Laboratory Ⅳ

Dentroecology :

가문비나무를 모두 잘라낸 곳에서의 사시나무의 성장

실습실험 시간 - 60분 : 40점

재료 및 기구.

IBO 등록 시 받은 실험 기구가 필요하다.

기타재료 :

1. 데이터 기록지. 데이터 기록지에는 답안지의 표와 동일하다. 데이터는 반드시 답안지에 기록해야 한다. 데이터 기록지에 쓰지 마시오.

2. 10개의 표지된 사시나무 원판. 원판에 어떤 표시도 하지 마시오.

3. 줄자 1개

4. 자 1개

5. 확대경 1개

개요

사시나무가 가문비나무 숲을 모두 베어낸 지역의 빈 공간을 침입하였다. 모든 나무가 같은 해에 정착하지는 않았으나, 모두 8년 이상은 되었다. 새로운 숲의 발달이 시작된 지 18년후, 사시나무의 길이 생장과 부피생장을 과거의 기록을 통해 알아보고자 한다. 나이테는 나무의 나이(수령)에 따른 나무줄기의 직경을 측정하는 데 사용될 수 있다.

Q1. 사시나무 줄기 횡단면을 나타내는 다음 사진(그림1)을 보고, 아래 보기 각각에 해당하는 것을 그림1의 번호에 하나씩 고르시오. (11점)

Code Table:

A.	수피(깝질)(Bark)
B.	수(Pith)
C.	추재(Latewood)
D.	춘재(Earlyeood)
E.	분열조직(Meristem)
F.	나이테(Annual ring)
G.	유관속 형성층(Vascular cambium)
H.	체관부 세포들(Phloem cells)
I.	물관부 세포들(Xylem cells)
J.	코르크층 세포들(Cork cells)

 이 지역에서 사시나무 줄기가 성장하는 형태는 종내 경쟁의 결과를 분석하는 데 이용된다. 일반적으로 시간이 지남에 따라 나무의 밀도가 증가하고 커지기 때문에 경쟁의 영향은 점점 더 커진다.

Q2. 반드시 사시나무가 아니더라도 어떤 나무 종에서 햇빛에 대한 종내 경쟁의 결과로 옳은 것만 모두 고른 것을 아래 답지에서 고르시오.

1. 시간이 지남에 따라 사망률이 증가한다.

2. 줄기의 길이 생장이 매년 감소한다.

3. 줄기(개체)들에서 나무높이(길이) 생장률의 변이(차이)가 증가한다.

4. 줄기 직경의 생장이 매년 감소한다.

5. 줄기(개체)들에서 부피 생장률의 변이(차이)가 매년 증가한다.

6. 이웃하는 나무들에 의해 생기는 그늘에 대한 반응으로 매년 줄기의 길이 생장률이 가속화된다.

다음 중 옳은 것은?

A. 1, 2, 4

B. 1, 3, 5

C. 1, 2, 4, 6

D. 위의 내용 모두

E. 1, 2, 3, 4, 5

 이 실험의 목적은 사시나무의 부피 생장과 (또는) 길이 생장이 다른 사시나무의 침입시기에 따라 어떻게 다른지 알아보려고 아는 것이다. 다시 말해서, 침입 시기는 줄기의 연령을 측정하면 알 수 있기 때문에 나무의 생장이 나무의 연령에 따라 어떻게 달라지는지 알아보려고 한다.

방법과 결과

 20m×20m 삼림 방형구내에서 자라고 있는 모든 나무를 기저부에서 자르고 표시코드 번호를 붙인 다음 줄기 높이를 측정하였다. 잘라낸 나무 중에서 10개를 무작위 표집하여 줄기 기저부에서 줄기를 횡으로 잘라낸 원판을 학생에게 주었다. 데이터 기록지의 표1에 나무원판 코드번호와 줄기의 높이가 주어져 있다. 줄기에 붙여진 코드와 높이를 답안지에 옮겨 쓰시오.

T1. 표1에 값을 채우시오.

• 각 나무 원판에서 나이테의 숫자를 세어서 답안지의 표1에 적으시오.(2점)

알림 : 첫 몇 년간의 나이테는 나무가 썩어서 잘 알아보기 어렵기 때문에 첫 5년간 생긴 나이테는 현미경으로 관찰하여 그 첫 5년의 나이테 위치를 표시해 두었다. 그러므로 학생은 이 표시 다음부터 나이테의 숫자를 세어서 그 값에 5년을 더하기로 한다.

• 나무 원판의 부피 생장은 방위에 따라 다르기 때문에 원판이 완전히 원의 형태가 아니다. 그러므로 평균 직경값은 원 둘레값을 이용해서 계산된다. 제공된 줄자를 이용하여 각 원판의 둘레를 측정하고 그 값을 답안지의 표1에 적으시오.(2점)

• 원둘레 계산 공식을 사용하여 평균 직경값을 계산하고, 이 값을 답안지의 표1에 적으시오.(1점)

• 제공된 자를 이용하여 첫 5년간에 해당하는 나이테의 총 폭(나무 중심으로부터 표시한 곳까지의 길이)를 측정하고 이 값을 답안지의 표1에 적으시오. (1점)

• 자를 이용하며, 마지막 5년 동안의 나이테 총 폭을 선으로 표시된 최대 직경선상에서 측정하고, 이 값을 답안지의 표1에 적으시오.(1점)

G1. 답안지에 있는 모눈종이에 줄기의 나이(a)와 높이(h)의 관계를 나타내는 분산도 그래프1을 완성하시오.(2점)

G2. 답안지에 있는 모눈종이에 줄기의 나이(a)와 직경(d)간의 관계를 나타내는 분산도 그래프2를 완성하시오.(2점)

G3. 답안지에 있는 모눈종이에 줄기의 나이(a)와 처음 5년 동안 형성된 나이테의 폭(f5)와의 관계를 나타내는 분산도 그래프3을 완성하시오.(2점)

G4. 답안지에 있는 모눈종이에 줄기의 나이(a)와 마지막 5년 동안 형성된 나이테의 폭(부피생장)(ℓ5)의 관계를 나타내는 분산도 그래프4를 완성하시오.(2점)

주의 : 가로축과 세로축에 코드기호(a, d, h, f5, ℓ5)와 눈금값 등 각종 표기 내용을 적절히 표시하는 것을 잊지 마시오.

G5. 나무연령과 높이 사이의 관계를 나타낸 그래프가 정상관관계를 가지는 것으로 나타날 때, 주어진 표1과 표2를 이용하여 선형회귀식을 계산하고 계산된 회귀식을 그래프로 그리시오.(1점)

주의 : 나이테 샘플과 주어진 데이터 기록지에 나무의 연령을 제곱한 값의 합과 연령의 높이를 곱한 값의 합은 주어져 있다. 그러므로 이들을 계산할 필요는 없다. 데이터 기록지에 있는 이 값들을 답안지에 옮겨 적으시오.

T2. 답안지의 표2를 채우시오.(8점)

표1이 완전히 채워졌는지 확인하시오.

토의

Q3. 학생이 그린 그래프에 의하면 종내 경쟁이 어떤 결과를 가져왔다고 할 수 있는가?

1. 그늘에 있는 개체에서 작은 키

2. 그늘에 있는 개체에서 작은 직경

3. 그늘에 있는 개체에서 축소된 줄기지지구조

4. 동일한 연령의 개체들에서 보여지는 나무높이 변이의 증가

5. 동일한 연령의 개체들에서 보여지는 직경의 변이 증가

다음 중 옳은 것은?(1점)

A. 1, 2, 3, 4 와 5

B. 1, 2, 와 3

C. 2, 3 과 5

D. 2 와 4

E. 4 와 5

Q4. 다음 중 학생이 만든 그래프가 제안하는 것은?

1. 모든 나무를 잘라낸 곳에 늦게 침입한 개체들의 성장이 줄어든 것은 사시나무가 스트레스에 견디는 성장 전략을 가졌음을 제안한다.

2. 그래프들은 어떤 경쟁력을 제안한다. 이것은 늦게 들어오는 개체는 일찍 들어온 개체와 동일한 길이 생장률을 가지기 때문이며, 이것은 나무 연령과 높이 사이의 정비례적 상관관계에 의해 알 수 있다.

3. 그래프를 종합하면, 후에 들어온 개체가 잠재적으로 높은 사망률을 가진다.

4. 그래프4는 사시나무의 성장전략이 거친 땅에서 자라는 식물이 가지는 전략임을 제안한다 : 즉, 가용한 자원을 이용하는 장점을 가진 천이 초기의 빠른 성장.

다음 중 옳은 것만 나열한 것은? (1점)

A. 1 과 3

B. 2 와 4

C. 2, 3 과 4

D. 4

Q5. 그래프3과 4에 의해 제안되는 것은? (1점)

1. 나무를 모두 제거한 후 경쟁효과는 시간에 따라 증가한다.

2. 단지 초기 몇 년 동안 그 장소에 도착한 나무들만이 (비록 모든 개체가 그러하지는 않지만) 벌목에 앞서 마지막 몇 년 동안은 높은 부피 생장률을 유지할 수 있었다.

3. 점유한 장소에서 그늘의 양의 차이는 그래프3에서 보여지는 높은 변이에 대한 이유 중의 하나가 될 수 있다.

4. 그래프3과 4의 결과는 아마도 높은 변이에 의해 숨겨진 정상관관계가 반영된 것이다.

옳은 답만 나열된 것은?

A. 1, 2 와 3

B. 4

C. 1, 2, 3 과 4

D. 1 과 3

E. 2 와 4

Q6. 다음 진술문들 중에서 그래프에 나타난 결과에 영향을 미칠 수 있기 때문에 분명히 고려해야 할 필요가 있는 것은?

1. 나이테 폭에서 연성장률은 현재 줄기 직경과 관련이 있다. 이러한 이유 때문에 상대 성장률의 계산이 오류를 줄일 것이다.

2. 각 줄기의 성장 차이는 모든 나무들을 벌목한 후의 기상조건의 차이와 관련시켜 평가되어야 한다.

3. 초식 동물(곤충, 사슴 등 그 지역에서의)과 질병 같은 생물적 요소들이 특정 수령의 나무에 해를 입히거나 죽게 하는 원인이 되었을 수도 있으며, 이것이 결과를 다르게 했을 수도 있다.

4. 결론적인 결과를 얻기에 표본 수가 너무 적다.

다음 중 옳은 것만 나열한 것은?(1점)

A. 모두 다 옳지 않다.

B. 모두 다 옳다.

C. 1과 4만 옳다.

D. 2, 3, 4가 옳다.

E. 2와 3이 옳다.