백만종을 넘어 천만종에 이를 것으로 추산되는 절지동물 (Phylum Arthropoda)은 지구상에 현존하는 가장 번성한 동물군 중의 하나로서 캠브리아기 생물의 빅뱅 이후 급변하는 환경속에서도 멸종의 길을 걷지 않고 성공적으로 살아남아 오늘날의 다양성을 유지하고 있다. 멸종한 절지동물인 삼엽충(Trilobita)을 제외하면, 현재 서식하고 있는 절지동물들은 다섯 아문으로 나누어진다: 육각류(Hexapoda), 갑각류(Crustacea), 다지류(Myriapoda) 협각류 (Chelicerata), 바다거미류(Pycnogonida), 계통분류학자들은 절지동물과 인접분류군들 (arthropod relatives) -유조동물(Onychophora), 완보동물(Tardigrada), 오구동물(Pentastomida)-의 상호 유연관계와 선구통물 내에서의 계통학적 위치들, 절지동물의 단계통성 혹은 다계통성, 절지동물의 주요 다섯 아문들 간의 계통유연관계 등에 관한 논쟁들을 지난 세기 내내 이어왔다. 최근에 선구등불을 크게 탈피동물 (Ecdysozoa)과 촉수담륜동물 (Lophotrochozoa)로 나누고 탈피동물 내에서 절지동물의 인접분류군 중의 하나가 선형동물 (Nematoda)일 수 있다는 새로운 동물 계통이 발표된 바 있다. 본 종설에서는 이 체계를 기본으로하여 선구동물 내에서의 절지동물과 그 인접분류군들의 계통학적 위치 및 상호유연관계를 우선적으로 언급하므로서 문(Phylum) 준위에서의 절지동물 계통에 관한 논쟁들을 소개하고자 한다. 그 연후에 적지동물의 단계통성에 관한 논쟁, 절지동물 주요 네 그룹 (아문)간의 계통유연관계에 관한 논쟁들에 초점을 맞추어 논하고자 한다. 절지동물의 주요 다섯 아문 중 하나인 바다거미류 (상대적으로 작은 분류군임)의 경우, 다른 주요 네 그룹 (Euarthropoda)의 자매 군으로서 가장 원시적인 형태의 절지류인지, 아니면 협각류의 자매군인지가 논란이 되고는 있을지라도 본 종설에서는 비중있게 다루지 않았다.
간벌 후 하층식생과 낙엽층에 큰 변화가 일어나기 때문에 이로 인한 식식성 절지동물이나 부식성 절지동물의 변화가 예상된다. 1998~2000년(과거 간벌)과 2007년(최근 간벌)에 간벌이 실시된 춘천의 30~50년생 잣나무 조림지를 대상으로 함정트랩법으로 2006년과 2008년에 조사를 실시하였다. 절지동물의 밀도와 군집구조의 변화를 분석한 결과 과거 간벌의 영향은 나타났으나 최근 간벌의 영향은 발견되지 않았다. 간벌로 인한 영향이 부식성 절지동물에서 가장 높은 빈도로 나타났고 그 다음으로는 식식성 절지동물이 높았으며, 포식성 절지동물에서 가장 낮았다. 부식성 절지동물의 다양한 변화는 확인이 되었으나, 식식성 절지동물의 증가는 일부 분류군(식식성 메뚜기목)에서만 발견되었고, 감소한 식식성 절지동물(바구미과)도 있었다. 간벌로 인해 밀도가 증가하는 분류군과 감소하는 분류군의 상쇄효과로 인해 절지동물의 전체 밀도는 변화가 없었다. 군집구조의 경우 연도에 의해 가장 큰 영향을 받았고, 과거 간벌의 영향이 다음으로 강했으나 최근 간벌의 영향은 나타나지 않았다.
초식, 포식, 분해 등 생태학적 서비스를 제공하는 지표 배회성 절지동물은 사과원의 중요한 구성 요소이며, 이들의 군집에 영향을 미치는 잡초는 유기재배와 관행재배 사과원에서 다르게 관리된다. 잡초 관리와 관련된 과수원 관리가 지표 배회성 절지동물의 풍부도와 다양도에 미치는 영향을 평가하기 위해 3년간 연구를 수행하였다. 대부분의 절지동물은 상위분류군과 섭식 기능군으로 분류하였으며, 딱정벌레류는 종 수준으로 분류하였다. 지표 배회성 절지동물의 주요 우점군은 딱정벌레목으로 나타났다. 초식자와 포식자의 풍부도는 유기재배 사과원에서 높은 결과를 보였으며, 딱정벌레류의 풍부도와 다양도 또한 관행재배 과원보다 유기재배 사과원에서 높은 결과를 보였다. 거미목, 딱정벌레목 또는 딱정벌레류의 풍부도는 잡초 관리 빈도와 음의 상관관계를 보였다. 지표 배회성 절지동물은 농업 시스템보다 잡초 관리에 영향을 더 많이 받는 것으로 나타났다.
절지동물은 지금까지 전세계적으로 기록된 동물 총 수의 3/4이상을 차지 하고 있으며, 지구상의 거의 모든 서식처에 살고 있다. 그러므로 절지동물은 우리 인간생활과 벌정한 관계를 맺고 었으며, 이에따라 절지동물의 연구는 동서고금을 막론하고 국가적인 차원에서 지원되고 있다. 그러나 우리의 상황은 선진국 에 비하여 상당히 뒤떨어져 있는 바, 보다 체계적인 연구를 바탕으로 순수학문 과 응용분야가 함께 발전할 수 있도록 국가정책의 배려가 절실하게 요구되고 있다. 따라서 본 논문은 이러한 필요성에 입각하여, 절지동물의 대부분을 차지하고 있는 곤충류와 갑각류를 대상으로 하여 한국 절지동물 연구에 관하여 고찰하였다. 과거 및 현재에 관한 논의에서는 한국산 절지동물의 연구사, 국가정책에 이용된 예, 표본의 보존현황 등을 조사하였으며, 연구의 발전방향에 관한 부분 에서는 이러한 과거 및 현재에 대한 조사를 바탕으로 하여 몇가지 중요사항을 논의하였는데, 이에는 범국가적 표본시설의 건립, 자료의 전산화, 연구방법의 체계적 다양화, 해충관리 전략의 확립, 자연보호와 환경관리에의 기여, 실험재료로서의 으용, 국민복지생활 증진을 위한 연구, 전문인력의 양성과 국가적 지원의 대책 등이 포함되어 있다.
본 연구에서는 간벌 이후 지표 절지동물 군집의 장기적인 변화를 확인하기 위해, 잣나무조림지에서 간벌 전후에 조사되었던 과거 지표 절지동물 군집 자료와 간벌처리 10년 후인 2018년에 채집한 군집 자료를 비교하였다. 조사지역에서는 간벌 이후 10년이 지났으나 여전히 간벌처리에 따른 서식 환경(유기물 깊이, 지표면 식생 피도, 울폐도)의 차이가 나타났다. 2018년 조사된 절지동물 군집은 곤충강파리목, 벌목, 딱정벌레목, 톡토기강 톡토기목, 거미강 거미목 순으로 우점하였고, 간벌처리 조건 중 강도간벌에서는 거미강 거미목, 곤충강 딱정벌레목과 벌목이, 약도간벌에서 톡토기강 톡토기목과 곤충강 파리목이 가장 많이 나타났다. 간벌 직후인 2008년에 비해 2018년 곤충강 딱정벌레목과 파리목, 벌목, 갑각강 등각목의 개체수는 감소하였고, 곤충강 노린재목과 메뚜기목의 개체수는 증가하였다. 2018년의 지표 절지동물 군집은 간벌 이전인 2006년 군집에 비해, 간벌 직후인 2008년 군집과 유사한 것으로 나타났다. 본 연구는 지표 절지동물 군집의 변화를 조사지역 및 간벌처리 조건에 따라 나타내어, 차후 산림 내 간벌 계획 작성 또는 간벌을 이용한 산림 자원 관리에 대한 기초 자료를 제공한다. 이후로 다양한 간벌처리지 내 조사 등이 수반된 추가 연구가 수행된다면, 간벌로 인한 산림 절지동물 군집 변화를 더욱 명확하게 규명할 수 있을 것이다.
산지초지의 관리 강도가 약해지면서 다양한 식물 군락이 형성되었다. 초본 군락은 흰겨이삭 - 큰조아재비 군락, 왕포아풀 군락, 김의털 군락 및 애기수영 군락이었고, 목본 군락은 덤불조팝나무 - 꼬리조팝나무 군락이었다. 군락에 따라 토양 미소동물 및 지표면 서식 절지동물의 군집 차이가 관찰되었다. 토양 화학성은 식물 군락에 따라 달랐으며, 이차적으로 다른 생물군에 영향을 주었다. 토양 선충은 같은 식성이라도 목 단위에서 다른 반응을 나타냈으며, 식물 섭식성 선충은 애기수영과 밀접한 관계를 보였다. Collembola나 Oribatida와 같은 미소절지동물의 밀도가 다른 것은 기질이 되는 유기물이나 미생물의 양이 식물 군락에 따라 다르기 때문인 것으로 추측된다. 지표면 서식 절지동물은 식물 군락별 군집 특성이나 종 수가 달랐다. 이것은 식생 구조와 구성이 절지동물의 다양성에도 영향을 준다는 것을 보여준다.
토마토나 고추 등의 유용작물에 자주 발생하여 생산량을 저하시키는 오이모자이크병에 대한 저항성을 높여 생산량을 증대시키기 위하여 개발된 CMVP0-CP (Cucumber mosaic virus-coat protein) gene이 삽입된 유전자 변형 CMVP0-CP 고추 (line 7)에 대한 환경위해성을 평가하였다. 2007년 고추의 생육기간 동안 절지동물의 군집구조를 3회(6월 19일, 7월30일, 8월 31일)에 걸쳐 조사를 하였다. 두 가시의 고추, 즉 모본(P915, nTR)고추와 유전자변형 고추(CMVP0-CP (line 7), TR)의 꽃과 잎에 서식하는 곤충을 포함한 절지동물의 군집구조를 파악하기 위하여 곤충을 포획할 수 있는 곤충진공포획기를 사용하여 절지동물을 정량적으로 채집하였다. 절지동물의 군집은 채집 시기별로 출현 종과 빈도수에 차이는 있었지만 두 작물간의 군집 구조는 통계학적으로 차이를 나타내지 않았다. 지금까지 수행된 본 연구결과를 근거로 판단하여 볼 때, 유전자 변형 고추로 인한 비표적 생물체의 군집구조가 모본 고추의 군집구조와 차이가 나타나지 않아 환경 위해서도 없는 것으로 볼 수 있지만, 좀더 확실한 유전자변형생물체인 고추의 환경위해성이 없다는 결론을 얻기 위해서는 추가적인 연구가 수행되어져야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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