▎생명과학 ② 11-3. 물질의 생산과 물질의 순환
◈ 물질의 생산과 물질의 순환
1. 생태계에서 물질의 생산
생태계에서 생산자는 빛에너지를 이용하여 생태계 내의 모든 생물이 살아가는 데 필요한 유기물을 생산하는데, 이것이 물질 순환의 출발점이다.
1) 총생산량과 순생산량 : 생산자가 광합성을 통하여 생산한 유기물의 총량을 총생산량이라고하며, 총생산량에서 생산자 자신의 호흡량을 뺀 값을 순생산량이라고 한다.
순생산량 = 총생산량 - 호흡량
2) 생장량 : 순생산량에서 고사량이나 피식량을 뺀 값이다.
생장량 = 순생산량 - (고사량 + 피식량)
3) 생산력 : 어떤 식물 군락의 단위 시간당 생장량을 말한다.
4) 생물량(현존량) : 현재 그 식물 군락이 가지고 있는 유기물의 총량을 말한다. 대체로 극상에 이르러 안정된 군집에서는 생물량은 많으나 생산력은 적으며, 반면에 천이가 진행 중인 군락은 생물량은 적으나 생산력은 크다.
2. 생태계에서 물질의 순환
1) 탄소의 순환
① 생물체 내의 탄소는 대기 중에 이산화탄소의 형태로 존재한다.
② 생산자는 광합성을 통해 이산화탄소를 포도당과 같은 유기물로 고정한다.
③ 유기물 속의 탄소는 먹이 연쇄를 통해 소비자에게 전달되고, 소비자에게 전달된 유기물은 호흡에 의해 분해되며, 그 과정에서 이산화탄소가 방출되어 무기 환경으로 돌아간다.
④ 동식물의 배설물은 분해자에 의해 분해되고, 이때 나오는 탄소는 이산화탄소의 형태로 무기 환경으로 돌아간다.
2) 질소의 순환
① 대기 중에 질소는 약 78%를 차지하고 있지만, 대부분의 생물은 이를 직접 이용하지 못하며, 일부 미생물들만이 직접 대기 중의 질소를 이용할 수 있다.
② 대기 중의 질소는 뿌리혹박테리아, 아조토박터 등 토양 속의 질소 고정 세균에 의해 암모늄염으로 고정된다. 암모늄염은 아질산균과 질산균의 작용에 의해 질산염이 되며, 식물은 암모늄염이나 질산염의 상태로 질소를 흡수한다.
③ 식물체 내에서 질소는 지소 동화 작용에 의해 단백질과 같은 유기 화합물로 합성되어 먹이 연쇄를 따라 소비자에게 전달된다.
④ 동식물의 사체나 배설물 속의 질소 포함 유기 화합물은 부패균에 의해 암모늄염으로 분해되어 토양으로 되돌아가며, 토양 속의 질사염은 질산 분해 세균에 의해 질소 기체가 되어 대기 중으로 돌아간다.
3) 기타 물질의 순환
① 인의 순환 : 인은 암석이나 퇴적물에 인산염의 형태로 저장되어 있으며, 식물의 뿌리를 통해 흡수되어 먹이 연쇄를 따라 소비자로 이동한다. 생물체 내의 인은 생물이 죽으면 인산 생성균에 의해 다시 인산염이 되어 순환된다.
② 물의 순환 : 물은 태양열에 의한 강우, 증발, 식물의 증산 작용 등에 의해 토양, 바다, 대기 사이에서 순환한다. 특히, 열대 우림에서 일어나는 식물의 증산 작용에 의한 수분 공급은 대기 중의 주요 수분 공급원이다.
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