생태계

요약 어떤 지역 안에 사는 생물군과, 이것들을 제어하는 무기적 환경요인이 종합된 복합 체계이다. 생태학의 대상이 된다.

생태계란 용어 자체는 영국의 탠슬리(Authur G.Tansley)에 의하여 1935년 제창된 것으로, 탠슬리는 ‘자연의 있는 그대로의 상태를 인식하기 위해서는 이것들 상호간의 관계를 지닌 생물과 무기적 환경을 하나로 통합해야 한다'고 주장하였다. 그러나 생물과 생물을 둘러싸고 있는 환경이 서로 밀접한 관계를 맺고 있다는 생태계의 개념은 이전부터 존재해 왔다. 이러한 개념은 1930년경 클레멘츠에 의해 발전되어 생물과 환경을 일종의 유기체로 보는 바이옴(biome)의 개념을 제안하였다. 여기에 탠슬리는 바이옴과 넓은 의미의 무생물적 환경이 서로 상호작용하는 ‘생태계’의 개념을 제안하게 되었다. 이후, 린더만(Raymond Laurel Lindeman), 오덤(Eugene Pleasants Odum), 클라크(Gordon L.Clark)에 의하여 생태계와 생태학의 개념이 정착하고 발전하게 되었다.

생태계는 빛, 기후, 토양 등의 비생물요소와 모든 생물 구성원으로 이루어진 생물요소로 나뉜다. 무기적 환경의 특징에 의거하여 해양생태계·호소생태계·극지생태계·사막생태계 등으로 구별하거나, 군락(群落)의 상관에 따라서 삼림생태계·초지생태계 등으로 구분하기도 한다. 또한, 경지생태계·도시생태계와 같은 것도 생각할 수 있다. 또한 생물의 기능을 중심으로 생산자(녹색식물)·소비자(동물)·분해자(세균 또는 미생물)로 구분된다. 이 구성요소들은 생태계 전반에 걸친 에너지의 흐름과 생태계 내에서의 영양분 순환이라는 2개의 주요한 힘으로 서로 연결되어 있다. 대부분의 생태계에서 에너지의 근원은 태양열에서 나오는 복사 에너지이다.

생물적 요소

생태계를 구성하는 생물적 요소는 그 기능을 기준으로 크게 생산자와 소비자, 분해자로 나눌 수 있다.

① 생산자
대부분 녹색식물로 이루어진 그룹으로 독립영양생물, 기초생산자라고도 한다. 이들은 태양에너지를 이용하여 이산화탄소와 물을 탄수화물로 전환시킬 수 있으며, 탄수화물을 통하여 얻은 에너지를 사용하여 생물의 생명활동에 필요한 단백질, 핵산, 지질 등의 복잡한 유기화합물을 생성한다. 녹색식물 외에 스스로 에너지를 생산해 낼 수 있는 광합성세균과 화학합성세균도 생산자에 포합된다.

② 소비자
종속영양생물이라고도 한다. 생산자가 만들어낸 유기물을 직접적, 간접적으로 소비하며 살아가는 생물 그룹을 의미한다. 소비자는 이러한 복잡한 유기화합물을 이용하여 에너지를 얻는다. 스스로 에너지를 생산해내지 못하는 모든 동물들이 여기에 포함된다. 생산자를 섭취하는 생물을 1차 소비자, 1차 소비자를 먹는 생물을 2차소비자라고 한다. 생태계에서는 다양한 영양단계를 거치면서 생산자-1차소비자-2차소비자-3차소비자의 먹이연쇄가 나타나며 다양한 유기물과 영양소가 상위의 단계로 이동한다. 이러한 먹이연쇄는 서로 겹치면서 먹이 그물(food web)을 형성한다.

③ 분해자
생산자나 소비자, 또는 다른 분해자의 사체나 배설물을 분해하고, 이 때 발생하는에너지를 사용하여 유기물을 무기물로 환원시키는 그룹을 의미한다. 주로 세균이나 균류가 분해자에 해당한다. 분해자는 유기물을 환원시켜 생산자가 이용할 수 있는 무기물로 전환한다.

비생물적 요소-물질순환과 에너지 흐름

비생물적 요소는 크게 생물 주위의 환경을 구성하고 있는 물질들과 에너지로 나뉜다. 전자에는 물, 탄소·산소·질소 등의 공기와 인·황·칼슘 등의 무기염류가 포함된다. 생태계 내에서 무기물은 생산자에 의해 유기물로 합성되고 소비자를 거쳐 분해자를 통하여 다시 무기물로 돌아오는 과정에서 생태계를 ‘순환’하게 된다. 그러나 태양에너지에서부터 시작된 에너지는 먹이연쇄과정을 거쳐 생물이 살아가는데 필요한 생활에너지로 사용되고, 나머지는 다음 영양단계로 옮겨지며 일부는 열로 소실된다. 소실된 에너지는 생물에 의해 재사용되지 않으므로 에너지는 ‘흐른다’고 표현한다. 이 경우, 어떤 영양 단계의 에너지(E1)에서 다음 영양 단계로 옮겨진 에너지(E2)의 비율을 에너지 효율이라 하며, 다음과 같이 구할 수 있다.

에너지효율(%) = E₂/E₁×100

일반적으로 영양 단계의 상위로 갈수록 에너지의 이동량은 적어지지만 에너지 효율은 높은 값을 나타내는데, 이것은 영양 단계의 상위로 갈수록 섭취하는 먹이의 영양가가 높다는 것이 그 이유가 될 수 있다.