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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.56 No.3 pp.47-56
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2022.56.3.47

Studies on the Characteristics and Conservation Biology of a Rare Tree, Osmanthus Insularis Koidz. Populations of Geomundo Archipelago in Korea

Jae-Min Chung1, Sang-Yong Kim2, Hyun-Shik Moon3*
1Department of Plant Resources Research, Korea National Arboretum, Pocheon, 11186, Korea
2Department of Forest Biodiversity Research, Korea National Arboretum, Pocheon, 11186, Korea
3Department of Forest Resources, (Insti. Agric. Life Sci.), Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
* Corresponding author: Hyun-Shik Moon (Tel) +82-55-772-1855 (E-mail) hsmoon@gnu.ac.kr
March 29, 2022 ; May 31, 2022 ; June 8, 2022

Abstract


This study was to suggest a conservation plan for the Osmanthus insularis populations througha study on the population characteristics and conservation biology of O. insularis distributed in Geomun archipelago, Yeosu-si, Jeonnam- do. A total of 122 individuals of O. insularis distributed in Godo, Dongbaek, Seodo and Dongdo within Geomundo archipelago were investigated: 31 individuals in Godo, 41 individuals in Dongbaek, 49 individuals in Seodo, and 1 individual in Dongdo. It was estimated that the number of individuals in Seodo and Dongbaek would gradually increase. Among 122 individuals, 39 individuals were female and 42 individuals were male, with a sex ration of 1.08. The effective population size ranged from 23.0 to 30.9, and it was found to be smaller than the size of the mature population. Female trees tended to be more concentrated in the spatial distribution of O. insularis. As for genetic diversity of O. insularis, 12 loci were generated from 10 isozymes, and the genetic diversity of Nei was average E=0.148. The degree of genetic differentiation was very low as Fst=0.078, and the gene transfer (Nm) was high as 2.94. Conservation plan for the O. insularis population distributed in Geomundo archipelago was presented by synthesizing the results on distribution characteristics, population dynamics, and conservation biology research.



거문군도 희귀식물 박달목서 개체군 특성과 보존생물학적 연구

정 재민1, 김 상용2, 문 현식3*
1국립수목원 식물자원연구과 연구사
2국립수목원 산림생물다양성연구과 연구관
3경상국립대학교 산림자원학과 교수, 농업생명과학연구원 책임연구원

초록


본 연구는 전남 여수시 소재 거문군도에 분포하는 박달목서의 개체군 분포특성과 개체군 동태, 보존생물학적 연구를 통해 박달목서 개체군의 보전방안을 제시하기 위해 수행되었다. 거문군도 내 4개의 도서에 분포하는 박달목서는 고도에 31개체, 동백섬 41개체, 서도 49개체, 동도 1개체로 총 122개체가 조사되었으며, 서도와 동백섬에서는 개체 수가 점차 증가할 것으로 추정되었다. 122개체 중 성숙목은 81개체였으며, 41개체는 미성숙목 이었다. 성숙목 중 암나무는 39개체, 수나무 42개체로 성비는 1.08로 추정되었다. 유효집단크기는 23.0~30.9으로 성숙목 집단의 크기보다 작은 것으로 나타났다. 암․수나무의 공간분포는 암나무가 수나무에 비해 집중분포하는 경향을 보였다. 박달목서의 유전적 다양성은 10개의 isozyme에서 12개의 유전자좌가 산출되었고, Nei의 유전적 다양성은 평균 E=0.148로 다소 낮은 수준이었다. 그리고 아집단간 유전적 분화 정도는 Fst=0.078로서 매우 낮은 수준이었으며, 유전자 이동(Nm)은 2.94로서 높은 결과를 보였다. 거문군도에 분포하는 박달목서의 분포특성과 개체군 동태 및 보존생물학 적 연구결과를 종합하여 박달목서 개체군의 보전방안을 제시하였다.



    서론

    지구 전체에서 도서는 육지면적의 약 3%에 불과하지만, 전 세계 관속식물의 35% 이상이 자생하고 있으며(Kim et al., 2018), 약 5만여 종의 고유종(endemic species)이 분포하는 생태학적 가치가 아주 높은 것으로 평가되고 있다(Chun, 2020). 하지만, 도서는 육 지와 격리되어 식물의 분포역이 매우 제한적인 생태계를 형성하고 있다(Kim et al., 2017). 이러한 특성으로 환경변화 등에 매우 취약 한 생태계이기 때문에 외부로부터의 교란이 발생할 경우 쉽게 파괴 되고 회복도 어렵다(Whittaker & Fernández-Palacios, 2007). 이 러한 지리적인 불리함에도 불구하고 도서는 육지와 달리 독특한 자연생태계를 유지하기 때문에 도서 환경에 적응한 고유종이나 희 귀 동․식물의 중간기착지로의 역할을 하고 있다(Shin, 2017). 하지 만 도서에 분포하는 희귀 및 멸종위기종 대부분은 인위적 간섭에 의한 직․간접적 피해를 받아 개체수가 점차 줄어들고 있는데, Bramwell & Caujapé-Castells (2011)는 도서의 고유종 가운데 약 40%인 2만여 종은 기후변화 등으로 인한 생육환경 악화로 서식 지가 파괴되고 있다고 보고한 바 있다.

    물푸레나무과에 속하는 구골목서속(Osmanthus)은 대부분이 상록활엽수로 동아시아지역의 온대지역 및 아열대에 분포한다 (Guo et al., 2011). 구골목서속에 속하는 박달목서(O. insularis) 는 거문군도와 가거도, 제주도 및 일본과 대만에 분포하는 상록교 목으로 거문군도가 북방한계선에 해당된다(Kim & Kim, 2018). 박달목서는 수고 15 m까지 자라며 목질이 박달나무처럼 단단하 여 박달목서로 명명되었으며, 꽃향기가 좋고 상록수로 잠재적 가 치를 지닌 유용 자원식물이다. 또한 자웅이주성으로서 10∼11월 에 백색의 꽃이 산형화서로 모여 달린다. 박달목서는 위기종(EN, Endangered)으로 지정되어 있으며(KFS・KNA, 2008), 환경부에 서도 멸종위기종 Ⅱ급으로 지정하였지만 2012년 멸종위기종에 대 한 기준이 개정되면서 ‘개체 수 많음’으로 멸종위기종 목록에서 해제되었다. 하지만 멸종위기종 목록 해제에 대한 명확한 기준과 자세한 정보는 제공하지 못하고 있다. 이에 반해 여러 문헌에서 개체수가 극히 제한적인 것으로 보고되어 있어(Kim, 2007;Lee, 2009;Yang et al., 2013) 학술적 연구가 필요한 실정이다.

    현재까지의 박달목서와 관련된 연구는 주로 거문군도지역에서 의 식물상 조사와 사회학적 군락을 중심으로 보고되었다(Kim et al., 1990). Lee (2009)는 거문군도 박달목서 개체수가 55개체라는 것을 밝혔고, Kim (2007)은 제주도에 자생하는 박달목서 10개체 에 대해 보전대책을 제시하였다. 최근 가거도에서도 능선의 절벽에 서 박달목서 3개체가 확인되어 종 보전 전략이 필요하다고 보고된 바 있다(Yang et al., 2013). 멸종위기종은 자생지에서의 분포패턴 과 생육환경을 조사하고, 개체수 현황과 자생지에서의 위협요인을 바탕으로 실행 가능한 보전방안을 수립하는 것이 가장 중요하다 (Jung et al., 2020). 이와 같이 특정 지역에서만 자생하는 박달목서 의 효율적인 보전전략을 수립하기 위해서는 먼저 자생지에서의 개 체군 분포상황을 정확하게 조사하는 것이 필요하다. 뿐만 아니라 대상종에 대한 집단유전학적 연구결과를 토대로 유전적 다양성과 유전적 분화 수준에 따라 우선 보존대상 집단을 선정하고, 현지 내·외 보존을 위한 표본추출 전략의 수립이 필요하다(Ellstrand & Elam, 1993;Hamrick & Godt, 1996).

    본 연구는 박달목서의 최대 분포지 및 북방한계선으로 추정되는 거문군도 지역에서 박달목서 개체군 동태 및 집단유전학적 연구를 토대로 희귀수종인 박달목서 개체군의 보전방안을 구체적으로 제 시하는데 목적이 있다.

    재료 및 방법

    1. 조사지 개황

    본 연구 대상지인 거문군도는 행정구역상 전라남도 여수시 삼산 면에 속하며, 수리적으로는 34°00′~ 34°17′N, 127°13′~ 127°33′E 에 위치하며 여수반도에서 약 95 km, 제주도에서 약 87 km 떨어 진 중간지점에 해당하는 도서이다(Fig. 1). 거문군도는 고도와 동 백섬, 서도, 동도 네 개의 큰 섬외 소삼부도와 대삼부도 및 여러 개의 작은 부속 섬으로 구성되어 있으며, 청나라 제독 정여창이 섬에 학문이 뛰어난 사람이 많아 문장가들이 많다는 뜻인 ‘거문(巨 文)’으로 건의하여 거문군도가 되었다는 일화가 전해져 오는 곳이 다. 최고봉인 동도의 망향산(246.6 m), 서도의 음달산(237 m)과 수월산(128 m) 등 비교적 경사가 급한 산지로 이루어져 있으며, 대부분 암석해안이고 해안지대는 높은 해식애로 이루어져 있다. 지질은 중생대 백악기 화성암인 미문상화강암(microphic granite) 이 대부분을 차지하고 있다. 주요 구성 수종은 구실잣밤나무, 후박 나무, 동백나무, 까마귀쪽나무 등 상록활엽수가 우점하고 있으며, 난온대 활엽수림의 다양한 식생분포를 나타내며 보존상태가 비교 적 양호하다(Lee, 2014). 거문군도와 인접한 여수시의 최근 30년 간(1991 ~ 2020)의 기상자료에 의하면, 연평균기온 14.6℃, 연강 수량 1,451 mm, 온량지수는 117.7℃이다.

    2. 조사방법

    2.1 박달목서 분포 및 자생지 특성 조사

    박달목서가 자생 분포하고 있는 거문군도에 대한 조사 및 시료 채취는 2012년 1월 20일∼22일, 2018년 1월 25일∼26일 두 차례 의 현장조사를 통해 수행하였다. 군도 내에서 박달목서의 분포가 확인된 곳은 고도와 동백섬, 서도, 동도 네 개의 도서였다. 각 도서 에서 자생지의 정확한 위치와 환경요인은 방위, 해발고도를 중심으 로 GPS를 이용하여 기록하였으며, Vantage Point 프로그램 (Magellan)을 사용하여 지리정보 및 자생지 면적 등을 분석하였다.

    2.2 개체군 동태 및 성비

    각 지역의 고정 표준지에서 확인된 박달목서 개체를 대상으로 흉고직경과 수고를 측정하였다. 수종별 성비의 조사는 열매의 유무 와 꽃눈의 형태를 관찰하여 암・수 개체를 확인하였고, 열매가 없거 나 꽃눈이 형성되지 않아 개화하지 않은 어린 개체들은 미성숙 개체로 판단하였다. 조사된 개체들을 대상으로 도서별로 암・수 개 체와 어린 개체 수를 산출한 후 암・수 개체의 성비 균형을 분석하기 위하여 도서별 성비를 산출하였다. 세 도서의 개체군 내 성비를 추정하기 위하여 자연적 균형상태의 성비가 1:1이라는 가정 하에 x2-test를 수행하였다. 또한 개체군 중에서 성숙한 암・수 개체들을 대상으로 교배 개체 수에 대한 유효집단 크기를 추정하기 위하여 Kimura and Crow (1963)의 식【유효집단 크기=(4・수나무 개체 수・암나무 개체 수)/수나무 개체 수+암나무 개체 수】을 이용하였다.

    2.3 집단간 유전적 다양성 및 분화

    우리나라 희귀식물인 박달목서 보존을 위한 표본 추출전략으로 서 유전적 다양성 분석을 수행하기 위해 거문군도의 고도와 동백 섬, 서도에서 시료를 채집하였다. 시료 채취는 각 섬을 대상으로 20 m 이상의 거리를 두고 건전한 개체목에서 2~3매의 신선한 잎 을 채집하였으며, 각 개체목에 대하여 DBH를 측정하였고, GPS좌 표를 기록하였다.

    유전적 다양성 분석은 10개의 isozyme을 사용하였으며, 분석은 Lee et al. (2003)의 방법에 따랐다. 전기영동을 완료한 gel은 여러 개의 층으로 수평으로 절단한 뒤 각 동위 효소별로 정색 액을 이용 하여 암 상태 37℃에서 반응시켰다. 정색 반응을 시켜서 선명하고 재현성이 있는 band만을 나타내는 동위 효소를 선정하여 실험에 이용하였다. 분석된 9개 동위 효소 및 완충 용액의 명칭은 Table 2와 같다.

    각 유전자 좌에서의 개체별 유전자형 빈도를 토대로 유전자좌당 평균 대립 유전자수(A/L), 다형적 유전자좌의 비율(P), 평균 이형 접합도의 관측치(Ho)와 기대치(He)를 산출하였으며, 관찰된 유전 자형 빈도와 Hardy-Weinberg 평형 빈도와의 일치 여부는 Levene (1949)의 보정에 의한 χ2-test에 의해 판정하였다. 그리고 집단내 근친 교배의 정도와 집단간 유전 구조를 알아보기 위하여 Wright 의 F 통계치(FIS, FIT, FST)를 구하였다(Wright, 1965). 그리고 Nei (1978)의 유전적 거리를 구한 후 UPGMA법(Sneath and Sokal, 1973)에 의한 유집분석을 실시하였다. 이상의 모든 분석에 는 PC 프로그램인 BIOSYS-1 (Swofford & Selander, 1989)과 POPGENE 1.31 (Yeh et al., 1997)을 이용하였다.

    2.4 박달목서 보전방안

    본 조사를 통해 조사된 박달목서 개체군의 특징과 위협요인을 바탕으로 보전방안을 도출하였다.

    결과 및 고찰

    1. 박달목서의 개체군 특성

    거문군도 일대 약 10.2 ha 내에서 확인된 박달목서는 122개체 였으며, 고도 31개체, 동백섬 41개체, 서도 49개체, 동도 1개체로 서도에서 가장 많은 개체가 확인되었다. Lee (2009)는 동일 조사지 역에서 자생하는 박달목서는 55개체라고 보고한 바 있는데, 본 조 사에서는 2배 이상인 121개체가 확인되었다. 이러한 차이는 본 조사는 4개의 섬에서 출현하는 박달목서 전체 개체에 대한 전수조 사를 실시한 결과이지만, Lee (2009)의 연구는 대상지 전체가 아닌 23개의 조사구를 통한 즉, 조사 대상 면적의 차이에 의한 것으로 판단된다. 또한 본 연구와의 조사시점이 10년 정도 차이가 있는 것도 개체수에 영향을 미쳤을 가능성도 있으며, 결실 및 번식에 성공한 박달목서 개체수가 늘어났을 가능성도 배제할 수 없다.

    1.1 고도

    과거 치수관측이 불가능하였다는 보고(Lee, 2009)와는 다르게 고도지역에서도 치수가 관측되었다. 고도지역에서는 3개 개체군에 서 31개체가 확인되었으며 평균 수고는 5.9 m, 평균 DBH는 6.57 cm로 관측되었다(Fig. 2). 분포면적은 1.75 ha로 ha당 17개체가 생육하는 것으로 나타났다. 고도지역에서 조사된 개체 중 19개체가 DBH 10 cm 이상이었으며 18개체는 수고가 5 m 이상인 성숙목으 로 조사되었다. 유묘 관측율은 DBH 5 cm 이하 7개체(22.6%), 수고 1 m 이하 5개체(16.1%)로 나타났다.

    1.2 동백섬

    동백섬은 일제강점기때 어로작업 및 수산물 운반을 목적으로 일본군에 의해 등대가 설치되었고, 등대의 안전을 이유로 거문도 주민의 동백섬 출입을 통제하였으며, 따라서 이 섬의 식생은 인간 의 간섭을 거의 받지 않고 온전히 보전될 수 있었다(김윤미, 2012). 동백섬에서는 총 41개체가 관측되었으며, 평균 수고는 6.1 m, 평 균 DBH는 17.8 cm로 조사되었다(Fig. 3). 분포면적은 3.8 ha로 10.7/ha 개체가 분포하는 것으로 확인되었다. 조사된 개체 중 30개 체가 DBH 10cm 이상이었으며, 29개체는 수고가 5m 이상인 성숙 목이었다. 유묘는 DBH 5cm 이하 7개체(17.1%), 수고 1m 이하 4개체(9.8%)가 확인되었다.

    1.3 서도

    서도에서는 총 49개체가 관측되었으며, 남쪽의 동백섬과 인접 한 지역에서만 분포하고 있었다. 이러한 결과는 성숙목이 많은 동 백섬과 고도에서 조류에 의해 지속적인 종자 유입에 기인한 것으로 판단되었다. 조류는 선호하는 지역에서 선호하는 먹이(열매)를 먹 고 선호하는 지역에서 배설하기 때문에 일정 지역에서 발아하여 군집형태를 보이는 것으로 보고되고 있다(Ferguson & Drake, 1999;Clark et al., 2004).

    평균 수고는 3.8 m, DBH는 6.57 cm였으며, 분포면적은 4.6 ha 로 10.6/ha 개체가 분포하고 있었다(Fig. 4). 조사된 12개체가 DBH 10 cm 이상이었으며, 17개체는 수고가 5 m 이상인 성숙목 이었으며, 유묘의 비율이 다른 도서보다 많은 결과를 보였다. 유묘 관측율은 DBH 5 cm 이하 26개체(53.1%), 수고 1 m 이하 15개체 (30.6%)로 확인되었다. 이처럼 서도에서 유묘의 관측율이 높은 이 유는 최근에 동백섬과 고도에서 지속적으로 종자가 유입된 결과이 며, 또한 서도에서 이미 성숙된 개체에서 종자가 2차 산포된 결과 로 추정되었다. 이상의 결과를 근거로 서도 내 북향의 다른 산림지 역으로 지속적인 산포가 진행될 것으로 예측되었다.

    동백섬과 서도 간 가장 인접한 박달목서 개체의 거리는 452 m로 일반적인 조류의 산포범위에 해당된다. 서도에서 확인된 박달목서 개체들은 집중분포의 군집형태를 보이고 있는데, 이는 조류에 의한 산포 원인으로 판단된다. 조류는 먹이(열매)를 먹고 선호하는 숲에서 배설하는 특성이 있기 때문에, 특정 조류에 의해 종자가 전파되는 경우는 일정 지역에서 발아하여 군집형태를 보이는 것이 일반적이다 (Ferguson & Drake, 1999;Clark et al., 2004). 이상의 박달목서의 개체특성 조사를 통해 거문군도 박달목서는 인간의 출입이 제한된 고도와 동백섬을 중심으로 보전되었고, 그 결과 자연스럽게 동백섬 과 인접한 서도에 종자가 공급됨으로써 점차 유묘가 안정적으로 전파되어 생육하는 양상으로 진행되고 있는 것으로 판단된다.

    1.4 동도

    동도 역시 서도와 마찬가지로 산업화 이전에는 마을 주민들에 의해 개간과 땔감 채취로 해안가 가파른 절벽지대를 제외한 대부분 의 산림이 심각하게 훼손되었으며, 현재는 2차 천이로 상록과 낙엽 활엽수림의 혼효림이 울창하게 형성되고 있는 곳이다. 동도에서는 DBH 6 cm, 수고 2.5 m의 한 개체만 조사되었으나, 울창한 식생으 로 접근이 어려운 산림 내에 확인되지 않은 개체들이 존재할 것으 로 판단되었다. 동도는 서도에 비해 고도와 동백섬으로부터 거리가 다소 멀기 때문에 현재 산포된 개체 수가 적으나, 조류에 의해 지속 적인 종자 산포가 이루어진다면 동도에서도 개체들이 점차 증가할 것으로 예측되었다.

    박달목서 열매는 5∼6월에 흑벽색으로 익는데, 두꺼운 과육이 있다. 열매는 타원형으로 길이 18.9±1.7 cm, 폭 11.2±0.9 cm, 무 게 1.45±0.3 g이며, 남·서해안에 서식하는 부리가 큰 텃새나 철새, 나그네새들에 의해 주변의 도서 지역으로 종자가 산포될 수 있다. 최근 전남 신안군 가거도에서도 어린 유묘들이 다수 관측되었으며, 경남 통영시 소매물도와 전남 완도군 생일면의 무인도에서도 20∼ 30개체의 군락이 확인된 바 있다. 따라서 기후온난화의 영향으로 거문군도에 분포하는 박달목서 개체군이 종자 급원이 되어 주변의 도서 지역으로 지속적인 확산이 이루어질 것으로 예측되었다.

    2. 성비 변이 분포

    거문군도 4개의 도서에서 조사된 박달목서의 전체 개체 수는 122개체로서, 결실을 하는 성숙목은 81개체, 꽃이 피지 않는 어린 나무는 31개체였다(Table 1). 성숙목 81개체 중 암나무는 39개체, 수나무는 42개체로서 암나무와 수나무 간 성비는 1.22로 수나무가 암나무보다 개체수가 조금 더 많았다. 그중 고도의 성숙목 26개체 중 암나무 9개체, 수나무 17개체로 수나무가 약 2배 많이 나타났고, 이에 따른 성비는 1.89로 대상 섬 중에서는 가장 높은 성비를 보였 다. 아직 꽃이 피지 않은 어린나무는 5개체로 확인되었다. 동백섬 의 성숙목 32개체 중 암나무 19개체, 수나무 13개체로 암나무가 상대적으로 많았으며 그에 따른 성비는 0.68로 가장 낮게 나타났 다. 서도의 49개체 중 암나무 11개체, 수나무 12개체로 성비는 1.09였고, 어린 박달목서가 34개체로 전체의 약 70%를 차지하는 것으로 확인되었다.

    일반적으로 자웅이주 목본식물에서 암나무보다는 수나무로의 편향이 뚜렷하다는 기존 연구결과와 일치하는 경향이었다(Obeso et al., 1998;Shin, 2012). Vamosi & Vamosi (2005)는 실제 IUCN에 포함되어 있는 위기종 중에서 자웅이주 식물의 비율이 더 높은 것으로 보고하였다. 자웅이주 식물의 암・수 성비는 종의 유지에 아주 중요한 요소인데(Renner & Ricklefs, 1995), 일반적 으로 암나무는 수나무에 비해 개화와 결실에 많은 비용이 투입되어 야 하기 때문에 성비가 수나무로 편향된 경우가 많은 것으로 알려 지고 있다(Gao et al., 2009).

    미성숙 개체를 포함한 전 개체를 대상으로 실제로 생식에 참여 하는 유효집단크기(effective population size)는 23.0~30.9로 실 제집단에서 성숙개체 집단의 크기보다 작은 것으로 나타났다. Shin et al. (2015)은 희귀수종인 향나무 자연집단에서도 유효집단 크기 가 성숙개체 집단의 크기보다 작았다고 보고한 바 있다. 유효집단 크기가 성숙개체 집단보다는 작다는 것은 근친교배의 가능성이 우 려되며, 유전자 부동으로 집단의 지속가능성이 위협받을 수도 있다 는 것을 의미한다(Ellstrand & Elam, 1993). Vandepitte et al. (2010)은 자웅이주 식물에서 성비의 불균형은 유전적 부동으로 유전적 다양성이 낮아지고 유효집단의 크기가 작아지기 때문에 결 실율이 낮아진다고 보고한 바 있다.

    박달목서 성비에 따른 수고와 흉고직경 분포를 분석한 결과, 먼저 수고는 모든 개체군에서 수나무(7.4 m)가 암나무(7.1 m)에 비해 높게 나타났지만, 개체군 그리고 성비 간 유의적인 차이는 나타나지 않았다(Fig. 5). 흉고직경의 경우, 고도에서는 암나무 21 cm, 수나무 16 cm로 암나무가 수나무에 비해 조금 큰 것으로 나타 났으나, 동백섬과 서도에서는 수나무가 암나무보다 조금 컸으나 개체군 및 성비간 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 평균 흉고직 경은 수나무가 17.3 cm, 암나무가 18.7 cm로 분석되었다. Shin (2012)은 비자나무를 대상으로 한 연구에서 수고에 따른 성별 차이 에는 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 흉고직경은 수나무가 암나 무보다 유의적으로 컸다고 보고한 바 있다. 자웅이주 식물을 대상 으로 한 성비 연구에서, Jing & Coley (1990)Acer negundo 수나무의 직경생장율이 암나무보다 더 높았다는 보고가 있는 반면, Willson (1986)A. negundo 암・수의 직경생장율에는 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다는 상반된 연구결과도 보고되었다. 또한 Crawford & Balfour (1990)Salix arcticaS. glauca 수나무 의 직경생장율이 더 낮았다는 보고도 있다. 박달목서의 암・수 성별 직경생장율에 유의적인 차이가 나타나지 않은 것은 자생지의 토양 이나 입지조건 등 생육환경에 의한 영향일 것으로 사료된다.

    거문군도 자생지에서의 GPS 정보를 바탕으로 박달목서 암・수나 무의 공간분포를 도식화한 결과(Fig. 6), 전체적으로 암나무가 수나 무에 비해 집중분포하는 경향이었다. 동백섬은 서도와 고도에 비해 암나무의 분포가 가장 집중적인 것으로 나타났으며, 박달목서 수나 무도 군생하는 경향이 강하게 나타났다. 개체 수가 가장 많았던 서도는 군생경향이 중간정도였으며, 고도에서는 암나무, 수나무 모 두 뚜렷한 경향이 나타나지 않았다. 일반적으로 암나무는 개화나 결실에 상대적으로 많은 에너지가 필요하기 때문에 수분이나 영양에 대한 요구도가 수나무에 비해 강해 암・수 개체의 공간분리가 나타나 는 것으로 보고되고 있다(Houle & Duchesne, 1999;Nunez et al., 2008). Juniperus virginiana (Lawton & Cothran, 2000)와 Taxus baccata (Hultine et al., 2007)는 암나무와 수나무의 서식지 분리가 뚜렷한데, 수나무는 건조한 곳, 암나무는 습한 토양환경을 선호하는 것으로 알려지고 있다. 하지만, 제주도의 비자나무는 개체 수가 많았음에도 불구하고 뚜렷한 경향이 나타나지 않았다(Shin, 2012). 현 시점에서 박달목서 암・수 개체의 공간분포를 명확하게 밝히기에 는 개체 수가 적어 무리가 있으나 미성숙 개체가 개화하는 시점에 추가 조사하면 어느 정도 경향을 확인할 수 있을 것이다.

    3. 박달목서 개체군의 집단간 유전 다양성과 분화

    박달목서 세 개체군을 대상으로 75개체에서 시료를 채취하여 isozyme 분석을 통한 유전적 다양성을 분석한 결과(Table 2), 10 개의 isozyme에서 12개의 유전자좌가 산출되었으며, 그중 다형적 유전자좌(polymorphic loci)는 고도에서는 5개였으나, 백섬과 서 도에서는 각기 6개와 7개로 다소 많은 결과를 보였다. 특히 Est 유전자좌에서 서도는 고도와 동도와는 달리 다형유전자좌를 나타 내었다. 그리고 세 개체군의 아집단간 다형적 유전자좌 비율 P95 (%)은 서도가 58.3%로 가장 높았고, 동백섬이 50.7%였으며, 고도 가 41.7%로 가장 낮은 수준을 보였다(Table 3). 이러한 다형적 유전자좌 비율의 차이는 3개 개체군의 개체 수와 비례하는 것으로 판단되었다. 그리고 3개 개체군의 Nei의 유전적 다양성은 평균 E=0.148로서 거문군도 군도에 분포하는 박달목서의 종내 유전적 다양성을 의미한다. 그리고 동백섬이 고도와 유사하였으나, 개체 수가 가장 많고 보존이 잘 되어온 동백섬이 He=0.167으로 다소 높았고, 인위적 교란을 받았던 고도는 0.166이었으나, 교란을 매우 심하게 받아왔고 비교적 최근에 집단이 형성되었으며 어린 개체가 많은 서도의 경우 0.112로 낮은 수준을 보였다. 박달목서는 상록교 목이며 자웅이주성 수종으로 타가수분을 하며, 우리나라에는 분포 역이 매우 좁고 개체 수가 적은 멸종위기 수종이다. 박달목서의 평균 유전적 다양성 0.148은 목본식물 평균 0.221보다 낮았으며, 분포역이 좁은 식물의 평균 0.255보다도 훨씬 낮은 수준이며 (Loveless & Hamrick, 1984), 또한 분포역이 좁은 목본식물의 평균 0.163보다도 낮은 수준이었다(Hamrick & Godt, 1996). 그 리고 자웅이주성 식물의 평균 유전적 다양성 0.121보다는 다소 높으나 타가수분 식물의 평균 0.214보다는 훨씬 낮은 결과이다 (Loveless & Hamrick, 1984). 박달목서와 유사하게 우리나라 난 대지역 도서지방에 매우 드물게 분포하는 우묵사스레피나무의 평 균 0.308과 매우 흔하게 분포하는 사스레피나무의 평균 0.311보다 도 매우 낮았다(Chung & Chung, 2000).

    그리고 3개 개체군의 아집단간 유전적 분화 정도는 Fst=0.078 로서 매우 낮은 수준이었으며, 유전자 이동(Nm)은 2.942로서 난대 지역에 넓게 분포하는 동백나무의 평균치 4.845 (Oh et al., 1996) 보다는 다소 낮은 결과를 보였다(Table 4). Fst=0.078은 분포역이 좁은 목본식물의 평균 0.132보다 매우 낮은 수준이며, 또한 타가수 분을 하는 목본식물 0.094보다도 낮은 결과를 보였다(Hamrick & Godt, 1996). 이러한 결과는 3개 개체군 사이의 거리가 매우 가까 우며, 등대로 인해 동도는 보존이 잘 되었으나 서도의 경우 매우 심각한 교란을 받아왔으며, 근래에 본섬의 몇몇 성숙 개체와 동도 에서 새들에 의한 종자의 산포로 동도와 가까운 지역인 남부 지역 만 집단이 형성되어 있고, 또한 개체들도 대체로 어린 개체들로 집단이 형성되어 점차 확산되고 있는 것으로 판단되었다.

    3개 개체군의 유전적 거리를 분석한 결과(Fig. 7), 고도와 동백 섬의 유전적 거리가 0.25로서 가까웠으나, 서도는 이들과 다소 먼 유전적 거리를 유지하고 있었다. 이러한 결과는 지리적 거리보다는 고도와 동백섬 집단은 오래전에 형성되었으며 수령도 유사한 개체 들이 분포하는 반면, 서도 집단은 주로 어린 개체들로 최근에 형성 된 집단이기 때문에 발생한 결과로 판단되었다.

    4. 박달목서 보전방안

    전남 여수시 거문군도의 박달목서 개체군의 분포특성과 유전다 양성을 분석한 결과 다음과 같은 보전전략을 제안하고자 한다. 첫 째, 박달목서 개체군을 보전하기 위한 최종 목적은 박달목서 개체 군이 현지 내에서 안정적으로 유지될 수 있는 수준으로 회복시키는 것이라고 생각된다. 따라서 종자 급원으로 역할을 함과 동시에 안 정적인 개체군을 형성하고 있는 동백섬을 중심으로 산림유전자원 보호림 또는 야생동 · 식물특별보호구역으로 설정하고 안내판 설치 와 적극적인 감시를 통해 인위적인 간섭에 의한 피해를 최대한 줄여야 한다. 둘째, 보호구역으로 지정된 지역에서 지속적인 모니 터링을 통해 개체군 동태에 대한 연구 자료를 지속적으로 축적해 나가야 하며, 그 결과를 바탕으로 종의 회복 수준과 기준을 정립해 야 한다. 특히 개체군의 종자 산포에 큰 영향을 미치는 조류의 다양 성과 생태, 생활사에 대한 연구가 추가적으로 진행되어야 한다. 셋째, 보호구역에서 종자를 채종하여 생리적 및 증식법 개발 연구 를 수행함으로써 현지 내․외의 보전의 기틀을 마련해야 한다. 증식 된 개체를 활용하여 적극적 현지 내 복원뿐만 아니라 현지 외 보전 원을 조성하여야 할 것이다. 마지막으로 희귀 및 멸종위기 식물 종의 중요성과 생태학적 가치에 대한 일반 국민들의 교육과 홍보를 통한 인식개선이 필요하다고 사료된다.

    감사의 글

    본 연구는 국립수목원 희귀특산식물 보존 및 복원 인프라 구축 연구 과제(KNA2-10, 10-1)의 지원으로 수행되었음.

    Figures

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    Distribution map of O. insularis in the Geomundo archipelago.

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    Mean DBH and height of O. insularis trees in Godo island. Each values above bar indicate number of individual.

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    Mean DBH and height of O. insularis trees in Dongbaek island. Each values above bar indicate number of individual.

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    Mean DBH and height of O. insularis trees in Seodo island. Each values above bar indicate number of individual.

    JALS-56-3-47_F5.gif

    Distribution of height and DBH of male and female trees of O. insularis populations in Geomundo archipelago. Duncan’s multiple range test (p=0.05). ns indicate not significant. Bars indicate SD.

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    Spatial distribution of male and female trees of O. insularis in Geomundo archipelago.

    JALS-56-3-47_F7.gif

    A UPGMA dendrogram of three O. insularis populations using Nei's unbiased genetic identity in Geomundo archipelago.

    Tables

    Variation of the sex ratio in Osmanthus insularis populations of Geomundo archipelago

    Allele frequencies observed in 12 loci of isozyme from three O. insularis populations in Geomundo archipelago

    Genetic diversity within three O. insularis populations in Geomundo archipelago

    Wright’s F for polymorphic loci of 10 loci of isozyme for three O. insularis populations in Geomundo archipelago

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