생태계의 구성인자와 기능

 

생태계의 구성인자

 

1. 생태계의 구성과 균형

 생태계는 동물과 식물의 생물적인 요소와 땅이나 공기 같은 비생물적인 요소로 이루어져 있습니다. 인간이 땅 위에서 공기를 이용해 살아가는 것처럼 생물체는 비생물적인 요소를 이용하고 그 조건 안에서 살아가는 것입니다. 비생물적인 요소는 생명체가 살아가는 데 필요한 여러 가지 물질과 생의 조건을 제공해 줍니다. 이러한 생물체와 비생물적인 요소가 바로 자연환경입니다. 생태계는 이 두 가지의 요소가 균형을 이루고 조화로울 때 물질의 순환이 이루어지고 생물의 군집이 유지됩니다. 생물체와 이 생물체를 둘러싸고 있는 비생물적인 요소를 자연환경이라고 부르는 것인데 이것들은 서로 불가분의 관계를 가지고 있습니다.

 

2. 생산자와 소비자 그리고 분해자

 

 생물체는 그 역할에 따라서 생산자와 소비자, 분해자로 구분되어집니다. 대표적인 생산자는 식물로 태양을 통한 광합성으로 유기물을 만들어 냅니다. 소비자는 동물로 유기물을 만들지 못해 외부에서 필요한 영양분을 섭취하는 것으로 생존해 나갑니다. 1차 소비자는 초식동물이고 2차 소비자는 초식동물을 사냥하는 작은 육식동물입니다. 3차 소비자는 2차 소비자를 위협하는 대형 육식동믈로 볼 수 있는데 우리는 이것을 먹이사슬이라고 부르는 것입니다.  이러한 관계는 생산자의 개체수를 가장 아래로 두는 피라미드를 형성합니다. 

 분해자는 박테리아나 진균 등으로 볼 수 있습니다. 이 분해자는 생물의 사체에서 유기물을 분해하고 이를 물이나 이산화탄소 등의 무기물로 되돌려줍니다. 이렇게 분해된 무기물은 태양에너지와 함께 생사자인 식물로 하여금 유기물들 생산하도록 합니다.

 

3. 비생물적 요소

 

 비생물적인 요소에는 에너지와 물리적인 요소, 화학물질로 나누어집니다. 태양에너지는 식물이 광합성을 할 때 에너지를 제공하고 식물이 생존해 나가는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 물리적인 요소는 온도나 빛, 비와 구름 등의 자연조건이라고 할 수 있는데 이 요소들은 생물체가 살아갈 수 있는 환경을 제공하고 있습니다. 화학물질은 물이나 산소, 탄소 등과 같은 무기물과 영양소인 탄수화물이나 단백질 등의 유기물입니다. 이 물질은 생물체와 비생물적인 요소를 통해서 계속적으로 순환을 이루며 존재하고 있습니다.

 

 

생태계의 기능

 

1. 먹이사슬과 영양단계

 

 먹이사슬은 식물이 광합성을 통해 유기물을 생성해내고, 이 식물을 동물이 섭취하고, 이 동물이 죽었을 때 분해자인 박테리아에 의해서 물질로 돌아가는 과정을 말합니다. 이 먹이사슬은 단선적이지 않고 그물처럼 복잡하게 얽혀 있는데 이런 의미에서 먹이사슬을 먹이그물, 먹이망이라고 부르기도 합니다. 먹이사슬의 복잡한 특성 때문에 어떤 종류의 생물 개체수가 줄더라도 생태계 전체적으로 보았을 때는 큰 영향 없이 균형을 유지할 수 있는 것입니다. 먹이사슬에서 생산자와 소비자의 먹이가 되는 수준을 영양단계라고 부릅니다. 첫 번째 영양 단계는 식물이나 식물플랑크톤과 같은 생산자입니다. 두 번째 영양 단계는 첫 번째 영양인 식물을 먹이로 해서 살아가는 초식동물이며 세 번째 영양단계로 초식동물을 먹이로 하는 육식동물을 말할 수 있습니다.

 

 정리하자면 태양에너지가 식물로, 생산자인 식물이 1차 소비자 - 2차 소비자 - 3차 소비자로 이동하는 과정에서 분해자가 소비자를 분해하여 무기물질을 만들어 이를 생산자인 식물로 이동하게 하는 과정이 먹이사슬인 것입니다.

 

2. 에너지의 이동

 

 식물은 광합성의 작용을 통해서 태양에너지를 받아 화학 에너지로 만들어냅니다. 광합성 작용은 식물 내의 엽록소가 태양에너지와 공기 안에 있는 탄산가스나 물을 흡수하는 과정을 통해 유기물질인 당분을 만들어내는 화학적인 과정이라고 할 수 있습니다. 이 광합성 작용으로 만들어진 유기물질은 소비자인 동물에게 전달되는데 이렇게 에너지는 먹이사슬을 통해서 이동합니다. 1차 영양단계에서 2차 영양단계로 전달될 때는 전체 에너지 중에서 일부분만 이동하고 나머지 대부분 에너지는 자연계인 환경으로 다시 방출됩니다. 이것은 영양단계가 올라가면서 생태학적인 효율이 낮아지는 것을 의미합니다.

 

 생태학적 효율은 한 생물체를 구성하고 있는 영양단계의 화학적 에너지 중에서 다음 영양단계로 넘어가는 과정에서 생물체 구성에 포함되어있는 화학적 에너지의 비율을 의미합니다. 식물체가 사용하는 태양에너지의 양은 약 0.023% 정도로 알려져 있습니다. 동물은 섭취한 식물체에 포함되어 있던 화학 에너지의 약 10% 정도만을 자신의 체내에 흡수하는데 이렇게 각각의 영양단계에서 10% 정도의 에너지만 사용하는 과정을 '10%의 법칙'이라고 합니다.

 

3. 물질의 순환

 

 자연계 내에서 일정한 상태로 지속적, 즉 영원히 존재할 수 있는 물질은 없으며 계속적으로 변화와 순환의 과정을 거치게 됩니다. 먹이사슬을 통해 전달되는 에너지의 이동 과정은 물질의 순환을 가져오고 이 과정을 생물 지구화학적 순환이라고 부릅니다. 이 같은 물질의 순환 과정에서 중요한 것이 탄소, 질소, 인, 황 등의 순환입니다. 탄소의 순환을 예시로 보면 식물체가 광합성을 통해 이산화탄소, 즉 무기물질을 유기물로 변환시키고 이렇게 만들어진 유기물을 동물이 섭취하는 것을 볼 수 있습니다. 동물이 먹은 유기물은 일부 동물의 몸체에 구성되지만 대부분은 호흡의 과정을 통해 이산화탄소로 되돌아가고 이 동물이 죽은 후 분해자인 미생물이 유기물을 분해하여 이산화탄소를 생성하는 것 이것이 물질의 순환 과정이라고 할 수 있습니다.