시대에 따라 변화되는 생태계와 생태학

 

1) 에너지의 흐름

생태계를 구성하거나 생태계에 영향을 미치는 요인은 에너지와 먹이의 흐름을 기초로 볼 때 태양. 무기물질. 생산자. 1차소비자. 2차소비자. 분해자들 6가지로 나뉜다. 

태양은 생산자가 양분을 만드는 데 필요한 에너지를 공급한다. 풀과 나무 같은 녹색식물로 구성된 생산자는 광합성을 통해 양분을 만든다. 식물이 생장하기 위해서는 인이나 물 같은 무기물도 필요하다. 1차 소비자에는 쥐 , 토끼, 메뚜기와 같은 초식동물이 포함된다. 여우나 족제비와 같은 2차소비자는 다른 동물을 잡아먹는 육식동물이다. 세균이나 곰팡이와 같은 분해자는 동식물의 시체를 무기양분으로 분해한다. 무기양분은 토양으로 되돌아 가서, 식물에 의해 다시 이용된다. 먹이의 형태로 에너지가 흘러가는 일련의 단계를 먹이연쇄자라고 한다. 풀을 생산자로 하는 간단한 먹이연쇄를 생각해보자. 토끼와 같은 1차소비자가 풀을 먹는다. 그리고 토끼는 여우나 매같은 2차소비자의 먹이가 된다. 분해자는 동물의 배설물 분만 아니라 죽은 풀이나, 토끼, 여우, 매의 시체를 분해한다. 대부분의 생태계에는 여러 종류의 생산자. 소비자. 분해자가 있기 때문에 이들이 형성한 먹이연쇄가 서로 얽혀서 먹이그물을 이룬다.

생물은 거의 모두 에너지 효율이 낮다. 즉, 생물은 자기가 이용할 수 있는 에너지 중에서 극히 일부만을 화학에너지로 전환하여 저장한다.먹이연쇄의 각 단계에서 많은 에너지가 소비되므로 모든 생태계는 에너지 피라미드를 형성한다. 생산자는 이 피라미드의 맨 아래에 위치하고, 1차 소비자가 다음 단계를 형성하며, 2차소비자는 맨 위에 위치한다. 많은 육상 생태계에서 에너지피라미드는 생물량 피라미드와 일치한다. 즉 식물의 총생물량은 초식동물의 총생물량보다 많고, 초식동물의 총생물량은 육식동물의 생물량보다 많다.

 

2)물질의 순환

생물의 몸은 몇가지 화학원소와 화합물로 구성되어 있다. 그 중 중요한 것은 물,탄소,수소,질소,산소,인,황 등으로 이들은 모두 생태계 내에서 순환한다.

한 예로 인의 순환을 살펴보자. 생물은 모두 인이 필요하다. 식물을 토양에서 인화합물을 흡수하고, 동물은 식물이나 다른 동물을 먹음으로써 인을 얻는다. 동물이나 식물이 죽으면 분해자가 유기물을 분해하여 인을 다시 토양으로 돌려보낸다. 

따라서 잘 보존된 생태계에서는 인의 총량이 일정하게 유지된다. 그러나 인간이 생태계의 평형을 깨뜨리면 대개 인이 누출되어 생태계 내의 식물이 감소한다. 사람이 인의 순환을 방해하는 한 가지 예는 숲을 농지로 바꾸는 것이다. 숲을 보호하지 않으면 인은 토양에서 빠져나와 강과 호수로 흘러들어간다.

 

3)생태계의 변화

과거에는 균형잡히고 거의 변하지 않는 생태계가 극상에 도달한 생물 군집을 잘 표현하는 개념이었다. 그러나 최근 수십 년간 이루어진 생태계연구는 생태학의 몇가지 개념을 바꾸어 놓았다. 아일로열섬의 개체군 연구에서 나온 결론들이 이러한 변화를 보여준다. 이 섬에는 오랫동안 엘크도 늑대도 없었다. 그런데 1900년경 처음으로 엘크가 헤엄쳐 건너왔고 엘크의 수는 계속 증가하여 1930년에는 3,000마리나 되었다. 엘크의 수가 증가함에 따라 먹이가 되는 식물이 귀해졌고, 엘크는 그 수가 다시 줄어들었다. 엘크의 수가 다시 증가하기 시작한 1949-1950년에 늑대가 섬으로 건너 왔다. 늑대가 엘크를 잡아먹으면서 엘크의 수는 늘어나 결국 엘크 600마리와 늑대 20마리로 이루어진 매우 안정된 먹이연쇄균형이 이루어졌다.

생태학자들은 포식자가 먹이의 수를 조절하여 생태계의 질서와 안정이 유지되는 예로 아일로열섬을 제시했다. 추가로 이루어진 연구에서 엘크의 수를 조절하는 데에는 늑대 뿐 아니라, 엘크의 먹이가 되는 식물과 그 식물에게 필요한 양분의 변화도 큰 영향을 미친다는 것이 밝혀졌다. 아일로열섬에서 늑대의 수가 감소한 원인은 엘크의 부족보다 근친교배와 질병때문인 것으로 보인다. 자연에는 그 균형이 유지되도록 돕는 여러가지 장치들이 있기 때문에 개체군을 전체 생태계를 바라보는 차원에서 이해할 필요가 있다.

 

4) 생태적 지위

 

어떤 종의 생물이 생태계에서 차지하는 위치. 생물의 구조적인 적응, 생리적 반응, 행동양식에 따라 결정되며 생물 생활에 필요한 물리적, 화학적, 생물적인 요인 모두를 포함하는 개념이다. 즉, 무엇을 먹고, 누구에게 먹히며, 행동범위는 어떠한지, 다른 생물이나 환경에 미치는 영향은 무엇인지 모두 고려해야 한다. 같은 종이라도 장소에 따라 생태적 지위가 달라질 수 있으며, 생장 과정 중 변태를 하는 생물도 자라면서 생태적 지위가 달라질 수 있다. 예를 들어, 올챙이는 1차소비자이지만 개구리가 되면 2차소비자가 된다.