글로벌 세계 대백과사전/생물I·동물·인체/동물의 행동과 번식/동물의 형태와 생리/먹이에 의한 생물의 관계

생물 상호간의 먹이 관계를 '먹이 연쇄'라고 하는데 이것은 생태계의 평형을 유지하는 데 있어서 중요한 요인이 된다.

생산자·소비자

유기물을 스스로 만들어낼 수 있는 생물은 광합성과 화학 합성이 가능한 녹색 식물과 화학 합성세균으로, 이들을 '생산자(Producer)'라 하며 P의 기호로 나타낸다. 한편 생산자인 녹색 식물을 직접 먹고 사는 동물이나 동물을 먹이로 하는 동물은 스스로 유기물을 만들지 못하고 다른 생물을 먹고 산다. 이들 동물을 '소비자(Consumer)'라고 하며, C의 기호로 나타낸다.

한편, 박각시의 유충과 같이 나팔꽃을 먹이로 하는 동물은 초식 동물이다. 또 참억새와 쑥 등을 먹고 사는 염소나 쑥잎벌레도 초식 동물인데, 이와 같이 녹색 식물(생산자)을 직접 먹는 동물을 '1차 소비자(C1)'라고 한다.

박각시 등의 유충(1차 소비자)이 아직 작을 때는 쌍살벌에게 먹히는데, 쌍살벌과 같이 초식 동물인 1차 소비자를 먹는 동물을 '2차 소비자(C2)'라고 한다. 그리고 이 쌍살벌과 같은 2차소비자를 먹는 동물이 '3차 소비자(C3)'이고, 또한 이 3차 소비자를 먹는 동물을 '4차 소비자(C4)'라고 하는데, 보통 이보다 더 상위 단계의 소비자는 '고차 소비자' 라고 한다.

이상의 예에서 보았듯이 나팔꽃(생산자)→박각시의 유충(1차 소비자)→쌍살벌(2차 소비자) 과 같은 관계는, 먹는 것(포식자)과 먹히는 것(피식자)이 먹이를 중심으로 하여 횡적으로 얽혀 이어져 있으므로 '먹이 연쇄' 또는 '먹이 사슬'이라고 한다.

한편, 정원에 있는 치자의 잎을 유리날개알락나방의 유충이 먹고 이 유충을 쌍살벌이 먹이로서 물어가는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 2차 소비자가 한 개의 사슬로서뿐만 아니라 다른 사슬로도 나타난다. 또 생산자인 벼를 이화명충이 먹고, 이화명충을 먼지벌레가, 먼지벌레는 거미가, 거미는 개구리가 먹는데, 개구리는 이화명충이나 먼지벌레를 직접 먹기도 한다. 이와 같이 소비자 사이에 먹이 연쇄가 횡적·종적으로 연결되어 그물처럼 복잡하게 얽혀 있는데, 이것을 '먹이망' 또는 '먹이 그물'이라고 한다. 또 이와 같은 생물 군집에 있어서, 소비자에 의한 물질의 이동은 순환적이어서 재사용될 수 있으나 에너지는 순환하지 않는다. 그것은 먹이 연쇄의 각 단계마다 에너지의 이용률이 낮고 에너지의 손실이 일어나기 때문이다. 한편 생산자, 1차, 2차, 3차 소비자 등은 영양 방법이 각각 다르므로 이러한 먹이 연쇄의 각 단계를 '영양 단계'라고 한다.

생태 피라미드

개체수 피라미드

個體數－

생태계를 구성하고 있는 생물 군집에서 영양 단계별로 1차 소비자, 2차 소비자의 식으로 쌓아올리면, 고차 소비자로 갈수록 그 수가 적어져 피라미드 모양이 된다. 또 1차 소비자 밑에 생산자를 놓아도, 생산자가 1차 소비자보다 몸의 크기가 작을 경우에는 역시 피라미드 모양이 된다. 이것을 '개체수 퍼라미드'라고 한다. 개체수 피라미드는 연못 속의 '식물 플랑크톤→동물 플랑크톤→물고기'와 같은 먹이 연쇄의 예에서 관찰할 수가 있다.

그러나 이 개체수 피라미드는 경우에 따라 모양이 달라진다.

생물량 피라미드

生物量－

피식자와 포식자의 관계에서 피식자가 포식자에게 먹히더라도 생태계의 평형을 위해서는 개체의 수적인 증가가 계속되어야 한다. 따라서 피식량(被食量)이 중요하게 여겨진다. 예를 들면, 사자가 성숙한 영양 한 마리를 먹는 것과 갓태어난 작은 영양 한 마리를 먹는 것은 섭취량이 다르다. 그러므로 갓태어난 영양이라면 몇 마리를 포식해야 한다. 여기서 생각할 수 있는 것이 생물량이라는 개념이다. 생물량은 생체량이라고도 하며, 단위 면적 내의 생물체의 중량을 영양 단계별로 생물의 생물량을 조사하여 차례로 쌓아가면 보통 피라미드 모양이 되므로, 이것을 '생물량 피라미드' 또는 '생체량 피라미드'라고 한다.

분해자

유기물을 스스로 합성하는 녹색 식물이나 이 식물을 먹어 영양분을 얻는 동물도 어느 정도의 시간이 흐르면 마침내는 죽게 된다. 먹이로서 섭취된 동식물은 완전히 소화·흡수되는 것은 아니고 소화되지 않은 것은 배설되며, 또 식물도 잎을 떨어뜨리거나 한다. 그러나 이와 같은 동식물의 사체나 배설물이 쌓여서 지면을 덮어버리는 일은 없는데, 이것은 유기물을 분해하는 생물의 작용 때문이다.

이 분해 과정에 관여하는 것은 지렁이·노래기·톡토기·진드기 등의 분해 동물과 곰팡이나 세균 등이다. 지렁이와 톡토기가 유기물을 큼직하게 나누는 반면에, 곰팡이나 세균 등의 미생물은 다시 잘게 분해하여 유기물을 무기물로 만들므로 이들을 '분해자'라고 한다. 또 이 무기물을 식물의 영양분으로 다시 이용할 수 있게 하므로 '환원자'라고도 한다.

이같이 분해자는 녹색 식물이 합성한 유기물을 무기물로 전환시켜 식물이 다시 이용할 수 있게 하므로 생태계 내의 물질 순환에 있어서 없어서는 안 될 중요한 존재이다.

분해자로서의 동물의 작용은 그리 크지는 않으나 곰팡이와 세균과 같은 미생물은 많은 분해 효소를 지니고 있어서, 모든 유기물을 무기물로 분해할 수가 있다. 이 때 곰팡이나 세균의 작용을 촉진시키는 것이 분해 동물이라 불리는 무리들이다. 이들 분해 동물에 의해 동·식물의 사체는 큼직하게 쪼개지고, 또 이들의 배설물 주위에는 미생물이 더욱 번식하게 되어 유기물의 분해를 촉진시키는 것이다.

분해자인 미생물은 직접 눈으로 볼 수도 없고 생물량도 높지 않으나, 유기물을 분해하여 무기환경 속으로 되돌려 보내므로 생물계와 무생물계 사이의 물질 순환에서 교량 역할을 하고 있다.

이상과 같은 먹이 연쇄의 형으로 생태계의 평형이 유지되어 안정된 생태계를 이루게 된다.

안정된 생태계는 특별한 일이 없는 한 그 균형이 깨지는 일은 드물지만, 심한 폭풍우나 큰 산불 등으로 인하여 부분적으로 생태계의 평형이 파괴되기도 한다.

파괴된 생태계는 일정한 기간이 지나면 대개 평형이 회복되면서 다시 안정된 생태계를 이루게 된다. 그러나 인간에 의하여 자연이 파괴된 경우에는, 생태계의 평형을 회복하는 데 어려움이 따르기도 한다. 예를 들면, 교통 도로의 건설·주택이나 공장의 건설·대륙붕 개발·농약 살포 등으로 생태계가 파괴되고 다른 생태계로의 동식물의 이입, 즉 귀화 생물 등으로 생태계가 파괴되기도 한다. 이처럼 인간에 의해 파괴된 생태계는 시간이 지남에 따라 차차 회복되기도 하지만, 본래대로 회복시키는 일이 불가능한 경우도 많다.

물질의 순환과 에너지의 흐름

식물에 의해 합성된 유기물은 동물이 식물을 먹음으로써 동물체로 옳겨진다. 이와 같이 먹이 연쇄를 통하여 다른 동물의 몸 속으로 옮겨진 물·산소·이산화탄소는 호흡·배설 등에 의해 외계와 교환되고, 나머지 물질은 분해자에 의해 간단한 무기물로 바뀌어 흙이나 물로 환원된다. 이와 같이 생물의 생명 유지에 필요한 물질은 먹이 연쇄를 통하여 여러 가지 형태를 취하면서 무기 환경과 생물 사이를 끊임없이 순환하고 있다.

한편, 생물이 생명을 유지하고 성장하는 데 필요한 에너지는 모두 태양 에너지에서 유래된 것이며, 고정된 에너지는 한번 이용되면 그 일부는 열로 변화하여 소실되고 만다. 따라서 생물에 필요한 물질은 먹이 연쇄를 따라 생태계 내를 순환하지만, 에너지는 먹이 연쇄의 생산자에서 소비자 쪽으로 이동하므로 한쪽 방향으로만 흐르게 된다.

먹이 연쇄 각각의 단계에서, 하나의 영양 단계에서 다음 단계로 유효하게 옮겨진 에너지의 비율을 '에너지 효율' 또는 '에너지 이용률'이라고 한다. 특히, 태양의 방사 에너지에 대해 생산자가 고정한 에너지의 비율을 에너지 효율이라 부르고 있다.

일반적으로 상위의 영양 단계로 갈수록 에너지 효율은 높아지나, 에너지의 양은 감소한다.