먹이그물

먹이그물은 한 생태계 내 생물들 간의 먹고 먹히는 관계를 나타내는 개념으로 생태계 내 에너지 흐름의 파악에 중요하다. 다른 종에게 먹히기만 하는 기저종, 다른 종에게 먹히지 않는 최상위 육식자, 그리고 그 중간을 차지하는 중간종 간의 복잡한 관계를 선으로 나타낸다. 먹이관계를 표시하는 연결그물 외에도 에너지그물 및 기능그물이 있다.

목차

먹이그물은 한 생태계 내 생물들 간의 먹고 먹히는 관계를 포괄적으로 나타낸 것이다. 먹이사슬(food chain)이 1차생산자로부터 최상위 육식자(top predator)까지의 선형적인 연쇄인 것에 반해, 먹이그물은 영양단계를 구성하는 구성원들을 더 세분화하여 더 다양한 섭식 관계를 그물 형태로 표시한다. 보통 먹이가 되는 종에서 먹이를 소비하는 종으로 화살표를 표시하고 이를 연결(link)이라고 부른다. 1차 생산자와 같이 다른 종을 먹지 않고 먹히기만 하는 종을 기저종(basal species)라고 하고, 다른 종에게 먹히지 않으면서 먹기만 하는 종을 최상위 육식자(top predator)라고 한다. 기저종과 최상위 육식자 사이에는 먹히기도 하면서 먹을 수 있는 중간종(intermediate species)이 존재한다. 먹이그물은 군집 구성원들을 얼마나 세밀하게 구분하는지에 따라 그 복잡성이 달라진다. 사실 너무 복잡한 먹이그물은 유용하지 않기 때문에 보통 비슷한 기능을 하는 생물들을 묶어 나타내는 데 이를 기능집단(functional group)¹⁾ 이라고 한다.

일반적으로 많이 통용되는 먹이그물은 모든 섭식 관계를 선으로 연결한 연결그물(connectedness web)이다. 이 외에도 먹이그물의 다른 방식으로 나타낸 에너지그물(energy web)과 기능그물(functional web)이 제안되었다.

먹이그물의 유형. (출처:한국식물학회)

S종으로 구성된 먹이그물에서 가능한 연결의 최대 수는 각 종이 자신을 포함해 모든 다른 종과 연결이 가능하다고 가정하면 S²이다. 먹이그물 내의 실제 연결수(L)를 최대 연결수에 대해 표시한 것이 먹이그물 연결성(connectance ; C)이 된다.

@@NAMATH_INLINE@@C = \frac{L}{S^2}@@NAMATH_INLINE@@

먹이망의 최대 연결수를 계산할 때 두 종이 오직 한 방향으로만 연결된다고 가정하면 가능한 최대 연결 수는 _SP₂이다. 이 경우 연결성은 아래와 같다.

@@NAMATH_INLINE@@C = \frac{L}{\frac{S!}{(S-2)!2!}} = \frac{2L}{S(S-1)}@@NAMATH_INLINE@@

연결밀도(linkage density; LD)는 먹이그물에서 종당 평균 연결 수이다.

@@NAMATH_INLINE@@LD = \frac{L}{S}@@NAMATH_INLINE@@

평균먹이사슬길이(mean chain length)는 먹이그물에 있는 모든 먹이사슬 길이의 산술평균이다.

탄소와 질소의 안정동위원소(stable isotope)는 양이 다른 원소에 비해 상대적으로 풍부해 측정이 쉽고 영양 단계를 거치면서 일정한 패턴을 보인다. 따라서 탄소나 질소 등의 안정동위원소의 비율(¹³C/¹²C 또는 ¹⁵N/¹⁴N)을 측정하면 특정 생태계의 먹이그물을 정량적으로 나타낼 수 있다. 영양 단계를 거치면서 탄소 안정동위원소의 값은 거의 변하지 않는데 비해 질소 안정동위원소의 값은 평균적으로 3.4‰ 증가한다. 두 가지 다른 먹이를 먹는 포식자의 δ¹³C는 두 먹이의 δ¹³C값 사이에서 먹는 비율에 따라 많이 먹는 쪽으로 치우친다. 따라서 δ¹³C는 포식자의 먹이원을 나타내고, δ¹⁴N값은 포식자의 영양 단계를 나타낸다.

탄소와 질소 안정동위원소의 비율로 나타낸 한강 장항습지의 먹이그물.Han D, Yang D, Lee EJ, Park S (2012) Food web structure in a Salix subfragilis dominated wetland in Hangang estuary using stable isotopes and fatty acid biomarker. Animal Cells and Systems 16: 162-171 (출처:양동우)

1. 기능집단은 식물에서는 기능형(functional type)으로 불리고, 동물에서는 길드(guild)라 불린다.