생물군집
생물군집이란 하나의 생태계에 속한 생물전체를 말합니다. 또한 그 생태계의 공간적인 한계를 규정하고 그 생태계가 생존할 수 있는 생존조건을 갖춘 자연환경을 비오톱이라고 합니다. 이 생물군집은 종의 개체수, 생물종의 지역에 따른 분포에 의해 결정되는데 생물의 종들은 그 내에서 각기 다른 지위이기 때문에 종의 다양성은 그 지위의 수에 우선적으로 결정됩니다. 생태적 지위의 수가 많을수록 더 많은 종이 다른 종과의 경쟁을 피할 수 있습니다. 생태군집 내에서는 일반적으로 고유종의 밀도가 일정합니다. 이상적인 경우 자연계의 물질순환은 안정적이어서 동적 평형상태가 확립됩니다. 이 동적 평형상태가 불안해지면 생태계의 전반적인 성격이 변화하며 생태계는 부분적 혹은 전체적으로 파괴될 수 있습니다. 나아가 생태계는 서로 밀접한 관계를 맺고 있기 때문에 인접생태계도 영향을 받을 수 있습니다. 경계가 정해진 생태군집을 둘러싼 환경인 비오톱은 거의 한결같은 상태를 나타내며 다른 비오톱은 서로 구별됩니다. 이와 유사한 서식지는 특정한 생물종이 발견되는 장소를 말합니다. 생태계 내의 생물은 그 기능에 따라 생산자, 소비자, 분해자로 분류할 수 있습니다. 생산자는 광합성을 할 수 있는 모든 생물을 말합니다. 생산자는 주로 식물이지만 독립영양박테리아도 여기에 속합니다. 생산자는 무기물로부터 유기물을 합성하며 생태계 종속영양생물의 먹이로 사용됩니다. 소비자에는 생산자의 광합성 능력에 의존하는 모든 초식동물(1차 소비자)은 물론 몸집이 큰 육식동물(2차 3차 소비자)이 포함됩니다. 분해자에는 죽은 유기물을 물과 이산화탄소, 무기물로 분해하는 박테리아와 진균류가 포함됩니다. 이 해산물은 다시 영양분으로 사용할 수 있습니다.
먹이사슬
먹이사슬은 생태계 안에서 생물 간 상호작용결과, 서로 다른 종 간에서 먹고 먹히는 관계를 뜻하는데, 이러한 사슬 속에서 서로 관련된 종들은 복잡하게 영향을 서로 주고받습니다. 모든 생태계 내에서의 관계를 간략히 정리해 봅시다. 태양은 항상 에너지자원입니다. 태양에너지는 독립영양생물, 즉 식물과 시아노박테리아(1차 생산자)를 광합성의 도움을 받아 화학적 에너지로 전환합니다. 이 에너지는 1차 생산자 내에 에너지가 풍부한 물질의 형태로 저장됩니다. 그다음 초식동물이 생산자를 먹습니다. 초식동물은 1차 소비자로, 섭취한 에너지는 변형하여 세포 내에 저장합니다. 사슬의 다음 고리는 육식동물로, 초식동물을 먹고살며 2차 소비자라고 합니다. 이들 역시 다른 종에 의해 잡아먹힙니다(2차 소비자 등). 더 이상 천적이 없는 육식동물이 먹이사슬의 마지막을 형성합니다(최상위포식자). 이들이 죽으면 분해자와 같은 다른 생물이 먹이사슬의 이 최종고리를 분해합니다. 분해자는 주로, 박테리아와 진균규로 이런 죽은 생물체를 저분자 성분으로 분해합니다. 이때 1차 생산자가 이러한 분자를 이용하게 되므로 최상위 포식자의 유기성분이 끊임없는 자연주기로 돌아오게 됩니다. 자연적인 환경 하에서 이러한 순수한 먹이사슬이 존재할 수 있으나 생물종이 적은 비오톱 내에서만 가능합니다. 대부분의 생태계에는 먹이그물이라고 부르는, 서로 연관된 먹이사슬망이 존재합니다. 이러한 먹이그물의 전형은 서로 다른 생물사이의 수많은 교차연결입니다. 이는 기본적으로 동물은 보통 하나의 생물종만 먹고살지 않고 훨씬 다양하고 넓은 범위의 먹이를 먹기 때문에 발생합니다.
순환
탄소는 자연환경에서 기본적으로 아주 중요한 비중을 차지하는데, 생태계에서도 또한 그 역할이 필수적입니다. 모든 유기화합물이 탄소를 가지고 있다는 사실만 해도 이것을 뒷받침합니다. 탄소는 모든 생물들이 이산화탄소로 탄소를 획득하는 순간부터 순환이 시작됩니다. 탄소순환은 모든 생물이 관여하여 오랜 시간 동안 복잡한 순서를 거쳐 일어납니다. 현재 우리 몸에 있는 바로 그 탄소가 셀 수 없이 많은 다른 분자들로 태초부터 쓰여왔습니다. 탄소순환은 독립영양생물들(무기물을 영양소로 이용하는 녹색식물과 같은 유기체들)이 이산화탄소의 형태로 탄소를 취하는 것에서 시작됩니다. 광합성을 하는 동안 이산화탄소는 탄화수소(당류)로 환원되어 식물을 먹는 생물에게 음식으로 제공됩니다. 결과적으로 탄소는 호흡과 발효를 통해 이산화탄소로 다시 산화되고, 이는 공기로 돌아가서 순환이 끝나며 균형이 정상적으로 유지됩니다. 그러나 최근 수십 년간 대기 중의 이산화탄소가 지속적으로 증가되었으며, 특히 석탄연료 사용의 증가와 전 생태계로의 인위적인 간섭으로 인해 더욱 증가되었습니다. 이는 과도한 이산화탄소량에 대한 우려를 낳고 있습니다. 질소는 단백질과 핵산의 합성에 중요하므로 모든 생명체에게 필수적인 물질입니다. 질소는 주기적인 보충의 형태를 통해 끊임없이 제공되고 있으므로 충분히 이용가능합니다. 동물의 배설물과 사체, 식물잔해 등에서 생긴 질소화합물이 토양에 닿으면 이들은 결국 분해됩니다 (단백질 가수분해). 다음에 질소는 암모니아의 형태로 배출됩니다. 결과적으로 박테리아가 이 암모니아를 질산염으로 산화시킵니다. 이와 같이 새롭게 생성된 물질은 질소 동화작용이하는 과정을 통해 녹색식물에 의해 흡수되어 유기화합물을 형성합니다.