며느리밥풀속의서식지특성및종자산포에관한연구 A Study on Seed Dispersion and Habitat Chacteristics of Genus Melampyrum
pp.33-34
기생식물(寄生植物)은 다른 식물에 기생하여 양분을 흡 수하는 식물을 말한다. 기생식물의 영양형식에서 보면, 겨 우살이나 며느리밥풀속처럼 스스로 엽록소를 가지고 광합 성을 행하는데도 불구하고, 한편에서는 숙주식물(Host plant)에서 유기물·무기물을 흡수하여 종속 영양적으로 생 활하고 있는 반기생식물(半寄生植物)과 새삼류, 야고 등과 같이 완전히 다른 식물에 영양을 의존하는 전기생식물(全寄 生植物)이 있다. 기생식물의 뿌리는 흡기 또는 기생근 (haustoria)라 하여 흡기가 숙주식물에 붙는 위치에 따라 그 특징을 구분하기도 한다. 겨우살이와 새삼은 흡기가 줄기나 잎에 붙으므로 Shoot-Parasitic plant라 하며, 흡기가 뿌리에 붙는 며느리밥풀속, 야고 등은 Root-Parasitic plant라고 한 다. 또한 광합성을 전혀 하지 않는 전기생식물(Holo-parasitic plant)과 광합성을 하면서 기생하는 반기생식물로 구분할 수 있다. 며느리밥풀속(Genus Melampyrum)은 현삼과(Scrophulariaceae) 의 식물로서, 전 세계적으로 약 40종이 북반구에 분포하고, 특히 유럽 쪽에 집중적으로 분포한다. 우리나라에 자생하고 있는 며느리밥풀속에는 3종 4변종 2품종으로 9종으로 분류 되어있다. 며느리밥풀속은 반기생식물에 속하며, 숙주식물 의 뿌리에 흡기를 부착하고 기생하면서, 한편으로 광합성을 하며 살아가는 독특한 생육형태를 지닌다. 이 연구에서 며 느리밥풀속의 서식지의 식생분포를 조사하고, 숙주식물의 가능성이 높은 식물종을 유추하고자한다. 식물의 종자확산 을 위한 전략으로 종자에 영양분이 풍부한 지방체 (Elaiosome)를 개미에게 보상하고, 개미의 이동에 따른 종 자산포를 유도하며, 이에 식물과 개미의 생리공생을 밝혀 보고자 하였다. 본 연구는 2012년 강원도 지방에 자생하고 있는 며느리 밥풀속의 생육지역을 예비 조사하였으며, 평창군 진부면 동 산리 오대산 비로봉 구간과 강릉시 옥계면 산계리 석병산 구간에서 새며느리밥풀(M. setaceum var. nakaianum)의 생 육지를 확인하였고, 평창군 대화면 하안미리에 위치한 중왕 산일대 꽃며느리밥풀(M. roseum)의 자생지를 확인하여 조 사대상지로 선정하였다. 알며느리밥풀(M. roseum var. ovalifolium)은 양구군 해안면 돌산령터널 인근 산에서 발견 하여 종자를 수집하였으나, 개벌 후 전나무를 조림하여 생 육환경 및 식생조사는 진행하지 못하였다. 산림식생조사는 며느리밥풀속이 자생하고 있는 대상지에 정방형조사법 (10m×10m)으로 수관의 위치에 따라 상·중·하층을 구분하 여 총 19개소의 표준지를 조사하였으며, 초본식생조사는 1 개소의 수목식생조사구 내에 정방형조사법(1m×1m)으로 각 4개소씩 총 76개를 조사하였다. 각 조사구 내에서 수집된 자료를 바탕으로 층위를 구분하여 각 수종의 상대적인 중요 도를 나태나는 측도로써 상대우점치(Importance Percentage, IP)를 산출하였으며, 상·중·하층의 개체의 크기를 고려하여 평균상대우점치(Mean Importance Percentage, MIP)를 산 출하였다. 단 초본식생조사구는 각 식물종의 개체수와 빈도 를 조사하여 상대우점치(IP)를 산출하였다. 종구성의 다양 한 정도를 나타내는 측도인 종다양성은 종다양도(Species Diversity, H′), 균재도(Evenness, J′), 우점도(Dominance, D′)에 의하여 종합적으로 비교하였으며, 산출방법은 일반 적으로 이용되는 Shannon-Wiener의 다양성 지수를 나타내 는 수식을 적용하였다. 며느리밥풀속의 종자산포는 ‘우리나라에서 개미가 종자 를 산포하는 식물종과 그들의 Diaspore특성에 대한 연구 (Kim, 2011)’를 바탕으로 2012년 엘라이오솜(Elaiosome) 의 부착 여부를 확인하였으며, 각 조사지에서 종자 성숙기 인 9~10월에 종자를 수집하여, 종자 및 엘라이오솜 형태 등을 10-80× 실체현미경(V8 Discovery, Zeiss, Germany) 으로 관찰하였다. Diaspore(산포체 또는 전파체)를 분석용 저울(AJ100, METTLER, USA)로 5립씩 4반복하여 평량하 고, 확대경과 핀셋을 이용하여, 엘라이오솜을 떼어내고 종 자와 엘라이오솜의 중량을 산출하였다. 산출된 값은Microsoft Excel의 통계프로그램을 이용하여 분산분석 하 였으며, 각 인자들의 유의차를 분석하였다. Diaspore 급여실험은 각 조사대상지에서 채집하여, 목재로 제작한 접시 (11cm×8cm×0.5cm)에 10립을 배열하고, 조사구 내에 설치 하여 종자를 물어가는 개미를 관찰하였으며, 흡충관을 이용 하여 개미를 채집하고, 산림곤충학연구실에서 동정 하였다. 며느리밥풀속(Genus Melampyrum)의 생육환경 조사 결 과, 새며느리밥풀이 자생하고 있는 오대산 지역은 해발 1168~1353m 구간까지 높은 지역에서 나타났으며, 사면방 위는 남사면과 남서사면에서 생육하고 있었고, 경사도는 25~30°까지 나타났다. 토양습도는 5~22%로 다양하게 나 타났으나, 고산지대를 감안하여 비교적 토양습도가 낮은 편 이였다. 토양pH는 6.7~7.0으로 중성에 가까운 토양 이였으 며, 토심은 25~28cm로 나타났고, 토양 낙엽층은 2~3cm로 나타났다. 조사구내 수관 울폐도는 70~80%로 비교적 광량 이 풍부한 지역에서 생육하였다. 석병산 지역은 해발 786~895m로 조사대상지 중 가장 낮은 지역이었으며, 사면 방위는 남동사면과 남서사면에서 나타났고, 경사도는 22~27°로 조사되었다. 토양습도는 5~10%로 건조한 지역 이며, 토양pH는 6.4~6.9로 조사되었다. 토양 낙엽층은 3cm 로 동일하였으며, 토심은 27~30cm로 나타났다. 수관 울폐 도는 70~80%로 비교적 광량이 풍부한 지역에서 생육하였 다. 꽃며느리밥풀이 생육하고 있는 중왕산 지역은 해발 905~914m로 나타났으며, 사면방위는 정서사면과 남서사 면에서 생육하고 있었다. 경사도는 17~26°로 완만한 지역 에서 생육하고 있었다. 토양습도는 8~12%로 낮은 편이였 으며, 토양pH는 6.4~6.9로 중성에 가까운 토양으로 조사되 었다. 토양 낙엽층은 3~4cm로 나타났으며, 토심은 29~30cm 로 조사되었다. 조사구내 수관 울폐도는 75~85%로 조사되 었다. 며느리밥풀속 자생지역의 산림식생조사를 바탕으로 평 균상대우점치(MIP)의 분석 결과는, 새며느리밥풀이 자생 하고 있는 오대산 비로봉구간은 신갈나무의 평균상대우점 치가 40.2%로 가장 높게 나타났고, 잣나무 20.0%, 철쭉 14.1%의 순으로 나타났다. 석병산 구간은 신갈나무의 평균 상대우점치가 47.1%로 가장 높게 나타났고, 소나무 12.7%, 철쭉 12.3%, 조록싸리가 4.8%의 순으로 높게 나타났다. 꽃 며느리밥풀이 자생하고 있는 중왕산 지역은 신갈나무의 평 균상대우점치가 58.0%로 조사대상지 중 가장 높게 나타났 으며, 생강나무 9.8%, 미역줄 5.2%, 소나무가 4.6%의 순으 로 높게 나타났다. 3곳의 조사지에서 공통적으로 나타난 수 종은 신갈나무, 당단풍, 철쭉, 참싸리, 미역줄 이었으며, 모 든 지역에서 신갈나무가 우점 하였다. 며느리밥풀속 자생지 3곳의 초본식생조사를 바탕으로 상대우점치(IP)의 분석 결 과, 새며느리밥풀이 자생하고 있는 오대산 지역은 이질풀이 16.1%로 가장 높았으며, 난사초 10.3%, 대사초 10.0%, 실 새풀이 7.7%의 순으로 높게 나타났다. 석병산 지역에서는 맑은대쑥12.0%로 가장 높았으며, 대사초 11.0%, 김의털 9.8%, 세잎양지꽃이 9.5%의 순으로 나타났다. 꽃며느리밥 풀이 생육하고 있는 중왕산 지역은 애기나리가 26.1%로 가 장 높았으며, 대사초 14.1%, 맑은대쑥이 7.6%의 순으로 높 게 나타났다. 각 조사대상지에서 대사초의 상대우점치(IP) 가 가장 높게 나타났으며, 맑은대쑥, 김의털 및 실새풀이 공통적으로 나타났다. 이 식물종들은 며느리밥풀속의 숙주 식물일 가능성이 높을 것으로 사료된다. 조사대상지별로 조사된 목본식물의 종다양성(Species Diversity, H′) 분석결과, 석병산에서 16종으로 출현종수가 가장 많았으며, 오대산 14종, 중왕산이 9종으로 나타났다. 종다양성(H′)은 오대산이 1.83(0.79)으로 가장 높았으며, 석 병산 1.80(0.78), 중왕산 1.46(0.63)으로 나타났다. 초본식 물의 종다양성(H′)분석 결과는, 중왕산에서 출현종수가 30 종으로 가장 많았으며, 오대산 23종, 석병산이 17종으로 나 타났다. 종다양성은(H′)오대산 2.49(1.79)로 가장 높았으며, 중왕산 2.11(0.91), 석병산이 2.11(0.91)로 나타났다. 며느리밥풀속의 Diaspore 중량은 새며느리밥풀이 0.053mg으로 가장 무거웠고, 알며느리밥풀 0.040mg, 꽃며 느리밥풀이 0.036mg의 순으로 측정되었다. 엘라이오솜 (Elaiosome) 중량은 알며느리밥풀이 0.0059mg으로 가장 무거웠으며, 새며느리밥풀 0.0045mg, 꽃며느리밥풀이 0.0039mg으로 가장 가벼웠다. 엘라이오솜 중량비는 알며 느리밥풀이 17.68%로 가장 높게 분석 되었으며, 새며느리 밥풀이 5.58%로 가장 낮은 수치로 나타났다. 각 종별로 산 출된 결과를 바탕으로 Diaspore(종자+엘라이오솜), 종자, 엘라이오솜, 엘라이오솜 중량비(엘라이오솜 중량/Diaspore 중량×100) 등의 인자들을 분산분석한 결과, 엘라이오솜의 중량을 제외하고 모두 통계적 유의차를 나타냈다. 이는 새 며느리밥풀, 꽃며느리밥풀 및 알며느리밥풀이 종자중량에 비하여 엘라이솜의 중량은 비교적 일정하게 포함하고 있으 며, 며느리밥풀속의 종자 중량은 생육지의 조건에 따라 크 기 및 무게가 달라질 수 있는 것으로 사료된다. 며느리밥풀속의 종자산포및 관련개미 조사 결과는, 새며 느리밥풀이 생육하는 오대산 비로봉 구간에서 Diaspore를 물어가는 개미종으로 코도쿠뿔개미(Myrmica kotokui)가 관찰되었으며, 석병산 구간에서는 항아리뿔개미(Myrmica excelsa)와 가시방패개미(Myrmecina nippontca)가 관찰되 었다. 꽃며느리밥풀이 생육하는 중왕산일대의 조사대상지 에서는 일본장다리개미(Aphaenogaster japonica)가 관찰 되었다. 채집된 개미는 모두 두마디개미아과(Myrmicinae) 에 속하는 3속 4종의 몸집이 작은 개미류들이였다. 이 개미 류가 생활하는 서식처 및 먹이의 다양성 등 생육특성을 고 려하면, 며느리밥풀속의 종자산포에 유리한 종이라 사료