국내 산지 능선의 지질-식생 상관관계 분석

Abstract

Various creatures live on the earth. Plants are nourished by the soils derived Various creatures live on the earth. Plants are nourished by the soils derived from rocks. The chemical composition of a soil depends on rocks (minerals), and consequently, the soil contains many of the chemical components of its parent rock. Soils with different parent rocks are different from each other in chemical and organic composition, and plants rely on nutrients from the soils. In this way, vegetation distribution is greatly influenced by the chemical components of parental rocks as well as external conditions, such as climatic zone, latitude, altitude, geographical location and the presence of sunlight. This study looked regions and targets that provide sufficient data and information to understand the correlation between geology and vegetation. There have been no national studies on the correlation between geology and vegetation in the nation, however there are studies on the forest type, vegetation distribution, soil composition, numerical geological and numerical topographic maps of the Baekdudaegan protected area, which enabled this study to investigate the correlation between geology and vegetation from a macroscopic perspective. Therefore, the purpose of this study is to find out the relationship between vegetation and geological composition of the Baekdudaegan area even if the correlation is not clear or it is difficult to precisely delineate such a relationship. Thus, this study took into account physical conditions, such as altitude, latitude, direction and the material properties of the soil, to learn about the relationship between geological composition (rock, soil) and vegetation (forest type map, vegetation map) for the Baekdudaegan area. It turned out that specific plants were dominant in the forest floor and vegetation unit spaces depending on geological features. In particular, the limestone areas of the Baekdudaegan showed that calcifuge could serve as an obstacle to plant species moving due to Baekdudaegan climatic changes affecting geological characteristics. Thus, adaptation and preservation measures considering geological are necessary. On the other hand, the U.K. and the U.S. take into account the relationship between geology and plants when formulating their policies on protected areas as well as, making predictions on certain species, purifying the soil using functional plants, and utilizing growth characteristics commercially. In conclusion, Korea needs to reflect the importance of geology and biodiversity in our natural environment conservation policies and measures. In many cases, geological maps do not correspond to actual geological structures and lithofacies, and they often fail to reflect actual rock types due to disturbances of colluvial soil and soil movements. Therefore interdisciplinary cooperation and collaboration to survey geology-vegetation correlations are needed to overcome academic gaps in the fields of geology and botany.

본 연구는 지질과 식생의 상관관계를 파악하기 위해 관련 자료 및 정보를 충분하게 얻을 수 있는 지역과 대상을 고려하였다. 국내에서 지질과 식생의 상관관계에 대한 국가적 차원의 연구가 수행된 적은 없으나, 백두대간보호지역에 대한 임상도, 식생 분포, 토양 구성도, 수치 지질도 및 수치 지형도 등이 구비되어 있어 이를 통해 지질과 식생 간 상관관계를 거시적 관점에서 살펴보았다. 아울러 지질과 식생 간 상관관계가 명확하지 않거나 그 관련성을 발견하기 어렵더라도 백두대간을 구성하는 지질 및 식생과 지질의 관련성을 파악하고자 하였다. 이에 백두대간보호지역을 대상으로 지질(암석, 토양)과 식생(임상도, 식생도)의 관계를 살펴보기 위해 고도, 위도, 방향, 토양의 물성 등 물리적 조건을 고려하였다. 그 결과 임상 및 식생 단위에서 지질별로 특정 식물이 우세한 현상이 발견되었다. 특히 백두대간 석회암 분포지역의 경우 기후변화로 인한 식물종의 이동 시 지질 특성으로 인해 혐석회성 식물(calcifuge)이 장애요소로 작용할 수 있음이 관찰되었다. 국외의 경우 영국, 미국 등에서 지질-식물 간 관계를 이용하여 보호지역을 설정하거나, 특정 종의 예측, 기능성 식물을 이용한 토양 정화, 생육 특성을 이용한 산업적 활용 등이 진행되고 있어, 국내에서도 지질 특성을 고려한 적응 및 보전 대책이 필요하다. 이에 우리나라도 지질과 생물다양성의 연계를 통한 자연환경 보전정책 및 대책을 마련할 필요가 있다. 지질은 광역지질도를 의존할 경우 실제 지질과 암상이 다른 경우가 많으며, 붕적토나 토양 이동 등으로 실제 지질도의 암석을 반영하는 곳이 적다는 문제점도 있다. 그러므로 현장상황을 고려한 정밀 조사가 필요하며, 또한 지질-식생 간 상관관계를 위한 현장 조사 시 지질학자는 식물 종을 알기 어렵고, 식물학자는 지질에 대한 지식에 한계가 있어 학제 간 협동 및 협력이 필요하다. 제1장에서는 본 연구의 배경 및 필요성, 연구 목적, 범위, 방법 등에 대하여 간략히 다루었다. 지구상의 모든 생물은 대지 위에서 그 삶을 영위하고 있다. 식물은 영양분을 토양에서 얻으며, 이 토양은 암석 즉 지질에서 유래된 것이다. 지질의 화학성분은 그것을 구성하는 암석(광물)에 따라 달라지고, 결과적으로 그 암석에서 유래하는 토양은 모암의 화학성분을 많이 간직한다. 따라서 모암이 다른 토양은 서로 다른 화학성분과 유기물을 가지게 되므로 이에 서식하는 식물은 그 영양분을 이용하여 생명 현상을 이어간다. 이처럼 식생 분포는 기후, 토양, 지형, 생물, 인간 활동 등 외적 조건 이외에도 암석에서 유래하는 토양의 화학성분에 크게 영향을 받는다. 본 연구는 이러한 생각을 바탕으로 국내의 가용 자료를 이용하여 지질-식생의 상관관계를 파악하기 위하여 수행되었다. 제2장에서는 지질, 토양 및 식생의 관계에 대하여 살펴보았다. 본 장에서는 지질, 토양 및 식생의 관계에서 지질-식생 간에 발생할 수 있는 관계에 대하여 몇 가지 가설을 설정하였다. 본 연구는 이런 가설을 모두 점검하고 확인하기 전 단계로서 이러한 관계에 대하여 국내의 산악지역에 분포하는 지질과 식생의 상호관계를 살펴보고 어떤 관련성이 있는지 여부를 파악하고자 하였다. 식생의 기반을 이루는 암석의 유형은 화학성분에 따라 Ca 우세지역, Ca-Mg 우세지역, Fe-Mg 우세지역, Mg 우세지역, Si-Al 우세지역, Si 우세지역의 6가지로 구분하였으며 이에 따른 식생의 분포가 어떻게 되는지가 본 연구의 기본 관심사이다. 지질-식생에 대한 국내외 연구를 보면 국외에서는 영국 및 미국 등지에서 매우 광범위하게 진행되고 있으며 특히 영국은 보호지역으로 선정하는 기준에 포함하기도 하였다. 미국에서는 사문암 지역이 특이 식물 서식지와 일치한다는 것이 많이 알려져 있다. 국내에서는 일부 연구기관이 지질과 식생의 상관관계에 대한 초기 연구를 수행하였으며, 이제 막 기초 자료가 모아지고 있는 중이다. 특히 우리나라는 백두대간 강원도 남부, 충청북도 북부지역 석회암 지대에 호석회식물 등이 연속적으로 분포하고 있어 이들이 기후변화와 어떤 관련성이 있는지가 학술적 관심사이다. 제3장에서는 우리나라의 백두대간에서 지질, 토양 및 식생의 상관관계를 알아보기 위한 국내의 가용 자료에 대한 현황을 분석하였다. 현재 가용 자료는 지질도, 토양도, 임상도, 지형도 및 현존 식생도 등이 모두 GIS DB로 구축되어 있으므로 이를 본 연구의 분석 자료로 이용하였다. 이러한 자료는 광역적 규모이므로 현장과 다를 수 있지만 본 연구는 전반적인 상관성을 보기 위한 것이므로 해당 자료를 그대로 이용하였다. 제4장에서는 백두대간 보호지역에 대하여 각 항목별 특성을 살펴보았는데, 백두대간 보호지역의 지질 분포 현황, 고도 특성 분석, 경사도 분석, 경사 방향의 산정, 토양통의 특성 파악, 수종 현황, 식물 군락 특성 분석을 실시하였다. 백두대간에서 가장 많이 나타나는 지질은 화강암이 600㎢이며 전체의 약 22%를 차지한다. 그 다음은 호상편마암으로 347㎢이고 약 13%를 차지한다. 이외 흑운모 화강암이 약 10%, 미그마타이트질 편마암이 약 8%, 흑운모 편마암 7% 등으로 구성된다. 식물의 이동에 많은 영향을 미치는 석회암 지역은 약 100㎢로 전체 면적의 약 3% 정도인데 이 석회암 분포지역이 넓게 형성되어 있지는 않지만 산능선부와 그 하부지역까지 연속으로 분포하고 있으므로 향후 기후변화 시 이에 대한 역할과 영향에 대한 정밀 연구가 필요하다. 백두대간에 분포하는 총 18개 수종 중 가장 많은 것은 활엽수림(자연림, 1,587㎢ 약 58%)과 침활혼효림(자연림, 713 ㎢, 약 26%)이었다. 식물 군락으로는 신갈나무 군락(1386㎢, 57%), 신갈나무-소나무 군락(279㎢, 약 12%), 소나무 군락(162㎢, 약 7%)이 절대 다수를 차지한다. 제5장에서는 백두대간보호지역의 지질-식생 관련 항목 간 상관관계를 살펴보았다. 백두대간에서 분포하는 암종은 총 36개가 있는데, 지질과 고도의 관계를 보면 고도 1500m에서는 암종이 9개로 줄었다가, 1700m 이상에서는 3개 이하로 급감한다. 따라서 절대고도가 높은 곳에서는 기후, 면적뿐만 아니라 지질다양성도 급락하므로 식생다양성이 급감하는 원인이 될 수도 있다. 백두대간에 특이한 지질-식생으로 볼 수 있는 것으로서, 전나무는 중부평안층군(총면적 0.05㎢)에만 분포되고, 포플러(0.1㎢)는 흑운모 화강암에만 분포한다. 군락단위로는 가래나무 군락(0.14㎢)이 호상편마암 및 반상 변정질 편마암에서만 나타나고, 또한 사스래나무-전나무 군락이 화강편마암에 0.4㎢, 사스래나무-전나무 군락이 호상편마암에 0.1㎢가 분포한다. 서어나무-소나무 군락이 화강암질편마암에 0.43㎢ 분포한다. 이를 보면 이들 특정 식물군락은 특정 지질에서만 나타나는 것으로 보인다. 한편 신갈나무 군락의 경우 총면적이 1,386㎢에 해당하는 큰 면적을 차지하여 거의 모든 지질에 분포하지만 특정 지질 구성(퇴적암, 산성반암 및 함자류석화강편마암)에는 분포하지 않는다. 향후 이에 대한 현장 조사와 그 상관성을 정밀하게 분석할 필요가 있다. 지질-토양-수종 관계에서 가장 큰 면적을 차지하는 조합은 화강암-오대-활엽수로서 140㎢이다. 두 번째는 호상편마암-오대-활엽수로서 139㎢였다. 특정 토양통에서만 나타나는 지질-토양-식생이 있는데, 화강암과 관련된 것으로 화강암-월곡-침활혼효림(자연림, 0.01㎢), 화강암-하빈-낙엽송림(0.01㎢) 및 화강암-정동-활엽수림(자연림, 0.1㎢) 등은 다른 지질과 토양통에는 존재하지 않는다. 호상편마암 관련 특이사항으로는 호상편마암의 경우 호상편마암-백산-낙엽송림(0.01㎢), 호상편마암-대곡-침활혼효림(자연림)(0.01㎢) 등도 다른 지질과 토양통에는 존재하지 않는다. 요약하면, 지질 구성, 토양통 및 식물군집의 분포는 대부분 넓은 면적을 차지하는 구성 항목간에 고르게 분포하는 것을 알 수 있었다. 그러나 전술된 구성 조합과 같이 다른 지질과 토양통에 없는 독립적인 부분이 적지만 존재하는 것으로 분석되었다. 또한 동일한 지질 구성과 식물군집이지만 토양통의 변화에 따라서 분포 면적이 크게 달라진다. 제6장에서는 본 연구의 주요 내용과 제언을 다루었다. 본 연구 결과, 국내에서도 지질-식생의 상관관계는 매우 높은 것으로 판단된다. 본 연구는 가용 자료를 이용하여 실내분석을 위주로 하였으므로 향후 현장조사를 보완하고 더욱 상세한 연구를 수행한다면 자연환경 정책 수립에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.