독립영양생물

독립영양생물은 에너지를 비생물적 요소에서 얻는 1차생산자이고, 종속영양생물은 에너지를 생물적 요소로부터 얻는 소비자이다.¹⁾ 독립영양생물은 사용하는 자원에 따라 두 가지 유형이 있다. 하나는 광독립영양생물로 주로 엽록소를 함유하여 광합성을 통해 단순한 무기물로부터 복잡한 유기물을 만든다.²⁾ 다른 하나는 화학독립영양생물로 단순한 무기물을 통해 에너지를 얻는 것인데 대표적인 방법으로 황화수소를 산화시키는 것이 있다.³⁾

목차

부산물로 산소를 배출하는 광독립영양생물에는 대표적으로 남세균이 있으며 담수와 해양환경에서 유기물을 생성할 수 있다. 독립영양생물은 주로 척박한 환경에서 유기물을 생성하며 종마다 특정 무기물 순환에 기여하는 정도가 다르다. 절대혐기성미생물은 산소가 거의 없는 환경에서 기능을 하며 산화와 환원 작용이 일어나는 경계면 또는 빛투과율이 낮은 곳에서 나타난다. 세균엽록소 분자의 경우 긴 파장의 빛을 흡수하여 상당히 두꺼운 조류층 아래의 물속에서도 조류가 흡수하지 않는 파장을 흡수하여 자란다.⁴⁾ 통성호기균은 산소의 유무와 상관없이 황이 없는 곳에서 기능을 하며 빛이 있을 경우 독립영양생물로서 기능을 한다.²⁾

식물의 경우 C3 식물과 C4 식물이 독립영양생물로서 기능을 한다. 사람이 의존하고 있는 곡물, 쌀, 감자 등의 채소들은 C3 식물에 해당하고 열대초본이 C4 식물에 해당한다. C4 식물은 C4 경로를 가져 C3 식물에 비해 높은 빛 강도와 온도에서 광합성을 할 수 있다. 또다른 광독립영양생물로 CAM(crassulacean acid metabolism)식물이 있다. CAM식물은 이산화탄소를 낮 동안 고정하지 않는다. 대신 낮에 기공을 닫고 밤에 기공을 열어 수분손실을 줄인다. 사막의 선인장과 같은 다육식물이 CAM식물에 해당한다.²⁾

화학독립영양생물은 간단한 구조를 가진 무기물을 화학적으로 산화시켜 에너지를 얻고 이산화탄소를 유기물로 합성하는 데 에너지를 사용한다. 대부분의 고세균이 화학독립영양생물에 속한다.⁴⁾ 일부 화학독립영양생물은 전형적인 광합성 회로와 동일한 반응을 이용하지만, 다른 화학독립영양생물은 이산화탄소를 고정하기 위해 대체 경로를 사용한다. 그 예시로 질산화균은 에너지를 얻기 위해 암모니아나 아질산 이온을 산화하고 다른 세균은 수소기체, 황화수소, 황 및 다른 물질을 산화한다.⁴⁾ 화학합성세균은 대부분 산소를 요구하며 어두운 환경에 서식한다.

독립영양생물과 종속영양생물 (출처:한국식물학회)

C3식물 감자 (출처:GettyimagesKorea)

C4식물 옥수수 (출처:GettyimagesKorea)

CAM식물 선인장 (출처:GettyimagesKorea)

1. 손요환, 구창덕, 김춘식 외 (2016) 산림생태학. 향문사, 345
2. Odum, E.P. (2005) Fundamental of ecology. ed 5th. Thomson Books/cole, 624
3. 김준호, 서계홍, 정연숙 외 (2007) 현대생태학. 교문사, 434
4. Sadava DE, Hillis DM, Heller HC 등 (2012) Life : The Science of Biology. ed 9th. W.H. Preemand and Company, New york, 718