기후변화 시나리오에 따른 서양금혼초 개화 생물계절 예측 = Predicting Flowering Phenology of Hypochaeris Radicata under Climate Change Scenarios

국문 초록 (Abstract)

기온상승과 같은 기후변화는 생물의 휴면타파, 개화기, 개엽기, 출현시기, 철새이동, 산란 등 생물계절(phenology)에 큰 혼란을 준다. 온도는 생물계절을 결정하는 주요 환경변수 중 하나이다. 기온 상승을 포함한 다양한 기후 인자들의 변화에 의해서 생물계절 변화가 일어나고 있다는 것을 고려할 때, 미래 변화를 예측하기 위하여 중요한 것은 기후인자 중 생물계절과 긴밀한 관련이 있는 예측 가능한 인자를 선발하는 것이다. 유효적산온도(growing degree day, GDD)는 동식물의 생물계절을 예측하는데 오랫동안 사용되어 왔으며, 최근에는 기후변화에 따른 생물계절 변화를 해석하는데 적용되고 있다. 본 연구에서는 서양금혼초의 개화 생물계절 자료를 통하여 기상과의 상관관계를 파악하고, 미래기후시나리오에 적용하여 향후 개화시기의 변동성을 예측하였다. 조사는 연평균기온의 차이, 모니터링 시스템 설치 가능성, 시스템의 유지 및 관리 용이성 등을 고려하여 해남, 부안, 당진, 철원 4지역에서 수행되었다. 개화 생물계절 자료는 무인모니터링 시스템을 이용하여 수집하였다. 시스템은 디지털카메라를 이용하여 야외에서 서양금혼초를 무인으로 오전 6시부터 오후 6시까지 30분 간격으로 촬영하고 쵤영된 영상이 실시간으로 실험실로 전송되는 체계이다. 이후 수집된 영상을 기반으로 서양민들레의 꽃을 계수하였다. 개화 생물계절은 R 패키지 ‘nlstimedist’를 사용하여 분석되었다. nlstimedist 패키지는 비선형회귀를 사용하여 시간 경과에 따라 생물계절 자료를 적합시키는 편리한 방법을 제공한다. 지역별 생물계절 연간 변화는 지역별 연간 개화수 자료를 이용하여 최초(10%), 최대(50%), 마지막(90%) 개화일을 nlstimedist 패키지를 이용하여 계산하였다. 미래시나리오에 따른 생물계절 변동 예측은 최적 기저온도를 결정한 후 결정된 기저온도에 대한 유효적산온도를 이용하여 비선형모델을 구하고 최초, 최대 마지막 발생일이 나타나는 유효적 산온도를 미래시나리오(SSP)에 적용하여 얻어졌다. 서양금혼초의 개화 생물계절을 가장 잘 설명하는 기저온도를 유도한 결과 0℃(R²=0.783)로 확인되었다. 그 결과 유효적산온도 990.5℃day에서 최초로 개화하고, 1572.1℃day에서 50% 개화, 4030.1℃day에서 마지막 개화를 하는 것으로 나타났다. SSP시나리오에 따른 서양금혼초의 개화 생물계절을 예측한 결과, 최초, 최대, 마지막 개화시기는 시나리오, 지역에 상관없이 시간의 경과에 따라 모두 빨라지는 경향을 나타냈다. 개화기간은 짧아지는 경향을 나타냈다. 최초 개화시기가 빨라짐에도 개화기간이 짧아진다는 것은 마지막 개화시기가 최초 개화시기보다 더 앞당겨진다는 것을 의미한다.
본 연구는 국립농업과학원 농업과학기술 연구개발사업(과제번호: PJ01249001)의 지원에 의해 이루어진 것임