1. 생태계의 구성
생태계(Ecosystem)는 일정한 공간에 서식하는 생물과 환경이 서로 유기적인 관계를 맺으면서 조화를 이루는 자연의 단위로, 물질 순환과 에너지 흐름이 일어나는 하나의 기능적인 계(system)를 의미합니다.
생물 개체는 단계적으로 개체군, 군집, 생태계로 구성되어 있습니다. 개체는 독립적으로 생명 활동을 하는 하나의 생명체를 의미합니다. 개체군은 같은 지역에서 생활하는 같은 종의 개체로 이루어진 무리를 의미하며, 생태계에서 생물들은 대부분 같은 종끼리 개체군을 이루고 있습니다. 군집은 같은 지역에서 생활하는 모든 개체군의 집합을 의미하며 개체군은 군집 내에서 상호 작용을 하며 살아가고 있습니다. 생태계는 군집과 비생물 환경이 끊임없이 영향을 주고받는 통합된 시스템입니다.
생태계는 크게 생물적 요인과 비생물적 요인으로 구분할 수 있습니다. 비생물적요인으로 햇빛, 공기, 물, 토양, 온도가 있습니다. 햇빛은 모든 생물의 에너지 원천입니다. 식물과 일부 세균은 햇빛을 이용하여 광합성을 하고, 에너지를 얻습니다. 공기는 산소와 이산화탄소는 생물의 호흡과 광합성에 필요합니다. 모든 생물은 물이 있어야 합니다. 물은 생명체의 생리적 과정과 물질 순환에 중요한 역할을 하며, 토양은 식물의 뿌리가 성장하는 데 필요한 영양분과 물을 공급합니다. 더불어 동물들의 서식지 역할을 하며, 분해자들이 유기물을 분해하는 과정에서도 중요한 역할을 담당합니다. 마지막 온도는 생물의 활동과 분포에 영향을 미칩니다. 생물적 요인은 생태계에서 담당하는 역할에 따라 생산자, 소비자, 분해자로 구분됩니다. 생산자는 광합성을 통해 무기질을 유기물로 합성하는 생물로 식물과 조류 등이 있습니다. 소비자는 광합성을 하지 않고 다른 생물을 먹어서 유기물을 얻는 생물로 동물이 있습니다. 동물은 먹이 사슬에 따라 1차 소비자, 2차 소비자, 3차 소비자 등으로 나누어집니다. 분해자는 다른 생물의 사체나 배설물 속에 있는 유기물을 무기물로 분해하여 에너지를 얻고 비생물 환경으로 돌려보내는 생물로 세균, 곰팡이, 버섯 등이 있습니다.
2. 생태계 구성 요소간의 관계
생태계에서 생물적 요인과 비생물적 욫인은 서로 영향을 주고받으며, 다양한 상호작용을 합니다. 예로 작용, 반작용, 상호작용이 있습니다. 작용은 빛, 온도, 물 등의 비생물적 요인이 생물적 요인에 영향을 미치는 것을 의미하며, 기온이 낮아지면 은행나무 잎이 노랗게 변하게 되는 것이 있습니다. 반작용은 생물적 요인이 비생물적 요인에 영향을 주는 것으로, 지렁이가 흙 속을 지나가면서 흙 속에 구멍을 뚫어 토양의 통기성을 높이는 예가 있습니다. 상호작용은 생물적 요인 간에 서로 영향을 미치는 것을 의미하며 외래종 생물의 개체 수가 증가하여 토종 생물의 개체 수가 감소하는 것이 예입니다.
생물은 비생물적 요인인 빛, 온도, 물 등이 생물에게 영향을 받아, 생물의 구조와 기능 등이 변화하며 환경에 적응하며 살아갑니다. 빛은 생태계를 유지하는 에너지원으로 생물은 빛의 세기, 빛의 파장, 일조 시간 등에 반응하고 적응합니다. 예로, 햇빛이 잘 드는 곳에 서식하는 양지식물은 그늘진 곳에 사는 음지 식물보다 보상점과 광포화점이 높습니다. 이에 따라 양지식물은 빛의 세기가 약한 곳에서 서식하지 못하고, 빛의 세기가 강한 곳에서 잘 자랍니다. 두 번째는 빛의 파장입니다. 해조류의 경우 바다 깊이에 따라 서식하는 종류가 다르게 분포합니다. 이는 바다 깊이에 따라 도달하는 빛의 파장과 양이 달라서 나타나는 현상입니다. 파장이 짧은 청색광은 깊은 곳까지 도달하지만. 파장이 짧은 적색광은 얕은 곳까지만 도달하게 됩니다. 이에 따라 얕은 바다에서는 적색광을 이용하여 광합성 하는 녹조류가 많이 분포하고, 깊은 바다에는 청색광을 이용하여 광합성 하는 홍조류가 많이 분포합니다. 그리고 중간 깊이에는 황색광을 이용하여 광합성 하는 갈조류가 많이 분포합니다. 마지막으로 일조시간은 식물의 꽃눈 형성과 동물의 번식 시기에 영향을 미칩니다.
온도는 생물의 생명 활동에 영향을 줄 뿐만 아니라, 서식지 온도에 따라 여러 가지 적응 현상을 확인 할 수 있습니다. 포유류의 경우, 추운 지역에 사는 동물일수록 몸집이 크고 귀, 주둥이 등 몸의 말단부가 작은 경향이 있습니다. 이는 몸의 부피에 대한 표면적을 줄여 몸 표면에서 체열의 손실을 막아 체온을 일정하게 유지하기 위함입니다.
물의 경우 식물은 서식지의 수분 조건에 따라 몸의 구조가 적절히 변형되어 적응하였습니다. 선인장과 같이 건조한 사막에 사는 식물은 몸을 저장하는 저수 조직이 발달해 있고, 잎이 작거나 가시가 있습니다. 반만 물속에 사는 식물의 경우 뿌리가 잘 발달해 있지 않고 몸이 유연하며 공기주머니나 통기 조직이 잘 발달하여 있습니다. 이 외 토양의 수분 함량, 통기성, 무기염류의 양 등 생물은 토양상태의 영향을 받습니다.