11. 생태계의 구성과 기능

1. 생태계
1)개체, 개체군, 군집, 생태계
-개체: 구조, 기능적 특징(for survival)을 가진 독립된 생물체
-개체군: 일정한 지역에서 같은 종 개체들이 무리→ 생활하는 집단
-군집: 일정한 지역에 모여 생활하는 여러 개체군들의 집합.
-생태계: 생물이 주위 환경 및 다른 생물과 서로 관계&조화 이루는 체계 
2) 생태계 구성 요소
1. 생물적 요인
-생산자: 광합성을 하는 식물과 같이 스스로 무기물로부터 유기물을 합성하는 생물이다.
예) 식물, 조류
-소비자(consumer): 초식 및 육식 동물처럼 생물을 먹어서 유기물 얻음 
-분해자(decomposer): 사체, 배설물 속 유기물을 무기물로 분해→에너지 ex) 세균, 곰팡이, 버섯 
2. 비생물적 요인: 생물 둘러싼 환경 ex) 빛, 물, 온도,  토양, 공기 등 

 
3) 생태계 구성 요소 간 상호 관계
1. 비생물적 요인 →생물적 요인

ex) 햇빛 감소→ 벼 광합성량 감소, 가을에 털갈이하는 토끼
2. 생물적 요인→ 비생물적 요인

ex)식물 광합성→ 대기 산소 농도 증가

지렁이가 토양층 틈 생성 → 토양 통기성 증가 
3. 생물적 요인끼리 서로 영향

ex) 스라소니 개체 수 증가→토끼 개체 수 감소

뿌리혹박테리아가  질소 고정→ 콩과식물에 공급

 

4) 비생물적 요인과 생물적 요인의 상호관계

1. 빛, 생물
빛 많이 받는 양엽의 두께> 빛 적게 받는 음엽
녹조류: 얕은 수심. 홍조류: 깊은 수심 (수심따라 투과되는 빛 파장 다름)
국화: 밤의 길이가 길어지는 계절에 개화

닭, 꾀꼬리: 빛을 쬐는 일조 시간 증가→생식위해 산란

2. 온도, 생물
-변온 동물(양서류, 파충류): 온도하강→동면
-북극여우: 몸 큰데  말단부 (귀, 꼬리 등)는 작음→열 손실감소→ 체온 유지
식물: 온도 하강→ 단풍, 낙엽
3. 물, 생물
건생 식물: 물 부족→뿌리와 저수 조직 발달.
수생 식물: 물위에 떠있어야 함 →줄기나 잎에 통기 조직 
4. 공기, 생물
고산 지대: 산소부족→ 보상위해 적혈구 수 많음  
5 토양, 생물
-세균과 버섯: 토양 속 무기물 양 증가

-지렁이나 두더지: 토양의통기성 증가

 

2. 개체군
1) 개체군의 특성
1. 개체군의 밀도 = 개체군을 구성하는 개체수/ 개체군 서식하는 공간의 면적 

-밀도 + 요인: 출생, 이입
-밀도 - 요인: 사망, 이출
2) 개체군 생장 곡선: 개체군의 개체수 증가를 그래프화. 
1. 이론적 생장 곡선: 먹이, 서식지가 풍족한 환경, 개체 수 기하급수적 증가 (J자형 생장 곡선)
2. 실제 생장 곡선: 개체 수 증가→ 개체군 생장 속도가 감소→개체 수 증가x. 일정한 S자 형 생장 곡선

개체 수 증가→먹이와 서식 공간 부족→노폐물 축적→ 개체군 생장 억제
3. 환경 저항: 개체군의 생장 억제 요인

ex)먹이, 서식지 부족, 질병 
4. 환경 수용력: 어떤 환경 조건에서 서식가능한 개체군 최대 크기

 

3 개체군의 생존 곡선: 상대 수명에 따라 동시 출생한 개체 중 생존한 개체 수 나타낸 그래프
-I형: 출생 수적음 → 부모 보호→ 초기 사망률 낮음( 수명다해 후기 사망률 높음 )
ex) 사람, 대형 포유류 등
-II형: 사망률 일정.
ex) 다람쥐, 조류 등
-III형: 출생 수 많음 →초기 사망률 높음 → 성체 생장 수 적음.
ex) 굴, 어류 등

 

4. 개체군 연령 분포: 한 개체군 내에서 전체 개체 수에 대한 각 연령별 개체 수  비율
-발전형: 생식 전 연령층 비율이 높음→ 개체 수 증가 예상
-안정형: 생식 전 연령층 = 각 연령별 비율이 비슷→개체 수 변화 무
-쇠퇴형: 생식 전 연령층 비율 낮음→ 개체 수 감소

 

5. 개체군의 주기적 변동
-계절적 변동: 환경 요인이 계절에 따라 주기적 변화, 개체군의 크기도 계절에 따라 주기적 변동. ex) 돌말 개체군의 계절적 변동: 초봄에 개체 수 증가(∵ 많은 영양 염류, 빛의 세기와 수온 증가) → 늦봄에 개체 수 감소(∵ 영양염류 고갈) → 늦여름에 개체 수 증가(∵ 영양염류 증가) → 초가을에 개체 수 감소(∵ 빛의 세기와 수온 감소)
-포식과 피식 관계에 따른 변동: 포식과 피식에 의해 두 개체군의 크기가 주기적 변동. ex) 눈신토끼와 스라소니의 개체 수 변동: 눈신토끼 개체 수 증가 → 스라소니의 개체 수 증가(∵ 먹이 증가) → 눈신토끼의 개체 수 감소 → 스라소니의 개체 수 감소 (∵ 먹이 부족) → 눈신토끼의 개체 수 증가

 

2)개체군 내 상호 작용
1. 텃세: 먹이/ 공간/ 짝짓기 등 위해 공간 독점.

ex) 은어, 까치 등
2. 순위제:힘의 서열에 따라 먹이나 배우자 차지

ex)  닭을 한 닭장에 넣고 모이. 주면 서로 쪼며 싸움

큰뿔양은 수컷의 뿔 크기나 뿔치기를 통해 순위 정함
3. 리더제: 한 개체가 전체 개체군의 행동을 이끔

ex)  우두머리 늑대는 무리의 사냥 시기나 사냥감 등을 정한다. 기러기가 집단으로 이동할 때 리더를 따라 이동한다.
4. 사회생활: 각 개체가 먹이 수집, 방어, 생식 등의 일을 분담하고 협력하여 조화를 이룸

ex)  여왕개미: 생식, 병정개미: 방어, 일개미: 먹이 획득 담당. 꿀벌: 여왕벌 중심 업무 분업화
5. 가족생활: 혈연관계 모여 생활. ex)  사자, 코끼리, 침팬지 등

 

군집
1) 군집의 특성
1. 군집의 구성: 역할 따라 생산자, 소비자, 분해자
2.먹이 사슬과 먹이 그물:
먹이사슬:군집을 구성하는 개체군 사이의 먹고 먹히는 관계를 사슬 모양. 
먹이그물:먹이 사슬 서로 복잡하게 얽힘

 

3. 생태적 지위(ecological status): 개체군의 위치와 역할. (먹이지위, 공간지위)

2) 군집의 구조
우점종: 군집에서 개체 수가 많거나 넓은 면적→ 군집 대표 
핵심종:우점종x but 군집구조에 중요한 역할.
ex) 조개, 따개비 죽이는 불가사리, 수달( 물고기 수가확줄음 ㅠ )

지표종: 특정한 지역에서만관찰 가능→ 군집의 지역, 환경적 특성. 

ex) 지의류 :이산화황오염 정도 예측
에델바이스 : 고산 지대에 서식 → 고도와 온도 범위 예측
희소종: 개체 수가 매우 적음.

 

3 층상 구조: 많은 개체군으로 이루어진 군집이 수직적, 다수 층으로 구성
ex)삼림 층상 구조:  교목층, 아교목층, 관목층, 초본층, 지표층

3) 군집의 종류
1. 육상 군집: 기온과 강수량의 차이로 삼림, 초원, 사막으로 구분한다.
-삼림: 많은 종류의 목본 식물과 초본 식물로 이루어진 육상의 대표적인 군집, 강수량 많은 지역에 형성

ex) 열대 지방의 상록 활엽수 구성된 열대 우림, 온대 지방의 낙엽 활엽수 구성된 온대림, 아한대 지방의 북부 침엽수림 
-초원: 주로 초본 식물로 이루어진 군집으로, 삼림보다 강수량 적은 지역에 형성.
ex) 열대 지방의 건조 지역에서 발달하는 열대 초원, 온대 지방의 온대 초원 등
-사막: 강수량적고 건조→ 식물이 자라기 어려움.

ex) 저위도 지방의 열대 사막, 온대 내륙 지방의 온대 사막, 한대와 극지방 부근에 형성되는 툰드라
2. 수생 군집(수계): 하천, 호수 형성되는 담수 군집/ 바다 형성되는 해수 군집
4) 군집의 생태 분포
1. 수평 분포: 위도에 따른(기온과 강수량의 차이) 
★  열대 우림 → 낙엽수림 → 침엽수림 → 툰드라  (저→ 고)
2 .수직 분포: 고도(기온 차이)에 따른 분포 

★상록 활엽수림 → 낙엽 활엽수림 → 침엽수림 → 관목대 (저→ 고)

 

5) 군집 내 개체군 사이의 상호 작용
종간 경쟁(Interspecies competition): 두 개체군이 생태적 지위가 유사하여 같은 장소→먹이, 자원 부족→종간 경쟁
 ex) 짚신벌레 카우다툼VS 아우렐리아
-경쟁·배타 원리: 두 개체군이 경쟁→ 이긴 개체군 살아남고 .진 개체군은 경쟁 지역에서 사라짐

2. 분서: 생태적 지위가 비슷한 개체군들이 서식지, 먹이, 활동 시기 등을 달리하여 경쟁을 피하는 현상.
ex) 한 나무에서 여러 종 솔새가 경쟁 피하기 위해 서로 다른 공간에서 삼.
3. 포식(먹는다)과 피식(먹힌다): 먹고 먹히는 관계

ex)스라소니(포식자)vs 눈신토끼(피식자)
4. 공생: 두 개체군이 밀접한 관계.
상리 공생: 둘 다 이익 

ex) 흰동가리vs 말미잘, 콩과식물vs 뿌리혹박테리아
-편리공생: 하나는 이익, 다른 하나는 이익 손해 둘다 x
ex) 빨판상어와 거북, 황로와 물소
5.기생: 한 개체군이 다른 개체군에 피해를 주면서 생활
. ex)기생충, 겨우살이
-기생 관계에서 이익→ 기생 생물, 손해→ 숙주.

 

6) 군집의 천이
1. 1차 천이: 생물& 토양형성x 단계에서시작하는 천이.

-건성천이

:용암대지→ 지의류 ->초원 → 관목림 →양수림 →혼합림 →음수림

-습성 천이

:빈영양호 → 부영양호 → 습원 

-건성 천이: 건조 지역(용암 대지와 같은 불모지)에서 시작, 지의류가 개척자로 들어 옴. 지의류에 의해 바위의 풍화 촉진→ 토양 형성, 토양의 수분, 양분 함량 증가→초원이 형성된 후 관목이 우점하는 군집. 이후 강한 빛에서 빠르게 자라는 소나무와 같은 양수가 우점하는 양수림 형성. 양수림이 형성→ 숲의 상층에서 많은 빛 흡수→ 하층에 도달하는 빛의 세기 약화→ 약한 빛에서도 잘 자라는 참나무와 같은 음수의 묘목 성장→ 양수와 음수의 혼합림 형성. 음수 번성→ 혼합림이 점차 음수림으로 전환.

2. 2차 천이: 기존의 식물 군집에서 산불, 산사태, 벌목 등→ 군집이 파괴→ 기존에 남아 있던 토양에서 시작하는 천이
-토양이 이미 형성, 종자/ 식물 뿌리→ 1차 천이보다 빠름
-초본이 개척자임, 초원이 형성→ 1차 천이와 같은 과정.
3. 극상:

맨 마지막 안정적 단계