1. 서론

지구 전체 육지의 약 1-3%를 차지하고 있는 도시는 전 세계 인구의 약 60% 이상이 거주하고 있는 것으로 보고되고 있다(Davis, 2015; Potere and Schneider, 2007). 이러한 도시화는 급격한 인구 증가와 이로 인한 생활 공간 확대에 의한 생물 및 비생물적 환경 변화를 야기한다(McDonnell et al., 1997; Niemelä et al., 2000). 특히 도시화는 서식지 단편화를 유발하며 도시 경관에 이질적인 매트릭스를 형성하게 된다(Alberti, 2005; Robinson, 2005). 이는 다양한 온도, 토양 수분 함량 및 식생을 가진 이질적인 서식지 모자이크를 형성하여 동일한 도시 지역 내에서도 많은 곤충들이 지역적으로 상이한 발생 특성을 보이는 원인이 된다(McIntyre et al., 2001; McKinney, 2008; Savage et al, 2015).

국내에서는 도시화 과정에서 산림의 단편화가 진행됨에 따라 도시 내 녹지 공간 확보를 목적으로 공공시설 형태인 도심공원이 집중적으로 조성되었다. 특히 서울의 경우 2018년 기준 서울특별시 전체 면적의 27.8%가 공원으로 지정되어 관리되고 있으며 도심 내 공원 녹지의 비율을 늘리기 위하여 도심공원을 계속 늘려가고 있다(Ko, 2020). 국내에서 도심 공원은 공원녹지법 및 도시숲법을 기반으로 조성 목적에 따라 도시공원과 도시숲으로 분류할 수 있다. 도시공원은 주민의 생활 편의와 여가 공간 제공에 초점을 두고 있으며 도시숲은 생태적 보존과 환경 관리를 중점으로 하고 있다. 특히 도시숲은 자연적인 숲에 비해 규모가 작고 단편화되어 있으며 더 고립된 특성을 가지고 있다(Dreistadt et al., 1990). 반면 도시공원은 개방된 캐노피와 인공적인 식재로 인하여 도시숲에 비해 높은 온도를 보인다(Yilmaz et al., 2007). 이러한 도심 공원의 특성은 도시 지역의 희귀 토착종에게 잠재적인 서식지 플랫폼으로 작용한다(McKinney, 2002). 특히 매미는 나무 수액을 먹는 대표적인 초식 곤충이기 때문에 다양한 목본식물이 조성된 도심 공원에 대한 높은 선호도를 보이는 것으로 알려져 있다(Hertach and Nagel, 2013).

전 세계 다양한 환경에 널리 분포하는 매미는 지상 생태계에서 중요한 생태적 역할을 하는 곤충으로 알려져 있다. 실제로 먹이망의 하위 단계에 위치하는 매미는 새와 벌 등 포식자에게 중요한 먹이 자원을 제공하며(Koenig and Liebhold, 2013) 매미의 탈피각과 사체는 토양에 유기물을 공급하여 생태적 순환을 촉진시킨다(Menniger et al., 2008; Sato and Sato, 2015). 매미는 약충 시기에 땅속의 식물 뿌리로부터 수분과 영양분을 섭취하며 성장하는데 이 과정에서 기온과 강수량과 같은 기상 요인은 약충의 생존과 성장에 직간접적으로 영향을 미친다(Moriyama and Numata, 2019). 따라서 매미의 발생 양상은 해당 지역의 식생 상태와 토양의 건강성을 반영하며 지역 생태계 건강성을 평가하는 지표로써 중요한 의미를 갖는다(Pons et al., 2023).

매미의 발생과 분포는 온도, 강수량 등 다양한 기후 요인에 의하여 영향을 받기 때문에 기후 변화가 생물종의 시공간 분포에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 자료로 활용된다(Moriyama and Numata, 2019). 최근 다양한 연구에서 기후 변화에 따른 평균 온도의 상승이 매미의 시공간적 분포와 발생 양상에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다(Nguyen et al., 2017). 이러한 변화는 단순한 계절적 요인뿐 아니라 열섬 현상과 같은 도심 환경 특성과도 밀접하게 연관되어 있으며 이를 통해 도시화와 기후 변화의 상호작용을 이해하는 데 유용한 정보가 된다(Kim et al., 2016). 이러한 특성 때문에 매미의 발생 시기와 분포는 도심 지역 생태계의 건강 상태와 기후 변화의 영향을 나타내는 중요한 지표로 활용될 수 있다(Menninger et al., 2008). 본 연구에서는 도심 기상 및 공원의 형태 등 도시의 이질적 환경 조건이 도심공원 내 매미의 구성과 밀도에 어떠한 영향을 미치는지 파악하고자 하였다. 이에 시간에 따른 도심 공원 내 매미의 발생 양상을 조사하고 매미 발생에 영향을 미치는 기상 요인인 온도, 습도와의 관계를 분석하였다. 이를 통해 환경 변화가 매미 발생에 미치는 영향을 파악하기 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다.

2. 재료 및 방법

도심 공원에서 발생하는 매미의 발생 특성을 분석하기 위하여 대표적인 도심공원인 아시아공원과 청담공원 두 곳에서 매미 탈피각을 수거하여 분석을 진행하였다(Table 1). 1986년 아파트 건립과 함께 조성된 아시아공원은 주민 문화 및 휴식 공간의 목적으로 조성된 대표적인 도시형 공원이며 청담공원은 1990년 조성된 산지형 공원으로 도시숲의 형태를 띄고 있다. 공원의 면적 및 수목 분포에 따라 매미 서식지 분포를 고르게 반영할 수 있도록 아시아공원과 청담공원 각 8개와 7개의 방형구에서 3 m 채집망을 이용하여 방형구 내에서 발생하는 매미 탈피각을 모두 수거하여 종 동정 및 발생 개체수를 측정하였다. Simon et al. (1981)은 주기성 매미의 발생 양상을 조사하기 위하여 25×25 m 방형구를 사용하였으며 본 연구에서는 매미가 땅속에서 올라와 나무 등으로 이동하여 우화하는 특성 및 대상 도심 공원의 현지 여건(통행로, 접근성 등)을 고려하여 방형구의 크기를 중심목을 기준으로 직경 20 m로 설정하였다.

본 연구에서는 매미의 생태적 특성을 고려하여 매미가 우화하여 활동을 끝내는 여름철(6-8월) 동안 조사를 수행하였다. 조사는 2015년부터 2017년까지 3년간 매미가 출현하는 6월부터 8월까지 매주 1회씩 매미 탈피각 수거를 통해 발생량을 측정하였으며 전년도에 발생한 탈피각이 본 조사에 포함되는 것을 방지하기 위하여 매년 조사가 시작되기 전 기존에 발생한 탈피각은 모두 제거하였다. 매미 탈피각을 통한 매미 발생량 조사는 시간의 경과에 따른 훼손이 적고 매미 개체군 밀도에 영향을 미치지 않는 방법으로 매미 발생량 조사에서 일반적으로 사용되는 방법이다(Young, 1981). 특히 매미 탈피각은 형태적 특징에 따라 종 간 뚜렷한 차이를 보이고 있어 매미 탈피각의 형태적 분류키를 이용하여 종 동정을 수행하였다(Lee et al., 2012).

시간에 따른 매미 발생량과 기상 요인 간의 관계를 비교하기 위하여 온습도 로거(EL-USB-2-LCD+; Lascar Electronics, Wiltshire, England)를 통해 조사 지점 주변의 네 가지 기상 요인(일평균 온도, 일평균 최고온도, 일평균 최저온도, 일평균 습도)을 측정하였다. 온습도 로거는 외부 영향을 최소화하기 위하여 중심목의 2-3m 높이에 설치하였으며 직사광선 및 강수에 의한 영향을 최소화하고 주변 환기가 잘 될 수 있도록 개방된 나뭇가지 아랫부분에 설치하였다. 로거 측정 단위는 1시간으로 하였으며 분석에서는 일평균 값을 활용하였다.

두 도심공원에서 조사 연도별 매미 탈피각 발생량 간의 상관관계를 평가하기 위하여 Pearson 상관계수를 계산하였으며 두 도심공원 간 환경인자 비교는 Student’s t-test를 사용하였다. ANOVA 검정은 매미 종별 탈피각 발생량의 차이를 비교하기 위하여 사용되었으며 Tukey 다중 비교 검정은 사후분석(post hoc)으로 수행되었다. 이러한 통계 분석은 모두 R 컴퓨팅 환경(ver. 4.4.2; R Foundation, Vienna, Austria)에서 이루어졌다.

3. 결과

2015년부터 2017년까지 도심공원인 아시아공원과 청담공원에서 수거한 매미 탈피각을 통한 매미 발생량 조사 결과 참매미(Hyalessa maculaticollis), 말매미(Cryptotympana atrata), 유지매미(Graptosaltria nigrofuscata), 쓰름매미(Meimuna mongolica), 털매미(Platypleura kaempferi), 애매미(Meimuna opalifera) 6종이 출현하였다. 청담공원에서는 총 3,204개체의 탈피각이 수거되었으며 참매미가 2,443개체(76.2%)로 청담공원에서 가장 우점하는 종으로 나타났다(Tukey 검증, p<0.05) (Fig. 1). 아시아공원에서는 말매미와 참매미가 다른 종들보다 많았고 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Tukey 검증, p<0.05), 특히 말매미는 891개체(54.3%)로 가장 많은 발생량을 보였다. 그러나 쓰름매미, 털매미, 애매미 3종은 조사 기간 동안 두 도심공원 모두에서 15개체 이하의 매우 낮은 빈도로 발생량이 조사되었다.

매미 탈피각 발생량은 아시아공원과 청담공원 모두 각 조사 연도 간 유의한 상관관계를 보이는 것으로 나타났다(Pearson 상관분석, r>0.77; p<0.05). 특히 조사 기간 동안 매미 탈피각은 7월 3주차부터 증가하기 시작하였으며 2015년도 청담공원을 제외하고 두 도심공원 모두에서 8월 1주차 때 가장 많은 매미 탈피각 발생량이 조사되었다(Fig. 2). 8월 1주차 이후 매미 탈피각 수는 급격하게 감소하는 것으로 나타났으나 2017년 청담공원에서는 8월 3주차까지 높은 발생량을 보였다. 연도별 발생은 아시아공원(평균 64.9개체)과 청담공원(평균 162.8개체) 모두에서 2017년에 가장 높게 나타났으며 2015년에 가장 낮았다(아시아공원, 평균 55.0개체; 청담공원, 평균 86.7개체).

조사 기간 동안 아시아공원의 평균 온도는 26.5℃ (범위, 23.8-30.1)로 청담공원의 평균 온도 25.7℃ (범위, 23.0-29.4)보다 유의하게 높게 나타났다(t=4.39; p<0.01) (Fig. 3). 특히 조사 기간 동안 8월 3주차 전후로 가장 높은 온도 분포를 보였으며 연도별로는 2016년이 다른 시기들에 비해 높게 나타났다. 반면 습도는 청담공원이 평균 76.2%로 아시아공원(평균 75.4%)보다 높았으나 통계적인 차이는 나타나지 않았다(t=-0.77; p>0.01) (Fig. 3).

4. 결론 및 토의

본 연구는 도심 공원 내에서 매미의 발생 양상과 주요 기상 요인인 온도, 습도를 조사함으로써 기후 변화와 도시화가 매미 발생에 미치는 영향을 이해하기 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다. 연구 결과 아시아공원과 청담공원에서 관찰된 6종의 매미 중 청담공원은 참매미(76.2%), 아시아공원은 말매미(54.3%)와 참매미(40.3%)가 각각 가장 많이 발견되었고 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Tukey 검증, p<0.05)(Fig. 2). 매미 탈피각 발생량은 주로 7월 중순부터 급격히 증가하여 8월 초에 최고치를 기록한 후 감소하는 경향을 보였으며 2015년에서 2017년 사이 매미 탈피각 발생량은 점차 증가하는 양상을 보였다(Fig. 2).

아시아공원과 청담공원이 모두 도심공원임에도 종 구성과 발생량의 차이를 보인 것은 각 공원의 위치와 서식지 조건에 따른 온도와 습도 차이가 매미 발생에 중요한 영향을 미친 것으로 판단된다(Kim et al., 2017). 실제로 아시아공원은 느티나무와 벚나무류가 우점하는 평지형 인공 식재림으로 구성된 도시형 열린 공원이며(Yu, 2015) 청담공원은 참나무류가 우점하는 야산의 원형에 산책로를 조성한 산지형 공원이다(Kang and Lee, 2007). 이러한 차이는 두 공원의 여름철 평균 온도에서 유의한 차이를 야기하였다. 낮은 저지대와 열린 공간을 선호하는 말매미와는 달리 참매미(Lee and Hayashi, 2003)는 저지대뿐 아니라 해발 1,000 m 이상의 고지대 산림에서도 서식하는 것으로 보고되고 있어 산지형 공원인 청담 공원에서 높은 발생량을 보인 것으로 판단된다(Lee, 2005; Wang et al., 2014). 더불어 장마 동안의 충분한 수분 공급으로 인하여 토양의 연화 작용이 발생하게 된다. 따라서 매미 유충이 우화를 위해 지면으로 올라오는 과정이 쉬워져 유충의 발생이 늘어나는 데 기여한다(Moriyama and Numata, 2011).

본 연구 결과는 매미 종의 발생 경향을 이해하는 데 의미 있는 자료를 제공하며 향후 기후 변화로 인한 생태적 변화를 감지하는 기초 자료로 활용될 수 있다. 다만 본 연구는 도심공원에서의 시간에 따른 매미 발생과 매미 우화에 직접적인 영향을 미치는 기상 요인인 온도, 습도에 대한 영향에 초점을 맞추어 분석을 진행하였으며 도심공원의 특성상 토지 피복 및 수목 구성과 같은 서식지 요인들은 시간에 따른 변화보다는 지역 및 공원 간 차이가 뚜렷하게 나타나기에 후속 연구를 통해 별도의 분석을 진행하였다. 이러한 복합적 요인들에 대한 분석은 국내 도심 공원 내 매미 발생 경향을 보다 종합적으로 이해하는 데 필수적이며 나아가 기후 변화와 도시화가 매미와 같은 주요 생물종에 미치는 영향을 근본적으로 이해하고 관리하기 위해서는 다양한 도시 환경에서의 장기적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

Acknowledgements

We thanks to Go JH, Na SM, Park BS, Lee TK, Cha YB, and Lee DJ of Incheon National University for their assistance in collecting cicada exuviae.

Notes

Conflict of Interest

On behalf of all authors, the corresponding author states that there is no conflict of interest.

Funding Information

This work was supported by a grant from the National Institute of Ecology (NIE), funded by the Ministry of Environment (MOE) of the Republic of Korea (NIE-B-2024-01, NIE-B-2024-38).

Data Availability Statement

The data that support the findings of this study are openly available in EcoBank at https://doi.or.kr/10.22756/GEO.20240000000908.

Fig. 1.

Occurrence of cicada exuviae by species in two urban park.

Fig. 2.

Comparison of temporal changes in cicada exuviae occurrence. (A) Asian Park and (B) Cheongdam Park. The first three letters on the X-axis represent the sampling month, and the last number indicate the sampling week.

Fig. 3.

Temporal changes in temperature and humidity from June 2015 to August 2017. (A) Asian Park, (B) Cheongdam Park. The first three letters on the X-axis represent the sampling month, and the last number indicate the sampling week.

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Appendix

Figure & Data

References

Citations

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