1. 생태계
생태계는 군집과 그 서식지를 포함하는 계로서, 영국의 식물 생태학자 탠슬리(1871~1955)는 생물뿐만 아니라 물리적 환경을 포함한 가장 넓은 의미의 총체적인 계라고 정의하였다. 생태계에서 군집과 서식지는 작용과 반작용, 즉 물리적 환경이 생물에 미치는 영향과 생물이 그 물리적 환경에 미치는 영향에 의해서 서로 연관되어 있다. 생태계는 물질이 순환하고 에너지의 흐름이 일어나는 하나의 기능적인 체계로, 생산자, 소비자, 분해자의 생물 요소와 햇빛, 공기, 물 등의 비생물 요소가 있는 지역은 어느 곳이나 하나의 생태계라고 할 수 있다. 따라서 지구상에는 여러 형태의 생태계가 존재한다. 생태계는 주로 생물 요소의 특징에 따라 삼림 생태계, 초원 생태계, 툰드라 생태계, 사막 생태계 등으로 나눈다. 또한 비생물 요소의 특징에 따라 담수 생태계, 해 수 생태계 등으로 나누기도 한다.
2. 먹이 사슬과 먹이 그물
생태계에서 생물 사이의 먹고 먹히는 관계가 사슬처럼 연결된 것을 먹이 사슬이라고 하고, 먹이 사슬이 얽혀 먹고 먹히는 관계가 그물처럼 복잡하게 이루어진 것을 먹이 그물이라고 한다. 생물은 보통 한 종류의 생물만 먹지 않고 여러 종류의 생물을 먹 이로 하기 때문에 실제 생태계에서 생물 사이의 먹고 먹히는 관계는 복잡한 먹이 그물을 형성한다.
3. 생태 피라미드
① 개체 수 피라미드
생태계에서 먹이 사슬 각 영양 단계의 개체 수를 그림으로 나타낸 것이다. 일반적으로 피식자의 수가 포식자의 수보다 많아야 생태계가 안정적으로 유지되므로 개체 수는 생산자에서 최종 소비자로 갈수록 감소한다.
② 생체량 피라미드
먹이 사슬 각 영양 단계에 속하는 생물의 질량을 그림으로 나타낸 것이다. 생체량도 개체 수와 같이 상위 영양 단계로 갈수록 감소한다.
③ 에너지 피라미드
먹이 사슬 각 영양 단계의 에너지 함량을 그림으로 나타낸 것이다. 에너지양은 각 영양 단계에서 살아가는 데 필요한 에너지로 소비되거나 열에너지로 방출되고 남은 에너지가 다음 단계로 전해지므로 상위 영양 단계로 갈수록 감소한다.
4. 생태계 평형 유지의 원리
생태계 평형은 환경 요인의 급격한 변화가 없는 조건에서 생물 군집의 크기와 개체 수, 에너지 흐름 등이 안정된 상태를 유지하는 것을 말한다. 안정된 생태계는 어떤 요인에 의해 일시적으로 생태계 평형이 깨지더라도 다시 안정된 생태계의 상태를 회복하는 능력이 있다. 예를 들어, 일시적으로 1차 소비자가 증가하면, 그에 따라 2차 소비자는 증가하고, 생산자는 감소한다. 생산자가 감소하고, 2차 소비자가 증가함에 따라 1차 소비자가 감소한다. 1차 소비자가 감소하면 1차 소비자를 먹이로 하는 2차 소 비자가 감소하고, 생산자가 다시 증가하며 생태계가 원래의 상태를 회복한다.
5. 레이첼 카슨의 『침묵의 봄』
『침묵의 봄』은 20세기에 가장 큰 영향을 미친 책으로 일컬어진다. 레이첼 카슨(1907~1964)은 이 책에서 무분별한 살충제 사용으로 파괴되는 야생 생물계의 모습을 적나라하게 공개했다. 언론의 비난과 이 책의 출판을 막으려는 화학업계의 거센 방해에도 카슨은 환경 문제에 대한 새로운 대중적 인식을 이끌어 내며 정부의 정책 변화와 현대적인 환경 운동을 촉발했다. 레이첼 카슨이 『침묵의 봄』을 집필하게 된 직접적인 동기는 한 통의 편지 때문이었다. 정부 소속 비행기가 모기를 없애기 위해 숲에 농업용 살충제인 DDT를 살포했는데 그 때문에 자신이 기르던 많은 새가 죽었으며 이에 DDT를 사용한 당국에 항의했으나, 당국은 DDT가 무해 하다며 이 항의를 묵살했다는 내용이었다. 이를 계기로 카슨은 그동안 많은 조사와 연구를 펼쳤음에도 집필을 중단하고 있던 살충제 사용의 실태와 그 위험성을 알리는 책을 저술하기로 결심했다. 1963년 케네디 대통령은 환경 문제를 다룰 자문 위원회를 구성했고, 1969년 미국 의회는 국가 환경 정책 법안을 통과시켰으며, 암 연구소는 DDT의 암 유발 증거를 제시함으로써 각주에서 DDT 사용 금지를 이끌어 냈다. 그리고 『침묵을 봄』을 읽은 한 상원 의원은 케네디 대통령에게 자연 보호 전국 순례를 건의했으며, 이를 계기로 지구의 날(4월 22일)이 제정되었다.
6. 보호색
•어떤 동물은 주변 환경과 같은 색깔로 자신을 숨기고 순식간에 먹이를 낚아채거나 천적에게 자신의 모습을 들키지 않게 한다.
•호랑이, 사자 등은 보호색으로 먹잇감을 교란시키는 데 유리하다.
•호랑나비, 배추흰나비, 호랑나비의 애벌레, 넙치 등은 보호색으로 자신의 몸을 보호하는 데 더 좋다.
7. 생물과 환경의 상호 작용
생태계 내 생물 요소와 비생물 요소는 서로 영향을 주고받는다. 온도, 물, 햇빛과 같은 비생물 요소가 생물에 미치는 영향을 작용이라고 하고 이와 반대로 생물 요소가 비생물 요소에 미치는 영향을 반작용이라고 한다. 햇빛의 세기에 따라 식물 잎의 두께가 다른 것은 작용, 버섯과 토양 미생물이 토양 속 유기물을 분해하여 토양 속의 무기물이 증가하는 것은 반작용이다.
8. 농경 생태계
농경 생태계는 초지 또는 삼림과 같은 자연 생태계와 도시 같은 인공 생태계의 중간 형태인 길들여진 생태계이다. 농경 생태계는 자연 생태계처럼 태양의 빛에너지가 에너지원으로 공급되기는 하지만 자연 생태계와는 많은 점에서 다르다. 농경 생태계는 생산성을 높이는 에너지원으로 자연 에너지보다는 동물이나 인간의 노동과 함께 가공된 비료나 연료가 사용된다. 또한 특정 식량이나 생산품의 수확량을 극대화하기 위한 인간의 관리로 종 다양성이 크게 감소한다. 농경 생태계에서 가장 수가 많거나 넓은 면적을 차지하는 식물이나 동물들은 자연 선택보다 인공 선택을 받고 있다.
9. 생태계를 구성하는 생물
•독립 영양 생물 생산자와 같이 스스로 양분을 합성하여 살아가는 생물로 식물, 광합성 세균, 화학 합성 세균 등이 이에 해당한다.
•종속 영양 생물 다른 생물을 섭취함으로써 양분을 얻어 살아가는 생물로 소비자(초식 동물, 육식 동물)와 분해자가 이에 해당한다.
• 생물 요소의 분류
•생산자-독립 영양 생물로서 대부분 광합성을 하여 무기물로부터 포도당과 같은 유기물을 만든다.
•소비자-종속 영양 생물로서 자신에게 필요한 에너지와 물질을 다른 생물로부터 얻는다.
•분해자-생물의 사체나 배출물을 분해하여 양분을 얻는데, 이 과정에서 유기물이 무기물로 분해되도록 한다. 그 결과 분해자는 생태계에서 물질이 순환되도록 하는 역할을 한다.
10, 지렁이는 분해자인가요?
사체 섭식(detritus; 유기물 섭식)이라 하는 또 다른 형태의 소비자가 있는데, 다른 모든 영양 구조에서 생성된 물질에서 에너지를 얻는 생물이다. 사체 분해물이란 동물의 분비물, 낙엽, 그리고 모든 종류의 생물의 사체를 말한다. 여러 단계의 분해물을 먹는 다양한 생물들이 있다. 쓰레기 처리자(청소 동물)라고도 불리는 사체 섭식자(detritivore)는 포식자가 먹고 남은 또는 사체를 먹는다. 사체 섭식자는 주로 부패가 진행 중인 유기물을 먹는다. 지렁이, 노래기와 같은 동물이 여기에 속한다. 그러나 생태계에서 죽은 동식물이나 유기물을 분해하며 자연계의 청소부 역할을 하는 생물을 분해자 (decomposer)로 정의하여 지렁이, 노래기, 곤충의 애벌레는 대형 분해자로, 곰팡이나 세균 등의 미생물들은 소형 분해자로 분류하는 경우도 있다.