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경기도 포천에 위치한 국립수목원은 광릉시험림의 천연림을 활용하여 조성되었으며, 희귀식물, 특산식물, 멸종위기식물 등 기후변화에 취약한 종을 보존 및 관리하고 있다. 인접한 광릉숲은 조선시대부터 보호받아 왔으며, 2010년 유네스코 생물권보전지역으로 지정되어 더욱 철저하게 보호되고 있다. 이로 인해 주변 원시림의 산림생물들이 수목원 내 전시식물과 다양한 상호관계를 맺고 있어 연구에 적합한 장소이다. 본 연구대상지는 국립수목원 내 희귀식물, 특산식물, 멸종위기 식물 등 기후변화 취약종이 전시된 화목원(식물진화 속을 걷는 정원), 수생식물원, 희귀·특산식물원을 대상으로 조사를 수행하였다(Fig. 1).

Fig. 1. 
Research area within National Arboretum. A: Evolution Garden, B: Aquatic Plant Garden, C: Rare & Endemic Plant Garden.

이 연구에서는 국립수목원 내 전시원 중 조사기간 중 시기별로 개화하는 식물이 다양하게 분포하는 화목원(식물진화 속을 걷는 정원), 생물의 생존에 필수요소인 물이 인접한 수생식물원, 특정서식환경에 서식하거나 기후변화에 예민한 식물이 관리되고 있는 희귀·특산식물원을 조사 대상지로 선정하였다.

조사 시기는 곤충 및 조류가 식물과 직접적으로 상호작용이 이루어지는 춘계, 하계, 추계로 구분하여 수행하였다. 춘계조사는 2024년 05월 08일부터 05월 10일까지 수행하였으며, 하계조사(상반기)는 2024년 06월 27일부터 06월 28일까지, 하계조사(하반기)는 2024년 08월 21일부터 08월 23일까지, 추계조사는 2024년 09월 25일부터 09월 27일까지 수행하였다. 야생동물의 방문 목적에 영향을 미치는 식물의 개화 및 열매의 성숙 시기 등을 고려하여 하계조사는 상반기와 하반기로 분리하여 조사를 수행하였다.

방문 곤충은 주행성 곤충을 대상으로 하였으며, 조사는 주행성 곤충의 행동량이 증가하는 일출시(06:00)부터 행동량이 감소하는 일몰시(18:00)까지 도보로 이동하면서 방문 곤충 조사를 실시하였다. 관찰된 종은 화상 자료(사진)를 확보한 후 종명, 행위 및 특이사항 등을 기록하였으며 현장 동정이 어려운 종의 경우 채집 후 샘플링(액침) 하여 실내동정을 실시하였다. 곤충명은 2022년 국가생물종목록(NIBR, 2023)을 따랐다.

방문 조류는 조류의 활동량이 많은 일출시(06:00∼09:00), 일몰시(15:00∼18:00) 2회 도보로 이동하면서 조사를 실시하였다. 방문 조류의 관찰은 망원경(Nikon ACULON A211 10-22×50 3.8 ° at 10×), 망원카메라(SIGMA 150-600 ㎜ 1:5-6.3 DG φ 95)를 활용하였으며, 관찰된 종은 화상 자료(사진)를 확보한 후 종명, 행위 및 특이사항을 기록하였다. 관람객이 많은 수목원의 특성을 고려하여 인기척이 드물고 조류의 유입이 예상되는 수계 일대로 무인센서카메라(BROWNING Trail Cameras Strike Force PRO XD BTC-5PXD, Bushwhacker D3 야외감시카메라)를 설치하여 출현종을 관찰하였다.

곤충과 조류가 식물을 찾는 방문목적의 분석은 화상자료(사진)와 현장에서 기록한 행위를 기반으로 실시하였다. 기록된 행위는 다양한 행위를 고려하여 식식(Feeding), 화분(Pollen), 흡즙(Sap), 흡밀(Honey), 포식(Predation), 채집(Collecting), 기타(Etc.) 등의 항목으로 선정하여 기록하였다. 관찰된 각 종의 정보(도감, 논문, 기관자료(국립수목원, 국립생물자원관, 국립공원공단 등))를 참고하여 기주식물 및 종별 생태 특성을 파악하여 방문 목적을 분석하였다(Table 1). 조사 대상지 내 식물에 방문하는 곤충과 조류의 방문 목적 분석 결과는 해당 분야 전문가 5인의 자문을 거쳐서 최종 확정하였다.

국립수목원에서 전시원(희귀·특산식물원, 화목원, 수생식물원) 식물 및 유입식물에 대하여 현지 조사한 결과 107과 289속 12아종 45변종 4품종으로 총 459종, 재배종 9종을 포함하여 총 467종의 식물상이 분포하는 것으로 확인되었다.

전체 출현 종 468종 중 특산식물은 56종, 희귀식물은 81종으로 확인되었으며, 유입식물은 121종으로 나타났다.

귀화식물은 털여뀌, 까마중 등을 포함하여 총 18종이 확인되었으며, 생태계교란종은 환삼덩굴, 돼지풀, 단풍잎돼지풀, 미국쑥부쟁이 등 4종이 확인되었다.

과(Family)별 분포현황을 살펴보면 국화과 51종 > 장미과 42종 > 백합과 29종> 미나리아재비과 23종 > 콩과 및 꿀풀과가 각각 18종 > 사초과 14종 순으로 분석되었다.

국립수목원 전시원 내 방문이 확인된 곤충종은 총 13목 113과 362종이 확인되었으며, 분류군별로 딱정벌레목이 86종, 나비목이 75종, 파리목이 54종, 벌목이 50종, 노린재목이 49종, 잠자리목이 20종, 메뚜기목이 19종, 사마귀목, 집게벌레목 및 밑들이목이 각각 2종, 하루살이목, 바퀴목 및 다듬이벌레목이 각각 1종의 순으로 확인되었다(Table 2).

계절별로 분석하여, 춘계조사(2024년 05월 08일 ~ 05월 10일)에 확인된 곤충종은 총 12목 69과 164종이 확인되었으며, 분류군별로 딱정벌레목이 48종으로 종다양성이 가장 높게 나타났으며, 나비목이 32종, 벌목이 28종, 파리목 22종, 노린재목이 16종, 메뚜기목이 6종, 잠자리목이 5종, 사마귀목 및 밑들이목이 각각 2종, 하루살이목, 바퀴목 및 집게벌레목이 각각 1종의 순으로 확인되었다. 하계조사(상반기)(2024년 06월 27일 ~ 06월 28일)에 확인된 곤충종은 총 10목 68과 144종이 확인되었으며, 분류군별로 딱정벌레목이 37종, 나비목이 26종, 파리목이 23종, 노린재목이 20종, 벌목이 15종, 잠자리목이 10종, 메뚜기목이 9종. 사마귀목이 2종, 집게벌레목 및 밑들이목이 각각 1종의 순으로 확인되었다. 또한, 하계조사(하반기)(2024년 08월 21일 ~ 08월 23일)에 확인된 곤충종은 총 9목 49과 92종이 확인되었으며, 분류군별로 나비목이 21종, 벌목이 18종, 노린재목이 17종, 파리목이 12종, 메뚜기목 및 딱정벌레목이 각각 8종, 잠자리목이 5종, 사마귀목이 2종, 집게벌레목이 1종의 순으로 확인되었다. 추계조사(2024년 09월 25일 ~ 09월 27일)에 확인된 곤충종은 총 10목 46과 92종이 확인되었으며, 분류군별로 나비목이 19종, 노린재목이 17종, 벌목이 15종, 파리목이 14종, 메뚜기목이 12종, 딱정벌레목이 6종, 잠자리목이 5종, 사마귀목이 2종, 다듬이벌레목 및 밑들이목이이 각각 1종의 순으로 확인되었다(Fig. 2).

Fig. 2. 
Status of insect visits to the National Arboretum by survey period. A: Spring period, B: First half of summer period, C: Second half of summer period, D: Autumn period.

국립수목원 전시원 내 방문이 확인된 조류종은 총 18과 30종이 확인되었으며, 과별로 딱다구리과가 4종, 솔딱새과, 박새과 및 백로과가 각각 3종, 할미새과, 까마귀과 및 오리과가 각각 2종, 그 외 과는 각각 1종의 순으로 종다양성이 높게 나타났다(Table 3). 춘계조사에 확인된 조류종은 총 14과 22종이 확인되었으며, 과별로 딱다구리과 및 솔딱새과가 각각 3종, 오리과, 백로과, 박새과 및 할미새과가 각각 2종, 그 외 과는 각각 1종의 순으로 확인되었다. 하계조사(상반기)에 확인된 조류종은 총 11과 13종이 확인되었으며, 과별로 백로과 및 박새과가 각각 2종, 그 외 과는 각각 1종의 순으로 확인되었다. 하계조사(하반기)에 확인된 조류종은 총 11과 14종이 확인되었으며, 과별로 백로과가 3종, 박새과가 2종, 그 외 과는 각각 1종의 순으로 확인되었다. 추계조사에 확인된 조류종은 총 11과 11종이 확인되었으며, 과별로 박새과가 2종, 그 외 과는 각각 1종의 순으로 확인되었다(Fig. 3).

Fig. 3. 
Status of bird visits to the National Arboretum by survey period. A: Spring period, B: First half of summer period, C: Second half of summer period, D: Autumn period.

조사기간 중 관찰된 곤충종의 행위를 항목(Table 1)에 따라 나누었으며, 방문목적 중 식물과 직접적인 연관성이 있는 항목의 경우 식물-곤충간의 상호관계(관찰된 식물종, 식물의 기관 등)글 분석하였다.

본 연구를 준비하는 과정에서 곤충의 방문목적에 대한 항목을 식식, 화분, 흡즙, 흡밀, 포식, 채집, 기타 등으로 총 7개의 항목을 선정하였으나 조사시간 중 확인된 방문곤충의 행위는 아래와 같이 몇가지 모호함을 확인하였다. 식식의 경우 ‘씹어먹는 구기를 갖는 곤충류가 식물체를 가해하는 행위’로 정의하였으나, 하늘소 등과 같이 씹어먹는 구기를 갖고 있으며, 꽃가루를 먹는 종이 있어 꽃가루를 섭식하는 것으로 정의한 화분에 포함되어 행위를 구분하기 모호함이 있었다. 화분의 경우 ‘꽃등에류, 꽃무지류 등과 같이 꽃에 유입되어 꽃가루를 섭식하는 행위’로 정의하였으나 꽃등에류, 꽃무지류가 꽃에서 꿀을 섭식하는 행위인 흡밀을 하는 예도 있어 단순 육안으로 관찰된 결과로 이를 구분하기에 모호함이 있었다. 식물체의 외부로 노출된 수액을 먹는 사슴벌레류, 장수풍뎅이, 말벌류 등은 흡즙, 흡밀의 항목으로 구분 짓기에 모호하며, 흡즙의 항목에 포함될 것으로 예상한 노린재류의 일부가 꽃의 꿀을 먹는 행위가 확인되어 항목을 명확하게 구분하기에 모호한 경우가 다수 발생하였다. 따라서 모호한 행위로 항목을 나누기 어려운 항목인 식식, 화분, 흡즙, 흡밀과 같이 식물체를 대상으로 먹이활동을 하는 행위는 섭식으로 통합하였고, 그 외 항목인 포식, 채집, 기타 항목은 유지하여 최종적으로 방문곤충의 방문목적을 분류하는 항목은 섭식, 포식, 채집, 기타로 총 4개로 정리 후 분석을 실시하였다(Table 4).

Table 4에서 제시한 방문곤충의 목적을 연구대상지에서 분석한 결과 섭식이 총 283회로 가장 높은 빈도로 나타났으며, 그 외 포식이 3회, 채집이 2회, 기타가 55회로 확인되었다(Fig. 4). 분석 결과로 볼 때 국립수목원 전시원을 방문하는 곤충류는 식물을 대상으로 한 먹이활동을 위해 전시원을 방문하는 비중이 높은 것으로 확인되었다.

Fig. 4. 
Composition according to the purpose of visiting insects.

방문목적 중 식물과 직접적인 연관관계를 갖는 항목인 섭식에 포함되는 곤충을 기준으로 방문횟수 및 종다양성이 높게 나타나는 식물종을 분석하였다(Table 5). 조사 결과, 방문횟수가 가장 높게 나타난 식물종은 수국류로 14회이며, 솔체꽃 및 벌개미취가 각각 13회, 구절초가 10회, 큰산꼬리풀 및 부추류가 각각 9회, 타래붓꽃이 7회, 무궁화 및 괴불나무류가 각각 6회, 엉겅퀴가 5회, 산비장이, 조팝나무류가 각각 4회 등의 순으로 곤충의 방문횟수가 높게 나타났다. 방문곤충 종다양성이 가장 높게 나타난 식물종은 벌개미취로 10종이며, 큰산꼬리풀 및 솔체꽃이 각각 9종, 부추류가 7종, 괴불나물류, 무궁화, 구절초 및 수국류가 각각 6종, 타래붗꽃이 5종, 산비장이, 조팝나무류 및 엉겅퀴가 각각 4종 등의 순으로 방문 곤충의 종다양성이 높게 나타났다. 위 언급된 수국류, 조팝나무류, 무궁화, 큰산꼬리풀, 괴불나무류, 솔체꽃, 벌개미취, 구절초, 엉겅퀴, 산비장이, 부추류, 타래붓꽃 외 식물종들은 2023년 조사기간 중 곤충의 방문횟수가 3회 미만이거나 방문하는 곤충의 종수가 3종 미만인 것으로 확인되었다.

조사시기별로 구분해 보면 춘계조사에 방문횟수가 가장 높게 나타난 식물종은 타래붓꽃으로 7회이며, 괴불나무류가 6회, 조팝나무류가 2회 등의 순으로 곤충의 방문횟수가 높게 나타났다. 종다양성이 가장 높게 나타난 식물종은 괴불나무류 및 타래붓꽃으로 각각 6종이며, 조팝나무류가 2종 등의 순으로 방문 곤충의 종다양성이 높게 나타났다. 하계조사 상반기에 방문횟수가 가장 높게 나타난 식물종은 수국류로 14회이며, 벌개미취가 6회, 조팝나무류가 2회 등의 순으로 곤충의 방문횟수가 높게 나타났다. 종다양성이 가장 높게 나타난 식물종은 수국류로 7종이며, 벌개미취가 5종, 조팝나무류가 2종 등의 순으로 방문 곤충의 종다양성이 높게 나타났다. 하계조사 하반기에 방문횟수가 가장 높게 나타난 식물종은 큰산꼬리풀로 9회이며, 무궁화가 7회, 벌개미취가 6회, 산비장이 및 부추류가 각각 4종 등의 순으로 곤충의 방문횟수가 높게 나타났다. 종다양성이 가장 높게 나타난 식물종은 큰산꼬리풀로 9종이며, 무궁화 및 벌개미취가 각각 6종, 산비장이 및 부추류가 각각 4종 등의 순으로 방문 곤충의 종다양성이 높게 나타났다. 추계조사에 방문횟수가 가장 높게 나타난 식물종은 솔체꽃으로 13회이며, 구절초가 10회, 엉겅퀴 및 부추류가 각각 4회 등의 순으로 곤충의 방문횟수가 높게 나타났다. 추계조사에 방문곤충 종다양성이 가장 높게 나타난 식물종은 솔체꽃으로 9종이며, 구절초가 6종, 엉겅퀴가 4종, 부추류가 3종 등의 순으로 방문 곤충의 종다양성이 높게 나타났다.

위 결과로 미루어 볼 때 전체 조사 기간에 관찰된 전시식물 중 방문 곤충의 방문횟수 및 종다양성이 높게 나타난 종은 벌개미취, 솔체꽃, 큰산꼬리풀인 것으로 관찰되었으며, 앞의 3종의 전시식물을 대상으로 방문곤충과의 상호관계 모니터링을 위한 국립수목원의 지표식물로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

또한, 조사시기별로 방문곤충의 방문횟수 및 종다양성이 높은 전시식물은 춘계조사시 타래붓꽃, 괴불나무류, 하계 상반기 조사시 수국류, 벌개미취, 하계 하반기 조사시 큰산꼬리풀, 무궁화, 벌개미취, 추계조사시 솔체꽃, 구절초로 각각 분석됨에 따라 각각의 계절별로 방문곤충과의 상호관계 모니터링 지표식물으로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

수목원 내 전시되고 있는 다양한 식물을 전반적으로 모니터링 할 경우 모니터링의 효율성이나, 집중성, 정밀성 등에 한계가 발생할 수 있으므로 국립수목원에서 대표가 되는 지표식물 또는 계절별 지표식물 등을 선정하여 모니터링을 실시하는 것이 보다 효율적으로 집중되고 정밀한 모니터링 데이터를 확보하기 유리한 방법으로 판단되며, 추후 이 데이터를 활용한 기후변화 예측 및 분석을 위해 다양한 환경적 변수(기온, 습도, 일조량, 주변환경 등)를 통제하여 데이터를 통일화 될 수 있도록 한다면 보다 신뢰도가 높은 데이터로의 활용이 가능할 것으로 사료된다.

방문 곤충의 관찰빈도를 식물 기관별로 분석하였으며, 분석은 방문목적 중 식물과 직접적으로 연관을 갖는 항목인 섭식에 포함되는 식물종을 기준으로 방문 곤충이 관찰되는 식물의 기관을 분석하였다. 조사 결과, 곤충이 관찰되는 빈도가 가장 높은 식물의 기관은 꽃으로 전체 곤충관찰 빈도 283회 중 219회로 가장 높은 비율을 차지하는 것으로 확인되었으며, 그 외 줄기가 33회, 잎이 31회로 확인되었다(Fig. 5). 분석 결과로 볼 때 섭식을 위해 전시원을 방문하는 곤충류는 식물의 꽃(Flower)을 대상으로 한 먹이활동 비중이 높은 것으로 확인되었다.

Fig. 5. 
Observation of visiting insects Analysis of interrelationships between plant organs.

기후대별 수목원에서 관찰된 조류와 이들이 현장에서 취하는 행위를 정리하고 이를 바탕으로 식물-조류 간의 상호작용을 분석하였다. 조사결과, 조류의 경우 특정 식물에 대한 기주특이성은 확인되지 않았으며, 수목원 내에서 특정 행위가 관찰된 횟수는 전체 관찰 빈도에 29.2%였으며, 그 외 특정한 행위가 관찰되지 않는 경우는 70.8%였으며, 나무와 나무를 이동하거나, 휴식 중인 개체가 확인되었다.

수목원 내 특정한 행위를 취하는 경우 먹이활동이 93.9%로 전시원을 방문하는 비중이 높은 것으로 확인되었으며, 이 중 식물체를 기주로 하는 곤충류를 먹이원으로 이용하는 경우가 48.4%로 가장 많았으며, 식물체을 직접 먹이원으로 이용하는 경우가 29.0%, 수목원 내 연못 등에서 동물성 먹이원으로 이용하는 경우가 22.6% 순으로 관찰되었다.

그 외 특정 행위를 취하는 경우는 동지를 트는 경우가 6.1%로 둥지를 만들 재료(가지, 이끼 등)을 운반하거나, 둥지를 만들어 포란을 하는 경우가 확인되었다.

수목원에서 관찰되는 조류의 조사시기별 먹이원은 춘계의 경우 주로 식물의 눈이나 새순, 나방류의 애벌레 등으로 확인되었으며, 하계의 경우 상반기에는 곤충류, 하반기에는 곤충류와 과실수의 열매를 먹이원으로 이용하였으며, 추계에는 과실수의 열매를 섭취하는 개체가 주로 관찰되어 계절에 따라 획득이 유리한 먹이원을 다양하게 이용하는 것으로 추정되어, 조류의 경우 식물과의 직접적인 연관성을 둔 모니터링 보다는 각 시기별 획득하는 먹이원의 양상을 분석하고 그 데이터가 누적하여 향후 기후변화로 인한 영향을 예측하는 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.