개체군

생물개체군의 연구를 통해 특정지역 안에서 살고 있는 특정한 식물 또는 동물의 수와 그밖의 다른 특성들이 관찰되고, 개체군의 크기와 밀도 및 여러 가지 변수(變數) 등의 변동현상과 그 원인이 분석된다.

그러나 자연적인 경계가 명확하지 않거나 직접 관찰이 어렵거나 개체군 변화를 뒷받침할 수 있는 증거가 부족하거나 여러 요인들이 복합적으로 개체군의 변화에 영향을 주는 등 연구에 많은 어려움이 있다. 예를 들어, 조류(鳥類) 개체군은 먹이 공급의 감소, 새를 먹고 사는 포식자(捕食者) 개체군의 증가, 기후의 변화 또는 이러한 요인들과 다른 요인들의 상호관계 등에 의해서 줄어들 수가 있다.

개체군의 크기를 측정하는 방법으로는 직접 수를 세는 방법과 일부 개체를 잡아서 그 개체에 특정한 표지를 한 뒤 놓아주고, 나중에 다시 잡힌 개체들 중에 표식된 개체수가 얼마나 되는가의 비율로 전체 개체군의 크기를 예측하는 방법이 있다. 직접 수를 세는 방법은 식물이나 낮에 활동하는 큰 동물의 개체군 크기를 알아보는 데 주로 쓰인다.

물고기나 곤충의 개체군 밀도와 교미 양상은 전체 개체군에 영향을 주지 않는 범위 안에서 제한된 지역 내의 모든 개체를 잡거나 죽여서 추정할 수 있다. 대부분의 개체군 연구는 완벽한 자연상태가 아닌 인위적으로 변화된 환경에서 수행된다.

대부분의 경우 종(種)의 개체군 크기는 출생률과 사망률이 평형을 유지하는 안정된 상태에서 거의 변동이 없다. 불균형은 개체들의 빠른 생장으로 개체수가 많아져 개체군이 과포화되거나, 감소하여 개체군이 멸종되려고 할 때 나타난다. 하지만 이러한 두 경우는 비교적 드물다.

안정된 생장률을 유지하는 요인들은 특정지역이 수용할 수 있는 종의 개체군 밀도와 밀접한 관련이 있으며, 개체군의 밀도가 늘어나거나 줄어들면, 각각 반대방향의 변화가 일어나 일정수준이 유지된다.

안정된 밀도를 유지하기 위해 출생률을 조절하는 메커니즘은 유전적이거나 자연선택(自然選擇)의 결과이다. 대부분의 종에 있어서 생식률이나 성체(成體)가 되어 생식이 시작되면서 이루어지는 보충률(補充率)은 현재의 개체군 밀도 및 환경조건과 밀접한 관련이 있다.

예를 들어 새들은 먹이가 부족하면 풍부할 때보다 생장속도가 느리고, 큰 알을 소수 만들거나, 작은 알을 많이 만든다. 포유류도 먹이가 부족하면 역시 생식을 늦게 하는데, 크기가 작거나 적은 수의 새끼를 낳는다.

대부분의 물고기는 나이보다 몸의 크기에 따라서 성숙해지기 때문에 영양분이 부족할 때는 잘 자라지 못해 보충률이 자연적으로 늦어지고, 알의 수도 줄어들게 된다. 곤충도 먹이 공급이 제한되면 알의 수가 감소하고 성체가 되는 애벌레의 비율과 번식률이 줄어든다.

제한된 지역에서만 사는 개체군인 경우 출생률이 증가하면 각 개체가 이용할 수 있는 먹이의 양이 줄어들게 되므로, 서식지를 확장하거나 사망률을 증가시켜 평형을 이룬다. 계절의 변화에 따라 개체군 밀도가 변동하기도 하는데, 특히 일년중 어느 특정 계절에 1번 생식하는 종이나 1년생종에서 뚜렷이 나타난다. 자연적인 상호작용 때문에 예측이 빗나갈 수도 있지만, 대체적으로 인위적인 환경조건에서는, 포식자와 피식자의 밀도가 비슷한 주기를 나타낸다.

정상적으로 개체군은 출생률과 사망률의 평형에 의해 안정성이 유지되지만 다음 4가지 방법에 의해서도 밀도가 조절될 수 있다.

첫째는 종의 분포범위를 넓혀가는 분산이며, 둘째는 번식 가능한 성체들이 일정한 지역 내에서 사는 곳을 서로 바꾸는 산란, 셋째는 계절변화에 따라서 특정 지역을 떠났다가 다시 돌아오는 주기적 이동, 마지막으로는 더 비옥한 곳, 포식자가 적은 곳, 밀도가 낮은 곳 등으로 옮겨가 되돌아오지 않는 이출(移出) 또는 재배치이다.

집단생물학(population biology)은 무리를 지어 살면서 나타나는 협동관계나, 먹이를 찾거나 교배할 때의 경쟁관계 등 한 종 내에서 나타나는 개체들간의 상호작용과도 관련이 있다.

미생물과 그 숙주의 공생관계처럼 협동하면서 지내거나 포식과 기생관계 등 어느 한쪽에 피해를 입히는 상호작용의 방법 등도 집단생물학의 연구대상이다.

같은 서식지나 먹이를 필요로 하는 종 사이의 경쟁은 결과적으로 그 지역에서 어느 한 종을 몰아내게 된다. 생물 개체군의 연구는 인간 자신이 자연환경의 일부분으로서 환경과의 조화를 이해하고 인간 활동에 의한 예측할 수 없는 파괴를 막도록 해 주므로 매우 중요하다.

종들 사이의 상호작용과 개체군에 영향을 주는 요인들에 대한 지식은 사람들로 하여금 수많은 식물과 동물을 조절하고 보호하게 하여, 여기에 대한 지식이 없었다면 불가능했을 많은 분야의 진보를 가져왔다.