▎생명과학 ② 11-2. 개체군, 군집, 생태 분포
◈ 개체군의 구조와 특징
1) 개체군
정한 지역에 모여 살면서 서로 자유로운 교배가 일어나는 생물 집단이다.
① 개체군의 밀도 : 일정 기간에 특정 공간에서 생활하는 개체군의 개체수를 말한다.
② 개체군의 생장과 생존 곡선
ⓐ 개체군의 생장 곡선 : 개체군의 개체수는 처음에는 급격히 증가하지만, 어느 정도 시간이 지나면 더 이상 개체수가 증가하지 않고 일정한 수준을 유지하는 S자형의 곡선이 된다. 이것은 개체군의 밀도 상승에 따른 생활 공간의 부족, 먹이의 부족, 노폐물의 증가와 같은 환경 저항 때문이다.
ⓑ 개체군의 생존 곡선 : 개체군에서 동시에 출생한 개체들의 시간에 따른 생존 개체수를 그래프로 나타낸 것으로 각 개체군의 생활 양식과 관계가 깊다.
• 사람형 : 초기 사망률이 낮고, 대부분의 개체수가 수명을 다하고 사망한다.
• 히드라형 : 연령에 따른 생존 개체수의 사망률이 일정하다.
• 굴형 : 산란수는 많으나 초기 사망률이 높다.
③ 개체군의 연령 분포
ⓐ 발전형 : 생식 전 연령층의 비율이 높다.
ⓑ 안정형 : 생식 전과 생식기의 연령층이 비슷하다.
ⓒ 쇠퇴형 : 생식 전 연령층의 비율이 낮다.
④ 개체군의 주기적 변동
ⓐ 돌말 개체군의 계절적 변동 : 봄이 되면 이용할 수 있는 영양 염류가 많고, 빛이 강하며 수온이 높아지므로 개체수가 증가하였다가 영양 염류가 고갈됨에 따라 감소한다. 가을에는 영양 염류의 증가로 돌말이 다시 증가하였다가 겨울이 되면 감소한다.
ⓑ 동물의 연주기적 변동 : 캐나다의 숲에 살고 있는 포식자인 스라소니와 피식자인 눈신 토끼의 경우 약 10년을 주기로 개체군의 크기에 변동이 일어난다.
2) 개체군의 구조와 특징
개체군 내에서 반복되는 경쟁을 피하기 위해 일정한 구조가 있어 개체군을 안정화시킨다.
① 텃새(세력권) : 일정한 생활공간을 차지하고 다른 개체나 개체군의 접근을 막는다. ⇨전체 생활 공간을 최대한 나누어 이용하게 해 주어 개체군의 밀도를 조절한다.
② 순위제 : 개체군 내에서 힘의 서열에 따라 먹이와 배우자를 얻는 데 일정한 순위가 있다. ⇨경쟁을 줄이고 우수한 형질을 다음 대에 전할 수 있다.
③ 리더제 :개체군 내에서 영리하거나 경험이 많은 리더가 무리의 행동을 지휘한다. ⇨순위제와는 다르게 리더를 제와한 나머지 개체 간에는 순위가 없다.
④ 사회생활(동물 사회) : 구성원의 역할이 분담되고 전문화된 사회를 이룬다. ⇨꿀벌이나 개미에서 볼 수 있으며, 개체군을 해체시키면 각 개체도 생존하지 못한다.
◈ 군집의 구조와 특징
1) 군집
일정한 지역에서 생활하는 여러 종류의 생물 집단 전체를 군집이라고 한다.
① 군집의 구성 : 생산자, 소비자, 분해자로 구성된다.
ⓐ 군집에서는 생산자 → 1차소비자 → 2차 소비자 → … →최종 소비자의 순으로 먹고 먹히는 관계가 성립하는데, 이를 먹이 연쇄라고 한다. 먹이 연쇄는 복잡하게 얽혀 먹이 그물을 이룬다.
ⓑ 생태적 지위 : 한 개체군이 생물 군집 내에서 차지하는 공간적 위치와 먹이 연쇄에서의 위치를 생태적 지위라고 한다.
② 군집의 조사
ⓐ 우점종 : 군집 내에서 밀도, 빈도, 피도가 우세하며 군집을 대표할 수 있는 종을 우점종이라고 한다. 환경에 가장 큰 영향을 미치며, 식물 군집은 우점종에 의해 특유의 외관이 나타난다.
ⓑ 지표종 : 특정 군집에만 나타나서 그 군집을 다른 군집과 구별해 주는 지표가 되는 종을 지표종이라고 한다.
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상대 밀도, 상대 빈도, 상대 피도 |
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2) 군집 내 개체군의 상호 작용
① 경쟁 : 같은 장소에서 살고 있는 개체군 중에서 먹이나 서식지가 비슷한 경우에는 경쟁이 일어난다.
ⓐ 경쟁 배타의 원리 : 경쟁에서 불리한 종의 개체군이 감소하게 되는 것을 말한다.
ⓑ 분서(나누어살기) : 경쟁을 피하기 위해 같은 장소에서 생활 공간을 다르게 하거나 산란 시기, 활동 시기 등을 다르게 하는 것이다.
(예) 피라미는 냇물의 가장자리에, 은어는 냇물의 중앙 부위에 살면서 경쟁을 피한다.
② 포식과 피식 : 다른 종의 개체군 사이에 먹고 먹히는 관계가 있을 경우 먹는 쪽을 포식자, 먹히는 쪽을 피식자라고 한다. 포식자는 피식자의 천적이 되며, 일반적으로 피식자의 수가 증가하면 포식자의 수도 증가하며 이에 따라 피식자의 수가 다시 감소하여 생태계의 균형이 유지된다.
③ 공생과 기생
ⓐ 공생 : 두 종의 개체군이 서로 이익을 주고받으며 살아가는 관계를 공생이라고 한다. 공생에는 한 종의 개체군은 이익을 받지만 다른 종은 이익도 해도 없는 편리 공생과 서로 이익이 되는 상리 공생이 있다.
ⓑ 기생 : 생물이 다른 생물에 붙어 살면서 해를 끼칠 때 이를 기생이라고 한다. 기생 관계에서 이익을 얻는 생물을 기생자, 해를 입는 생물을 숙주라고 한다.
3) 생물 군집의 종류
군집의 외관을 상관이라고 하는데, 지구상의 식물 군집을 상관이 같은 것끼리 분류하면 다음과 같은 것들로 나눌수 있다.
① 사막 : 연간 강수량이 250mm 미만인 지역으로, 수분 손실을 최소화하는 구조를 가진 건생 식물이 많이 분포한다.
② 초원 : 연간 강수량이 250~750mm인 지역이다. 계절의 영향을 받으며, 초본 식물이 우점종이다. 열대의 사바나와 온대의 스텝이 대표적이다.
③ 열대 우림 : 연간 강수량이 2,500~4,500mm에 이르는 적도 주변의 대밀림이다. 밑바닥은 어둡고 습하며, 다양한 식물들이 섞여 살고 있다. 아마존, 인도네시아 열대 우림, 아프리카 정글이 대표적이다.
④ 온대 낙엽수림 : 연간 강수량이 1,000mm이상이고, 대체로 연중 고르게 내린다.
사계절이 뚜렷하다.
⑤ 타이가와 침엽수림 : 북반구의 한대 지방에 나타나는 군집으로, 광대한 습지나 소택지가 많으며, 우점종은 침엽수림이다.
⑥ 툰드라 : 연간 강수량이 150mm이하인 북극 평원에 펼쳐져 있으며, 지의류, 이끼류, 키 작은 초본 식물과 관목이 서식한다.
4) 생물 군집의 천이
생물 군집이 환경 변화에 따라 오랜 세월에 거쳐 서서히 그 구성과 특성이 변하는 것을 천이라고 하며, 천이에는 1차 천이와 2차 천이가 있다.
① 1차 천이 : 생물이 전혀 살지 않는 불모지에서 시작하는 천이로, 수분의 유무에 따라 건성 천이와 습성 천이로 구분한다.
ⓐ 건성 천이 : 맨땅 → 지의류(개척자) → 선태류 → 초본 군락 → 저목림 → 양수림 → 혼합림 → 음수림(극상)
ⓑ 습성 천이 : 빈영양호 → 부영양호 → 습원 → 초본 군락 → 저목림 → 양수림 → 혼합 림 → 음수림(극상)
② 2차 천이 : 기간이나 산불 등에 이어지는 천이로, 2차 천이는 1차 천이보다 수분과 유기물이 풍부하므로 빠르게 진행된다.
③ 극상 : 천이의 마지막 단계인 안정된 군락을 극상이라고 한다.
5) 생물 군집의 생태 분포
위도나 고도에 따른 환경 조건의 차이에 의해 각 지역의 기후 조건에 적응한 생물 군집이 분포하는데 이를 생태 분포라고 하며, 생태 분포에는 수평 분포와 수직 분포가 있다.
① 수평 분포 : 위도에 따른 생물의 분포를 말하며, 온도와 강수량의 영향을 받아 군집의 분포가 달라진다. 대체로 식물 군집은 위도가 올라감에 따라 상록 활엽수림대 → 낙엽 활엽수림대 → 침엽수림대 → 초원의 순으로 나타난다.
② 수직분포 : 고도에 따른 생물 분포를 말하며, 주로 온도의 영향을 받는다.
(예) 제주도 : 고도가 상승함에 따라 상록 활엽수림대 → 낙엽 활엽수림대 → 침엽수림대 → 관목림대 → 고산초원대 순으로 분포가 나타난다.
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