Distributional Characteristics and Population Substantiality of Viola mirabilis L.; Rear edge Population in Korea

The rear edge population is considered to have low genetic diversity and high risk of extinction according to a highly isolated distribution. However, the rear edge population is observed to have persisted for an extended period despite the low genetic diversity. As such, it is necessary to understand the ecological process involved in the persistence of the population. Viola mirabilis L. in Korea is considered the rear edge population from the perspective of the worldwide distribution. We surveyed the distribution range of V. mirabilis, which shows the isolated distribution in the central area of Korea, to find out the factors of its persistence. Next, we investigated and accessed the vegetational pattern of habitats, soil environment, phenology, self-compatibility, population structure, and extinction risk factors observed in the distribution area. V. mirabilis was distributed in the understory of the deciduous forest, planted forest of the deciduous conifer and deciduous broad-leaved trees, shrubland, and grassland in the limestone area. We also observed the re-establishment of seedlings in the population, and most of them showed a stable population structure. For chasmogamous flowers, the visit by pollinators has a significantly positive relationship with the production of fruits. However, we found that the production of the cleistogamous flowers was more numerous in all studied populations and that only the cleistogamous flowers were produced despite a more substantial plant size in some populations. The plant size was more related to the production of the cleistogamous flowers than that of the chasmogamous flowers. Accordingly, the cleistogamous flowers significantly contributed to seedling recruitment in the population. We found that the production of the chasmogamous flowers and the cleistogamous flowers did not have a correlation with the factors of the soil analysis except for phosphoric acid. V. mirabilis showed the self-incompatibility characteristics most likely due to the production capability of the cleistogamous flowers. Potential extinction risk factors observed in the distribution area was included the development of limestone mine, the expansion of agricultural fields, and the construction of houses. Although V. mirabilis showed an isolated distribution in the limestone area in the Korean peninsula, it showed a diverse distribution in a wide habitat environment ranging from the grassland to the understory of the trees with relatively low canopy closure rate. Moreover, we concluded that the persistence of the population was possible if we can maintain the current state of multiple populations and stable population structure.

한국이 후방가장자리 개체군인 넓은잎제비꽃(Viola mirabilis L.)의 분포특성과 지속가능성

후방가장자리 개체군은 전형적으로 고도의 고립된 분포에 따라 개체군의 유전적다양성이 낮고 절멸의 위험이 높다고 평가한다. 그러나 유전적다양성이 낮음에도 불구하고 오랜 기간에 걸쳐 개체군의 지속이 관찰된다. 따라서 개체군의 지속에 관여하는 생태적인 과정에 대한 이해가 필요하다. 넓은잎제비꽃은 세계적인 분포에서 한국이 후방가장자리개체군에 해당한다. 한반도의 중부 내륙에 제한적인 분포를 나타내는 넓은잎제비꽃의 지속에 관여하는 요인을 알아보기 위해 먼저 분포현황을 조사하였다. 다음으로 식생 및 토양환경, 식물계절학, 자가화합성 여부, 개체군 구조 그리고 분포지에서 관찰되는 위협요인을 조사하고 평가하였다. 넓은잎제비꽃은 석회암지대의 낙엽활엽수림 하부, 낙엽침엽수와 낙엽활엽수 식재림의 하부, 관목림의 하부 그리고 초원에 걸쳐 분포하였다. 개체군내에서 유묘의 재정착이 관찰되었고 대부분 안정적인 개체군 구조로 나타났다. 개방화는 화분매개곤충의 방문이 열매의 생산과 밀접한 연관이 있었다. 그렇지만 개체군 내에서 폐쇄화의 생산이 보다 왕성하였고 일부 개체군에서는 개체의 크기가 큼에도 불구하고 폐쇄화만을 생산하였다. 개체의 크기는 개방화의 생산에 비해 폐쇄화의 생산에 보다 더 높은 상관이 있었다. 따라서 개체군내의 유묘 보충은 폐쇄화의 기여도가 높은 것으로 판단되었다. 개방화와 폐쇄화의 생산은 토양분석 항목 중 유효인산을 제외하고는 상관이 없는 것으로 나타났다. 넓은잎제비꽃은 자가불화합성으로 이것은 왕성한 폐쇄화의 생산능력이 존재하기 때문으로 생각되었다. 생육지에서 관찰된 잠재적인 위협요인으로는 석회암광산의 개발, 경작지의 확대 및 주택의 건설이 있었다. 넓은잎제비꽃은 한반도에서 석회암지대에 고립되어 분포하지만 초원부터 비교적 울폐도가 낮은 식생하부에 이르기까지 넓은 식생환경에 걸쳐 관찰되었다. 또한 다수의 개체군과 안정적인 개체군 구조를 유지하고 있어 현재와 같은 상태가 유지된다면 개체군의 지속은 가능할 것으로 평가되었다.