생물종 분포모델에 미치는 기후·지형인자의 영향 분석

김태근(Tae Geun Kim),정종철(Jong-Chul Jeong) 국립공원연구원 2013 국립공원연구지 Vol.4 No.1

본 연구에서는 생물종에 대한 지리적 분포를 예측하는데 널리 활용되고 있는 생태적 지위개념을 기반으로 하는 생물종 분포모델의 정확도에 미치는 기후·지형인자의 영향력을 분석하고자 한다. 오대산국립공원의 아고산 지역에서 조사된 외래식물을 대상으로 기후변수로는 기온과 강수량을 이용하고 지형변수로는 해발고도, 경사, 사면, 지형습윤지수, 그리고 하천유량을 예측변수로 하고 이들 조합에 의한 생물종분포 모델에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 이는 최근 생태분야에서 널리 활용되고 검증된 최대 엔트로피(Maximum entropy, Maxent) 알고리즘을 적용한 종 분포 모델의 수행 결과를 ROC의 AUC 값(Area Under Curve of Receiver Operating Characteristic)을 통한 모델 정확도와 모델 별 외래식물의 최대 출현가능성을 비교하고 예측된 외래식물의 분포지역에 현지 조사된 지점이 얼마나 포함되는지에 대한 점유율을 이용하여 평가하였다. 모델 정확도는 생물기후학적 변수 및 지형적인 변수만을 고려한 경우보다 두 변수를 동시에 적용한 경우가 세 가지 모델 정확도 중에서 AUC 값이 0.997로 모델 간 유의적인 차이는 나타나지 않았지만 가장 높게 산출되었고 최대출현가능성도 가장 높은 99.5%의 예측 결과가 나타났다. 또한, 외래식물의 출현가능성이 50% 이상일 경우를 외래식물의 잠재적 분포지역으로 하여 면적을 비교한 결과를 보면 기후 및 지형 변수를 동시에 고려한 경우에서 면적이 4,174 ㎢로 가장 작은 분포지역이 예측되었다. 이는 모델의 예측결과를 설명하는 변수의 유형이나 개수에 민감하지 않고 안정화된 결과를 보여주고 외래식물의 분포는 단순적인 환경특성보다는 기후 및 지형 등과 같은 복합적인 특성에 기인한다는 사실을 간접적으로 보여주는 결과라 할 수 있다. 결과적으로 Maxent 알고리즘을 다양한 환경변수에 적용한 모델은 국립공원에 서식하는 다양한 생물종의 잠재적인 분포지역을 예측하는데 매우 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것이다. This study aims to analyze the effects of climatic and geographical factors based on the concept of ecological niche which is utilized extensively to predict the geographical distribution of biological species on the accuracy of species distribution models. The target species were non-native plants, which were found in subalpine zone of Odaesan National Park. And two critical variables, including climate and topological variables, were used for investigating the species distribution model analyzed by the Maxent algorithm. The climate variables included temperature and precipitation, and altitude above the sea level, slope, topographic wetness index, and streamflow were used as geographical variables. the effects on the species distribution by those variables will be examined. The result of application of the species distribution model which Maximum entropy, Maxent, algorithm utilized extensively and verified in recent ecology field is applied with was assessed. How much the actual investigated area was included in the predicted area distributed with the foreign plants was used for the examining process by the accuracy level with the value of AUC of ROC (Area Under Curve of Receiver Operating Characteristic) and by comparing the possible maximum composition rate of non-native species depending on the models.). Rather than considering either of biological climatic variables or geographical variables only, the accuracy level of the model applying both of them at the same time turned out to be the highest among the 3 models even though there was no significant difference among the models with the AUC value, 0.997 as well as the model showed the highest possible maximum composition rate, 99.5%, of the non-native species. In addition, with the setting of the potential distribution area of foreign plants with more than 50% of the possible composition rate of non-native species, the result of comparing the area showed the smallest distribution area which was predicted with the sized of 4,174 ㎢ considering the climatic and geographical variables. This result indicated that the analysis result is rather stable not being sensitive to the types and numbers of variables which explains the prediction result of the models and indirectly suggested that the distribution of non-native plants reflects the complexity of climatic and geographical features rather than environmental characteristics simply. In conclusion, the model that applied Maxent algorithm to various environmental variables may be very useful to predict the potential distribution area of various biological species in the National Park.

인간의 영향에 따른 도시지역 식물종의 분포 패턴 및 특성

최일기 ( Il Ki Choi ),이은희 ( Eun Heui Lee ) 한국환경생태학회 2008 한국환경생태학회지 Vol.22 No.5

본 연구의 목적은 인간의 간섭 및 영향에 따른 도시지역에서의 식물종의 분포패턴 및 특성을 분석하는데 있다. 전주시에서 자생적으로 이입된 모든 유관속 식물종에 대한 포괄적 자료습득을 위하여 각 1헥타 크기의 106개 표본 조사구가 분석되었다. 이러한 표본조사구는 전주시의 전형적인 토지이용유형을 대표하고 도심지역으로부터 다양한 이격거리를 갖도록 선정되었다. 종풍부성, 생활형의 패턴 그리고 외래종의 비율이 표본조사구의 헤메로비 정도와의 관계에 대해서 분석되었다. 식물종의 수는 적당히 영향을 받는 부지에서 가장 높게 나타남을 알 수 있었다. 이는 적당한 교란은 종풍부성 증가를 유도한다는 중간 교란 가설에 상응하는 결과이다. 인간의 영향을 가장 많이 받는 부지의 식물상은 일년생 식물과 외래종의 비율이 가장 높은 특징을 보였다. 그리고 일부 식물종들은 토지이용유형과 도시구역에 상응하는 유사한 분포를 갖는 세가지 그룹인 도시지역 기피종(땅비싸리, 졸참나무, 개옻나무 등), 도시지역 및 외곽지역에 널리 분포하는 종(닭의장풀, 개망초, 박주가리 등)과 도시지역 선호종(애기땅빈대, 개쑥갓, 서양민들레 등)으로 구분되었다. The purpose of this study is to analyze the distribution patterns and characteristics of plant species by human impact in urban areas. In order to achieve a comprehensive data acquisition of all autogenously introduced vascular plant species occurring in the city of Cheon-ju, this study made an analysis of 106 sample plots, each with a size of one hectare, These sample plots were selected to represent the typical land-use patterns within the city of Cheon-ju and to cover the various distances from the city center. Species richness, patterns of life forms, and the percentage of non-native species were analyzed in relation to the degree of hemeroby of the sample plots. It was found that the species number appeared the largest in sites that were moderately influenced. This result corresponds to the intermediate disturbance hypothesis that moderate disturbance leads to an increase in species richness. The flora of sites which were subject to the highest level of human impact, was characterized by a high proportion of annual species and non-native species. In addition, some species were divided into three groups with similar distribution corresponding to land-use type and urban zone: urbanophobic (e.g. Indigofera kirilowii, Prunus sargentii, Rhus trichocarpa), urbanoneutral (e.g. Commelina communis, Erigeron annuus, Metaplexis japonica) and urbanophilus (e.g. Euphorbia supina, Senecio vulgaris, Taraxacum officinale).

사례 연구: 황소개구리 제거가 양서류 종 구성에 미치는 영향 – 신두해안사구에 위치한 웅덩이를 대상으로 –

구교성,서종철,라남용,권세라,최우진,김종선,김경수,남정은 한국양서·파충류학회 2020 한국양서·파충류학회지 Vol.11 No.1

황소개구리 Lithobates catesbeianus는 국내를 포함하 여, 전 세계에서 가장 유명한 외래양서류이다. 토착 생 태계를 교란하고, 질병을 매개 하는 등의 문제를 일으키 고 있으며, 이에 따른 경제 및 사회적 비용도 적지 않다. 황소개구리는 1957년과 1973년에 걸쳐 양식을 목적으 로 국내로 수입되었다. 이후 양식 포기에 따른 방생으로 야생에 유입되었으며, 매우 빠르게 확산되어 전국적으 로 발견되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 황소개구리 의 제거가 서식지 내 양서류 종 구성에 미치는 영향을 파악하였다. 연구는 태안군 신두리에 위치한 신두해안 사구 내 웅덩이에서 진행되었다. 2013년부터 2019년까 지 해당 웅덩이에 서식하는 양서류의 모니터링이 수행 되었으며, 종과 개체수를 매년 기록하였다. 2019년 5월 과 6월에는 웅덩이에서 포획용 지네그물을 이용한 황소 개구리의 물리적인 제거가 이루어졌다. 연구 결과, 웅덩 이에서는 황소개구리와 토착종인 참개구리 2 종이 관찰 되었다. 발견 빈도가 매우 낮았던 참개구리는 황소개구 리의 제거 이후 유의미한 수준으로 증가하였다. 본 연구 에서는 황소개구리의 제거가 단기적으로 서식지 내 양 서류 종 구성에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 추후 연구에서는 지속적인 모니터링을 통해 황소개구리의 제거가 서식지 내 양서류 종과 개체수의 변화에 어떠한 영향을 미치는지 파악할 필요가 있다. American Bullfrog (Lithobates catesbeianus) is the most famous non-native amphibian in the world, including South Korea. This species cause problems such as disturbing ecosystems, mediating diseases, predation and competition against native species. Moreover, the economic and social costs for solving the problems are enormous. Bullfrogs were imported into South Korea to breed for food in 1957 and 1973. Since then, it has been released into the wild as a result of abandonment of breeding by farmers. Until now, bullfrogs are spreading very quickly and being found throughout the country. In this study, we investigated the effects of bullfrog removal on the composition of amphibian species. our study was conducted in a pond of Sindu Coastal Sand Dunes located in Taean-gun. From 2013 to 2019, the area was monitored continuously, and the species and number of amphibians were recorded each year. In May and June 2019, bullfrogs were removed from the pond using a centipede net. In the pond, only two amphibians, bullfrog and Pelophylax nigromaculatus, were observed. After removal of bullfrogs, the number of P. nigromaculatus was increased significantly. This study confirmed that the removal of bullfrogs affects the structure of amphibian species in the short term. Further research is needed to be monitored to determine how removal of bullfrogs affects changes in amphibian species and populations in the habitat in the long term.

FISK (Fish Invasiveness Screening Kit)를 이용한 강릉남대천의 잠재적 침습 이입종 평가

김정은,이황구 한국환경생물학회 2018 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.36 No.1

This study was conducted to understand the current status of the translocated species using a precede study and a model to evaluate the potential invasiveness that could adversely affect the aquatic ecosystem in the Gangneungnamdae Stream. A total of 12 translocated species were investigated and identified from 9 sites in a precede study, and steadily increased since 1982. For the study, which utilized research based on the total FISK (Fish Invasivenss Screening Kit) scores, all of the non-native fishes in Gangneungnamdae Stream were classified into two groups: namely as a high and a medium risk of becoming invasive. It was determined that there were two species (Zacco platypus and Pseudorasbora parva) that were determined to have posed the highest risk. The study determined that the mean scores were shown to have ranged from 3.06 (±0.16)-3.42 (±0.13). Consequently, the habitat analysis showed that the determined QHEI (Qualitative Habitat Evaluation Index) values in the stream averaged 146 (88-171), indicating that an optimal habitat condition did exist in that locale. It can be inferred that compared to land use in the surrounding watersheds, the QHEI values and frequency of translocated species showed the lower the altitude of stream, the QHEI values were decreased and in case of land use pattern, a noted decreased forest and grassland area, and gradually increased urbanized area was seen to exist in the region. The correlation between the fish assemblage, QHEI, land use pattern of surrounding watershed and number of translocated species was identified and analyzed when the stream altitude decreased, and the number of species was increased (r= - 0.782, p=0.0127), the number of species was decreased (r=- 0.737, p=0.0234), and finally when the QHEI values were decreased, it was noted that the urbanized area was increased (r=0.292, p=0.446). In the case of the number of translocated species, when the number of translocated species was increased, the associated urbanized area was increased. 본 연구는 선행된 연구자료의 어류군집을 이용하여 강릉 남대천 내 이입종의 현황을 파악하고, 수생태계에 악영향을 미칠 수 있는 잠재적 침습성을 평가하고자 실시하였다. 강릉 남대천에 서식하고 있는 국내 타수계 이입종은 12종으로 조사되었으며, 1982년 이후로 지속적으로 증가하는 추세를 나타냈다. 이입종의 FISK 평가 결과 피라미 (Zacco platypus)와 참붕어 (Pseudorasbora parva)가 높은 침습성을 보이는 것으로 분석되었다. FISK 질문의 답변에 대한 신뢰도 값은 평균 3.2 (3.06±0.16~3.42±0.13)로 분석되었으며, 최대 신뢰도 값이 4인 것을 고려할 때, 상대적으로 높은 수준을 나타내었다. 조사지점별 물리적 서식지 평가 (Qualitative Habitat Evaluation Index; QHEI) 결과 평균 146 (88~171)으로 최적의 서식처 환경을 유지하고 있는 것으로 분석되었다. 지점별 하천 인근 토지이용률과 QHEI, 이입종 출현빈도를 구분한 결과 하천의 고도가 낮아질수록 QHEI 값은 감소하는 결과를 나타내었으며, 토지이용 측면에서는 산림지역이 감소하고, 도심지역이 점차 증가하는 경향을 나타내었다. 어류군집, QHEI, 하천 인근 토지이용률, 이입종간의 상관관계 분석을 실시한 결과 하천 상·하류간의 연속성을 나타내는 고도와 지점별 종수 (r= -0.782, p=0.0127), 종수와 산림지역 (r=- 0.737, p=0.0234), QHEI와 도심지역 (r= - 0.292, p=0.446)과는 음의 상관성을 나타내었으며, 타수계 이입종의 경우 도심지역과는 양의 상관성 (r=0.313, p=0.412)을 나타내었으나 통계적으로는 유의하지 않은 것으로 분석되었다.

금강수계 공주보와 백제보의 식물상 변화 분석

김의주,노재영 한국환경과학회 2023 한국환경과학회지 Vol.32 No.11

A vascular flora survey was conducted in 2020 to identify flora and analyze changes in the numbers of vascular flora species over the past 10 years at Gongju-weir (GW) and Baekje-weir (BW) in the Geumgang River, Republic of Korea. A total of 241 taxa were found in GW and 279 taxa in BW, and 208 taxa (88% of total taxa) were common species. The distribution of invasive species in GW and BW were seven and eight taxa, respectively. Rare plants were not identified in any of the weirs. The Poaceae family dominated in terms of number of species, followed by Asteraceae, Legumes, Cyperaceae, and Polygonaceae. Additionally, Therophytes accounted for a high proportion of Raunkiaer life forms. The numbers of vascular plant species, total taxa, naturalized plants, and invasive species have been increasing over the last 10 years. However, long-term alterations in invasive species before and after the opening of the weirs increased much more significantly in the partially opened BW than in the fully opened GW. These results indicate that the degree of barrier opening does not affect the invasion and establishment of non-native species.

독도의 외부유입종 분포와 관리

송임근,박선주 한국식물분류학회 2012 식물 분류학회지 Vol.42 No.1

This study was carried out to investigate the non-indigenous of Dokdo belong to Ulleung-gun, Gyeongangbuk-do, Korea, from 2008 to 2011. We divided the study into three steps depending on the recorded times of plants on Dokdo since 1973, when the ecosystem was disturbed by many plantation events. The results are as follows: 30 taxa (52.6%) until 1973, 24 taxa (42.1%) after 1973, and 3 taxa (5.3%) of cultivated plants depending on the 57 taxa of Dokdo. Management of the non-indigenous plants of Dokdo is necessary due to the great increase in interest by people, with many visitors to Dokdo. 독도의 외부유입종 분포현황을 파악하기 위하여 2008년부터 2011년까지 조사하였다. 식재로 인해 생태계 교란이 많이 이루어진 1973년을 기준으로, 1973년 이전은 30분류군(52.6%), 1973년 이후는 24분류군(42.1%)과 재배종 3분류군(5.3%)으로 구분되었으며, 최근 독도에 대한 관심이 증가하고, 많은 탐방객들의 방문이 이루어짐에 따라 외부유입종에 대한 관리가 요구된다.

Emergence and settlement of Magnolia kobus in urban forests of Seoul, Korea

권오정,변지희,박은하,오충현 한국산림과학회 2019 Forest Science And Technology Vol.15 No.2

Magnolia kobus is a deciduous, broadleaved tree native to Jeju Island of Korea and Japan. The species has been introduced in mainland Korea as a landscape plant, and some individual plants have been found in forests of the mainland. The objective of the present study was to examine whether M. kobus individuals have spontaneously formed communities as part of a natural settlement process. Diameter at breast height (DBH), flower, fruit, and GPS coordinates were recorded for all M. kobus individuals in the study sites. Age of the trees was determined using an increment borer. A total of 158M. kobus individuals were identified. The reverse J-shaped Diameter at breast height distribution trend was confirmed. DBH and age of M. kobus samples were positively correlated, confirming that the distribution of individuals with varying DBH classes suggested an uneven-aged forest with the coexistence of trees from different generations. In all the survey sites, individuals of M. kobus with small DBH that did not reach inflorescence formation and fructification stages coexisted with individuals that flowered and produced fruits, which suggested the presence of overlapping generations of trees. Therefore, we concluded that M. kobus individuals were forming populations in the forests of mainland Korea.

Status of invasive alien insects with habitat in natural ecosystem

Dayeong Kim,Nang-Hee Kim,Heejo Lee,Dong Eon Kim 한국응용곤충학회 2023 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.04

생물종 분포모델에 미치는 기후·지형인자의 영향 분석

김태근,정종철 국립공원연구원 2013 국립공원연구지 Vol.4 No.4