19장. 생태계의 구성

 우리는 이전 장에서 생태계에 존재하는 생물들을 여러 조건과 형태 및 특성에 따라 분류하였다. 여러 종의 생물체들은 수 세기 동안 각자 자신이 처한 환경과 상황에 맞게 자신의 형태를 변형해오고 진화해왔다. 그러면 이 많은 생물들이 생태계 내에서 어떤 역할을 하고 서로 어떠한 상호작용을 하여 생태계를 유지하고 이루어나가는지 이번 장에서 알아보도록 하자.

 

 생태계에는 넓게 생산자, 소비자, 분해자 세 종류로 구분되는 생물들이 존재한다. 생산자는 자연계에 존재하는 무기물과 빛 에너지를 원료로 삼아 당과 같은 유기물을 합성하고 생명체들이 살아갈 수 있도록 산소를 제공해주는 역할. 소비자는 생산자로부터 만들어진 산소를 이용해 호흡하고 생산자에게 무기물을 공급해주며, 이들을 양분으로 삼으며 자신의 삶을 영위하는 역할. 그리고 분해자는 생산자와 소비자의 역할을 병행하는 동시에 나아가 분해자로써 생태계의 순환을 조절해주는 역할을 한다. 이 생물 요소들은 서로 유기적으로 작용과 반작용을 하며 생태계를 유지시켜준다.

 

 그러면 이들을 둘러싼 환경과 조건들이 이 생태계를 유지하는 생물체 구성원들에게 어떠한 영향을 주고 이들이 어떻게 적응하며 지금과도 같은 안정된 환경을 유지하는지 알아보자. 환경요인과 생물의 상호관계는 빛, 온도, 물, 공기에 의해 좌지우지된다고 볼 수 있다. 먼저 빛은 지구상에 존재하는 생명체들의 삶을 영위하기 위한 필수조건 중의 하나로 빛의 세기, 방향, 일조 시간, 파장의 영향은 생물체의 행동 변화에 큰 영향을 미친다. 빛의 세기는 그 정도에 따라서 식물이 이 빛에 대한 흡수율이 높은가 적은가의 양적 차이에 의해 식물의 성장과 형태의 변화를 주는 등의 영향을 미친다. 빛의 세기가 강한 빛을 받고 자라는 식물은 양엽의 형태로 좁고 두꺼운 잎의 형태로 자신의 이파리를 진화시킨다. 이유는 강한 빛이 존재하기에 이파리가 좁아도 충분한 양의 빛을 흡수할 수 있고, 자신이 흡수한 빛 에너지와 외부로부터 흡수한 무기질 이산화탄소의 배출을 억제하기 위해 이파리를 환경에 맞게 변화시킨 것이다. 반대로 빛이 강하지 않은 지역에서 자라는 식물은 많은 빛을 흡수해야 하기에 자신의 이파리를 넓고 얇은 형태인 음엽으로 변화시켰다. 음엽은 양엽과 반대로 강한 빛이 내리쬐는 환경이 아닌 약한 빛이 내리쬐는 환경에서 자라기에 이파리를 통한 수분 및 무기물의 손실에 대한 부담이 적을 수밖에 없다. 다음 빛이 어느 방향으로 비추는 가에 따라 식물 체내 옥신의 영향으로 식물은 빛을 따라 성장하는 굴광성을 나타낸다. 옥신은 빛의 반대 방향으로 포진하는 성질을 가지고 있기에 빛이 내리쬐는 방향의 반대로 옥신이 많이 축적되게 되고 옥신의 불균등 분포로 식물이 휘는 현상이 일어난다. 이는 해바라기가 빛이 비치는 쪽으로 자라는 것을 예로 들면 아주 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 다음으로 광주기성 즉 일조시간에 의한 영향이다. 빛이 얼마나 오랜 시간 비치는가에 따라 식물은 장일 식물과 단일 식물로 나뉘기도 한다. 장일 식물은 밤의 길이가 일정 시간 이상 짧아지면 개화하는 식물 즉 빛이 비치는 시간이 길어질수록 개화가 촉진되는 식물이다. 반대로, 단일 식물은 밤의 길이가 일정 시간 이상 길어지면 개화하는 식물 즉 빛이 비치는 시간이 짧을수록 개화가 촉진되는 식물이다. 빛에 의한 생명체의 변화 마지막은 보색 적용의 사례이다. 보색 적용이란 조류가 어떤 빛의 파장에 영향을 받아 어느 곳에 주로 분포하는지를 파악해 볼 수 있는 현상이다. 빛은 장파장과 단파장으로 나뉘는데 장파장은 긴 파장의 빛으로 투과력이 낮아 깊은 곳까지  투과가 잘 안 된다. 반대로 단파장은 짧은 파장의 빛으로 투과력이 높아 깊은 곳까지 빛이 투과하기 쉽다. 이로 인하여, 물속 깊은 곳까지 투과가 잘 되는 단파장은 적색 반사를 하고 청색파장을 흡수하는 홍조류에 영향을 주고 깊은 곳에 이들의 분포가 많아지는데 도움을 준다. 반대로 물속 깊이 투과하지 못하는 장파장의 빛은 적색 파장의 빛을 흡수하고 청색파장을 반사하는 녹조류가 많이 분포하는데 영향을 미친다. 다음은 온도가 생물에 미치는 영향으로, 온도에 의한 동물의 형태 및 행동변화는 총 일곱 가지의 예를 대표적으로 들 수 있는데, 변온 동물의 동면, 동물의 털갈이, 철새의 이동 등 온도에 의한 동물들의 행동 습관에 미치는 영향, 포유류가 추운 극지방에서 자신의 몸집을 크게 만들고 말단부의 크기를 줄여 자신의 모습과 형태를 그 환경에 맞게 진화시키는 모습, 호랑나비가 계절에 따라 자신의 생장속도와 색을 변화시키는 모습, 계절에 따라서 온도에 적응하려 식물의 이파리가 단풍과 낙엽의 형태로 변하는 현상, 저온에 적응하는 상록수의 모습, 춘화처리를 겪는 가을보리와 밀의 형태, 추위와 건조 상태에 따라 겨울눈의 위치 변화를 두는 식물의 생활형을 예로 들 수 있다. 다음으로 물이 생명에 미치는 영향으로는 식물과 동물의 예로 설명해주겠다. 식물을 예로 들자면, 수분이 부족한 건조기후에서 자라나는 식물은 수분의 증발을 막기 위해서 자신의 큐티클 층을 강화하여 주어진 환경 내에서 생존할 수 있는 형태로 진화하게 된다 대표적인 예로 선인장과 같은 식물군이 이에 속한다. 동물들은 자신이 사는 환경과 흡수하는 수분 양에 따라 자신의 노폐물을 암모니아, 요소, 요산과 같은 형태로 변화시킨다. 마지막으로 환경요인이 생물에게 미치는 영향으로 공기의 영향을 들 수 있다. 공기에 대한 영향은 용존산소량 즉 물속에 녹아있는 산소량에 따라 세균의 특성을 변화시켜 준다. 산소를 좋아하는 호기성 세균과 산소를 좋아하지 않는 혐기성 세균이 이에 대한 설명으로 제일 부합하는 예시일 것이다. 또한, 공기와 기압의 영향은 고지대 및 저지대에 사는 사람들 간의 적혈구 차이를 명확히 보여주는 좋은 예시가 된다. 공기 즉 산소의 양이 부족한 고지대에 사는 사람들은 적은 양의 산소를 최대한 효율적으로 흡수해야 하니 저지대 사람들보다 체내에 많은 적혈구를 보유하고 있다.