하는 나비목의 큰목검은나방 (Lygephila maxima)은 주로 참나무, 사시나무, 개암나무 (교목층)를 선호하는 것으로 알려졌다 (Robinson et al. 2010). 이러한 다양한 자원은 산림에서 특정 곤충군집이 풍부하게 서식할 수 있는 기반을 마련한다.

초지에서 다양성지수와 균등도 지수가 산림보다 높은 결과를 보인다 (Fig. 2C, D). 이는 초지에서는 특정종이 과도하게 우점하지 않고, 더 균등한 분포를 보였음을 시사한다. Tscharntke et al. (2005)의 연구에 따르면, 초지에서는 특정 나무종에 의존하는 산림 곤충과는 달리, 다양한 초본 식물을 먹이로 삼는 곤충들이 분포한다고 했다. 또한, 교란환경에서 나타나는 외래식물 (예: 오리새, 개망초)과 교란식물 (예: 애기수영 등)이 혼재되있음을 발견하였고 (Table 1), 이는 특정 종의 과도한 우점 현상을 억제하고, 다양한 종이 정착할 기회를 제공함을 알 수 있었다 (Tscharntke et al. 2005).

곤충군집 내에서 특정 분류군은 서식지 특성에 따라 뚜렷한 차이를 보였다. 노린재목은 주로 참나무, 버드나무와 같은 산림 활엽수의 수액을 섭취하는 생태적 특성 때문에 초지보다 산림에서 더 많은 종과 개체수가 발견되었다 (Table 2). 반면 잠자리목은 초지와 습지와 같은 개방된 환경에서 더 자주 발견되었는데, 이는 잠자리목이 시작적으로 먹이를 찾고 짝짓기하는 특성과 밀접하게 연관되어 있다 (Cunningham-Minnick et al. 2019). 이러한 결과는 곤충군집이 서식지의 물질적 구조와 생태적 자원에 따라 서식지를 선택함을 보여준다.

군집분석 결과, 산림과 초지 간 곤충군집 구성이 다르게 배열되었음을 확인하였다 (Fig. 3). 이는 서식지 구조가 군집 구성에 중요한 영향을 미친다는 것을 시사한다. 그러나 MRPP 분석에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다 (p>0.01). 이는 샘플 크기의 제한 및 그룹 간 데이터 불균형과 같은 통계적 한계에 기인한 것으로 보인다. 향후 연구에서는 샘플 크기를 증가시키고 계절적 변동성을 포함하여 보다 균형 잡힌 데이터 수집이 필요할 것이다.

Lee et al. (2022)의 연구에서는 육상풍력단지 건설로 인한 일부 교목 제거가 초지에서 식생 다양성을 증가시켜 곤충군집 구성에 긍정적인 영향을 미쳤음을 보고하였다. 본 연구에서는 초지의 곤충 다양성지수와 균등도에서 비슷한 결과를 확인했으나, 종수와 개체수에서는 여전히 산림이 우세한 결과를 보였다 (Fig. 2). 이는 초지가 교란에 적응한 종들에게 유리한 환경을 제공하는 반면, 산림은 자원 과 구조의 다양성으로 인해 특정 군집의 서식지로서 더 중요한 역할을 한다는 점을 시사한다.

본 연구는 산림과 초지 간 곤충군집의 구성과 다양성의 차이를 체계적으로 평가하였으며, 두 서식지의 생태적 역할을 비교하는 데 중요한 기초자료를 제공하였다. 산림은 복잡한 구조를 통해 다양한 곤충군집의 서식지와 먹이원을 제공하며, 초지는 교란 환경에서도 다양한 곤충 종의 재정착과 생존을 지원할 수 있음을 보여준다. 따라서 초지와 산림의 상호보완적 역할을 고려한 서식지 관리 및 보전 전략이 필요하다. 특히, 향후 연구에서는 곤충군집의 기능적 역할 (예; 수분매개 등)을 정량적으로 평가하고, 이를 기반으로 생태계 서비스 보전을 위한 정책적 접근을 제안할 수 있다.

적 요

이번 연구는 산림과 초지에 서식하고 있는 육상곤충상을 파악하고, 비교하여 산림과 초지에 따라 곤충군집의 차이를 알고자 수행하였다. 강원도 정선군 정선읍 북실리 산 28번지 일원에 위치하여 초지와 인근 훼손되지 않는 산림 내부로 구역을 나누어 조사지역을 선정하였고, 2022년, 2023년 8, 9월에 다양한 곤충군집을 조사하기 위해 맨 눈 조사와 야간 조사를 병행하였다. 조사지역에서 출현한 곤충은 총 13목 56과 447종 1369 개체였고, 가장 많은 종과 개체수가 출현한 분류군은 나비목으로 총 239종 602개체 (44.0%)이었고, 다음으로는 노린재목이 81종 241개체 (17.6%), 잠자리목이 13종 156개체 (11.4%)의 순이었다. 또한 잠자리목을 제외하고는 나비목, 노린재목, 파리목 등 여러 곤충 분류군은 산림에서 더 많은 종수와 개체수를 보였다. 반면에 다양성지수는 산림보다는 초지가 더 높았다. 초지에서는 교란식물 등 다양한 식물들이 혼재되어 있어 육상 곤충의 종 구성과 다양성에 영향을 줌을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 산림과 초지에 서식하는 곤충군집의 차이를 이해하는 데 기초적인 자료로 활용되기를 기대해 본다.