생태계

생태계는 크게 생물적 요소(biotic component)와 비생물적 요소(abiotic component)로 나뉜다.

비생물적 요소에는 태양 에너지, 물, 공기, 토양, 온도, 무기 영양소 등이 포함된다. 이 요소들은 생물이 살아갈 수 있는 물리적·화학적 틀을 제공한다.

생물적 요소는 영양 단계에 따라 세 가지 기능 집단으로 구분된다.

• 생산자(producer): 식물, 조류, 광합성 세균 등 무기물을 유기물로 전환하는 독립 영양 생물이다. 태양 에너지를 고정해 생태계 전체 에너지의 기반을 만든다.
• 소비자(consumer): 다른 생물을 먹어 에너지를 얻는 종속 영양 생물이다. 식물을 직접 먹는 초식 동물(1차 소비자), 초식 동물을 먹는 육식 동물(2차 소비자), 그 위의 최상위 포식자까지 여러 영양 단계를 이룬다.
• 분해자(decomposer): 세균과 곰팡이류가 대표적이며, 죽은 유기물을 무기물로 분해해 영양소를 환경으로 되돌린다.^[1]

에너지는 생태계 안에서 순환하지 않고 한 방향으로 흐른다. 태양 에너지는 생산자의 광합성을 통해 유기물 속 화학 에너지로 전환되고, 소비자 단계를 거칠수록 일부가 열로 소산되어 상위 단계로 전달되는 양이 줄어든다. 일반적으로 한 영양 단계에서 다음 단계로 전달되는 에너지는 약 10% 수준에 불과하다(10% 법칙).^[3]

이 일방향 에너지 흐름은 먹이 그물(food web)의 형태로 표현된다. 먹이 그물이 복잡하고 종 다양성이 높을수록 생태계는 교란에 대해 더 높은 복원력을 가진다.

에너지와 달리 물질(원소)은 생태계 내에서 순환한다. 탄소순환, 질소 순환, 인 순환, 수문 순환 등이 대표적인 생지화학적 순환이다.

탄소는 대기 중 이산화탄소로 존재하다가 식물의 광합성으로 유기물에 고정되고, 호흡·분해·연소를 통해 다시 대기로 돌아온다. 질소는 대기 중 78%를 차지하지만 대부분의 생물은 직접 이용하지 못하고, 질소 고정 세균의 도움을 받아 암모늄 이온이나 질산 이온으로 변환된 뒤 흡수된다.

생태계는 위치와 환경 조건에 따라 크게 육상 생태계와 수생 생태계로 나뉜다.

육상 생태계는 강수량과 온도에 의해 구분되는 생물군계(biome)로 분류된다. 열대 우림, 온대 낙엽수림, 초원(사바나·온대 초원), 툰드라, 사막 등이 있다. 아마존 열대우림과 대서양 삼림은 지구에서 생물다양성이 가장 높은 육상 생태계 중 하나이다.

수생 생태계는 다시 담수(강·호수·습지)와 해양(연안·외해·심해)으로 나뉜다. 면적 기준으로 해양은 지구 표면의 71%를 덮고 있으며, 생물량과 생물 다양성 측면에서도 지구 생명의 상당 부분을 떠받친다.

생태계는 산불, 홍수, 화산 폭발 같은 자연적 교란과 서식지 파괴, 외래종 도입, 과도한 자원 채취, 기후변화 같은 인위적 교란에 노출된다. 교란의 규모와 빈도에 따라 생태계는 원래 상태로 회복하거나 새로운 평형 상태로 전이된다.

생태계 회복력(resilience)은 종 다양성, 기능 다양성, 냉각 기능을 가진 중간 교란 등에 의해 결정된다. 생물 다양성이 높으면 특정 종이 제거되어도 유사한 기능을 수행하는 종이 남아 생태계 기능을 유지할 가능성이 크다.^[3]

생태계는 인간에게 식량·물·목재 등 공급 서비스, 기후 조절·홍수 완화 등 조절 서비스, 정신적 혜택 등 문화 서비스, 토양 형성·영양소 순환 등 지지 서비스를 제공한다. 이를 통틀어 생태계 서비스(ecosystem services)라고 하며, 각국의 자연자본 평가 및 환경 정책의 기초 개념으로 활용된다.

^[1] Britannica, "Ecosystem", Wwww.britannica.com(새 탭에서 열림)

^[2] Greenly, "Ecosystem: Definition, Components, and Structure", Ggreenly.earth(새 탭에서 열림)

^[3] Biology Online, "Ecosystem – Definition and Examples", Wwww.biologyonline.com(새 탭에서 열림)

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