02-한국(0327).103228.pdf288.9KB

서 론

 최근 생물다양성에 대한 중요성과 자생식물에 대한관심이 높아짐에 따라 생물자원에 대한 보전의 필요성이 대두되고 있으며 자생식물 보전을 위하여 우리나라에서는 서식지 내외 보전기관을 만들거나 지정하고 희귀 및 멸종위기 식물을 지정하여 보호하고 있다.

 변산바람꽃 (Eranthis byunsanensis B.Y. Sun)은 미나리아재비과 (Ranunculaceae)에 속하는 다년생 초본이며 한국특산 식물이다. 전북 부안군 내변산의 세봉계곡 해발100~200 m 지역에서 처음 발견되었고, 이후 남한의 설악산, 내장산, 거제도, 제주도 등에서 추가적인 자생지가 확인되었다 (오 등 2010). 물이 얕은 계곡 전석지에 10내지 20개체씩 집단으로 생육한다. 제주도부터 설악산에 이르기까지 한반도 전역의 제한된 지역에 분포하고 있는 것으로 보이며, 최근까지도 새로운 자생지가 밝혀지고 있다(unpublished data). 동아시아에 분포하는 E. albiflora Franch., E. lobulata W.T. Wang, E. pinnatifida Maxim.,E. stellata Maxim. 등과 유사하지만 화경의 털의 유무, 총포엽의 열편의 형태 및 괴경의 크기에서 뚜렷한 차이를 보인다(선 등 1993). 또한 2009년에 경기도 안산시 풍도에서 발견되어 너도바람꽃속의 신종으로 기재된 넓은 누두형의 화판을 가진 풍도바람꽃 (E. pungdoensis B.U.Oh)과 유연관계가 깊은 것으로 보고되었다 (오와 지2009). 변산바람꽃은 비교적 최근에 알려진 종으로 자생지 확인 및 유전자원의 현지내 보전이 필요한 것으로 판단하여 약관심종 (LC)으로 분류되었다 (산림청 2008). 비교적 산지의 저지대에 분포하고, 내한성이 강해 이른 봄에 개화하며, 식물체에 비해 꽃이 커 자생식물을 이용한 철 분화용 소재개발에 적합할 것으로 판단된다.

상관상으로 균질해 보이는 군집이라도 실제 식생분석을 해보면 생물요인과 환경요인이 대단히 이질적인 공간적 분포를 나타내고 있는데 (이와 조 2000), 변산바람꽃의 생육지, 생활사 등에 대한 기초 연구는 거의 이루어진 바 없는 실정이다. 국내 희귀 및 특산 식물의 자생지에 대한 기초 연구로는 복주머니난(김과 이1998), 황근 (안 2003), 히어리 (노와 문 2004), 미선나무 (유 등 004b), 모데미풀 (유 등 1999; 장 등 2009; 한 등 2010), 개느삼 (천 등 2009) 등을 대상으로 수행되었다. 한편 자생식물의 증식과 품종개발을 위한 연구는 산개나리 (김 2008), 노각나무 (심 등 1992), 노루귀 (임과 상 1990) 등을 대상으로 수행되었다. 본 연구는 한국 특산식물인 변산바람꽃의 서식지 환경과 그 특성을 알고, 자생식물을 이용한 자원화에 필요한 재배기초 자료를 수집하여, 보전∙복원의 자료로 활용하기 위해 수행되었다.

재료 및 방법

 이 연구는 한국 특산식물인 변산바람꽃의 자생지로 알려진 거제, 경주, 변산, 안양, 여수, 울산, 제주 등 총 7개 지역에서 2010년 2월부터 7월까지 실시되었다 (Fig.1). 식생조사를 위해 각 조사지역에서 최상위 분포지로 판단되는 곳으로부터 사면 아래 방향으로 비교적 식생이 균일하게 발달한 지점을 선정하여 1m×1m의 방형구를 총 59개 설치하였다. 변산바람꽃 자생지의 식생에 대한 다양성, 우점도 등을 분석하기 위하여 종풍부도(Barbour et al. 1987)와 중요치 (Bray and Curtis 1957)에 기초한 종다양도 (Shannon and Wiener 1963), 균등도, 우점도를 구하였다 (Herlbert 1971). 식물의 동정은 이(1997)의 검색집과 도감류 (이 1999, 2006; 한국양치식물연구회 2005; 이 등 2009)를 참고하였으며, 국명은 국가표준식물목록 (국립수목원과 한국식물분류학회 2007)의 기준을 따랐다. 또한 특산식물 (오 등2005)과 귀화식물(박 1995)에 대해서 정리하였다.

Fig. 1. Map of the investigated areas (1. Anyang, 2. Byeonsan, 3.Jeju, 4. Yeosu, 5. Geoje, 6. Ulsan, 7. Gyeongju).

서식지 토양의 물리적인 특성 조사를 위해 토양은 유기물층을 걷어내고 표층으로부터 10~15 cm 정도의 깊이에서 채취하여 음건한 후 사용하였다. 유기물 함량은약 10 g의 토양을 도가니에 넣어 105°C에서 건조시킨 뒤의 무게와 600°C에서 4시간 동안 태운 무게의 차인 작열감량법으로 구하였다 (Allen 1989). pH는 그늘에서 건조한 토양과 증류수를 1 : 5 (w/w)로 혼합하여 30분간 진탕한 뒤 여과지 (Whatman No. 44)에 여과시킨 용액을pH meter (SevenEasy pH, Mettler-Toledo)로 측정하였다. 토양수분함량은 신선한 토양 무게를 잰 후 105°C의 건조기에서 18시간 동안 건조시킨 후 무게를 칭량하여 감량을 재고 계산하였다 (Fitzpatrick 1986). 환경요인은 방위, 경사 (Suunto), 고도 (GPSmap 60cs, Garmin)를 각 방형구마다 측정하고 자생지별 평균값을 산출하였다. 식생 및 토양분석, 환경요인을 조사한 결과를 바탕으로 요인 간의 상호관계를 분석하기 위해 상관분석을 실시하였으며, 분석은 SPSS program (SPSS PASW Statistics 18.0)을 이용하였다. 

결과 및 고찰

1. 자생지 환경 특성

 안양, 변산, 거제, 경주, 여수, 울산, 제주 등 7개 자생지에 대하여 고도, 방위, 경사, 노암률, 토양함수량, 유기물 함량, 토양 pH 등 환경인자를 조사하였다. 자생지의 해발고도는 지역에 따라 84~585 m 정도로 계곡을 따라 다양하게 분포하며, 제주도가 평균 585m로 가장 높게 나타났으며 울산이 평균 84 m로 가장 낮게 나타났다(Table 1). 제주 지역을 제외한 나머지 지역에서 해발 100~300 m 사이의 경사 10~20°정도 지점에 나타났으며, 비교적 완만한 계곡부에 분포하는 것을 볼 때 아직까지 밝혀지지 않는 다른 지역 역시 낮은 고도의 계곡을 따라 출현할 것으로 예상된다. 전체 59개의 방형구중 43개가 북동사면에 위치하는 것으로 조사되었다. 북쪽사면은 부식토의 축적이 많고 토양함수량이 높다고 알려져 있으며 (김과 김 1985; 이 등 1999), 변산바람꽃이 계곡부에 출현하는 것으로 보아 수분에 대한 의존도가 높을 것으로 판단된다. 적은 양의 강수량이나 토양수분의 부족, 많은 증발산 등에 의해 건조한 환경이 형성되면 식물이 탈수되는데 (Hsiao 1973; Jones and Turner1978; Morgan 1984; 이와 이 2003) 수분공급이 원활하지 못할 경우 집단 유지에 불리할 것으로 사료된다. 자생지의 평균 노암률은 52%로 괴경이 깊게 발달하는 변산바람꽃의 생육 특성과 배수 등에 유리하게 작용하여 도움이 될 것으로 생각된다.

Table 1. Environmental and soil characteristics of E. byunsanensis habitats

 토양분석결과 유기물은 평균 9.6%를 차지하고 있으며, 토양수분함량은 평균 16.5%로 나타났다. 조사된 자생지는 우리나라 산림토양의 평균 유기물 함량인 4.5%(정 등 2002)보다 높게 나타나는데 이는 변산바람꽃 서식지에 낙엽과 같은 유기물 공급원이 풍부하다는 것을 의미한다. 또한 유기물 함량은 인간의 간섭이 적을 때 높게 나타나는데 (유 등 2004a) 등산로와 가장 멀리 떨어져 있어 접근이 힘든 변산지역의 토양 유기물이 가장 많았고, 등산로 바로 옆에 위치한 안양의 경우 가장 적어 유 등(2004a)과 유사한 결과가 나타난 것으로 판단할 수 있다. 또한 토양의 pH는 우리나라 산림토양의 평균 pH 5.5 (정 등 2002)보다 낮은 4.9로 대부분 약산성을 보였다(Table 1).

2. 식생조사

1) 종풍부도 (Species richness)

 식생조사 내용을 정리한 결과 7개 지역 총 59개 방형구에서 총 144분류군이 출현하였으며, 한국 희귀 및 특산식물은 말나리, 개족도리풀, 약난초, 변산바람꽃, 백리향, 금붓꽃 등 6종류로 나타났다. 종풍부도는 단위 면적내에 출현하는 모든 종의 수로 나타내는데 (Barbour et al. 1987), 경주지역이 7.90으로 종풍부도가 가장 높았고, 울산이 3.35로 가장 낮은 것으로 나타났다 (Table 2). 경주지역은 변산, 거제, 여수 지역에 비해 분포역은 좁지만 다양한 종이 분포하는 것으로 보아 종간 경쟁이 극심해져 서식지가 축소될 가능성이 있을 것으로 판단된다. 또한 자생지 주변에 출현하는 목본으로는 고로쇠나무가 총 43회 출현하였고, 까치박달은 39회, 비목나무는 28회, 다래는 27회 등 비교적 높은 빈도로 출현하였다(Fig. 2). 그 외에도 소태나무, 이나무, 굴피나무, 느티나무, 잣나무, 쪽동백나무, 찔레나무, 단풍나무, 산사나무, 팥배나무, 갈참나무 등이 출현하였다. 상층부 식생으로서 계곡이나 습기 많은 사면에서 자라는 고로쇠나무, 까치박달, 단풍나무 등이 높은 빈도로 출현하는 것으로 보아 변산바람 꽃은 수분공급이 충분한 곳을 선호하는 것으로 판단된다. 제주지역은 지역적 특성상 상산, 예덕나무 등 난대수종이 출현하였으나 그 빈도는 낮은 편이었다.

Fig. 2. Frequency of woody species in Eranthis byunsanensis habitats. ACPI: Acer pictum subsp. mono, CACO: Carpinus cordata, LIER:Lindera erythrocarpa, ACAR: Actinidia arguta, CALA: Carpinus laxiflora, MEMY: Meliosma myriantha, STJA: Styrax japonicus,MAAM: Maackia amurensis, COCO: Cornus controversa, LIOB: Lindera obtusiloba, MOAL: Morus alba, LIOB: Ligustrum obtusifolium, ACPS: Acer pseudosieboldianum, SAJA: Sapium japonicum, AKQU: Akebia quinata, TRAS: Trachelospermum asiaticum, PRSA: Prunus sargentii, ZAPI: Zanthoxylum piperitum, EUAL: Euonymus alatus, EUCI: Euonymus alatus f.ciliatodentatus, COKO: Cornus kousa.

Table. 2. Community structure of E. byunsanensis habitats

2) 종다양도 (Species diversity), 종균등도 (Species evenness), 우점도 (Dominance)

 조사된 7개 지역의 Shannon-Wiener 종 다양도는 경주가 1.43으로 가장 높게 나타났으며, 안양이 0.87로 가장 낮았다 (Table 2). 종 다양도는 비슷한 환경일 경우 외부로부터 인위적인 압력을 적게 받을수록 높게 나타나는데 종다양도가 낮은 안양, 울산, 거제 지역은 다른 지역에 비해 외부의 영향이 빈번한 편이다. 안양 지역의 서식지는 등산로와 맞닿아 있으며, 서울 근교에 위치하고 있어 많은 등산객의 이용으로 답압의 정도가 심하다. 또 한 울산 지역은 마을 및 농경지와 접하고 있어 주민들의 이용 빈도가 높고, 거제 지역은 휴양림 내 등산로 바로 옆에 위치하고 있으며, 비등산로인 곳은 고로쇠수액 채취에 의한 답압의 영향을 많이 받는 것으로 확인되었다. 그 결과 변산바람꽃 서식지 훼손의 우려가 있으며, 귀화종이나 교란종 등 외부 식물의 종자 이입되는 등의 교란을 배제할 수 없을 것으로 생각된다. 균등도는 1에 가까울수록 종 사이의 빈도와 밀도가 유사한 식생을 갖는 것으로 판단하는데 경주와 제주 지역은 0.8 이상의 값으로 비교적 균등한 식생으로 나타났고, 거제 지역이 0.59로 가장 낮았다(Table 2). 식생의 균등도가 높게 나타나는 것은 인위적이거나 자연적인 교란이 비교적 적게 일어나 식생이 안정되어 있기 때문인 것으로 생각된다. 우점도는 0.9 이상일 때는 1종이 우점하는 것을 의미하고, 0.3~0.7이면 1종 혹은 2종이 강하게 우점하고, 0.1~0.3일 때는 여러 종이 우세하는 것을 의미한다 (Whittaker1967). 안양, 변산, 거제지역은 1~2종이 강하게 우점하는 것으로 나타났으며, 경주, 제주, 울산, 여수 지역은 다수의 분류군이 균일하게 우점하는 것으로 나타났다(Table 2).

3) 중요치 (Importance value)

 특정 종의 중요치는 군집내에서 그 종의 중요성 또는 영향력을 나타내는 총체적 척도로서 각 자생지별로 산출하였다. 안양지역에 큰개별꽃이 40.5%로 가장 높게 나타났고 이어서 큰괭이밥(8.3%), 벌깨덩굴(6.6%) 순으로 나타났으며, 변산지역은 변산바람꽃(24.4%), 노루귀(13.5%), 고로쇠나무 (11.4%), 거제지역은 큰괭이밥 (28.0%), 고로쇠나무 (23.0%), 변산바람꽃 (10.3%), 경주지역은 현호색(12.3%), 용둥굴레(9.8%), 변산바람꽃(9.0%) 순으로 나타났다. 제주지역은 담쟁이덩굴(13.5%), 변산바람꽃(9.6%),상산(9.1%), 울산은 큰개별꽃(59.4%), 변산바람꽃(1.5%),여수지역은 변산바람꽃 (18.9%), 마삭줄 (15.79%), 개별꽃(8.7%) 순으로 나타났다 (Table 3). 서식지간 중요치 비교결과 변산지역을 제외한 나머지 6개 조사지역에서 비슷한 서식지 환경을 선호하는 종들의 경우 변산바람꽃과 종간경쟁을 할 것으로 판단된다. 큰개별꽃의 경우 안양지역에서 중요치가 40.5%, 울산지역은 59.4%이며, 주요출현종을 제외한 종들의 중요치(other species)는 변산지역 46.0%, 경주지역 68.9%, 울산지역이 59.4%, 여수지역 46.06% 등으로 변산바람꽃의 분포에 절대적인 영향을 미치고 있다. 특히 다년생인 담쟁이덩굴, 마삭줄 등이 높게 우점하는 제주 지역은 장기적으로 볼 때 덩굴성 목본 줄기의 생장과 발달이 진행될수록 지면을 덮어 생육, 종자의 발아 등에 부정적인 영향을 미칠 것으로 사료되며, 울산지역의 종풍부도는 낮아 서식지 내 경쟁은 심하지 않지만 분포역이 가장 좁고, 변산바람꽃의 중요치도 낮아 가장 먼저 도태될 것으로 판단된다.

Table 3. Importance values of species occurring in quadrats in each area

4) 군락유사도 (Community coefficient of similarity)

 유사도지수(CCs)는 조사 지역 내에서 각 개체군 간의 종 구성 유사도를 수치화한 값으로 개체군 간 서식지 특성의 차이를 파악하기 위한 것이다. Buell et al. (1966)은 천이과정 중 극상에 도달하게 되면 종의 구성이 단순하게 되므로 군락 간 유사도가 20% 이하이거나 80%이상이 된다고 했다. Cox (1972)는 유사도 지수가 80%이상인 경우는 서로 동질적인 집단이며 20% 미만일 경우는 서로 이질적인 집단이라고 하였으며, 1이면 두 군락이 완전히 같고, 0이면 다름을 의미하며, 보통 0.5 이상이면 차이가 없는 군락으로 판단한다고 하였다(윤과 홍 2000). 그러므로 군락유사도 값이 1에 가까울수록 서로 비슷한 식생구조를 지닌 것으로 판단할 수 있다. 조사된 지역의 군락유사도는 0.5 이상인 것이 없는 것으로 보아 식물지리학적인 차이에 따른 지역별 종조성에 차이가 있는 것으로 보인다(Table 4). 7개 지역 중 경주, 제주 지역은 여수 지역과 종 유사도가 0.5에 가깝게 나타났지만 변산, 거제, 울산, 안양 지역은 0.4 이하로 유사도가 낮게 나타났다.

Table 4. Similarity indices between E. byunsanensis communities in different areas

3. 상관분석

 환경요인과 토양분석결과를 바탕으로 변산바람꽃 분포와의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 몇 가지 환경요인이 높은 상관관계를 보였다 (Table 5). 고도에 대해 경사와 pH는 음의 상관관계를 보여 고도가 낮아질수록 경사가 완만해지고 토양은 산성을 띄는 것으로 나타났다. 경사면은 침식과 용탈로 인해 양분함량이 적고, pH가 낮은 산성을 띄는데 변산바람꽃 서식지가 계곡부에 위치해 침식이 활발하게 일어나기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 유기물함량은 비교적 높은 것으로 나타났다. 바람의 영향이나 우천 시 낙엽이 계곡부로 쓸려와 쌓이고 부식됨으로써 퇴적되어 상대적으로 높게 나타나는 것으로 사료되며, pH, 토양수분 함량은 경사와 정의 상관관계를 보여 완만한 경사를 가지는 자생지일수록 영양분이 풍부한 것으로 나타났다. 또한 산지계곡부에서 자라는 종은 다른 지형에 분포하는 종에 비해 수분결핍에 대한 저항성이 떨어지는 것으로 알려져 있는데(이와 이 2003), 변산바람꽃과 같이 계곡주변에 서식하는 종의 경우 겨울철과 봄철의 가뭄, 적은 적설량 등 수분조건 변화에 영향을 받을 것으로 예상되며, 자생지의 지형, 수분 등의 조건이 잘 보전되어야 할 것이다. 이러한 결과는 변산바람꽃과 유사한 환경에서 자라는 모데미풀의 연구결과(장 등 2009)와도 유사하다. 종다양도는 종풍부도와 중요치를 반영하며, 우점도가 낮을수록 높은 값을 가지는데(Simpson 1949), 분석결과 종다양도와 풍부도는 양의 상관을 보였으며, 종다양도와 우점도, 균등도는 음의 상관을 갖는 것으로 나타났다. 다양한 종들이 지속적으로 높게 유지될 경우, 변산바람꽃 서식지에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이와 같이 변산바람꽃이 선호하는 서식지에 대한 환경정보는 차후 재배나, 보전 및 복원을
위한 장소 선정을 할 경우 최적의 환경조건에 대한 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

Table 5. Correlation coefficients between environmental factors and community properties (Spearman correlation coefficient)

 변산바람꽃은 최근 새로운 자생지가 지속적으로 알려지고 있으며 봄을 알리는 대표 종 중 하나로 사람들의 관심과 방문 빈도가 높아지고 있다. 많은 서식지가 등산로의 이용, 고로쇠 채취 등으로 인해 답압과 교란의 위험에 노출되어 있는데 현장 조사 결과 변산지역을 제외한 대부분의 자생지가 임도나 관광지, 등산로 인근에 위치하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 특히 안양지역은 수도권에 위치하여 접근이 쉽고, 서식지의 일부가 등산로에 포함되어 있거나 가장자리에 맞닿아 있어 다른 지역에 비해 교란의 위험이 매우 높다. 차후 외부에 의한 간섭이나 교란 후 영향에 대해 추가적인 조사가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

 변산바람꽃은 다른 종에 비해 집단의 규모가 작고, 종자 형성 및 성숙 정도가 낮으며 번식은 주로 우천 시괴경이 발달한 뿌리나 일부 종자가 계곡을 따라 이동하면서 군락을 이루는 것으로 보인다. 또한 지역 간 거리가 멀고, 같은 지역 내에서도 임도, 등산로 등에 의해 단절되어 있으며, 이른 개화기로 인해 매개자에 의한 수분 빈도가 낮을 것으로 사료된다. 그에 따라 다른 지역과의 유전적 교류가 어려울 것으로 예상되며, 점차 서식지 내 유전적 다양성이 낮아질 것으로 생각된다. 서식지 간 단절과 유전자교류의 어려움, 적은 양의 종자형성 등은 추후 종의 감소에 중요한 요인으로 작용할 수 있으므로 서식지 내 및 서식지 간 유전적 다양성 분석에 관한 연구가 추가적으로 조사되어야 하고 각 집단의 개체를 유지하기 위한 방법 마련 및 지속적인 모니터링이 이루어 져야 할 것이다.

적 요

 본 연구는 한국 특산식물인 변산바람꽃(Eranthis byunsanensis B.Y. Sun)의 분포현황 및 서식지에 대한 생태적 특성과 식생에 대해 조사하고 분석함으로써 향후 자생식물을 활용한 자원화 및 보전과 복원의 기초 자료로 활용하고자 수행되었다. 조사는 2010년 2월부터 7월까지 변산, 여수, 거제, 울산, 경주, 제주, 안양 등 7개 지역에서 수행되었다. 각 지역에 1m×1m의 방형구를 총 59개 설치하고 방형구 내에 분포하는 모든 종의 피도와 빈도를 기록하였고, 상층부 교목의 우점종을 기록하고 서식지의 환경특성을 조사하였다. 조사 결과 변산바람꽃은 해발 84m~585 m 사이에 분포하였고, 총 59개 방형구 중 43개의 방형구가 북동사면에 위치하였다. 또한 경사 10~20

사 사

 본 연구는 산림청 국립수목원의 지원 아래 수행되었으며, 많은 도움을 주신 손성원 박사께 감사드린다.