생태계의 평형(2-2)

◎ 생태계의 평형

▶ 에너지 흐름

 

► 생태 피라미드

생각을 하고, 운동을 하고, 호흡을 하는 등 모든 일에는 에너지가 필요합니다. 심지어는 에너지를 얻기 위해 음식물을 섭취할 때에도 에너지가 필요합니다. 이 모든 생체 에너지의 근원은 태양 에너지입니다. 생산자가 광합성을 통해 태양 에너지를 유기물의 형태로 바꾸면 이 유기물을 소비자가 이용하면서 에너지가 이동하게 됩니다. 이 에너지는 먹이 사슬의 각 단계를 거치면서 그 양이 점차 줄어듭니다. 일단 에너지를 흡수하면 일부는 자기 자신을 위해 쓰고 나머지를 다음 단계에 전해주기 때문입니다.

위의 그림에서 세 개의 피라미드는 모두 위로 갈수록 양이 작아지는 형태를 갖고 있습니다. 먼저 개체수 피라미드는 영양 단계가 올라갈수록 개체수가 감소하므로 이러한 피라미드 형태를 이루게 됩니다. 여기에서 피라미드 형태가 바뀌면 먹이 사슬이 흔들리면서 일시적으로 생태계의 평형이 깨지게 됩니다. 하지만 어느 정도는 자연적으로 회복될 수 있습니다. 두 번째와 세 번째 피라미드를 보면 개체수와 마찬가지로 각 영양단계가 보유한 생물량과 에너지는 영양 단계가 높아질수록 감소합니다. 이것이 바로 생태계의 안정성을 유지하기 위한 자연의 이치입니다.

 

► 에너지의 흐름

생태계로 유입되는 에너지의 근원은 바로 태양의 빛 에너지입니다. 생산자는 태양의 빛 에너지를 흡수하여 화학 에너지로 전환합니다. 결국 생산자가 처음으로 만들어내는 화학 에너지가 먹이 사슬을 거치는 동안 계속해서 이동하는 것입니다. 생산자가 만든 화학 에너지의 일부는 생산자 자신을 위해 쓰이고 나머지는 먹이 사슬을 따라 다음 소비자에게로 이동합니다. 이때 방출되는 에너지가 바로 열에너지입니다. 화학 에너지를 분해하면서 운동을 하면 열에너지 상태로 에너지가 방출됩니다. 이렇게 방출된 에너지는 매우 미약한 에너지이기 때문에 재사용될 수 없습니다. 운동을 한 후 발생하는 열에너지, 호흡을 통해 발생하는 열에너지, 체온으로 발생하는 열에너지 등은 생물들에게 매우 중요한 에너지이지만 지구 전체적으로 보면 매우 작은 에너지이기 때문에 활용할 수 없게 됩니다. 즉, 다른 물질들과 달리 다시 생태계 내로 들어오지 못합니다. 이렇게 에너지는 한쪽 방향으로만 흐르게 되어 있습니다. 따라서 태양의 빛에너지를 계속해서 흡수해야만 생태계가 유지될 수 있습니다. 만일 어느 날 태양이 갑자기 사라진다면 생태계의 균형은 금방 깨지고 말 것입니다.

 

► 에너지 효율

에너지 효율이란 에너지가 한 영양 단계에서 다음 영양 단계로 이동하는 비율을 말합니다. 그렇다면 상위 영양 단계로 갈수록 에너지 효율이 증가하는 이유는 무엇일까요? 초기 영양 단계인 1차 소비자의 경우 초식성입니다. 하지만 영양 단계가 올라가면 육식성 소비자가 나타납니다. 일반적으로 식물성 먹이보다 동물성 먹이의 소화가 쉽기 때문에 더 많은 에너지를 얻어낼 수 있습니다. 또 몸집이 커질수록 단위 무게당 소모하는 에너지의 양이 감소한다는 것도 하나의 원인이 될 수 있습니다.

 

▶ 생태계의 평형

생태계는 생물군과 이들을 둘러싼 환경으로 이루어져 있습니다. 그리고 이들 사이에는 적절한 균형이 필요합니다. 생물군들 사이의 균형은 먹이 연쇄를 통해 이루어지며 환경의 균형은 에너지와 물질의 순환에 의해 이루어집니다. 이렇게 생태계를 이루고 있는 생물군과 환경이 안정된 상태를 이루었을 때 평형을 이루고 있다고 말합니다.

위의 그림을 보면 일시적으로 1차 소비자가 증가하여 생태계의 평형이 깨어졌지만 곧 회복된 것을 알 수 있습니다. 1차 소비자의 증가에 따라 이를 먹이로 삼는 2차 소비자도 증가하지만 생산자는 감소합니다. 생산자의 감소는 1차 소비자의 감소를 가져오고 곧 2차 소비자도 감소하여 평형이 회복됩니다. 어떤 개체군의 집단에서 갑자기 개체수가 증가하더라도 자연적으로 회복이 가능합니다. 개체수의 증가는 경쟁의 증가를 가져오고 경쟁에서 살아남지 못한 개체들은 집단에서 도태되면서 집단 전체적으로는 개체수에 있어 그 평형이 유지됩니다.

이와 같이 생태계는 환경의 작용과 생물의 반작용, 그리고 생물간의 종류나 개체수뿐만 아니라 물질이나 에너지의 양까지도 평형이 유지되도록 하는 자기 조절 능력이 있는데 이것을 생태계의 항상성이라고 합니다.

 

▶ 생태계 파괴의 원인

생태계는 자연적인 현상들에 의해 흔들렸다가 다시 평형을 되찾는 과정을 끊임없이 반복하고 있습니다. 지진이나 홍수, 산사태 등과 같은 자연재해에 의해 생태계가 파괴되면 자기 조절 능력에 의해 언젠가는 회복이 가능합니다. 이러한 자연적 원인 외에 오늘날 문제가 되고 있는 것은 인위적 원인입니다. 급격한 인구 증가와 산업화에 의해 지나친 자연 개발이 이루어졌고 연료 자원의 소비가 증가함에 따라 발생하는 환경오염 문제는 이제 인류의 삶마저 위험하고 있습니다. 뿐만 아니라 외국에서 들어온 귀화 생물은 우리나라의 토종 생물들을 잡아먹고 먹이 사슬에 변화를 유발하여 빠른 속도로 생태계를 망가뜨리고 있습니다.