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김대신 ( Dae Shin Kim ) 한국환경농학회 2015 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2015 No.-
곶자왈은 제주어로서 수풀을 뜻하는 ‘곶’과 돌과 자갈들이 모인 곳을 뜻하는 ‘자왈’의 합성어이다(Jeju Special Self-Governing Province, 2011). 곶자왈은 제주도의 화산활동 이후 만들어진 용암대지에 형성된 수림지대로 파호이호이용암류 및 아아용암류로 구성되어 있으며, 토양형성은 빈약하지만 용암제방, 용암돔, 용암협곡, 압력돔, 용암동굴 등이 특이 지질구조가 발달하고 크고 작은함몰지형을 형성하는 지형·지질적인 특징이 있다. 곶자왈의 내부에는 크고 작은 암괴들이 매우두껍게 쌓여 있어 투수성이 매우 높아 지하수 함양원 역할을 할 뿐만 아니라, 특유의 흐름및 지형·지질특성을 가지고 있어 독특하고 다양한 동식물의 서식공간이 되고 있다. 곶자왈지대의 관속식물상을 조사한 결과 123과 411속 673종 6아종 71변종 20품종 총 770종류로 나타났으며 이는 제주도식물 1990종류의 약38.6%에 해당하며, 양치식물은 제주도의 분포 197종류의 약 56.3%, 한라산천연보호구역 분포종과 비교하여 보면 공통 분포종이 총 221종류로 이는 곶자 왈분포 식물의 약 30%에 해당한다. 곶자왈지대에서 수집된 구계학적특정식물 분포를 조사한 결과는 표 과 같은데 Ⅴ등급 24종류, Ⅳ등급 30종류, Ⅲ등급 74종류, Ⅱ등급 18종류, Ⅰ등급 96종류 등242종류로 나타나 매우 제한된 지역에만 자라는 분류군들이 많은 것으로 판단된다. IUCN의 기준에 따라 멸종위기(CR). 위기(EN), 취약종(VU) 등으로 평가된 곶자왈분포식물은 총67종류였으며, 산림청이 제시한 희귀 및 멸종위기식물 중 곶자왈분포식물은 개가시나무(Quercusgilva Blume), 개족도리풀(Asarum maculatum Nakai) 등 34종류였고, 특산식물은 제주고사리삼(Mankyua chejuense), 바위미나리아재비(Ranunculus crucilobus), 가시딸기(Rubus ongnoensis), 솔비나무(Maackia fauriei), 섬오갈피(Eleutherococcus gracilistylus), 제주상사화(Lycoris chejuensis),한라감자난초(Oreorchis hallasanensise) 등 11종류, 한국특산식물은 개족도리풀(Asarum maculatum), 변산바람꽃(Eranthis byunsanensis), 새끼노루귀(Hepatica insularisi), 참개별꽃(.eudostellaria coreana), 벌깨냉이(Cardamine glechomifolia), 산철쭉(Rhododendron yedoense f. poukhanense Sugim), 왕초피나무(Zanthoxylum coreanum) 등 9종류로 총 20종류가 분포하는 것으로 나타났다. 또한 곶자왈지역에 한정되어 자라는 식물로는 제주고사리삼(Mankyua chejuense), 쇠고사리 (Arachniodesrhomboidea), 남흑삼릉(Sparganium fallax), 밤일엽아재비(Microsorium superficiale), 이팝나무(Chionanthus retusa), 제주백서향(Daphne kiusiana), 빌레나무(Maesa japonica), 약난초(Cremastravariabilis), 제주방울란(Habenaria chejuensis) 등 13종류로 대부분 곶자왈지역의 독특한 지형에 자라거나 특유의 습지, 착생형 식물들이다. 곶자왈 분포식물의 생활형은 반지중식물(H)의 비중이 23.9%로 가장 높게 나타났으며, 지하기관형(Radicoid form)은 형(R5)이 51%, 산포기관형(Disseeminule form)은 중력산포형(D4) 36%, 생육형(Growth form) 직립형(e) 48%로 가장 많아 곶자왈지대 분포식물의 생활형은 e-R5-D4-HBiological type으로 나타났다. 곶자왈지역의 식물상을 조사한 결과 곶자왈은 용암지대에 형성된 수림지대로 고유한 흐름을 가져 그 흐름 속에는 난대 및 온대의 식물이 공존하고 있어 높은 생물다양성 유지하고 있으며, 희귀특산식물 등의 종피난처 및 저지대와 고산지역으로 이어주는 통로와 같은 생태적 기능을 수행하고있다.
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제1분과 : 보호지역 관리 ; 한라산 구상나무림의 생육동태
김대신 ( Dae Shin Kim ),고석형 ( Suk Hyung Ko ),김종갑 ( Jong Gab Kim ),고정군 ( Jung Goon Koh ) 한국환경생태학회 2015 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2015 No.1
한라산 구상나무의 고사실태 및 생육상황을 알아보기 위하여 2013년 10월부터 2014년 9월까지 전체의 구상나무 분포지역을 대상으로 조사하였다. 구상나무의 분포 특성과 고사 상황 등을 고려하여 총 10개 지역으로 구분하였다. 각 지역별로 20×20 m 크기의 방형구를 3개소씩 총 30개소에 조사구를 선정하여 조사구 내에 출현하는 구상나무 등 수목에 대한 수고, 흉고, 수관폭 등의 측정과 함께 수목활력도, 고사여부, 어린나무의 발생현황 및 토양의 이화학적 특성 조사도 병행하였다. 한라산 구상나무림내 고사목을 포함한 수목의 개체수는 평균 3,124.2본/ha이며, 이중 구상나무는 64.9%인 평균2,028.3본/ha, 구상나무 외 수종은 35.1%인 평균 1,095.8본/ha의 밀도를 보였다. 구상나무에서 살아있는 개체수는 전체 구상나무의 54.1%인 평균 1,098.3본/ha이며, 고사목은45.9%인 평균 930.0본/ha으로 나타났다. 고사목을 포함한구상나무의 개체수는 남벽등산로 백록샘일대가 평균2,716.7본/ha으로 가장 많았고, 관음사등산로 해발 1,750m왕관릉일대는 1,108.3본/ha으로 가장 적었다. 살아있는 구상나무는 백록샘일대가 평균 1,908.3본/ha으로 가장 많았고, 성판악등산로 해발 1,800m일대가 875.0본/ha으로 가장적게 나타났다. 살아있는 구상나무의 평균 수고는 4.4m였으며, 흉고직경은 14.1㎝로 나타났는데, 지역에 따라 생육상황에 많은 차이를 보였다. 구상나무의 고사목은 성판악등산로 해발 1,800m 일대가 1,625.0본/ha으로 가장 많았고, 관음사등산로 해발 1,750m 왕관릉일대가 500.0본/ha으로 가장 적었다. 한라산 구상나무림내 수목활력도는 전체적으로 건강하고 곧추서서 자라는 수목이 50.1%로 가장 높았으며, 곧추 선채로 죽은 나무가 15.5%, 기운형태로 살아있는 나무가 11.4% 순으로 낮아지는 경향을 보였다. 어린나무의 발생상황은 전체적으로 성판악Ⅱ일대(1,700m)에서 평균 908본/ha으로 가장 많았으며, 윗세오름과 백록샘일대에서는 치수 발생이 거의 이루어지지 않아 지역별로 차이를 보였다. 구상나무 조사지 토양의 화학적 성질은 표토(0~15cm)에서 평균 토양 pH 4.8, 전기전도도 0.76 dS/m, 유기물함량27.94%, 총 질소 0.85%, 유효인산함량 16 mg/kg, 교환성양 이온 K 0.35c㏖c/㎏, Ca 0.79c㏖c/㎏, Mg 0.4 c㏖c/㎏, Na0.22c㏖c/㎏, 양이온교환용량 29.66c㏖c/㎏이었다. 심토(15~30cm)에서 평균 토양 pH 5.3, 전기전도도 0.59dS/m, 유기물함량 20.10%, 총 질소 0.60%, 유효인산함량 7mg/kg, 교환성양이온 K 0.20c㏖c/㎏, Ca 0.37c㏖c/㎏, Mg0.20 c㏖c/㎏, Na 0.23 c㏖c/㎏, 양이온교환용량 27.06 c㏖c/㎏이었다. 구상나무 고사율이 높은 성판악Ⅲ일대(1,800m)와 치수발생이 많은 성판악Ⅱ일대(1,700m)에서는 전체조사구 토양의 평균 화학성분 함량과 비슷하거나 다소 낮았으나 유기물함량이 높은 경향을 보였다. 고사율이 낮은 백록샘일대에서는 전체 조사구 토양의 평균 화학성분 함량보다 낮은 경향을 보였다. 탄질(C/N)비는 구상나무 고사율이 높고 치수발생이 많은 지역은 18~62 범위로 상대적으로 질소가 부족하여 구상나무와 토양 미생물간의 경쟁으로 인한질소기아 현상으로 식물생장이 불량할 수 있다. 구상나무고사율이 높은 지역은 7~12 범위로 에너지원인 탄소는 많으나 영양원인 질소가 부족하므로 미생물 활성이 떨어져 유기물의 분해 속도가 느릴 것으로 생각된다. 한라산 구상나무림은 자생지의 입지환경 특성, 제주조릿대의 확장, 기후변화 등에 의하여 고사 및 생장쇠퇴 가능성이 높아질 것으로 보이며, 향후 구상나무의 천연갱신 등 생육동태에 대한 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.
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제주도 용암동굴 대섭이굴 미생물 막의 독특한 원핵미생물 군집
문종근,정만영,김종걸,박수제,김대신,김종식,이성근,Moon, Jong-Geun,Jung, Man-Young,Kim, Jong-Geol,Park, Soo-Je,Kim, Dae-Shin,Kim, Jong-Shik,Rhee, Sung-Keun 한국미생물학회 2013 미생물학회지 Vol.49 No.2
Cave environment provides special ecosystems for evolution of lives distant from surface environments. We investigated bacterial and archaeal communities of wall biofilm obtained from of a volcanic cave (Daesubee) in Jeju, Republic of Korea. Bacterial and archaeal 16S rRNA genes were PCR-amplified and sequenced using pyrosequencing technologies. Unique prokaryotic communities with low diversities were observed. The main bacterial sequences (ca. 83% of total reads) were affiliated with Pseudonocardia mongoliensis of phylum Actinobacteria and clustered with clones obtained from various caves. Reflection of light on the wall surface of cave might be caused by formation of beads of water caused by hydrophobic filaments of actinobacterial colonies. Main archaeal sequences (ca. 65.7% of total reads) were related with those of I.1a-Associated group of phylum Thaumarchaeota. The sequences were related with that of Candidatus Nitrosotalea devanaterra which was known to oxidize ammonia under acidic condition (ca. pH 5.0). Nutrients leached through volcanic soils contribute formation of unique microbial communities of wall biofilm of cave Daesubee. 동굴환경은 표면 토양환경과는 다른 독특한 생태계를 이루는 것으로 알려져 있다. 본 연구를 통하여 제주도 용암동굴(대섭이굴)의 생물막(biofilm)으로부터 얻은 시료를 pyrosequencing 기술을 통해 16S rRNA 유전자를 증폭하여 세균과 고세균의 군집을 조사하였다. 생물막에 우점하는 세균은 Actinobacteria문(phylum)의 Pseudonocardia mongoliensis (전체 세균 reads수의 82.5%)와 깊은 근연관계가 있었으며, 동굴유래의 다양한 세균들과 같이 무리(cluster)를 형성하였다. 동굴 벽면에 빛을 조사하였을 때 반사되어 빛나는 것은 아마도 방선균의 균사(hypha)들로 이루어진 생물막이 수분을 흡수하지 못하기 때문으로 추정된다. 우점하는 고세균은 Thaumarchaeota문의 I.1a-Associated group (전체 archaeal reads수의 약 66%)에 속한다. 이 고세균 염기서열은 산성 환경(약 pH 5.0)에서 암모니아를 산화하는 고세균으로 알려진 Candidatus Nitrosotalea devanaterra와 높은 근연관계에 있어 동굴환경에서의 질산화에 중요한 기능을 하고 있을 것으로 추정된다. 표층수가 용암토양을 투과하는 과정에서 침출(Leaching)되는 영양분이 대섭이굴 벽면에 다양성이 낮은 독특한 미생물 군집을 형성하는데 기여하고 있는 것으로 추정된다.
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이연제 ( Yun-jae Yi ),김대신 ( Dae-shin Kim ),고석형 ( Suk-hyung Ko ),이근철 ( Keun Chul Lee ),이정숙 ( Jung-sook Lee ),김종식 ( Jong-shik Kim ) 한국환경농학회 2023 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2023 No.0
Gotjawal is a volcanic landform found in Jeju Island. Surface lava flows repeated freezing, weathering, and collapsing over a long period of time, and developed an uneven topography. Sanyang (SY) Gotjawal, located in the western part of Jeju Island, is the most well-developed Gotjawal, with uneven topography caused by numerous collapses of lava flows. The base topography of SY Gotjawal consists of large and small rock masses, so its soil development is very poor; however, constant high humidity contributed to high biodiversity in Gotjawal. Despite its ecogeological value, Gotjawal forest is threatened by human activities, and conservation is needed. The photograph is one of the easiest ways to record nature’s characteristics and convey an appreciation of nature. However, forest vegetation hides geological features in photographs, so we chose illustration as an alternative method to describe the Gotjawal’s overall features. We first took photographs at SY Gotjawal, western Jeju Island, and utilized additional information about its vegetation and geological features. We used Clip Studio 1.12.0 to illustrate the natural features. To reveal the complexity of the Gotjawal, we separated plant and geological parts in the illustration. We drew a cross section of its unique soil layer, including lava flows. In addition to geological sketches, we also described the vegetation and soil chemical characteristics along SY Gotjawal’s elevation. We drew a cross-section of Gotjawal's unique layers, including lava flows. In addition to an eco-geological approach, we described the dominant vegetation and geological characteristics of the three forest layers (trees, shrubs, and herbs) in Gotjawal.
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김종식 ( Jong-shik Kim ),김수인 ( Soo-in Kim ),김대신 ( Dae-shin Kim ),이근철 ( Keun-chul Lee ),이미경 ( Mi-kyung Lee ),이정숙 ( Jung-sook Lee ) 한국환경농학회 2021 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2021 No.-
This study investigates the microbial ecology of the Jeju Geomunoreum Lava Tube System, in both the upstream cave group (Bengdwigul, Utsanjeongul, and Bukoreumgul) and the downstream cave group (Manjanggul, Gimnyeonggul, and Yongcheon Cave). The microbial communities in the distinctive yellow-colored mats of the Jeju Geomunoreum Lava Tubes were analyzed using physicochemical analysis and color analysis. These results were then compared to other yellow-colored mats commonly seen in lava tubes in Hawaii, the Azores Islands, and the Canary Islands. Microbial diversity analysis identified 330 operational taxonomic units (OTUs), with 69 OTUs at Bengdwigul and 267 OTUs at Yongcheon cave. This is a higher microbial diversity than lava tubes in Hawaii, the Azores Islands, and the Canary Islands. It is also the first instance where as many as 15 different phyla have been identified within one lava tube system. The discovered phyla comprise Gammaproteobacteria (20%), Actinobacteria (15.4%), Alphaproteobacteria (10.2%), Planctomycetes (9.8%), Thermodesulfobacteria (8.9%), Cyanobacteria (3.5%), Betaproteobacteria (3.7%), and Firmicutes (3.6%). The whole Jeju Geomunoreum Lava Tube System showed an overall distribution of 8.9% Thermodesulfobacteria and 3.5% Cyanobacteria.
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