텍스트마이닝을 활용한 종분포모형의 국내 연구 동향 파악

김동주,권용성,한나연,이도훈 한국환경생물학회 2023 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.41 No.4

종분포모형은 생물다양성 보전 및 기후변화 영향평가 등을 위해 활발히 이용되는 방법론이며, 국내에서도 다양한 연구가 진행되고 있으나, 관련 연구 현황과 최근의 동향을 파악하고 시사점을 논의하여 미래 연구에 유용한 정보를 제공하는 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 국내의 학술지에서 출판된 학술논문을 대상으로 종분포모형의 활용 동향과 흐름을 파악하여 향후 관련 연구에서 활용될 수 있는 기초적인 정보를 제공하고자 하였다. 우리는 국내의 관련 학술논문을 수집하여 문헌학적 방법과 텍스트마이닝을 통해 분석했고 이를 토대로 종분포모형 관련 연구 현황과 최근의 동향을 파악하였다. 국내 종분포모형 관련 학술논문은 1998년부터 2023년까지 총 148편이 출판되었으며, 그중 115편 (77.7%)은 2015년 이후 출판된 것으로 나타났다. 다양한 알고리즘 중 MaxEnt 모델이 가장 많이 활용되었으며 (44.5%), 식물을 대상으로 한 연구와 생물종 분포 및 평가, 기후변화와 관련된 주제가 주요 주제로 다루어졌다. 텍스트마이닝 분석에서 가장 많이 출현한 핵심어는 “Climate change”로 다양한 연구 주제에서 기후변화로 인한 생물다양성 변화를 고려하였다. 향후 종분포모형의 활용에는 다양한 조건에 따른 최적의 모형 선택, 모형 간 연계, 정량적인 입력 변수의 개발 등을 고려할 필요가 있으며, 현지 조사 자료의 수집 체계 개선 등을 도모하면 생물다양성 보전과 기후 대응 등 국가 정책 수요에 유용하게 활용될 수 있는 과학적 도구로써 기여가 가능할 것으로 판단된다. Species distribution model (SDM) is used to preserve biodiversity and climate change impact. To evaluate biodiversity, various studies are being conducted to utilize and apply SDM. However, there is insufficient research to provide useful information by identifying the current status and recent trends of SDM research and discussing implications for future research. This study analyzed the trends and flow of academic papers, in the use of SDM, published in academic journals in South Korea and provides basic information that can be used for related research in the future. The current state and trends of SDM research were presented using philological methods and text-mining. The papers on SDM have been published 148 times between 1998 and 2023 with 115 (77.7%) papers published since 2015. MaxEnt model was the most widely used, and plant was the main target species. Most of the publications were related to species distribution and evaluation, and climate change. In text mining, the term ‘Climate change’ emerged as the most frequent keyword and most studies seem to consider biodiversity changes caused by climate change as a topic. In the future, the use of SDM requires several considerations such as selecting the models that are most suitable for various conditions, ensemble models, development of quantitative input variables, and improving the collection system of field survey data. Promoting these methods could help SDM serve as valuable scientific tools for addressing national policy issues like biodiversity conservation and climate change.

RCP 시나리오에 따 른 해양교란생물 유령멍게 (Ciona robusta)의 서식지 분포 예측

박주언,홍진솔,김동건,윤태중,신숙 한국환경생물학회 2018 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.36 No.4

The active development of the global marine trade industries has been known to increase the inflows of marine invasive species and harmful organisms into the ecosystem, and the marine ecological disturbances. One of these invasive species, Ciona robusta, has now spread to the Korea Strait, the East Sea, and Jeju Island in connection with the climate change but not the Yellow Sea in Korea. Currently, the spread and distribution of C. robusta is increasingly damaging aquaculture and related facilities. Therefore, this study aims to identify the spread of C. robusta and potential habitats and to secure a data for the prevention of effective management measures due to climate change as well as damage the reduction in future through the prediction of spread. We used environmental variables in BioOracle. Also, the potential habitat and distribution of C. robusta was predicted using MaxEnt, a species distribution model. Two different RCP scenarios (4.5 and 8.5) were specified to predict the future distributions of C. robusta. The results showed that the biggest environmental factor affecting the distribution of C. robusta was the salinity as well as the highest distribution and potential habitats existent in the East Sea and around Jeju Island.

보호지역의 식물종 보전 상보성 평가

박진한,최혜영,모용원 한국환경생태학회 2020 한국환경생태학회지 Vol.34 No.5

The number of protected areas has been steadily increased in Korea to achieve Aichi Target 11, and there are studies on potential protected areas that required additional designation. However, there has been an insufficient assessment of the complementarity of protected areas to conserve biodiversity effectively. This study identified the potential habitat areas using the species distribution model for plant species from the 3rd National Ecosystem Survey and compared the plant species abundance in the existing protected area and the potential protected areas using the similarity indices, such as the Jaccard index, Sorenson index, and Bray-Curtis index. As a result, we found that the complementarity of the existing protected areas and most potential protected areas were low, leading to the preservation of similar plant species. Only the buffer zone for Korea National Arboretum had high complementarity and thus is important to conserve some species with the other protected areas. This study confirmed that it was necessary to select additional protected areas outside the existing or potential protected areas to protect plant species with a low inclusion ratio of potential habitats within the protected area. This study is significant because it identified the ecological representativeness of each protected area to examine if the individual protected area can conserve unique and various species and proposed a method of finding candidate areas for additional conservation spatially. The findings of this study can be a valuable reference for the qualitative improvement of protected areas through the complementarity assessments, including animals and the effectiveness assessment study of protected areas using the National Ecosystem Survey data in the future. 아이치 생물다양성 목표11을 달성하기 위하여, 국내 보호지역은 양적으로 꾸준히 증가되어왔으며, 추가 지정이 필요한잠재 보호지역에 대한 연구도 진행되어왔다. 하지만 효과적인 생물다양성 보전을 위한 보호지역의 상보성에 대한 평가는미흡하다. 본 연구에서는 제3차 전국자연환경조사의 식물종을 대상으로 종분포모형을 이용하여 잠재서식지역을 도출하고, 기존 보호지역과 잠재보호지역 내 잠재서식지역이 포함되는 종의 풍부도를 유사도 지수인 Jaccard, Sorenson, Bray-curtis를이용하여 비교분석하였다. 연구결과로 기존 보호지역과 잠재보호지역 대부분이 상보성이 낮아 유사한 식물종을 보전하는것으로 나타났다. 국립수목원 완충지역이 상보성이 높아 보호지역으로서의 가치가 높다고 할 수 있다. 잠재서식지역이 포함되는 경우가 적은 식물종을 보호하기 위해서는 기존 또는 잠재 보호지역 외 지역에 추가로 보호지역을 선정할 필요가 있음을확인할 수 있었다. 본 연구는 개별 보호지역이 보호지역으로서 고유한 생태계 또는 생물종 보전이 가능한지 각 보호지역의생태적 대표성을 확인하고, 공간적으로 추가 보호가 필요한 지역을 탐색하는 방법을 제안했다는 점에서 의의가 있으며, 향후동물종까지 포함한 상보성 평가를 통한 보호지역의 질적 개선과 계속적으로 조사되는 전국자연환경조사 자료를 이용한 보호지역의 효과성평가 연구 등으로 발전시킬 수 있을 것으로 판단된다.

위치자료의 종류에 따른 생물종 분포모형 비교 연구

서창완(Seo Chang Wan),박유리(Park Yu Ri),최윤수(Choi Yun Soo) 대한공간정보학회 2008 대한공간정보학회지 Vol.16 No.4

우리나라의 야생동식물 조사가 시간적, 경제적 이유로 주로 출현지역만을 대상으로 하고 있어 종분포모형을 개발할 때 각 모형의 장점을 최대한 이용하는 것이 필요하다. 본 연구는 위치자료의 종류(출현/비출현자료)에 따라 가장 대표적인 출현/비출현모형(presence-absence model)인 GAM(Generalized Additive Model)과 출현모형(presence-only model)인 Maxent(Maximum Entropy Model)를 이용하여 비교·검토하였다. 본 연구의 대상종으로는 캘리포니아의 보호종인 피셔(Martes pennanti)를 선정하고 대상지를 지역에 따라 나누었으며, 서식지환경을 설명하는 지형, 기후, 식생변수들을 이용하여 모형을 적용하였다. 그 결과 첫째, 실제 출현/비출현자료를 사용한 GAM이 임의 비출현자료 를 사용한 GAM과 출현자료만을 사용한 Maxent보다 전체적으로 나은 것을 볼 수 있었다. 둘째, 실제 출현자료만을 이용한 모형을 개발할 경우 임의 비출현자료를 이용한 GAM보다 출현자료만을 이용한 Maxent가 더 나은 것을 알 수 있었다. 마지막으로 세부지역에서 개발된 모형(Klamath/Shasta, Sourthern Sierra)은 서로 서식환경이 다를 경우 다른 지역의 서식지를 잘 예측하지 못함을 알 수 있었고, 대상지 외부지역에 대해 과추정하는 경향을 보였다. 위 결과를 바탕으로 위치자료의 종류, 공간적 분포 등을 감안하여 대상지의 환경에 알맞은 모형을 선택하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. We need to use the strength of each Species Distribution Model (SDM) because presence location data were only collected due to time and economic limitations in Korea. This study investigated and compared GAM (Generalized Additive Model) which is one of presence-absence models with Maxent (Maximum Entropy Model) which is one of presence only models according to location data (presence/absence data). The target species was Fisher (Martes pennanti) which is an endangered species in California, USA. We implemented environmental data such as topography, climate and vegetation, and applied models to sub-regions and study area. The results of this study were as follows. Firstly, GAM which used real presence and absence data was better than GAM which used pseudo-absence data and Maxent which used presence-only data. Secondly, Maxent was better than GAM when presence-only data were used. Lastly, each model which applied to different regions didn't predict other area well due to the difference of habitat environment and over-predicted outside of study area. We need to select an optimal model to predict a suitable habitat according to the type and distribution of location data.

기후변화에 따른 한반도 난대성 상록활엽수 잠재서식지 분포 변화

박선욱(Seon Uk Park),구경아(Kyung Ah Koo),공우석(Woo-Seok Kong) 대한지리학회 2016 대한지리학회지 Vol.51 No.2

본 연구는 난대성 상록활엽수에 대한 기후변화의 영향을 평가하고자 하였다. 이를 위해 분포 북방한계지가 중부해안인 난대성 상록활엽수 9종을 선정하고, 각 종의 분포 자료와 최한월최저기온, 겨울철강수량에 Generalized Additive Model(GAM) 알고리즘을 적용하여 종분포모형을 구축하였다. 종분포모형에 현재와 미래기후자료, 토지이용도를 적용하여 난대성 상록활엽수의 현재와 미래 잠재서식지를 예측하였다. 기후요소 분석 결과에서 최한월최저기온은 모든 종의 분포에 유의한 영향을 주지만, 겨울철강수량은 종에 따라 영향이 다르게 나타났다. 9종은 잠재서식지의 분포 패턴에 따라 3개의 유형(중부해안형, 남서해안형, 중부경상내륙형)으로 분류되며 기후변화와 토지이용의 영향이 다르게 나타났다. 토지이용을 고려했을 때 9종에서 60% 이상의 잠재서식지가 감소하며, 특히 중부경상내륙형에 속하는 종들은 다른 유형에 비해 높은 서식지 감소를 보였다. 9종 모두 기후변화에 따라 2050년과 2070년에 분포지가 북쪽으로 확대될 것으로 예측되었지만, 분포 유형에 따라 각기 다르게 나타났다. 이러한 분포 유형별 기후변화 영향이 다른 것은 겨울철강수량의 시공간적 변화와 종별로 미치는 영향의 정도가 다르기 때문으로 판단된다. We accessed the climate change effects on the distributions of warm-evergreen broad-leaved trees (shorten to warm-evergreens below) in the Korean Peninsula (KP). For this, we first selected nine warmevergreens with the northern distribution limits at mid-coastal areas of KP and climate variables, coldest month mean temperature and coldest quarter precipitation, known to be important for warm-evergreens growth and survival. Next, species distribution models (SDMs) were constructed with generalized additive model (GAM) algorithm for each warm-evergreen. SDMs projected the potential geographical distributions of warm evergreens under current and future climate conditions in associations with land uses. The nine species were categorized into three groups (mid-coastal, southwest-coastal, and southeast-inland) based on their current spatial patterns. The effects of climate change and land uses on the distributions depend on the current spatial patterns. As considering land uses, the potential current habitats of all warm-evergreens decrease over 60%, showing the highest reduction rate for the Kyungsang-inland group. SDMs forecasted the expansion of potential habitats for all warm-evergreens under climate changes projected for 2050 and 2070. However, the expansion patterns were different among three groups. The spatial patterns of projected coldest quarter precipitation in 2050 and 2070 could account for such differences.

종 분포 모형을 이용한 곰솔 잠재서식지 분포 예측 결과의 정확도 평가 연구 - 앙상블 방법론의 검증을 중심으로 -

정혜인(Chung, Hye In),최유영(Choi, Yuyoung),류지은(Ryu, Jieun),전성우(Jeon, Seong Woo) 한국기후변화학회 2020 한국기후변화학회지 Vol.11 No.1

기후변화에 따른 송악의 잠재서식지 분포 변화 예측

박선욱(Park, Seon Uk),구경아(Koo, Kyung Ah),서창완(Seo, Changwan),공우석(Kong Woo-Seok) 한국기후변화학회 2016 한국기후변화학회지 Vol.7 No.3

Spatio-temporal dynamics of Ricania shantungensis (Hemiptera: Ricaniidae) in Korea

Sunghoon Baek,Joon-Ho Lee 한국응용곤충학회 2019 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.10

식재된 수목의 생물기후 분포 예측을 통한 정원수종 확대방안 - SSP2-4.5 시나리오를 적용하여 -

고규영,구본학 (사)한국정원디자인학회 2023 한국정원디자인학회지 Vol.9 No.4

본 연구는 전국가로수종표준데이터를 활용하여 수목의 분포유형별 기후변화 예측을 통해 정원수종을 확대하고자 한다. 연구대상종은 전국가로수종 중 빈도분석에 의한 50순위까지로 정하고, 경도, 위도에 따른 19개 생물기후변수(BIO01∼BIO19)를 기준으로 K-mean cluster 군집분석을 통해 분포유형 Ⅰ, 분포유형 Ⅱ, 분포유형 Ⅲ, 분포유형 Ⅳ의 4개 유형으로 분류하였다. 식재된 수목의 생물기후 분포유형에 따라 현재분포와 SSP2-4.5 기후변화시나리오를 적용한 2041년∼2060년, 2081년∼2100년을 기준으로 식재분포를 예측한 결과, 분포유형 Ⅰ, 분포유형 Ⅱ, 분포유형 Ⅳ의 분포는 현재보다 분포지역이 확대하는 것으로 예측하며, 대도시 중심의 분포를 나타내는 분포유형 Ⅲ은 현재보다 분포지역이 축소하는 것으로 예측하였다. 따라서 기후변화에 대응한 정원수종 및 조경수종의 선정 시 분포 범위가 확대할 것으로 예측하기에 수종선정 혹은 수목 관리 대책의 자료로 활용할 수 있다.

산포능력을 고려한 기후변화 생물지표종의 미래 분포 변화 예측

박선욱(Park, Seon Uk),구경아(Koo, Kyung Ah),공우석(Kong, Woo-Seok) 한국기후변화학회 2019 한국기후변화학회지 Vol.10 No.3