본 연구는 지리산국립공원 심원계곡 생태경관 복원공사지역의 모니터링 결과를 분석하여 체계적인 복원관리를 도모 할 수 있는 기초자료를 확보하는데 그 목적이 있다. 복원사업이 완료된 2017년도에 식생 모니터링을 위한 조사구 12개소와 대조구 4개소를 설치하였고, 2017년과 2020년의 상대우점치, 종다양도지수, 유사도 등의 변화를 분석하였다. 복원사업 시 수목이 식재되었던 조사구는 종다양도지수가 0∼1.4552로 나타났고, 대조구와의 유사도지수에서는 1개 조사구가 1.32%로 분석된 것을 제외하고 모두 0%로 나타났다. 조사구의 종다양도지수 및 유사도지수가 매우 낮은 것은 복원사업 시 식재된 수목이 고사하거나 멧돼지 피해, 유수에 의한 침식으로 유실되는 등의 영향으로 판단되었다. 반면 복원사업 시 수목이 식재되지 않은 미식재 조사구는 종다양도지수가 0.9538∼2.3222로 나타났고, 유사도지수는 최대 8.33%까지 분석되었다. 국립공원 생태경관 복원공사지역의 복원 공법 개발을 위한 장기 모니터링과, 미식재 조사구의 천이과정을 분석하는 지속적인 연구가 필요하다.

지난 106년(1912~2017) 동안 우리나라의 연평균기온은 10년마다 0.18℃ 상승하였으며 여름은 19일 길어지고 겨울은 18일 짧아졌다. 이러한 기온 상승과 계절의 변화는 식물의 생장과 발달에 영향을 미쳐 잎의 발아나 꽃의 개화가 앞당겨지거나 잎의 생장과 결실이 촉진되는 등 식물계절의 유의한 변화를 초래할 수 있다. 생물계절 변화 연구는 장기간의 모니터링을 통해 이루어지며, 과거에는 이러한 연구가 진정한 과학이 아니라고 여겨졌으나 최근 기후변화와 기온 상승의 잠재적인 영향을 평가하는데 중요한 지표로 인식되고 있다. 그에 따라 식물계절의 변화 경향에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있는데 기후변화에 따른 벚꽃 등의 식물을 대상으로 한 개화시기 연구 등 봄철 식물계절 시기와 기온 사이의 상관관계에 관한 연구가 주로 이루어지고 있다. 국내의 경우 서울시에서 40년 동안 개나리, 왕벚나무, 아까시나무의 개화시기가 앞당겨졌음을 보고한 바 있으며 성주한(2003)은 홍릉수목원에서 개나리, 미선나무 등 47종 을 대상으로 개화시기가 평균 15일 정도 빨라졌음을 보고한 바 있다. 그러나 대부분의 연구가 봄철의 일부 시기 조사와 일부 종에 국한되어 있거나 산림지역에서 식물계절의 변화를 장기간 관찰한 연구결과는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 국립공원 지역 신갈나무를 대상으로 장기간 식물계절 변화를 관찰하기 위한 시스템을 구축하고 이를 통해 기후변화 따른 국립공원 육상생태계의 변화를 파악하고자 한다. 연구대상지는 산림기후대를 고려하여 온대 북부의 설악산국립공원 2개소, 온대 중부의 소백산국립공원 1개소, 온 대남부의 지리산국립공원 2개소, 난대에 위치한 월출산국립공원 1개소로 총 6개소에서 연구를 진행하였으며, 장기간 안정적인 모니터링을 수행하기 위해 촬영된 사진 자료가 원격으로 송수신되는 생물계절관찰카메라를 설치하여 하 루 최대 10장의 사진자료를 수집하였다. 수집된 자료를 바탕으로 개엽시기를 분석하였으며, 개엽 진행 단계를 5단계로 구분하여 분석하였다. 또한 개엽시기에 영향을 미치는 기상요인 분석하기 위해 미기상관측장비 수집자료 및 기상 청 방재기상관측자료를 활용하였다. 분석 결과 설악산은 4년간 1.2일 빨라지는 경향을 나타냈으며, 지리산의 경우 상선암 일원은 2013년 이후 6년간 0.7일, 성삼재 주차장 일원은 2.1일 빨라지는 경향을 나타냈다. 월출산은 2011년 이후 8년간 1.3일 빨라지는 경향을 보였다. 개엽 단계별 개엽시기를 살펴보면 모든 개엽단계에서 개엽시기가 빨라지는 경향이 보이고 있으나, 동아성숙일로부터 성숙완료일까지 소요된 기간인 개엽기간은 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 신갈나무 개엽시기에 영향을 미치는 기상요인을 살펴본 결과 3월 평균기온 및 봄평균기온이 상승함에 따라 신갈나무 개엽시기가 빨라지는 경향을 보이고 있어 봄철 식물계절이 2월~3월 평균기온과 높은 상관관계가 있다는 선행연구와 유사한 연구결과가 도출되었다.

신갈나무는 우리나라의 산림을 이루는 가장 대표적인 활엽수로서 개엽시기, 낙엽시기의 시간변화는 잎을 먹이로 하는 나비목 곤충의 산란시기와 더불어 개체수의 변화를 야기할 수 있으며, 나비목 유충을 먹이로 하는 조류뿐만 아니라, 열매를 먹이로 하는 다람쥐, 청서, 너구리, 멧돼지, 반달가슴곰 등의 척추동물까지 다양한 생물들에게 직간접적인 영향을 미칠 수 있다. 노랑붓꽃은 멸종위기 야생식물 Ⅱ급에 해당하는 식물로서 전세계적으로 우리나라에만 분포하는 특산종이며 주로 전북 변산반도 일대와 전남 내장산 일대에 국한하여 자생하는 것으로 알려져있어 생물다양성에 있어서뿐만 아니라 지리분포학적인 측면에서 매우 중요한 종이다. 본 연구는 기후변화에 따른 국립공원의 자연생태계의 변화를 파악하기 위한 목적으로 수행된 생물계절 모니터링의 일환으로써 신갈나무의 개엽시기, 노랑붓꽃의 개화시기 관찰을 통하여 식물계절 변화와 기온 변화와의 관계를 분석하고자 하였다. 신갈나무 개엽은 개체단위 및 경관단위로 관찰하였으며, 개체단위는 월출산, 지리산, 설악산에서 Time Lapse Camera로 촬영된 동영상을 바탕으로 분석하였으며, 경관단위는 지리산의 종석대-수도암 구간의 천은사골 유역, 설악산의 미시령계곡-울산바위 구간의 우측에 자리한 용소골유역을 대상으로 촬영된 DSLR 정지화상을 바탕으로 분석하였다. 월출산국립공원의 구름다리에서 2011년부터 2016년까지 신갈나무의 봄철 개엽시기를 비교 분석한 결과, 최초 2011년 5월 4일에 비해 2016년에는 4월 23일 개엽이 확인되어, 5년 동안 10일이 빨라진 것으로 나타났다. 월출산 국립공원과 인접한 강진군의 기상청 자료를 분석한 결과 2011년 연평균기온이 13.1℃에서 2016년에는 14.4℃로 나타나 5년간 1.3℃ 상승한 것을 확인하였으며, 특히, 식물생장이 활발해지는 4월 평균기온은 11.1℃에서 14.2℃로 3.1℃가 상승한 것으로 나타났다. 또한 지리산 성삼재 지역 의 신갈나무 개엽은 2013년에 5월 11일이었으나 2016년에는 4월 30로 확인되어 10일이 앞당겨졌으며, 시암재 인근의 신갈나무 개엽은 2013년에 5월 7일이었으나, 2016년에는 4월 22일로 14일 더 빨라진 것으로 확인되었다. 아울러, 본 지역과 인접한 남원지역의 2013년 연평균기온은 12.6 ℃에서 2016년에는 13.5℃로 나타나 3년간 0.9℃ 상승한 것을 확인하였으며, 4월 평균기온은 9.6℃에서 14.3℃로 4.7℃가 상승한 것으로 확인되었다. 한편, 개체단위 관찰 지역의 해발고도를 경관단위 관찰지역과 연계하여 정지화상을 분석한 결과 동일 유역권의 신록의 진행이 유사하게 진행되는 것을 확인하였으며, 지리산천은사골 유역에서는 해발고도 600 m에서 1000 m까지 2015년에는 12일, 2016년에는 10일이 소요되는 것으로 나타났으며, 설악산 용소골 유역에서는 해발고도 400 m에서 1000 m까지 2015년에는 14일이 소요된 반면, 2016년에는 21일이 소요된 것으로 확인되었다. 노랑붓꽃은 1개체에 2개의 꽃이 순차적으로 피는 특징을 이용하여 1차 개화시기와 2차 개화시기를 구분하여 분석한 결과, 2013년에서부터 2016년까지 1차 개화시기는 3년간 2일이 빨라진 반면, 2차 개화시기는 5일이 빨라진 것으로 확인되었다. 본 지역과 인접한 정읍의 2013년 연평균기온은 10.7 ℃에서 2016년에는 14.2℃로 나타나 3년간 0.7℃ 상승하였으며, 4월 평균기온은 10.7℃에서 14.2℃로 3.5℃가 상승한 것으로 확인되었다. 상기 결과에 따르면, 신갈나무 개엽시기와 노랑붓꽃의 개화시기는 온도가 상승함에 따라 모두 앞당겨졌으나, 노랑붓꽃에 비해 신갈나무가 민감하게 반응하는 것으로 확인되었다. 본 연구는 1) 육안관찰 모니터링으로 직접 수행하는 기존 방법에서 타임랩스 카메라를 이용하여 장기적으로 객관적인 영상자료를 얻어 분석할 수 있는 생물계절 관찰 방법이며, 2) 국립공원이라고 하는 국토의 핵심 보호지역에서 수행하고 있는 점, 3) 농업분야를 제외하면 2∼3년간의 단기 결과를 분석한 자료가 대부분인 기후변화의 자연생태계 영향을 과학적이고 객관적인 모니터링을 장기 수행하여 얻어지고 있는 데이터라는 점에서 의의가 크다고 할 수 있다. 향후 기후변화에 따른 자연생태계 영향을 파악하기 위해 본 연구에서 다루어진 대상종을 비롯한 다양한 식물들의 개엽, 개화, 단풍, 낙엽시기의 변화와 더불어, 곤충, 양서류, 조류, 포유류와 같은 동물들의 출현시기 변화를 시계열적으로 분석함으로써 생태계 구성원간의 엇박자를 파악할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

칠보치마(Metanarthecium Iuteoviride Maxim)는 환경부 에서 멸종위기 야생생물Ⅱ급으로 지정되어 있으며 개체수 증대 및 자생지 보존을 위한 관리방안 마련이 시급한 종이 다. 따라서 본 연구는 칠보치마 발아 조건 및 적정 배지조건 구명으로 조직배양을 통한 대량증식 방법을 개발하는데 목 적이 있다. 종자의 기내발아 조건을 구명하기위해 NaOCl 0.25%, 0.5% 용액에서 Vortex를 이용하여 10, 15, 20 min 동안 소독 후 MS배지에 치상하였고, 저온처리 기간에 따른 발아율 변화를 조사하기 위해 MS배지에 치상한 종자를 7 일 간격으로 7주까지 4℃에 처리 후 발아율을 조사하였다. 배지의 종류에 따른 유묘의 생육변화를 관찰하기 위해 MS 기본배지와 MES를 첨가한 MS, AS, B5, BDS, LMWP, SH, White 배지별로 사용하였고, 활성탄 처리 유무에 따른 생육변화를 관찰하기 위해 LMWP 기본배지에 활성탄 1.0 g/L를 첨가하여 비교하였다. 발근유도는 IBA 0.5 mg/L, 1.0 mg/L, 2.0 mg/L를 농도별 단용처리 하여 배지를 조성하였 다. 기본배지는 sucrose 30 g/L 와 gelrite 2.3 g/L를 첨가하 여 pH는 5.8으로 조정하였고, 25±1℃, 81 μmol/㎡S의 광 조건 하에서 16시간 일장처리하여 130일이 경과 된 후에 생육상태를 조사하였다. NaOCl 처리결과 0.25% NaOCl을 15분 동안 종자소독을 한 후 30.0±10.0%로 발아율이 가장 높았다. 저온처리에 따른 종자 발아율은 6주간 저온처리를 한 경우 100.0%로 가장 높았으며, 저온처리 3주 이상 실시 할 경우 종자의 70.0%가 발아하였다. 칠보치마의 종자 발아 에는 3주이상의 저온 처리가 필요한 것으로 판단된다. 배지 종류에 따른 유묘의 Shoots 길이는 LMWP, MS, BDS배지 에서 각각 30.4, 29.6, 24.9 ㎜였고, 뿌리의 길이는 WS, LMWP배지에 60.6, 51.8 ㎜로 가장 양호 한 것으로 나타났 으며 LMWP 배지에서 가장 높은 Shoots의 길이, 발근수, 발근길이, 엽장, 엽폭을 보였다. 활성탄 처리에 따른 식물체 의 유묘생장은 활성탄을 첨가한 처리구보다 처리하지 않은 기본배지에서 뿌리길이가 가장 길었다(67.7 ㎜). 최적의 발 근 조건을 확인하고자 IBA의 농도를 달리하여 실험한 결과, 0.5 mg/L의 IBA가 첨가된 LMWP배지에서 가장 높은 발근 길이를 보였다. 따라서 칠보치마의 종자로부터 기내도입은 0.25% NaOCl에서 15분 소독처리 한 후 3주 이상 4℃ 저온 처리를 하고, 유묘 신장 생장 및 발근은 LMWP배지에 생장 조절제인 IBA 0.5 mg/L를 첨가시키는 것이 가장 효과적인 것으로 판단된다. 본 연구결과는 멸종위기 야생생물Ⅱ급인 칠보치마의 대량증식 및 복원사업의 기초자료로 활용할 것 이다.