생태계 내에서 일어나는 모든 현상은 매우 느리고 긴 시간에 걸쳐서 이루어진다. 그렇기에 생태계 내에서 일어나는 현상을 이해하고 연구하기 위해 장기생태연구가 필요하다. 현재 우리나라의 소나무는 단일 수종으로 가장 넓게 분포하 고 있으나 기후변화 및 음수로의 천이과정 등 다양한 요인에 의하여 변화가 예상된다. 변화과정에 대한 모니터링은 생태계 과정의 이해와 임분관리 등에 있어서 매우 중요한 부분을 차지하므로 장기생태모니터링구에 대한 매목조사와 변화상 분석을 실시하였다. 국가장기생태연구의 조사지로 구축된 지리산 소나무림(100m × 100m)을 대상으로 격년별 (2017년, 2019년, 2021년, 2023년) 4회 매목조사를 실시하였고, 매목조사자료를 바탕으로 밀도, 흉고단면적, 중요치, 직경급 분포, 수간건강상태, 고사율, 이입률 등의 분석을 실시하였다. 소나무개체군의 밀도는 6년 동안 292본/㏊에서 272본/㏊으로 6.8% 가량 감소하였고, 특히 비목나무는 6년 동안 161본/㏊에서 46본/㏊으로 71.4% 가량 크게 감소하였 다. 흉고단면적(㎡/㏊)은 비목나무를 제외한 모든 수종이 증가하였고 이에 따라 중요치는 비목나무만 감소하고 이외 모든 수종은 증가하거나 유지되는 경향으로 나타났다. 직경급 분포에서 전제 구성종은 10㎝ 미만의 직경급이 가장 높은 역 J자형을 보이고 소나무는 30-40㎝의 직경급의 개체목이 가장 많은 정규분포형을 보였다. 소나무의 수간건강상 태에서 AS가 2017년에 76.1%(252본/㏊)로 가장 높게 나타났지만 AL과 DF의 증가로 인해 2023년에 ㏊당 63.4%(210 본/㏊)로 12.8%(42본/㏊)감소하였다. 소나무의 6년간 연평균고사율은 1.18%, 연평균이입률은 진계목이 발생하지 않아 나타나지 않았다. 그러나 비목나무의 6년간 연평균고사율은 19.75%로 높게 나타났다. 지리산 소나무림의 소나무 개체 군 밀도는 감소하나 흉고단면적, 중요치는 유지되어 양호한 생육상태인 것으로 나타났지만 진계목이 발생하지 않았고 이는 소나무가 양수의 특성에 기인된 것으로 판단되었다. 앞으로 소나무개체군, 비목나무개체군, 삼나무개체군, 굴참나 무개체군 등 개체군 변화에 대한 지속적인 후속 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

지리산 국립공원 내 구상나무림의 종조성과 식생구조를 파악하기 위하여 구상나무 자생지역에 약 400㎡ 면적의 조사구 49개소를 설정하여, 식물사회학적 방법에 따라 현장조사를 실시하고, 이원지표종분석(TWINSPAN)과 표조작법을 병용하여 군집 분류를 실시했다. 그 후 군집 유형별 중요치를 활용한 종조성 분석, 종다양도 분석, 흉고직경급 분석, 치수 분석 및 유사도 분석을 시행하였다. 군집 분류 결과, 지리산의 구상나무림은 A, B, C, D, E 등 총 5개의 군집으로 분류되었다. 관중-함박꽃나무-조릿대와 미역취-사스래나무-실새풀에 의하여 2개의 군집으로 구분되며, 전자는 층층나무-산수국에 의하여 A, B 유형으로 구분되었다. 후자는 마가목-진달래 군집과 전형군집인 E 유형으로 구분되고, 가문비나무-곰취와 단풍취에 의하여 C, D 유형으로 구분되었다. 식생 분석을 통해 지리산 구상나무림은 구상나무, 신갈나무, 당단풍나무, 쇠물푸레나무, 사스래나무 등의 중요치가 높게 나타났으며, 종다양도의 경우 선행 연구에서 나타난 지리산 구상나무림의 종다양도와 유사한 결과를 나타내었다. 흉고직경급 분석 결과 전 층위에서 구상나무가 우점하며 치수 생장도 양호하여 당분간 구상나무의 우점이 유지될 것으로 판단하나, 추후 증가할 것으로 예상되는 생물다양성의 가치와 기후변화로 인한 위협을 고려하였을 때, 지속적인 모니터링을 실시하여 각종 위협에 대응하는 체계적인 보전 및 관리가 요구된다.

본 연구의 목적은 지난 100여 년 동안 국토의 생태축으로서 백두대간 지리산권역의 산림 경관 변화를 분석하는 데 있다. 이를 위해 1918년 제작된 1:50,000 지형도를 이용해 토지피복도를 제작하여 비교의 기준으로 삼았고, 환경부가 제공하는 2007년 토지피복도를 이와 비교하였다. 두 시기의 토지피복도에 대하여 GIS 기반 공간분석과 FRAGSTATS 기반 경관분석을 수행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다. 첫째, 백두대간 지리산권역 내 산림의 약 147.05㎢가 현재 다른 토지이용으로 전환되어 산림 면적이 감소하였다. 그중 농업지로의 변화가 가장 큰 비중을 차지하였다. 둘째, 경관구조 측면에서 백두대간 지리산권역 내 산림의 파편화 가 진행되었다. 다만 파편화 정도는 내적으로 차이를 보였다. 백두대간보호지역으로 지정된 곳은 산림 면적과 경관지수의 변화가 미미하였지만, 그 주변 지역은 파편화가 많이 진행되었다. 셋째, 권역을 구성하는 읍·면 단위의 경관지수 변화 값을 표준화한 결과 전라북도 남원시 운봉읍과 아영면, 장수군 장계면에서 높은 수준의 산림의 파편화가 진행되었다. 이들 지역은 백두대간보호지 역이 불연속적으로 혹은 협소하게 지정된 곳으로, 생태축으로서 백두대간의 온전성 회복을 위해서는 축의 연속성을 확보하고 보호구역을 공간적 범위를 현재보다 넓게 지정하여 관리할 필요가 있다.

수목의 정확한 수령은 수목의 수간과 뿌리 사이에서 관찰 되는 나이테 수로 결정된다. 하지만 일반적으로 해당 부위 가지면 아래에 위치하며, 노출된 경우라 하더라도 지면으로부터의 높이가 제한되어 있어 생장추를 이용한 생장편 채취가 매우 어렵다. 이러한 이유로 가슴 높이에서 생장추로 채취한 생장편의 횡단면에서 관찰되는 나이테 수에 생장편 채취 높이까지의 생육하는데 소요되는 기간을 합하여 수령을 추정하다. 따라서 수고생장 속도에 관한 기초자료는 수목의 수령을 추정하는데 중요한 기초자료가 된다. 구상나무는 우리나라에만 자생하는 고유수종이다. 하지만 환경변화로 인해 고사가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 구상나무의 고사를 유도하고 있는 환경인자들로 온도 상승, 수분 스트레스 증가, 태풍 등을 일반적으로 제시하고 있으나, 구상나무의 생물학적 한계 수령도 고사의 원인이 될 수 있다는 의견도 제시되었다. 2017년 지리산국립공원 반야봉 일대에서 실시된 구상나무 고사목 100여 본의 수령을 조사한 결과 100년이 넘는 구상나무가 매우 제한적이었기 때문이다. 하지만 구상나무의 수령과 관련된 연구 중에 생장편을 채취한 높이까지 구상나무의 수고생장이 도달하는 기간이 보정된 것이 없기 때문에 실제 수령은 다소 증가 할 것으로 추정된다. 본 연구는 지리산 아고산대에서 고사한 구상나무의 수고 생장 속도와 청주 미동산수목원에 식재된 구상나무의 수고 생장을 비교하기 위해 수행되었다. 아고산대와 저지대의 구상나무 수고생장 속도에 차이가 있는지 확인하기 위하여 실시되었다. 또한 구상나무 수령 추정 시 얼마나 많은 수령이 고려되어야 하는지 알기 위하여 실시되었다. 지리산 아고산대에서 고사한 구상나무 1본과 청주 미동산 수목원에 식재된 구상나무를 대상으로 10cm 간격으로 나이테 수를 조사한 결과 가슴높이(120cm)까지 생장하는 데 소요되는 기간이 각각 17년과 11년이었으며, 처음 10cm 까지 수고생장을 하는데 각각 4년과 3년이 소요되어 가장 많은 기간이 소요되었다. 이후, 지리산 아고산대 구상나무 는 80cm까지 10cm씩 수고생장을 하는데 약 2년이 소요되었으며, 청주 미동산수목원 구상나무는 40cm까지 10cm씩 수고생장을 하는데 약 2년이 소요되었다. 이상의 연구를 통해 아고산대 구상나무가 저지대에서 생육하고 있는 구상나무보다 수고생장 속도가 느리며, 가슴높이에서 채취한 생장편을 이용하여 구상나무의 수령을 추정 하기 위해서는 최소한 10년 이상을 추가해야 함을 확인되었다. 생육환경에 따라 수고생장 속도가 다르기 때문에 생육 환경에 따른 구상나무의 수고생장 속도에 관한 연구가 체계 적으로 수행되어져야 할 것이다. 또한, 구상나무의 수고생장은 느리기 때문에 수정 추정 시 보다 세심한 주의가 요구됨이 함께 확인되었다.

기후변화로 인한 아고산대 산림식생의 변화 양상을 파악하기 위해서는 연속적인 기초자료의 축적과 지속적인 모니터링이 수반되어야 한다. 또한 장기 변화의 추세를 이해하기 위해서는 하층식생에 대한 단기간의 생태적 정보 변화의 모니터링도 매우 중요하다. 따라서 단기간에 걸친 구상나무 치수의 동태와 고도별 식생분포 변화를 구명하고자 2015년도와 2017년도에 지리산 구상나무 분포지를 대상으로 총 36개소의 방형구를 설치하여 매목조사 및 식생조사를 실시하 였다. 현장에서 수집된 자료를 토대로 층위별 주요 종에 대한 중요치 및 평균상대우점치, 고도별 주요종의 중요치 및 종다양도, 치수 개체군 변화를 분석하였다. 구상나무 분포지의 식생구조는 교목층 구상나무, 관목층 철쭉, 초본층 실새풀의 중요도가 높았으며, 평균상대우점치는 구상나무, 철쭉, 당단풍나무 순으로 나타났다. 해발고도별 종조성과 종다양도 지수는 1,500 m이하에서 조릿대의 중요도가 높고 종다양도 지수가 낮게 나타났다. 또한 1,700-1,800 m에서 미역줄나무의 중요도와 초본층 종다양도가 높게 나타났다. 전체 조사구에서 구상나무 치수는 2015년도 1,250 본/ha에 서 2017년도 970 본/ha으로 22.4% 감소하였다(p<0.05). 수고급별 감소율은, 10 cm 미만은 22.9%, 10-30 cm 3.4%, 30-50 cm 8.9%, 50-100 cm 39.3%이었으며, 100 cm 이상은 55.1%로 가장 높게 나타났다. 해발고도별로 살펴보면, 1,500 m 이하는 조릿대의 우점, 1,700-1,800 m는 미역줄나무의 우점과 높은 종 다양도로 인하여 치수 발생량이 적었던 것으로 판단되었다. 1,600-1,700 m는 조릿대와 미역줄나무가 출현하지 않은 반면 구상나무 치수발생량은 많았다. 이 고도에서 구상나무 치수의 발생 및 생존이 보다 안정적인 것으로 판단되었다.

기후변화 연구의 일환으로 지리산의 주요 식물군락인 신 갈나무군락과 구상나무군락에서 물질생산을 파악하기 위 해 2016년 11월부터 2017년 8월까지 지상부와 지하부의 현존량과 순생산량을 조사하였다. 신갈나무군락의 현존량은 123.76 ton ha-1yr-1이었으며 기관별로는 잎과 생식기관이 3.30(2.7%), 가지가 17.46 (14.1%), 줄기가 78.25(63.2%), 뿌리가 24.75(20.0%) ton ha-1yr-1를 이루었다. 순생산량은 6.80 ton ha-1yr-1이었으 며 기관별로는 잎과 생식기관이 3.66(53.8%), 가지가 0.50 (7.4%), 줄기가 2.15(31.6%), 뿌리가 0.49(7.2%) ton ha-1yr-1 를 이루었다. 구상나무군락의 현존량은 2017년 1월부터 2017 년 8월까지 평균은 97.30 ton ha-1yr-1이었으며 기관별로는 잎과 생식기관이 2.71(2.8%), 가지가 6.91(7.1%), 줄기가 68.22(70.1%), 뿌리가 19.46(20.0%) ton ha-1yr-1를 이루었 다. 순생산량은 5.35 ton ha-1yr-1이었으며 기관별로는 잎과 생식기관이 3.08(57.6%), 가지가 0.17(3.2%), 줄기가 1.79 (33.5%), 뿌리가 0.31(5.8%) ton ha-1yr-1를 이루었다

본 연구에서는 우리나라 신갈나무(Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.)와 졸참나무(Q. serrata Murray) 두 종의 수직분포 양상을 관찰하고, 지리산 지역을 중심으로 두 종간의 교잡이입 및 유전자 전달 가능성을 식물화학적 분석을 통해 추론하고자 하였다. 우리나라의 신갈나무와 졸참나무의 수직분포는 위도에 따라 지역 간 차이가 난다. 중부지방에서는 신갈나무가 해발 100~200m의 낮은 고도에서부터 고재대에 이르기까지 널리 분포하나 남부지방의 경우 일반적으로 해발 300m 이하 저지대에서는 거의 분포하지 않으며, 졸참나무는 중부지방의 경우 저지대에서 주로 관찰되며 해발 500~700m이상에서는 거의 발견되지 않으나 남부지방의 경우 해발 1,000m이상에서도 관찰된다. 두 종은 분포대가 달라 신갈나무는 주로 높은 해발고도에서 졸참나무는 주로 낮은 해발고도에서 생육하나, 상당한 범위의 고도 구간에서 두 종은 혼생한다. 지리산 지역을 위주로 설악산, 소백산, 마니산 등에서 채집된 신갈나무와 졸참나무의 잎 플라보노이드 성분을 분석한 결과, 2종 37개체로부터 총 23종류의 서로 다른 화합물이 분리, 동정되었다. 이들 플라보노이드 화합물은 flavonol인 kaempferol, quercetin, myricetin 및 isorhamnetin에 당이 결합된 flavonol glycoside이었으며, 4 종류의 acylated flavonoid compound가 동정되었다. 이들 중 kaempferol 3-O-glucoside, quercetin 3-O-glucoside와 quercetin 3-O-galactoside 및 이들의 acylated compounds가 주요 성분으로 두 종의 모든 개체에서 나타났다. 신갈나무의 플라보노이드 조성은 졸참나무에서는 나타나지 않는 diglycoside인 quercetin 3-O-arabinosylglucoside가 분포하며, acylated compound인 acylated kaempferol 3-O-glucoside, acylated quercetin 3-O-galactoside 및 acylated quercetin 3-O-glucoside가 다량 분포한다는 점에서 졸참나무의 flavonoid 조성과 구분된다. 졸참나무의 flavonoid 조성은 3개의 rhamnosyl flavonol compounds가 전체 졸참나무 개체에 걸쳐서 나타나며 또한 신갈나무에 비해 다량으로 나타나고, diglycoside인 kaempferol 3-O-rhamnosylglucoside를 함유하는 특징을 갖는다. 두 종 개체들의 flavonoid 조성은 고도에 따라 종내 개체 간 변이가 있었으며, 동소적으로 분포하는 두 종의 개체들은 대체로 상대 종의 플라보노이드 조성을 정량적으로 또는 정성적으로 닮는 경향이 있었다. 이러한 사실은 지리산 지역에서 두 종간에 교잡이입을 통한 유전자 교환이 일어나고 있음을 강하게 암시한다. 이와 같은 상호 교배 및 교잡이입 가능성으로 볼 때, 형태적으로 신갈나무와 졸참나무의 중간적인 특징을 나타내는 물참나무는 두 종을 부모종으로 하는 교잡에 의해 생긴 잡종분류군일 가능성이 높은 것으로 사료된다.

참나무류 견과는 야생동물들의 주요한 먹이자원이기 때문에 지리산국립공원(피아골, 빗점, 장당골, 뱀 사골, 한신계곡, 칠선계곡)에서 2008년부터 3년간 참나무류를 대상으로 견과 생산량을 조사하였고, 지역 별, 고도별, 사면별 결실특성을 분석하였다. 결실량의 많고 적음에 따라 조사지별로 다른 결실특성을 나 타냈으며, 결실량이 많은 해에는 빗점과 장당골 지역이 가장 많은 결실량을 보였고, 결실량이 적은 해에 는 빗점과 한신계곡의 결실량이 많은 것으로 나타났다. 고도별 특성에 따라 결실량이 많은 해에는 1000 m와 900 m, 결실량이 적은 해에는 800 m와 900 m에서 많은 결실량을 나타내었다. 또한 전 조사기간 동안 남사면이 북사면에 비해 많은 견과생산량을 나타내었다.

지리산 구상나무 개체군의 보존과 효율적인 관리방안을 제시하기 위한 기초자료 제공을 위하여 해발고별 구상나무 개체군의 식생구조와 생육환경을 분석하였다. 지리산 거림계곡의 해발 1,000m에서 1,500m까지 6개의 조사구(400㎡)를 설치하여 분석하였다. 중요치 분석 결과, 교목층에서 구상나무는 site Ⅴ, Ⅵ에서 가장 높은 중요치를 나타냈으며 그 외 조사구에서는 신갈나무의 중요치가 높은 것으로 분석되었다. 아교목층에서는 site Ⅵ에서 구상나무가 가장 높은 중요치를 나타냈으나 다른 조사구에서는 신갈나무를 중심으로 하는 낙엽활엽수의 중요치가 높은 것으로 나타났다. 흉고직경급(10cm 이하, 11-20cm, 21-30cm, 31cm 이상) 분포에서 구상나무는 전 직경급에서 고르게 분포하는 J자형의 분포곡선을 나타내고 있다. 2000년 이후 구상나무의 연륜생장량은 site Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ, Ⅵ에서 각각 1.002, 0.996, 1.752, 1.850, 1.198, 0.984 mm/yr로 site Ⅲ을 제외하고는 전체 연륜생장량보다 줄어든 것으로 나타났다.

지리산 중산리지역의 고도별 온도변화에 따른 관속식물의 수직분포 및 분포 변화를 파악하기 위해 중산교(348m)에서 장터목(1,653m)까지 해발 100m단위로 등분하여 14개 구간에 대한 식물목록을 작성하였다. 2009년 4월부터 10월까지 조사한 결과 관속식물은 104과 287속 385종 7아종 42변종 6품종 총 440분류군으로 조사되었다. 해발700m(WI=79.5℃·month)를 경계로 관속식물의 출현종 수가 급격히 감소함과 동시에 귀화식물은 관찰되지 않았다. DCA방법에 의한 구간 간의 식물종 분포의 유사도는 고도에 따른 온도변화와 높은 상관관계를 나타내는 제1축 (Eig.=0.76)에 대하여 해발 500m(WI=89), 700m(WI=80), 900m(WI=71), 1,200m(WI=60)를 경계로 5개 그룹으로 구분되어 배열되었다. 한편, 해발 1,200m 이상의 고해발 지역에서는 제2축(Eig.=0.25)에 대하여 해발 1,500m, 1,600m를 경계로 구분되어 배열되었다. 따라서 고도에 따라 구간 간 관속식물 분포의 유사성 및 상이성을 확인함으로써, 관속식물 종들의 고도별 생존 분포 양상을 파악할 수 있었다. 이와 같이 식물종의 분포가 변화하는 것은 온도에 직접적인 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 식물종은 생육지역의 온도에 따라 생존에 필수적인 호적범위 내에서 분포하므로 지구온난화로 인한 기온상승은 현재 식물종의 분포범위를 변경시킬 것으로 예상된다.

울산공단지역과 지리산지역에서 소나무림의 강우로부터 산림내 유입되는 수간류, 수관통과우, 임외우의 이온성분을 조사하여 그 특성을 분석하였다. 울산공단지역에서는 pH가 지리산지역에 비해 수간류, 수관 통과우, 임외우 모두 낮아 대기오염의 영향으로 추측할 수 있었다. EC는 수간류, 수관통과우, 임외우 모 두 울산공단지역이 높았으며, 수간류와 수관통과우에서는 양지역이 2배 정도 차이가 있었다. 이온성분은 울산공단지역에서 대체적으로 높았으며, 수간류에서 지역차가 2배 이상 나타났으며, 특히 Ca2+, Mg2+ 이 온의 농도가 지역간 차이가 높게 나타났다. 음이온 성분은 두 지역 모두 SO4 2->NO3 ->Cl- 순으로 나타났 으며, 지역간 차이가 가장 큰 이온은 SO4 2-으로써 수간류에서 토양으로 유입되어 토양의 산성화를 초래할 뿐만 아니라 산림생태계 전반에 영향을 미칠 수 있다.

Moths were collected using a 22W UV black light trap in June through September in 2005 and May, June, August and September in 2006. The study sites were Namsan (Mt. Nam), Jirisan (Mt. Jiri), Woraksan (Mt. Worak) which are part of the Korean National Long Term Ecological Research (KNLTER). There were two common forest communities, Quercus mongolica and Pinus densiflora. The purpose of this study was to compare species diversity of the major plant feeding Lepidoptera in the two forest types at the regional KNLTER sites. We collected a total of 435 species from the KLTER sites in 2005 and 2006. Abundance of moths was highest at Woraksan (Mt. Worak) followed by Jirisan (Mt. Jiri). The Namsan (Mt. Nam) site had the lowest, with five families (Arctiidae, Geometridae, Noctuidae, Notodontidae, and Pyralidae). Analysis of variance (ANOVA) showed statistically significant differences at sampling date in species abundance as a response variable and at site in species richness as another response variable. Although we expected a distinct cluster with the forest type at each study site, one of ordination analyses, nonmetric multidimensional scaling (NMS), showed distinct clusters with the moth assemblages at each site only but NMS did not show any distinct cluster with the different forest types at each site as we expected.

본 연구는 지리산국립공원 자연관찰로의 효율적인 관리를 위한 기초정보를 제공하기 위해 자연관찰로 이용자를 대상으로 한 설문조사를 실시하였다. 이용자들의 사회경제적 특성은 다른 국립공원 방문객을 대상으로 한 기존의 연구결과와 유사한 것으로 나타났다. 자연관찰로에 대한 정보에 대해서는 응답자의 44.4%와 22.6%가 각각 다른 이용자와 공원 안내판을 이용하는 것으로 분석되었다. 유평과 하동 지역은 응답자의 대부분이 가족과 함께 방문하였으나 중산리와 백무동 지역은 단체관광의 비율이 가장 높게 나타났다. 자연관찰로 방문의 주된 목적은 지역별로 다르게 나타났는데 유평과 하동 지역은 도시로부터 벗어나기 위함이었고 중산리와 백무동 지역은 하이킹과 등산을 즐기기 위해서였다. 전체 응답자의 63.7%는 자연관찰로의 길이가 적당하다고 응답하였으나 40% 정도의 응답자는 자연관찰로의 길이는 2km 이하가 적당한 것으로 인식하고 있었다. 전체 응답자의 37.5%가 자연해설프로그램을 체험할 수 있는 다른 프로그램에 참여하기를 희망하고 있는 것으로 나타나 지리산국립공원 자연관찰로의 기능증진이 강구되어야 할 것으로 나타났다.

지리산의 중산리골, 대원사골과 거림골을 잇는 지역에서 수목에 피해를 주는 산림해충은 7목 44과 140종으로 조사되었다. 이 중 나비목은 16과 59종, 딱정벌레목 9과 35종, 매미목 10과 33종, 노린재목 3과 4종, 벌목은 3과 6종, 메뚜기목 1과 1종, 대벌레목 2과 2종으로 조사되었다. 조사지 역별 산림해충은 대원사골 6목 36과 85종, 중산리골 6목 31과 67종, 거림골 7목 27과 56종이었다.