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희귀종 큰물개구리밥(Azolla japonica French.et Savant.)의 제주도 서식환경과 동 태 및 보전을 위한 서식지 활용방안 연구

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Alternative Title
A study on habitat and dynamics of rare species, Azolla japonica French.et Savant., and utilization of habitats for conservation in Jeju Island.
Abstract
제주도에 서식하는 큰물개구리밥은 개발, 기후변화, 침입 외래종 등의 다양한 요인이 지속가능한 생존을 위협받고 있다. 현장조사에서 큰물개구리밥은 인위적으로 환경이 조성되는 밭에서 서식을 하고 있다. 서식지에서 독특한 생활사 패턴을 보이며 점점 개체군의 크기와 서식처가 감소하고 있다. 밭의 작물인 미나리는 큰물개구리밥의 쉘터역할을 하면서 외부 환경요인으로부터 적합한 미세환경을 조성한다. 높은 미나리 밀도가 캐노피를 형성하며 큰물개구리밥의 생장에 적합한 광환경을 만들어주고 높은 기온, 비와 바람으로부터 보호를 받는다. 그리고 일정한 수온으로 공급되는 물은 안정적인 환경을 조성해준다. 큰물개구리밥은 추운 겨울을 월동하고 나서 생물량과 영양번식을 통해 개체수를 늘려간다. 그러나 제주도 미나리 밭 서식지에서는 5~6월까지 개체수가 증가하다가 이후 유성생식을 통한 포자 생산과 함께 급격한 개체수 감소를 보인다. 제주도 큰물개구리밥의 나타난 생육과정에서 생리적 반응을 확인하기 위해 실험을 진행했다. 상업용 토양만으로도 수경재배 용액보다 높은 생장량과 수질 안정성을 보였다. 그리고 고온의 환경에서 엽온은 수온에 따라 열스트레스에 대한 저감반응과 뿌리탈락, 엽록소 함량 감소, 생물량 감소 등 생리적 반응을 보였다. 온실 실험에서는 광도, 밀도 구배 환경에서 뿌리탈락, 엽록소 변화, 생물량 변화 등의 생리적 반응이 관찰되었다. 서식지와 다른 연구에서 알려진 적합한 광환경보다 고광도, 고온의 환경에서도 높은 생물량 증가를 보였다. 낮은 수온으로 인해 식물체 내 낮은 온도가 유지됨으로써 원활한 대사활동이 가능한 것으로 보인다. 또한 높은 밀도의 매트형태는 장기간 고광도, 고온의 환경 스트레스에서 엽록소 변화가 감소하면 안정적인 상태를 보였다. 다른 물개구리밥속 연구들은 생식과 관련된 연구를 많이 진행되면서 다양한 환경적 요인을 제시했지만 유성생식 전환, 포자 형성을 제어하는 환경적 요인과 분자적 메커니즘에 대한 연구가 부족하다. 본 연구에서는 제주도에 서식하는 큰물개구리밥의 독특한 생활사는 제한적인 공간에 높은 식물 밀도와 인 함량 변화, 높은 기온과 표면 수온의 변화, 광 주기 등의 다양한 환경적 요인이 복합적으로 작용한 것으로 보인다. 다양한 외부 요인으로부터 위험에 노출된 큰물개구리밥은 생물다양성 측면에서 종보전은 매우 중요하다. 국내에 서식지가 보고되지 않고 있는 희귀종이기 때문에 보전을 위한 방법으로 지역특산물을 활용하는 방안을 모색했다. 서식지가 농지이기 때문에 지역특산물과 큰물개구리밥을 연계한 브랜딩 방법을 통해 종 보전을 위한 가이드라인을 지방정부에 제시함으로써 지역적 환경거버넌스의 첫 단계를 제공하였다.
Azolla japonica is a species of nitrogen-fixing aquatic fern that has not been found in the mainland of Korea since 2006. Various factors, such as rapid development, urbanization, climate change, and invasion of alien species, are threatening the survival of A. japonica in Jeju Island. In the field investigation, a total of five habitats for A. japonica were found, but they disappeared from the first habitat. The rest of the habitat is water dropwort fields, which are irrigated with spring water flowing from the underground of Jeju Island. The average water temperature of spring water was about 15℃, and it was kept constant throughout the year. but A. japonica living here showed a unique life cycle. In the early summer, not in the cold autumn or winter, the population decreased sharply, and the sporocarps for sexual reproduction was observed. We conducted habitat monitoring and experiments to identify the cause of A. japonica showing a unique life cycle. During habitat monitoring, water dropwort created a microenvironment for the optimal growth of A. japonica. The high vegetation density of water dropwort serves as a canopy, providing protection from high light intensity, temperature, wind, and rain. In addition, a stable environment was created by continuously supplying slightly cold and constant groundwater to the habitat. For the conservation of A. japonica, a growth experiment was performed to confirm a treatment method that can rapidly increase the population. In the commercial soil treatment group, which is commonly sold in the market, the biomass increased at least 2.9 times and the population increased by more than 2.4 times compared to the Hoagland solution and liquid fertilizer. Therefore, the nutrients leached from the soil at the bottom like wetlands formed the conditions for Azolla to grow better than the hydroponics nutrient solution, which is difficult to prepare. In the temperature reaction experiment, the water temperature and leaf temperature were measured in a high temperature environment treated with a halogen lamp. the temperature difference between the water temperature and the leaf temperature decreased from 6.8°C to 4.7°C in a high-temperature environment. It was confirmed that a constant difference was maintained even in a high-temperature environment. In the greenhouse experiment, by continuously supplying cool water, it was possible to grow even in high-light intensity and high-temperature environment. In addition, the high-density treatment group of A. japonica showed a lower decrease in chlorophyll content than the low-density treatment group under high-light intensity and temperature stress and showed a stable state. Slightly cold and constant water increased the survival, proliferation and growth ability of A. japonica exposed to high temperature and light environment. In the habitat, the average temperature of 20 degrees or less, the average water temperature of 15 degrees, sufficient nutrients, and shading by water parsley led to explosive growth, but the rapid rise in temperature and water temperature due to seasonal changes and rapid changes in mineral seem to have caused population decline. Since the investigated habitat type of A. japonica is confined to the water dropwort field where spring water flows, it is necessary to improve the awareness of local farmers and come up with a coexistence plan to conserve Azolla. For the conservation of species, a branding method linking local specialties and A. japonica was made as a guideline and proposed to the local government. This provided the basis for regional environmental governance.
Author(s)
오석현
Issued Date
2022
Awarded Date
2022. 2
Type
Dissertation
URI
https://dcoll.jejunu.ac.kr/common/orgView/000000010474
Alternative Author(s)
Oh, Seok Hyeon
Affiliation
제주대학교 대학원
Department
대학원 생물학과
Advisor
송우람
Table Of Contents
ABSTRACT 1
LIST OF TABLES 5
LIST OF FIGURES 6
LiST OF APPENDX 8
I. 서 론 12
1. 큰물개구리밥(Azolla japonica Franch. & Sav.) 12
2. 서식지, 생태 및 보전 연구 필요성 15
II. 재료 및 방법 20
1. 큰물개구리밥 동정 20
2. 서식지 환경조사 21
2.1. 서식지 조사 21
2.2. 서식지 모니터링 23
3. 실내 실험 25
3.1. 생장 실험 25
3.2. 온도반응 실험 28
4. 온실 실험 30
5. 엽록소 함량 분석 34
6. 원소 분석 35
6.1. 토양, 수질 분석 35
6.2. 식물체 분석 36
7. 통계분석 37
III. 결과 및 고찰 38
1. 서식지 환경 38
1.1. 서식지 조사 38
1.2. 서식지 모니터링 43
2. 실내 실험 69
2.1. 생장 실험 69
2.2. 온도반응 실험 76
3. 온실 실험 82
4. 서식지 활용방안 90
IV. 요약 92
V. 참고문헌 94
VI. 부록 103
Degree
Master
Publisher
제주대학교 대학원
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General Graduate School > Biology
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