생태학

생태학은 생물들 사이 그리고 생물과 물리적 환경 간의 상호작용을 과학적으로 연구하는 학문이다. 즉, 생물체가 환경과 관련하여 지리적으로 어느 범위까지 얼마나 많이 분포하며, 시간에 따라 생물체의 수는 어떻게 변화하는가를 연구하는 것으로 핵심은 생물체와 환경과의 관련성이다.

생태학은 생물 간 그리고 생물과 물리적 환경 간 상호작용을 연구하는 과학이다. (출처:GettyimagesKorea)

목차

생태학은 생물체의 분포와 수, 생산성, 그리고 생물체와 환경과의 관계를 다루는 과학이다. 즉, 생물체가 환경과 관련하여 지리적으로 어느 범위까지 얼마나 많이 분포하며, 시간에 따라 생물체의 수는 어떻게 변화하는가를 연구하는 것으로, 핵심은 생물체와 환경과의 관련성이다.

여기에서 말하는 ‘환경’은 단지 물리적·화학적 상태만을 의미하는 것이 아니고 생물체에 영향을 주는 생물적 요소와 비생물적 요소를 모두 포함하는 것이다. 그리고 ‘관계’는 생물체와 물리적인 주변 환경과의 상호작용은 물론, 생물체와 같은 종이나 다른 종과의 상호작용도 포함한다.

생물체와 환경의 관계는 ‘생태계’ 라는 바탕에서 일어난다. 생태계라는 용어는 1935년 아서 탄슬리(Arthur Tansley)가 처음 사용하였는데, 생물적 요소와 비생물적 요소가 하나의 단위가 되어 상호작용의 기능을 하는 계를 가리킨다.

생태학[(生態學 ; ecology, ökologie (oikos, 집 + logos, 학문)]이라는 용어는 1866년 헤켈(Ernst Haeckel)에 의하여 형태학·생리학·분류학과는 구별된 학문으로 최초로 사용되기 시작하였고, 1890년대에 이르러 비로소 독립된 학문영역으로 발전하게 되었다.

생태학은 20세기 초반에는 식생의 변화와 토양의 발달 측면에서 많은 학문적 성과를 내었다. 20세기 중반에는 환경오염을 비롯한 전 지구 환경문제의 심각성이 부각됨에 따라 다양한 영역으로 연구범위를 확장하여 학문의 경계가 넓어지며 괄목할 만한 성과를 내었고, 대략 30‐40년 전부터 생물학의 주요 학문으로 자리잡게 되었다.¹⁾

생태학(ecology, ökologie)의 어원은 그리스어로 집을 뜻하는 oikos와 학문을 뜻하는 logos의 조합으로부터 비롯되었다. 1866년 에른스트 헤켈(Ernst Haeckel)이 최초로 사용하였으며 생태학의 의미에 대하여 다음과 같이 서술하였다.

'생태학이란 ‘자연의 경제’에 관한 지식의 체계를 의미하며 다윈이 제시한 생존경쟁의 상황에서 이루어지는 복합적인 상호 관계를 연구하는 분야이다. 즉, 동물을 중심으로 동물과 다른 생물, 동물과 무기 환경과의 모든 관계를 연구하는 것이지만 실제는 이것은 물론 직접 혹은 간접적으로 접하고 있는 동물과 식물 간의 상호작용으로, 유불리를 포함한 모든 관계를 대상으로 한다.' - 헤켈 -

헤켈의 생각은 버든 샌더슨(John Burdon-Sanderson, 1893)에 의하여 생물학의 한 분야로서의 생태학의 초기 논의 과정에서 명백하게 나타나 있다: 생태학은 생리학(내적 상호관계)과 형태학(구조)에 대비되며, 각각의 동식물과 그 외적인 상호관계 그리고 그들의 생존에 대한 과거와 현재의 조건들에 관하여 연구하는 과학이다. 세월이 지나 리클프스(Robert Ricklefs, 1973)의 저서에서 생태학은 "자연환경에 관한 연구로, 특히 생물들의 주위 환경을 연구하는 것"으로 언급되었다.

헤켈 이후 식물생태학과 동물생태학은 서로 분리되어 발달하였다. 탄슬리(Arthur Tansley, 1904)는 생태학을 "식물과 그 주위 환경 그리고 식물들 간의 서로 다른 서식처의 상이성에 직접적으로 의존하게 되는 다른 식물들과의 상호관계"로 정의하였으며 엘튼(Charles Elton, 1927)은 "주로 동물사회학 그리고 동물경제학으로 불리는 것으로 고려되는 과학, 차라리 동물들이 가지고 있는 구조와 여러 가지 적응에 관심이 있는" 학문으로 정의하였다.

이후 앤드류어사(Herbert Andrewartha, 1961)는 더욱 심층적인 관점에서 생태학을 "생물들의 분포와 수에 관한 과학적 연구"로 정의하였고, 크렙스(Charles Krebs, 1972)는 그런 정의 속에 "상호관계"라는 핵심 기능이 빠져있음을 지적하면서 "생물들의 분포와 수를 결정하는 상호작용에 관한 과학적 연구"로 바꾸어 정의하였다. 그것은 생태학이 "생물들이 어디에서 관찰되고, 그 곳에 얼마나 많은 숫자가 살고 있으며, 왜 그곳에 사는지"와 관련됨을 설명하고 있다.²⁾

생태학은 생물적 구성요소와 비생물적 환경의 물리적 및 화학적 구성요소를 망라하여 일반적으로 (1) 특정 지역 내의 생물과 주변 환경 간의 상호작용 또는 (2) 퇴적물과 토양이 만들어지고 물과 공기가 순환하며 생물이 태어나고 죽기까지의 과정이라는 두 가지 양상의 주제를 포함한다.³⁾

생태학 연구의 공간적 범위는 생태학의 가장 작은 기본단위인 개체에서부터 개체군, 군집, 생태계 그리고 전체 생물권까지도 될 수 있다. 또한 시간적 범위 역시 생물의 생리·생활사에 따라 짧게는 몇 주, 기후변화와 같은 연구에서는 수 천 년에 이르는 기간을 다룰 수도 있다. 개체는 생태학의 가장 작은 기본 단위이며 생태계의 기초이다. 생물학의 더 작은 단위인 기관, 세포, 거대분자 등은 자연환경에서 하나의 분리된 생명체를 구성할 수 없다.⁴⁾

두 종 간 상호작용 (출처:GettyimagesKorea)

지구 표면에서 생물체가 살고 있는 영역은 크게 물과 육지로 나눌 수 있고, 여기에서 생물체와 환경과의 관계를 다루면 각각 수생태학과 육상생태학이 된다. 그리고 수생태학도 물이 담수인 경우 육수생태학과 해수인 경우 해양생태학으로 나눌 수 있다.

육상생태학은 식물 군집에 따라 초지생태학과 산림생태학으로 나누기도 한다. 또한, 물 환경이나 육상 환경을 막론하고 연구 대상이 되는 생물체에 따라 미생물생태학·식물생태학·동물생태학 등으로 나누기도 한다.

이와 같은 환경 또는 생물체 부류에 따라 생태학을 분류할 수 있지만, 이와 함께 생물체의 단위에 따른 세부 생태학이 있다. 즉, 생물체 단일 개체를 대상으로 생활사와 환경에 대한 반응을 다루면 개체생태학 또는 행동생태학으로 구분될 수 있고, 동일한 종 생물체 집단의 분포나 숫자·생산성 등을 연구하는 것은 개체군생태학의 범주에 해당한다. 또한, 여러 다른 개체군의 공간적인 분포나 숫자의 변화 등을 다루는 것은 군집생태학에 속하고, 생물 군집과 비생물적 환경과의 관련성에 관한 연구는 생태계생태학에 해당한다.

생물체를 구성하는 기관·조직·세포·분자 등을 대상으로 연구하는 학문은 일반적으로 해부학·형태학·생리학·세포생물학·생화학 등의 영역으로, 생물체를 기본으로 하는 생태학과는 구별된다. 하지만 이들 단위에서도 환경과의 관련성을 다룰 때에는 생태학으로 취급될 수 있다(예. 생리생태학). 생태학에서는 모든 부류의 생물체가 연구 대상이 되기 때문에 분류학적 경계는 없고, 따라서 생태학은 기능적이고 유기적 구조에 기반을 둔 과학적 지식이라고 할 수 있다.⁵⁾

생태학 연구의 단위 (출처:한국식물학회)

1. 손요환, 구창덕, 김춘식 외 (2016) 신고 산림생태학, Ed 1st. 향문사,
2. Townsend CR, Begon M, Harper JL (2004) 이것이 생태학이다, Ed 2nd. 월드사이언스,
3. Aber J, Melillo J (2001) Terrestrial Ecosystems, Ed 2nd. Harcourt Academic Press, San Diego, USA
4. Ricklefs RE (2013) 생태학 : 자연의 경제학, Ed 6th. 라이프사이언스,
5. Kimmins JP (2004) Forest Ecology : A Foundation for Sustainable Forest Management and Environmental Ethics in Forestry, Ed 3rd. Pearson Prentice Hall, New Jersey