生態系생태계와 環境환경

◁ 에너지의 吸收흡수와 放出방출 ｜ 生態系平衡생태계평형 ▷
【深化심화】12saenggwa-0106

■ 10統통科과2-02-01: 生態系생태계 構成要素구성요소를 理解이해하고 生物생물과 環境환경 사이의 相互關係상호 관계를 說明설명할 수 있다.

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生態系생태계를 이루는 것

연못에 사는 개구리는 물과 떨어져 살 수 없습니다. 먹이가 되는 昆蟲곤충, 개구리를 잡아먹는 새, 물속의 酸素산소, 물의 溫度온도, 햇빛도 개구리의 삶을 바꿉니다. 거꾸로 개구리가 먹이를 잡아먹고 排泄物배설물을 내놓는 일도 다른 生物생물과 물의 狀態상태를 바꿉니다.

어떤 곳의 生物생물과 그 둘레의 살아 있지 않은 環境환경을 서로 얽혀 움직이는 하나의 體系체계로 볼 때 이를 生態系생태계라고 합니다.

生態學생태학에서는 살아 있는 것을 몇 段階단계로 나누어 살펴봅니다. 한 마리의 개구리는 個體개체입니다. 같은 種종의 개구리들이 같은 곳에 모여 살면 個體群개체군을 이룹니다. 여러 種종의 個體群개체군이 함께 살아가는 集合집합이 群集군집입니다. 여기에 빛, 물, 空氣공기, 溫度온도, 흙과 같은 살아 있지 않은 環境환경까지 더하면 生態系생태계가 됩니다.

生態系생태계의 境界경계는 늘 눈에 보이는 선으로 정해져 있지는 않습니다. 연못 하나, 숲 하나처럼 잡을 수도 있고, 숲속의 썩은 통나무 하나를 작은 生態系생태계로 살펴볼 수도 있습니다. 어디까지를 하나의 生態系생태계로 볼지는 무엇을 살펴보려는가에 따라 달라집니다.

한 種종이 실제로 살아가는 場所장소를 棲息地서식지라고 하고, 그 種종이 어떤 資源자원을 쓰며 언제 活動활동하고 다른 生物생물과 어떤 關係관계를 맺는지를 아울러 生態的地位생태적 지위라고 합니다. 같은 숲에 사는 種종이라도 숲의 어느 높이에서 빛을 얻는지, 어떤 먹이를 먹는지, 언제 活動활동하는지가 다르면 서로 다른 生態的地位생태적 지위를 차지할 수 있습니다.

生物要素생물요소와 非生物要素비생물요소

生態系생태계를 이루는 것은 크게 生物要素생물요소와 非生物要素비생물요소로 나뉩니다.

生産者생산자, 消費者소비자, 分解者분해자

生物要素생물요소는 有機物유기물을 얻는 方式방식에 따라 生産者생산자, 消費者소비자, 分解者분해자로 나눌 수 있습니다.

生産者생산자는 無機物무기물로부터 스스로 有機物유기물을 만듭니다. 풀과 나무, 植物性식물성 플랑크톤은 빛에너지를 받아 光合成광합성을 합니다. 빛이 없는 곳에서는 化學反應화학 반응에서 얻은 에너지로 有機物유기물을 만드는 細菌세균도 있습니다. 이런 生物생물을 化學合成獨立營養生物화학 합성 독립 영양 생물이라고 합니다.

消費者소비자는 다른 生物생물이나 다른 生物생물이 만든 有機物유기물을 먹습니다. 풀을 먹는 토끼도, 토끼를 먹는 여우도 消費者소비자입니다. 雜食잡식하는 動物동물은 무엇을 먹는가에 따라 먹이 關係관계에서 차지하는 자리가 달라질 수 있습니다.

分解者분해자는 죽은 生物생물의 몸과 排泄物배설물에 든 有機物유기물을 分解분해합니다. 細菌세균과 菌類균류가 代表的대표적입니다. 分解분해가 이어지면 有機物유기물에 묶여 있던 窒素질소, 燐인, 여러 無機養分무기 양분이 다시 흙과 물로 돌아갑니다.

지렁이처럼 죽은 잎을 먹고 잘게 부수는 動物동물과 有機物유기물을 化學的화학적으로 잘게 쪼개는 細菌세균·菌類균류의 役割역할은 같지 않습니다. 지렁이는 죽은 것을 먹는 消費者소비자에 가깝고, 微生物미생물은 有機物유기물을 無機物무기물까지 分解분해하는 役割역할을 맡습니다.

빛

빛은 光合成광합성의 에너지원이며, 빛의 세기와 비추는 時間시간, 波長파장은 서로 다른 方式방식으로 生物생물의 삶을 바꿉니다.

빛의 세기와 잎

강한 빛을 받으며 자란 잎과 그늘에서 자란 잎은 같은 種종, 같은 나무에서도 構造구조가 달라질 수 있습니다.

강한 빛을 받은 陽葉양엽은 大體대체로 작고 두껍습니다. 잎의 윗면 아래에 있는 柵狀組織책상 조직이 두껍게 발달하며, 單位面積단위 면적에 들어 있는 葉綠體엽록체와 光合成광합성에 쓰이는 酵素효소의 量양도 많아질 수 있습니다. 강한 빛을 받아들여도 光合成광합성을 이어갈 수 있는 構造구조입니다.

그늘에서 만들어진 陰葉음엽은 大體대체로 넓고 얇습니다. 넓은 잎은 약한 빛을 더 큰 面積면적에서 받을 수 있고, 얇은 잎은 적은 物質물질을 들여 빛을 받아들이는 面積면적을 넓히는 데 알맞습니다.

빛이 약할 때는 光合成광합성으로 만들어지는 有機物유기물의 量양보다 呼吸호흡으로 소비되는 量양이 더 많을 수 있습니다. 빛이 세져 두 量양이 같아지는 지점을 光補償點광보상점이라고 합니다. 그보다 빛이 강해지면 純光合成量순광합성량이 늘다가, 어느 세기부터는 빛을 더 강하게 해도 光合成速度광합성 속도가 거의 늘지 않습니다. 이 지점을 光飽和點광포화점이라고 합니다.

陽葉양엽은 陰葉음엽보다 강한 빛을 이용하는 데 유리하여 光飽和點광포화점이 높은 傾向경향이 있습니다. 陰葉음엽은 약한 빛에서도 呼吸호흡으로 잃는 量양을 보충할 수 있어 光補償點광보상점이 낮은 傾向경향이 있습니다. 숲의 위층과 아래층에서는 빛의 세기가 다르므로 같은 나무 안에서도 잎의 形態형태와 光合成特性광합성 특성이 달라질 수 있습니다.

陽葉양엽과 陰葉음엽의 差異차이에는 한 個體개체가 살아가는 동안 둘레의 빛에 맞추어 몸의 形態형태와 生理생리를 달리 만드는 表現型표현형 可塑性가소성이 드러납니다.

낮과 밤의 길이와 꽃이 피는 때

植物식물은 하루 가운데 밝은 때와 어두운 때가 얼마나 이어지는지를 季節계절을 알아내는 信號신호로 씁니다. 이를 光週期광주기 反應반응이라고 합니다.

시금치와 밀의 여러 品種품종처럼 一定일정한 條件조건에서 낮이 길어질 때 꽃이 피는 植物식물을 長日植物장일 식물이라고 합니다. 菊花국화, 나팔꽃과 같은 短日植物단일 식물은 낮이 짧아지는 條件조건에서 꽃이 피는 反應반응을 보입니다.

이 反應반응에서는 밝은 때의 길이보다 끊기지 않고 이어지는 어두운 때의 길이가 直接직접 작용하는 境遇경우가 많습니다. 長日植物장일 식물은 밤이 어느 限界한계보다 짧을 때 꽃이 피며, 短日植物단일 식물은 밤이 어느 限界한계보다 길게 이어질 때 꽃눈이 만들어집니다.

긴 밤의 한가운데에 잠깐 赤色光적색광을 비추면 短日植物단일 식물의 開花개화가 막힐 수 있습니다. 밤이 이어진 時間시간이 빛으로 끊겼기 때문입니다. 이때 植物식물의 피토크롬이라는 光受容體광수용체가 赤色光적색광과 遠赤色光원적색광을 받아 서로 다른 狀態상태로 바뀝니다.

피토크롬은 두 狀態상태 사이를 오가면서 빛의 波長파장과 낮·밤의 情報정보를 細胞세포 안의 遺傳子發現유전자 발현과 연결합니다. 따라서 꽃눈의 형성은 단순히 빛을 오래 받았기 때문에 일어나는 反應반응이 아니라, 光受容體광수용체가 받은 情報정보가 細胞세포 안의 信號傳達신호 전달을 거쳐 發育발육을 바꾸는 過程과정입니다.

動物동물도 낮의 길이를 季節계절의 信號신호로 씁니다. 꾀꼬리처럼 낮이 길어지는 봄에 繁殖번식을 始作시작하는 새가 있고, 송어처럼 낮이 짧아지는 가을에 알을 낳는 물고기가 있습니다. 氣溫기온은 해마다 들쭉날쭉하지만 낮의 길이는 해마다 같은 날 같은 값으로 돌아오므로, 季節계절을 미리 알아차리는 信號신호로 더 믿을 만합니다.

빛의 波長파장과 바닷속 分布분포

바닷물은 모든 波長파장의 빛을 같은 程度정도로 통과시키지 않습니다. 赤色光적색광처럼 波長파장이 긴 빛은 얕은 곳에서 빠르게 吸收흡수되고, 靑色청색과 靑綠色청록색 쪽의 빛은 맑은 바다에서 더 깊은 곳까지 내려갑니다. 깊어질수록 빛의 量양이 줄어들고, 남아 있는 빛의 波長組成파장 조성도 달라집니다.

綠藻類녹조류, 褐藻類갈조류, 紅藻類홍조류는 가진 光合成色素광합성 색소의 組合조합이 서로 다릅니다. 綠藻類녹조류는 葉綠素엽록소 a와 b를 主要주요하게 쓰고, 褐藻類갈조류에는 푸코잔틴, 紅藻類홍조류에는 피코에리트린과 같은 補助色素보조 색소가 있습니다.

補助色素보조 색소는 葉綠素엽록소가 잘 흡수하지 못하는 波長파장의 빛을 받아 그 에너지를 光合成反應中心광합성 반응 중심으로 전달합니다. 特특히 紅藻類홍조류의 피코빌린 系統계통 色素색소는 깊은 물까지 남기 쉬운 靑綠色청록색 빛을 잘 받아들입니다. 이 때문에 맑은 바다에서는 얕은 곳에 綠藻類녹조류, 그보다 아래에 褐藻類갈조류, 더 깊은 곳에 紅藻類홍조류가 많이 나타나는 傾向경향을 볼 수 있습니다.

實際실제 바다의 海藻해조 分布분포에는 빛의 波長파장뿐 아니라 물의 透明度투명도, 바닥의 基質기질, 水溫수온, 波浪파랑, 潮汐조석, 營養鹽영양염, 각 種종이 버틸 수 있는 빛의 세기가 함께 작용합니다. 같은 갈래의 海藻해조도 얕은 곳부터 깊은 곳까지 넓게 퍼져 살 수 있습니다.

溫度온도

生物생물 몸속에서 일어나는 化學反應화학 반응의 大部分대부분에는 酵素효소가 관여합니다. 溫度온도가 낮아지면 分子분자의 움직임이 느려져 酵素효소와 基質기질이 만나는 頻度빈도가 낮아지고, 여러 代謝反應대사 반응의 速度속도도 느려집니다. 溫度온도가 올라가면 어느 範圍범위까지는 反應速度반응 속도가 빨라지지만, 지나치게 높아지면 蛋白質단백질의 構造구조가 흐트러지고 細胞膜세포막의 流動性유동성도 지나치게 커져 몸의 機能기능을 이어가기 어렵습니다.

따라서 生物생물의 成長성장과 繁殖번식에는 가장 알맞은 溫度範圍온도 범위가 있습니다. 그보다 낮거나 높아지면 代謝대사의 여러 段階단계 가운데 일부가 먼저 느려지거나 손상되어 個體개체의 成長速度성장 속도와 繁殖成功번식 성공이 낮아질 수 있습니다. 한 種종의 分布분포 限界한계는 個體개체가 곧바로 죽는 溫度온도보다 繁殖번식과 어린 個體개체의 成長성장이 가능한 溫度온도 範圍범위에 의해 먼저 정해지기도 합니다.

外溫動物외온 동물은 몸에서 만든 熱열보다 바깥 環境환경에서 얻는 熱열에 몸의 溫度온도가 크게 좌우됩니다. 도마뱀이 아침에 햇빛을 쬐고 몸을 덥히는 行動행동, 한낮에는 그늘로 들어가는 行動행동은 몸의 溫度온도를 움직임으로 맞추는 行動性體溫調節행동성 체온 조절입니다. 氣溫기온이 내려가면 昆蟲곤충이나 兩棲類양서류의 움직임이 둔해지는 까닭도 몸속 代謝대사의 速度속도와 이어집니다.

새와 哺乳類포유류는 몸에서 만든 熱열을 써서 體溫체온을 좁은 範圍범위 안에 維持유지합니다. 熱열은 몸의 表面표면으로 빠져나가므로, 몸의 模樣모양에도 溫度온도에 맞춘 傾向경향이 나타납니다.

沙漠사막여우의 큰 귀는 피가 흐르는 넓은 表面표면으로 熱열을 내보내는 放熱방열 器官기관 役割역할을 합니다. 다만 두 規則규칙은 例外예외가 많은 傾向경향이며, 먹이나 行動행동 같은 다른 要因요인도 몸집에 함께 影響영향을 줍니다. 추운 곳에서는 털이나 깃털 사이에 空氣공기층을 만들어 熱열이 빠져나가는 것을 줄이고, 몸을 떨며 筋肉근육에서 熱열을 만들기도 합니다. 더운 곳에서는 땀이나 헐떡임처럼 물의 蒸發증발을 이용해 熱열을 내보냅니다.

추운 季節계절을 견디는 方式방식도 서로 다릅니다. 여러 植物식물은 겨울에 生長생장을 멈추고 休眠휴면하며, 一部일부 昆蟲곤충은 發育발육을 멈추는 休眠狀態휴면 상태로 겨울을 납니다. 細胞세포 안에 糖당이나 不凍蛋白質부동 단백질을 늘려 얼음 結晶결정이 생기거나 커지는 것을 줄이는 生物생물도 있습니다.

植物식물은 자리를 옮길 수 없으므로 溫度온도 變化변화에 몸의 狀態상태를 바꾸어 대응합니다. 우리나라의 落葉樹낙엽수는 가을에 낮이 짧아지고 氣溫기온이 내려가면 잎의 葉綠素엽록소를 分解분해해 그 안의 窒素질소 같은 養分양분을 줄기로 거두어들입니다. 葉綠素엽록소에 가려 있던 카로티노이드가 드러나면 노란 단풍이 들고, 一部일부 나무는 안토시아닌을 새로 만들어 붉게 물듭니다. 이어 잎자루 밑동에 離層이층이 생겨 잎이 떨어집니다. 땅이 얼어 뿌리가 물을 빨아들이기 어려운 겨울에 넓은 잎을 달고 있으면 蒸散증산으로 물만 잃게 되므로, 잎을 떨구는 것은 추위와 乾燥건조를 함께 견디는 適應적응입니다.

溫度온도는 꽃이 피는 時期시기도 정합니다. 가을에 씨를 뿌리는 보리나 밀은 겨울의 낮은 溫度온도를 一定일정 期間기간 겪어야 봄에 꽃눈이 생기는데, 이를 春化춘화라고 합니다. 같은 品種품종을 봄에 뿌리면 줄기와 잎은 자라도 이삭이 제대로 패지 않습니다. 추위를 다 겪은 뒤에 꽃을 피우게 하여, 겨울이 오기 前전 가을의 따뜻한 날씨에 잘못 꽃을 피우는 일을 막는 셈입니다. 봄꽃의 開花개화도 겨울 동안의 추위와 이른 봄의 氣溫기온에 크게 左右좌우되어, 氣溫기온이 높아지면서 벚꽃이 피는 날이 앞당겨지는 傾向경향이 世界세계 여러 곳에서 觀測관측됩니다. 1,200秊년 가까이 記錄기록이 이어진 日本일본 교토의 벚꽃 滿開日만개일이 2021秊년 3月월 26日일로 記錄上기록상 가장 빨랐던 것이 그 例예입니다.

外溫動物외온동물인 개구리나 뱀은 氣溫기온이 내려가면 體溫체온도 함께 내려가 움직일 수 없게 되므로, 땅속이나 물 밑처럼 얼지 않는 곳에 들어가 代謝대사를 크게 낮춘 채 겨울을 납니다. 이를 冬眠동면이라 합니다. 다람쥐나 박쥐 같은 一部일부 哺乳類포유류도 體溫체온을 크게 낮추어 冬眠동면하며, 먹이가 귀한 겨울 동안 에너지 消費소비를 줄이는 方式방식입니다.

물과 鹽分염분

물은 細胞세포 안에서 여러 化學反應화학 반응이 일어나는 溶媒용매이며, 物質물질이 몸속을 옮겨 다니는 데에도 쓰입니다. 植物식물에서는 뿌리로 들어온 물이 導管도관을 따라 올라가고, 잎의 氣孔기공을 통해 水蒸氣수증기로 빠져나갑니다. 이를 蒸散증산이라고 합니다.

물과 植物식물

물은 높은 水分수분 퍼텐셜을 가진 곳에서 낮은 水分수분 퍼텐셜을 가진 곳으로 이동하는 傾向경향이 있습니다. 植物식물에서는 大體대체로 흙에서 뿌리, 줄기, 잎, 大氣대기 쪽으로 水分수분 퍼텐셜이 낮아지므로 물이 이 方向방향으로 이어져 이동합니다.

잎에서 물이 蒸發증발하면 導管도관 속 물기둥에 張力장력이 생깁니다. 물 分子분자 사이의 凝集力응집력 때문에 한쪽에 생긴 張力장력이 이어진 물기둥을 따라 전달되어 아래쪽의 물이 위로 끌려옵니다. 뿌리가 물을 밀어 올리는 힘만으로 높은 나무 꼭대기까지 물을 보내는 것이 아니라, 잎의 蒸散증산이 물을 끌어올리는 데 큰 몫을 합니다.

잎의 氣孔기공이 열리면 二酸化炭素이산화 탄소가 들어와 光合成광합성에 쓰일 수 있지만, 동시에 물도 빠져나갑니다. 땅이 마르면 植物식물은 앱시스酸산과 같은 植物식물 호르몬의 作用작용으로 孔邊細胞공변세포의 膨壓팽압을 낮추어 氣孔기공을 닫습니다. 물을 덜 잃는 대신 二酸化炭素이산화 탄소가 들어오는 量양도 줄어 光合成광합성이 느려집니다.

따라서 植物식물에게 氣孔기공의 開閉개폐는 물을 보존하는 問題문제와 光合成광합성에 필요한 二酸化炭素이산화 탄소를 얻는 問題문제가 맞물리는 調節조절입니다.

乾燥건조한 곳에 사는 여러 植物식물에는 물이 빠져나가는 것을 줄이는 構造구조가 나타납니다. 잎의 表面표면을 덮는 큐티클이 두껍거나, 잎의 面積면적이 작거나, 氣孔기공이 움푹 들어가 있기도 합니다. 仙人掌선인장에서는 잎이 가시로 줄어들고 줄기가 물을 貯藏저장하며 光合成광합성을 맡습니다.

그와 달리 물속이나 물기가 매우 많은 곳에 사는 植物식물에서는 물을 잃는 일을 줄일 必要필요가 작습니다. 연잎처럼 물 위에 뜨는 잎은 氣孔기공이 잎의 윗면에 몰려 있고, 睡蓮수련이나 부들과 같은 植物식물은 몸속에 空氣공기가 지나다닐 수 있는 큰 틈이 발달하기도 합니다. 물에 잠긴 흙은 酸素산소가 잘 들어가지 않으므로, 이런 通氣組織통기 조직은 뿌리 쪽으로 酸素산소를 보내는 데에도 쓰입니다.

鹽分염분과 滲透壓調節삼투압 조절

細胞膜세포막은 물은 잘 통과시키지만 여러 溶質용질은 골라 통과시킵니다. 막 양쪽에 녹아 있는 物質물질의 濃度농도가 다르면 물의 이동 傾向경향도 달라집니다. 生物생물은 몸 안의 물과 鹽類염류 濃度농도를 一定일정한 範圍범위에 맞추기 위해 滲透壓調節삼투압 조절을 합니다.

민물고기의 體液체액에는 둘레의 민물보다 많은 鹽類염류가 녹아 있습니다. 따라서 물은 몸 안으로 들어오는 方向방향으로 움직이고, 鹽類염류는 몸 밖으로 빠져나가기 쉽습니다. 민물고기는 물을 거의 마시지 않으며 묽은 오줌을 많이 내보내고, 아가미에서 能動輸送능동 수송으로 鹽類염류를 받아들입니다.

바닷물에 사는 硬骨魚類경골어류에서는 方向방향이 달라집니다. 바닷물이 體液체액보다 짜므로 몸에서 물이 빠져나가기 쉽습니다. 바닷물을 마셔 물을 보충하고, 함께 들어온 지나친 鹽類염류는 아가미의 鹽類細胞염류 세포와 腎臟신장을 통해 내보냅니다.

鹽分염분이 크게 달라지는 河口하구에는 민물과 바닷물을 오가며 滲透壓調節삼투압 조절 方式방식을 바꿀 수 있는 廣鹽性광염성 生物생물이 살 수 있습니다. 좁은 鹽分염분 範圍범위에서만 살 수 있는 生物생물은 狹鹽性협염성이라고 합니다. 鹽分염분 變動변동을 견디는 能力능력 자체가 棲息範圍서식 범위를 가르는 條件조건이 됩니다.

망그로브나 鹽生植物염생 식물도 높은 鹽分염분 속에서 살아가기 위한 여러 調節조절 機作기작을 갖습니다. 뿌리에서 鹽類염류가 들어오는 것을 줄이거나, 잎의 鹽腺염선으로 鹽類염류를 내보내거나, 細胞세포 안에 다른 溶質용질을 쌓아 물을 붙잡는 種종이 있습니다.

酸素산소

酸素산소는 많은 生物생물이 細胞呼吸세포 호흡으로 에너지를 얻는 데 쓰입니다. 陸地육지의 空氣공기에는 酸素산소가 넉넉하지만, 물속이나 물에 잠긴 흙에서는 酸素산소가 모자라기 쉽습니다.

물속에 녹아 있는 酸素산소를 溶存酸素용존 산소라고 합니다. 물은 空氣공기보다 酸素산소를 적게 품고, 酸素산소의 擴散확산도 훨씬 느립니다. 여기에 물의 溫度온도가 오르면 氣體기체가 물에 녹을 수 있는 量양이 줄어들기 때문에 溶存酸素용존 산소도 줄어드는 傾向경향이 있습니다.

한여름의 얕고 고인 물에서는 높은 水溫수온과 많은 生物생물의 呼吸호흡이 겹쳐 물고기가 쓸 수 있는 酸素산소가 크게 줄 수 있습니다. 특히 밤에는 光合成광합성으로 酸素산소가 새로 만들어지지 않는 동안 植物식물, 動物동물, 微生物미생물의 呼吸호흡은 이어지므로 溶存酸素용존 산소가 낮아질 수 있습니다.

물에 有機物유기물이 지나치게 많아지면 微生物미생물이 이를 分解분해하는 동안 酸素산소를 많이 씁니다. 물속의 溶存酸素용존 산소가 낮아지면 물고기와 여러 無脊椎動物무척추동물이 살기 어려워집니다. 溶存酸素용존 산소는 물속 生態系생태계에서 生物생물이 이용할 수 있는 酸素산소의 量양을 보여 주므로 水質수질과 棲息環境서식 환경을 살필 때도 쓰입니다.

흙에서도 비슷한 일이 일어납니다. 물에 잠긴 흙은 흙알 사이의 틈을 물이 채우므로 空氣공기가 드나들기 어렵습니다. 벼와 부들 같은 植物식물에는 줄기와 뿌리에 空氣공기가 오갈 수 있는 通氣組織통기 조직이 발달하여 뿌리까지 酸素산소를 보낼 수 있습니다.

흙과 無機養分무기 양분

흙은 뿌리를 붙잡는 자리이면서 물과 無機養分무기 양분, 酸素산소를 얻는 곳입니다. 흙알의 크기와 配列배열, 酸度산도, 有機物유기물의 量양, 無機養分무기 양분의 量양이 달라지면 잘 자라는 植物식물도 달라집니다.

모래가 많은 흙은 큰 틈이 많아 물이 빨리 빠지고 通氣性통기성이 좋습니다. 粘土점토가 많은 흙은 작은 틈이 많아 물과 無機養分무기 양분을 오래 붙잡지만, 물이 너무 많으면 뿌리에 酸素산소가 모자랄 수 있습니다.

粘土점토와 腐植부식처럼 매우 작은 粒子입자는 表面표면에 電荷전하를 띠어 칼륨이온, 칼슘이온, 마그네슘이온과 같은 陽양이온을 붙잡을 수 있습니다. 이런 性質성질은 비가 내려도 無機養分무기 양분이 곧바로 씻겨 내려가지 않게 하는 데 寄與기여합니다. 土壤토양의 有機物유기물과 粘土점토 含量함량은 물과 養分양분을 붙잡는 能力능력에 함께 影響영향을 줍니다.

흙의 pH는 無機養分무기 양분이 어떤 化學形態화학 형태로 존재하는지와 密接밀접하게 이어집니다. 흙이 지나치게 酸性산성이거나 알칼리性성이면 어떤 元素원소는 뿌리가 받아들이기 어려운 形態형태로 바뀌고, 다른 元素원소는 너무 많이 녹아 毒性독성을 나타낼 수 있습니다.

pH는 植物식물뿐 아니라 分解者분해자와 土壤微生物토양 미생물의 活動활동도 바꿉니다. 따라서 처음에는 같은 量양의 有機物유기물과 無機養分무기 양분이 있던 흙이라도 pH와 水分수분, 溫度온도가 달라지면 分解분해와 養分양분의 供給速度공급 속도가 달라질 수 있습니다.

植物식물의 生長생장에는 窒素질소, 燐인, 칼륨을 비롯한 여러 無機養分무기 양분이 필요합니다. 어느 하나가 모자라면 다른 資源자원이 넉넉해도 生長생장이 크게 늘지 않을 수 있습니다. 生物생물의 生長생장이나 繁殖번식을 가장 강하게 가로막는 環境要因환경 요인을 制限要因제한 요인이라고 합니다. 같은 곳에서도 季節계절과 生物種생물종이 달라지면 制限要因제한 요인도 달라집니다.

反作用반작용

環境환경이 生物생물에게 미치는 影響영향을 作用작용, 生物생물이 다시 非生物環境비생물 환경을 바꾸는 것을 反作用반작용이라고 합니다.

숲에서는 나무가 자라면서 빛의 環境환경부터 바뀝니다. 높은 나무의 잎이 햇빛을 가리면 숲 바닥에 들어오는 빛이 줄어듭니다. 잎에서 일어나는 蒸散증산과 그늘은 숲 안의 溫度온도와 濕度습도에도 影響영향을 줍니다. 떨어진 잎은 흙을 덮고, 微生物미생물이 이를 分解분해하면 無機養分무기 양분이 다시 흙으로 돌아갑니다.

植物식물의 뿌리는 흙을 붙잡아 빗물에 씻겨 나가는 速度속도를 줄이며, 흙알 사이의 構造구조에도 影響영향을 줍니다. 지렁이가 땅속에 만든 굴은 물과 空氣공기가 움직이는 길이 됩니다.

비버는 나무와 흙으로 둑을 만들어 흐르던 물을 고이게 합니다. 물의 速度속도, 水深수심, 흙의 물기, 둘레의 植生식생이 함께 달라집니다. 한 種종의 活動활동이 여러 生物생물의 棲息地서식지를 바꾸는 例예입니다.

바다에서는 珊瑚산호가 炭酸탄산칼슘 골격을 쌓아 巨大거대한 立體構造입체 구조를 만듭니다. 그 틈은 수많은 물고기와 無脊椎動物무척추동물의 숨을 곳과 먹이터가 됩니다. 이렇게 生物생물이 物理的물리적 環境환경을 크게 바꾸어 다른 生物생물의 棲息條件서식 조건까지 바꾸는 境遇경우, 그 生物생물을 生態系工學者생태계 공학자라고 부르기도 합니다.

生物생물끼리의 相互作用상호작용

한 生物생물에게 다른 生物생물도 環境환경의 일부입니다. 먹이와 빛, 물, 살 곳이 겹치면 競爭경쟁이 일어날 수 있고, 한 生物생물이 다른 生物생물을 먹는 捕食포식, 한쪽이 다른 쪽의 몸에서 營養分영양분을 얻는 寄生기생도 나타납니다.

같은 資源자원을 쓰는 두 種종이 함께 살 때 競爭경쟁이 강해지면 한쪽 또는 양쪽의 生長생장, 繁殖번식, 個體數개체수가 줄 수 있습니다. 生態的地位생태적 지위가 완전히 겹치는 두 種종은 오래 함께 살 수 없고 결국 한 種종이 밀려난다는 原理원리를 競爭排他경쟁 배타 原理원리라고 합니다. 가우스는 짚신벌레 두 種종을 한 容器용기에서 기르면 한 種종만 남는다는 實驗실험으로 이를 보였습니다. 서로 쓰는 資源자원이나 活動時間활동 시간이 달라지면 競爭경쟁의 세기가 줄어듭니다. 한 生態系생태계에서 비슷한 生態的地位생태적 지위를 차지하는 種종들이 資源자원을 서로 다르게 쓰는 現象현상을 資源分割자원 분할이라고 합니다.

콩科과 植物식물의 뿌리혹에 사는 뿌리혹박테리아는 大氣대기의 窒素질소를 植物식물이 쓸 수 있는 窒素化合物질소 화합물로 바꾸고, 植物식물에게서 光合成産物광합성 산물을 얻습니다. 菌根균근을 이루는 菌類균류는 뿌리보다 훨씬 가는 菌絲균사를 뻗어 물과 燐인을 비롯한 無機養分무기 양분을 얻고, 植物식물에게서 糖당을 얻습니다. 서로 다른 種종의 삶이 서로의 資源獲得자원 획득과 이어지는 相利共生상리 공생의 例예입니다.

같은 種종의 個體개체끼리도 關係관계를 맺습니다. 먹이와 配偶者배우자를 놓고 競爭경쟁이 일어나며, 이 競爭경쟁을 줄이는 秩序질서가 個體群개체군 안에 생기기도 합니다.

이런 關係관계는 個體개체 사이의 다툼을 매번 直接직접 싸움으로 풀지 않아도 되게 하여, 個體群개체군 全體전체의 消耗소모를 줄이는 役割역할을 합니다.

되먹임

生態系생태계에서는 한 方向방향으로 일어난 變化변화가 다시 처음의 要素요소에 돌아와 影響영향을 주는 일이 흔합니다.

숲의 나무가 자라면 그늘이 짙어집니다. 그늘이 짙어지면 숲 바닥에서 잘 자라는 植物種식물종이 달라집니다. 植物식물의 組成조성이 달라지면 떨어지는 잎의 量양과 性質성질도 달라지고, 이를 分解분해하는 微生物미생물의 活動활동도 달라집니다. 分解분해에서 풀려난 無機養分무기 양분은 다시 나무와 다른 植物식물의 生長생장을 바꿉니다.

연못에서도 빛과 水溫수온이 植物性식물성 플랑크톤의 光合成광합성을 바꾸고, 플랑크톤의 量양이 물속의 酸素산소와 營養鹽영양염에 影響영향을 줍니다. 죽은 플랑크톤이 많아지면 分解者분해자가 이를 分解분해하면서 酸素산소를 쓰고, 줄어든 酸素산소는 다시 물고기와 다른 生物생물의 삶을 바꿉니다.

되먹임은 變化변화를 줄이는 方向방향인지 키우는 方向방향인지에 따라 두 가지로 나뉩니다. 植物性식물성 플랑크톤이 늘면 이를 먹는 動物性동물성 플랑크톤이 늘고, 動物性동물성 플랑크톤이 늘면 植物性식물성 플랑크톤이 다시 줄어듭니다. 처음 變化변화와 반대 方向방향의 變化변화를 불러와 狀態상태를 一定일정하게 되돌리는 이런 過程과정을 負부의 되먹임(陰性음성 되먹임)이라 합니다. 먹이 關係관계에서 個體개체 數수가 오르내리면서도 一定일정한 範圍범위를 크게 벗어나지 않는 것은 이 負부의 되먹임 때문이며, 그 자세한 例예는 「生態系平衡」에서 다룹니다.

반대로 처음 變化변화를 더 키우는 正정의 되먹임(陽性양성 되먹임)도 있습니다. 生活생활 下水하수 따위로 湖水호수에 窒素질소와 燐인이 많이 들어오면 藻類조류가 크게 불어나는 富營養化부영양화가 일어납니다. 죽은 藻類조류를 分解者분해자가 分解분해하면서 물속 酸素산소를 써 버리면 물고기가 죽고, 죽은 물고기를 分解분해하느라 酸素산소가 더 줄어듭니다. 酸素산소가 바닥난 물 밑에서는 바닥에 쌓여 있던 燐인이 다시 물로 풀려나와 藻類조류의 增殖증식을 더 부추기기도 합니다. 正정의 되먹임은 變化변화를 한 方向방향으로 몰아가므로, 한番번 시작되면 生態系생태계가 본래 狀態상태로 돌아오기 어렵게 만듭니다.

環境反應환경 반응과 適應적응

둘레가 바뀌었을 때 한 個體개체가 살아 있는 동안 몸의 狀態상태를 바꾸는 現象현상과, 여러 世代세대에 걸쳐 遺傳的유전적 特徵특징이 달라지는 現象현상은 時間尺度시간 척도가 다릅니다.

같은 나무에서 햇빛을 많이 받은 잎이 陽葉양엽이 되고 그늘의 잎이 陰葉음엽이 되는 現象현상은 한 個體개체의 表現型표현형 可塑性가소성입니다. 높은 山地산지에 올라간 사람에게 한동안 呼吸호흡이 빨라지고 赤血球적혈구와 이어진 生理反應생리 반응이 나타나는 것도 한 個體개체가 둘레의 條件조건에 맞추어 몸의 狀態상태를 바꾸는 順應순응입니다.

沙漠사막 植物식물에서 잎이 작거나 가시로 줄어 있고 두꺼운 큐티클이 발달하는 特徵특징이 여러 世代세대에 걸친 自然選擇자연선택의 結果결과로 集團집단에 퍼져 있다면 進化的진화적 適應적응입니다. 環境환경은 이미 存在존재하는 遺傳的유전적 變異변이 가운데 살아남고 繁殖번식하는 데 有利유리한 變異변이가 여러 世代세대를 거치며 많아지는 條件조건으로 작용합니다.