02 군집

02 군집

1 군집의 특성

• 군집의 구성

⑴ 군집: 일정한 지역 내에 서식하는 개체군들의 집합

⑵ 군집의 구성: 군집을 이루고 있는 개체군은 역할에 따라 생산자, 소비자, 분해자로 구분한다.

① 먹이 사슬: 생산자는 1차 소비자에게 먹히고, 1차 소비자는 2차 소비자에게 먹히는 관계를 먹이 사슬이라고 한다.

② 먹이 그물: 대부분의 생태계에서는 먹이 사슬이 복잡하게 얽혀서 그물처럼 나타나는데 이를 먹이 그물이라고 한다.

⑶ 생태적 지위: 생태계에서 개체군이 차지하는 서식 공간, 먹이 관계, 다른 생물 또는 환경과의 상호 관계 등의 생태적 역할

① 먹이 지위: 먹이 사슬에서 차지하고 있는 위치

② 공간 지위: 차지하는 서식 공간

• 군집의 구조

⑴ 층상 구조: 삼림 군집에서 수직적으로 뚜렷한 층상 구조가 나타난다. 삼림의 층상 구조는 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층, 지표층 등으로 이루어진다.

① 그래프에서 지표층으로 갈수록 빛이 가려져 빛의 세기가 감소한다.

② 층상 구조는 다양한 생물에게 서식지를 제공한다.

－ 교목층~초본층까지는 새, 곤충 서식

－ 지표층에는 선태류, 낙엽 등이 존재하며 균류, 지네, 거미 등이 서식

⑵ 우점종: 군집에서 개체 수가 많거나 넓은 면적을 차지하며 군집을 대표하는 종이다. 다른 종의 생육과 비생물적 요인에 영향을 주어 군집의 구조에 큰 영향을 미친다. 밀도, 빈도, 피도가 우세하여 군집을 대표할 수 있는 종, 중요치(상대 밀도 ＋ 상대 빈도 ＋ 상대 피도)가 가장 높은 종

• 핵심종: 군집 안에서 우점종은 아니지만 군집의 구조에 중요한 역할을 하는 종이다. 예) 바닷가 바위 생태계에서 조개와 따개비의 생존을 결정하는 불가사리, 습지 생태계에서 다른 동물의 분포에 영향을 미치는 수달
• 지표종: 특정한 지역이나 환경에서만 볼 수 있는 종으로 그 군집의 지역적, 환경적 특성을 나타낸다. 예) 이산화 황의 오염 정도를 예측할 수 있는 지의류, 고산 지대에 서식하여 고도와 온도 범위를 예측할 수 있는 에델바이스
• 희소종: 군집을 구성하는 개체군 중 개체 수가 매우 적은 종이다.

밀도 = 특정 종의 개체 수/전체 방형구의 면적(m2) 빈도 ＝ 특정 종이 출현한 방형구의 수/전체 방형구의 수 피도 ＝ 특정 종이 점유히는 면적(m2)/전체 방형구의 면적(m2) 상대 밀도(%) ＝ 특정 종의 밀도/조사한 모든 종의 밀도의 합 × 100 상대 빈도(%) ＝ 특정 종의 빈도/조사한 모든 종의 빈도의 합 × 100 상대 피도(%) ＝ 특정 종의 피도/조사한 모든 종의 피도의 합 × 100

 

북태평양의 핵심종, 해달

핵심종(Keystone species)은 비교적 적은 개체 수가 존재하면서도 생태계에 큰 영향을 미치는 생물종을 말한다. 이러한 종들은 생물계 내에서 다른 많은 종의 종류와 개체 수를 결정한다. 켈프숲은 다시마와 같은 대형 갈조류들이 숲을 이루고 있는 곳으로 많은 해양 생물들의 서식지이다. 이 켈프숲의 유지가 해양 생태계의 생물 다양성에 중요한데, 켈프숲을 유지하는 역할을 하는 핵심종이 바로 해달이다. 해달은 다시마의 줄기 아랫부분을 갉아먹어 켈프를 유실시키는 성게를 잡아먹어 성게의 수를 조절하여 성게에 의한 무분별한 켈프의 유실을 막는다. 핵심종은 주로 포식 행동을 통해 생태계에 영향을 준다. 고전적인 의미의 핵심종은, 주요한 식물 종을 멸절시킬 위험이 있는 초식 동물을 잡아먹는 소형 육식 동물이다. 포식 이외의 행동을 통해 생태계에 영향을 주는 핵심종도 있다. 비버는 댐을 지어 생태 환경을 바꾸고, 식물의 종자를 운반하는 역할을 하는 철새도 있다.

 

• 군집의 종류

⑴ 생태 분포: 강수량이나 기온에 따라 형성된 육상 군집의 분포

① 수평 분포: 온도와 강수량의 차이로 위도마다 다른 군집이 나타나는 것

② 수직 분포: 특정 지역에서 고도에 따른 온도의 차이에 의해 수직적으로 다른 군집이 나타나는 것

 

군집의 생태 분포

환경 요인의 영향을 받아 형성된 군집의 분포이다. 수평 분포는 위도에 따른 분포로 기온과 강수량의 차이에 의해 나타나며, 수직 분포는 고도에 따른 분포로 주로 기온의 차이에 의해 나타난다.

⑵ 군집의 종류: 육상 군집은 강수량과 기온 등의 기후 조건에 따라 다양한 모습으로 나타난다.

툰드라	타이가(북방 침엽수림)
연평균 강수량: 200~600 mm 기온: 겨울은 평균 －30 ℃ 이하, 여름은 10 ℃ 이하 북극 지방, 높은 산꼭대기에 위치하며 영구 동토층이 형성되어 이끼, 지의류 등이 서식하고 관목과 교목이 거의 없다.	연평균 강수량: 300~700 mm 기온: -50 ℃~20 ℃, 겨울이춥고 길다 침엽수가 우점하고 있으며, 온대 낙엽활엽수림보다 종 다양성이 낮다.
온대 낙엽활엽수림	지중해성 관목 지대
연평균 강수량: 700~2000 mm 기온: 겨울은 평균 0 ℃, 여름은 30 ℃까지 올라간다. 위도 30˚~60˚ 부근 지역으로 겨울에 잎이 떨어지는 활엽수로 이루어져 있다.	연평균 강수량: 300~500 mm로 강수가 대부분 겨울에 집중되고 여름에는 건조하다. 기온: 평균 10 ℃~12 ℃, 여름은 30 ℃ 이상 대륙의 중위도 해안 지역으로 작은 상록관목들이 밀집하여 서식한다.
열대 우림	온대 초원
연평균 강수량: 2000~4000 mm 기온: 25 ℃~29 ℃ 적도와 적도 부근에 있으며 층상 구조가 발달한다. 상록수가 주로 자라며, 다양한 동물들이 산다.	평균 강수량: 300~1000 mm 기온: 겨울은 -10 ℃까지 내려가고, 여름은 30 ℃까지 올라간다. 다양한 풀과 활엽 초본이 우점하며, 가뭄과 불에 잘 견디도록 적응하였다.
사바나	사막
연평균 강수량: 300~500 mm 기온: 24 ℃~29 ℃ 열대 우림 지역보다 위도가 높은 곳에 있어 건기를 잘 견디는 초본류가 주를 이룬다.	연평균 강수량: 강수량이 매우 적다(300 mm 이하). 기온: 계절과 하루 시간에 따라 변화가 심하다. 건조한 환경에 적응한 선인장과 같은 식물이 분포한다.

 

2 군집 내 개체군 사이의 상호 작용

군집 내에서는 특성이 서로 다른 개체군들 사이에서 상호 작용하며 일정한 질서가 유지된다.

• 종간 경쟁

⑴ 생태적 지위가 비슷한 두 개체군이 같은 장소에서 서식하면 한정된 먹이와 서식 공간 등을 두고 개체군 사이에서 경쟁이 일어난다. 경쟁은 두 개체군의 생태적 지위가 겹칠수록 경쟁의 정도가 커진다. 예) 짚신벌레(카우다툼)와 애기짚신벌레(아우렐리아)의 경쟁

⑵ 경쟁 배타 원리: 경쟁의 결과 한쪽 개체군만 살아남고, 다른 개체군은 사라지는 현상을 말한다.

• 분서(생태 지위 분화)

생태적 지위가 비슷한 개체군들이 함께 생활할 때 먹이의 종류, 먹이를 먹는 시기 등을 바꾸거나 서식지를 나누어 경쟁을 피하는 것 예) 한 그루의 나무에 서식하는 여러 종의 솔새가 경쟁을 피하기 위해 서로 다른 공간에서 살아간다.

⑴ 도마뱀들이 서식지를 조금씩 바꾸어 경쟁을 피한다.

⑵ 하천에서 피라미는 은어가 이주해 오면 하천의 중앙에서 가장자리로 이동하여 녹조류 대신 수서 곤충을 먹는다.

⑶ 북아메리카의 솔새는 여러 종이 한 나무에서 사는데 한 나무 안에서도 서식 공간을 나누어 경쟁을 피한다.

• 포식과 피식

⑴ 서로 다른 두 개체군이 먹고 먹히는 관계에 있는 것을 말한다. 잡아먹는 생물을 포식자, 먹이가 되는 생물을 피식자라고 한다. 예) 스라소니(포식자)와 눈신토끼(피식자)

⑵ 포식과 피식 관계에 의한 적응과 진화

① 포식자: 날카로운 발톱, 이빨, 독 등 포식 능력의 향상

② 피식자: 보호색, 경고색, 의태 등

• 공생과 기생

두 종류의 개체군이 서로 밀접하게 관계를 맺고 함께 살아가는 것을 공생이라고 한다.

⑴ 상리 공생: 두 개체군이 공생하여 서로 이익을 얻는 경우

예) 아프리카의 아카시아와 개미: 아카시아는 개미에게 서식지를 제공하고, 개미는 아카시아 잎을 뜯어 먹는 초식 동물을 공격하거나 아카시아 가까이에서 자라는 식물을 없애 아카시아가 더 잘 자랄 수 있도록 한다. 흰동가리와 말미잘, 콩과식물과 뿌리혹박테리아

⑵ 편리 공생: 함께 생활하는 두 개체군 중 한 개체군은 이익을 얻지만, 다른 개체군은 이익도 손해도 없는 경우

예) 황로는 물소가 헤집어 놓은 풀 아래의 곤충을 쉽게 먹을 수 있어 이익을 얻지만, 물소는 별다른 영향을 받지 않는다. 빨판상어와 거북

⑶ 기생: 한 개체군이 다른 개체군에 피해를 주면서 생활하는 경우 해를 주는 생물을 기생 생물, 해를 받는 생물을 숙주라고 한다.

예) 동물의 몸에 사는 기생충, 식물에 기생하는 겨우살이(식물, 광합성 가능함),

 

3 군집의 천이

⑴ 천이: 생물 군집의 구조가 시간에 따라 방향성을 가지고 점진적으로 변하는 것

⑵ 1차 천이

① 생명체가 없고 토양이 형성되지 않은 곳에서 토양의 형성 과정부터 시작하는 천이

② 천이 과정

식물 군집이 존재하지 않던 바위, 용암 대지 등의 볼모지에서 천이가 시작 → 토양과 양분이 부족한 곳에서도 살 수 있는 지의류가 들어와 바위의 풍화가 촉진되어 토양의 양분과 수분 함량이 증가 → 수분 함량이 증가한 토양에 이끼류가 자라기 시작하고 초본이 들어와 초원이 형성 → 키가 작은 관목이 우점하는 군집 형성 → 소나무와 같은 양수 종이 우점하는 양수림 형성 → 양수림이 형성되면 숲 아래에는 그늘이 생겨 빛이 약하므로 참나무와 같이 약한 빛에서도 잘 자라는 음수 종의 어린 나무들이 자라기 시작하여 혼합림이 형성 → 혼합림에서는 빛에 관한 경쟁에서 유리한 음수 종의 어린 나무가 성장하여 점차 음수림으로 바뀌어 극상을 이룸

③ 천이의 영향을 주는 환경 요인

－ 천이 초기에는 토양의 형성이 중요

－ 양수림에서 음수림으로 변하는 데는 빛이 중요

⑶ 습성 천이는 호수나 연못에 퇴적물이 쌓여 습지가 형성되고 습생 식물이 들어온 후 초원을 거쳐 건성 천이와 같은 과정으로 극상을 이룬다.

⑷ 2차 천이

① 기존의 토양과 식물이 있던 곳에 산불이나 산사태 등이 일어나 군집이 파괴된 상태에서 시작하는 천이

② 토양이 이미 형성되어 있는 곳에 살아남은 종자와 식물의 뿌리 부분 등이 다시 번성하여 원래의 식물상으로 빠르게 회복

③ 대부분 초본이 개척자가 되며 초원이 형성된 후 1차 천이와 같은 과정으로 일어난다.

• 극상: 천이의 마지막 단계로 안정된 상태를 말한다.

 

참고자료: 지학사 생명과학1 교과서, EBS 수능특강 생명과학1