환경과 생명체 / 지구환경 생태학

 

 

 

 

 

      

<지구환경 생태학>

 

   1장 환경과 생명체

 

1.1 환경의 복합성

 

1.환경- 생물이 생명력을 유지하는 일생 동안 영향을 미치는 모든 것을 의미한다.

 

2.환경요인의 상호작용 및 구성체계

①상승효과:생물체를 둘러싼 이들환경요인의 복잡한 상호작용으로 환경요인이 생명체에 미치는 영향은 증가되는 현상

②상쇄효과:생물체를 둘러싼 이들환경요인의 복잡한 상호작용으로 환경요인이 생명체에 미치는 영향은 감소되는 현상

 

3.환경의 구성체계

1)자연환경-①비생물적환경:무기질,유기물,빛,온도,물,공기,기류,토양등

         ②생물적환경:다양한생물체(생산자,소비자,분해자)생물상호간의관계,인간의영향등

2)인위적환경-①물리적환경:건축물,도로,인공호수,댐,항만

          ②사회적환경:조직및체계.제도,인구,주거,교육등

          ③심리적환경:환경관,종교관,가치관및공공의식등

 

1.2 생명체의 특성

 

1.체제(조직화) - 모든 생명체는 세포라는 기능적 구조적 단위로 구성

 

2.물질대사(화학반응)-

 ①동화:외부의 물질을 화학적으로 변화시켜 체내 성분으로 합성하는 반응

 ②이화:체내물질을 분해하여 소비하거나 체외로 방출하는 반응

3.생장과 증식 - ①생장 :개체의 체적 증가

 

             ②증식 :개체의 수적 증가

4.자극에 대한 반응

 

5.적응과 진화 - ①적응 :환경변화에 대응하여 생존할수 있도록 자신을 변화시키는 성질

        ②진화 :환경변화에 대한 생물의 적응으로 인해 어떠한 조상종이 매우 다른종으로 변형되거나

                또는 여러 종으로 분화하는 과정

 

 

 

1.3 생물계(5계)

 

1.원핵생물계 - 세포내 핵막이 없다( 원시적,세균,박테리아)

 

2.원생생물계 - 핵이 핵막으로 쌓여 있다(녹조류의 일부종)

 

3.균계 - 진핵 있으며 편모를 가지고 있지 않다( 곰팡이류,효모류,버섯)

 

4.식물계- 엽록체,광합성,다세포성 생물

 

5.동물계- 의존도가 높다(소비자)

     

 

 

2. 생태계의 특성 및 구조

 

 

종류	내                        용
1.분자	생물을 형성하는 기본물질
2.세포	분자의 집합체
3.조직	세포의 집합체 (상피조직. 근육조직)
4.기관	위 .대장. 소장
5.기관계	소화기관. 호흡기관등
6.개체	생태학적 체제의 가장 기본이 되는 단위 (사람 1인)
7.개체군	동일 종으로 이루어진 개체의 집단  (사람들)
8.군집	여러 개체군의 집합체 (최고계급:생물학적체제)
9.생태계	물리적환경과 상호작용을 하며 생물과 무생물간의에 물질순환이 이루어지는 기능을 지니는계
10.생물군계	생태계는 위도및지리적특성특성에 따라 몆개의 집단으로 나타난다.(생태계의 집단)
11.생물권	지구상의 모든 것 ( 기권.수권.지권)

 

 

 

 

2.1 생물학적 체제와 생태학적 체제

 

1.생물학적 체계 :분자 → 세포 → 조직 → 기관 → 기관계 → 개체 → 개체군 → 군집

 

2.생태학적 체계 :개체 → 개체군 → 군집 → 생태계 → 생물군계 → 생물권

 

 

2.2.1 생태계의 개념의 발전

 

1.탠슬리 - ①생태계는 원자에서 우주에 이르는 물리적 계의 체제중 한 요소이다

         ②생태계의 기본이 되는 개념이다

         ③생물복합체와 물리적 환경 복합체로 이루어 졌다

 

2.포브스 - 담수생물계

 

3.린드만 - 이론이 아닌 실제적인 실험적 개념

 

4.오덤   - 생태계는 정적인 것이 아닌 동적인 개념이다

 

 

 

2.2.2생태계의 특성

 

1.  생태계의 특성 - ①생물군집(생물의 다양성)     ②에너지 경로              ③물질순환

 

2.생태계의 주요 기능- ① 적응 및 진화           ②에너지 변화 과정          ③물질이동

                                        (먹이 사슬,먹이그물)       (생물지화학적 순환,영양분순환)

 

 

 

 

 

2.3생물군계 (기후요인) - 온도.강우량/전지구적 환경 변화

 

 

 1.툰드라 - 영구동결대가 존재, 수분이 토양속에 동결된 상태로 존재, 교목부족 물은 비교적 풍부한편이다.

 

 2.타이가 (한대침엽수림)- 온대지역의 북방한계에 이르는 지역, 교목류 발달

 

 3.온대낙엽수림 - 우리나라, 사게절 뚜렷, 낙엽수림 침엽수와 활엽수

 

 4.열대우림 - 적도부근의 생물군계로서 연간 강우량 250cm이상인 지역에 형성

            종다양성 면에서 가장우수하다.

 

 5.초원 - 온대지역과 열대지역에서 연 강우량 50-70cm의 건조한 국소지역을 중심으로 발생한다.

 

 6.사막 - 연간 25cm이하의 매우 건조한 지역

 

 

 

 

 

2.4 생태계의 구성요소

 

 

1.비생물적 요소 ①무기질:물질순환 ( N, H, O, CO2, H2O )

 

            ②유기물:생물의 체구성에 이용되거나 에너지원으로 이용(단백질,탄수화물,지방,핵산)

 

            ③물리적 환경요인(기후적 요인):온도, 습도, 빛(광선)

 

 

2.생물적요인

①생산자:무기물을 유기물로 전환, 광합성, 산소생산, 녹색식물, 녹조류,등 광합성을 하는 생물(독립영양생물)

 

②소비자(거대소비자):생산자가 생산한 물질을 이용(종속영양생물), 1차,2차.고차소비자

 

③분해자(미소소비자):생물사체의 유기물을 분해하여 에너지 획득, 세균,조류등

 

 

 

 

2.5 전지구적인 생태계

 

-가이아 가설:①인간사회(대뇌, 신경기능)

           ②지구도 하나의 생태계로서 고려할수 있다.

 

 

 

 

3장 생태계의 기능

 

3.1 생태계 요소와 기능의 상관성

 

 1.생태계의 기능 - ①에너지 흐름. ②먹이사슬.   ③군집의 시간적 공간적 다양성.

                   ④물질의 생물 지화학적 순환.  ⑤군집의 발달 및 진화기작.  ⑥자기 조절능력

먹이 사슬	먹이 그물
수직적 관계(포식-피식), 직접적 영향 단순하며 이론적 1개의 영양단계에 단일 생물군	수직.수평적 관계(포식-피식,경쟁,공생) 직.간접적인 영향 복잡하며 실질적 1개의 영향단계에 다수의 생물군

 

2.생태계의 구조 - ①에너지:에너지흐름, 먹이연쇄,자기조절능력

                ②군집:먹이연쇄,생물종의 시간적.공간적다양성,군집의 발달 및 진화,자기조절능력

                ③물질:자기조절능력, 생물지화학적 물질순환

 3.생태계: 역동성과 항상성을 지니고 있다.

 

 

3.2 먹이사슬 및 먹이그물

 

 1.먹이사슬 - 포식과 피식의 관계로 형성된 이론적인 생물간의 수직적 상호 작용

 

 2.먹이그물 - 먹이사슬로 이루어진 생물 간의 상호작용으로 실제 자연에서 나타나는 포식과 피식. 경쟁. 공생. 등의 수직. 수평적 관계가 복잡하게 나타나는 종간상호작용을 도식화한 것

 

☞bottom-up effect : 생체네에 분해가 되지 않는 화학물질이 생태계내로 유입되었을 경우 나타나는 심각한 문제

3.생물농축 - 유해물질은 최고 정점에 있는 생물체의 체내에 농축되는 것 ( DDT )

 

4.방목먹이사슬 - 녹색식물을 기초로 설명 - 풀 < 토끼 < 여우 < 호랑이

 

5.부식먹이사슬 - 미생물을 중심으로 설명 - 분해자(미생물) < 지렁이 < 매

 

 

3.3 1차생산력(NPP)

 

1. 1차생산력:광합성작용을 통해 독립영양체인 식물이 생체 내에서 유기물을 합성하는 것을 의미한다.

  ☞1차 순생산력: 1차 총생산력(GPP)- 호흡량(R) = NPP

 

2. 2차생산력:가. ①일정기간동안 소비자단계에서의 에너지 측정량을 나나내는 것이다.

                ② 동물에 의해 단위면적당 생체량이 합성되는 효율

나.

다. 3.5 생태적 피라미드 - 생태계에서 나타나는 영양단계의 구조와 기능을 도식화하여 나타낸 것

 

라. ①개체수피라미드:1차영양단계의 값이 2차영양단계보다 적어 역으로 전위된 형태의 피라미드가 나타날 수 있다.

 

마. ②생체량피라미드: 상 동

 

바. ③에너지 피라미드:측정단위가 효율( ㎈/㎡/yr이나 ㎈/㎡/day )이기 때문에 역위되는 결과는 나타나지 않는다.

 

사.

 

아. 3.6.생태적 항상성 - 내부와 외부의 일시적 교란을 받을 때 원래 가지고 있던 평형의 상태로 돌아가는 능력

 

자. ①회복력: 교란이 일어난 휴 교란전의 상태로 돌아가는데 걸리는 시간또는 속도

 

차. ②저항력: 생태계가 어떠한 영향으로부터 고유한 기능과 구조를 그대로 유지시키려는 힘으로서 변화가 시작되기 시작한 때와 최대로 교란된 상태를 비교하여 그 차이를 저항력으로 나타낸다.

 

카. ③상대적으로 물리적.환경적 변화에 대한 내성의 범위가 넓은 생태계는 동적으로 강하다고 표현된다.

 

타.   이러한 생태계는 우리나라와 같이 연중 계절적인 변화가 심한곳에서 일반적으로 나타난다.

 

 

 

 

 

 

 4장 개체 및 군집

 

4.1 개체군

 

 :특정시간에 어떤 특정 공간을 공유하는 같은 종 또는 개체들의 모임으로서 서로 유전정보를 교환할 수 있는 집단으로 정의

 

 

4.1.1 개체군의 특징

 

1)출생과 사망률:개체군 크기의 증감에 직접적인 연관성을 갖는다.

 

        ①최대출생률 - 한 개체군이 나타낼수 있는 최대한의 증식능력

        ②생태출생률 - 출생률이 환경조건에 따라 차이가 나는 것

 

2)밀도 :① 조밀도 - 특정지역의 단위 총공간당 개체수 생체량

       ② 생태밀도 - 개체군이 실제로 생활할수 있는 이용 가능한 면적당 개체수.

 

3)연령분포 : 발전형. 안정형. 쇠퇴형

 

4)분산형태 : 균일형. 임의형. 괴상형

 

 

4.1.2 개체군이 성장

 

 1)J성장곡선 - 개체군이 기하급수적으로 증가(공간.기후.영양소최적의 조건)

                   -충분한 먹이

                   -다른 생물의 무영향

                   -개체군의 성장을 위한 최적의 환경유지 - r선택이라 한다

 

 2)S자형성장곡선 - 지체기 - 초기에는 서서히 개체군의 증가

                          -급성장기

                         -안정기 - 생장이 둔화되어 개체군의 크기가 변화하지 않는 시기

                          -k선택이라 한다

 

        *환경저항 - J형과 S자형 곡선의 차이

 

 

4.1.3 r선택 (J)과 k선택 (S) -표4-1참조

 

: 주어진 환경의 선택압력에 따른 특정 종의 생식 및 생장에 있어 적응의 차이로 나타나는 생태적 특성

 

4.1.4 개체군 변동 및 이에 대한 모델

 

  1)개체군변동:기후설. 랜덤변동설. 개체군상호작용설. 영양단계상호작용설 

 

  2)모델 :수학적 모델링. 분석적 모델링. 모의실험모델링.  

 

 

 

4.2 군집

: 생태계의 기능적 단위. 어떤 지역에서 서식하는 모든 개체군들 즉 식물군락과 동물군락을 통틀어서 지칭

  ( 고차군집과 저차군집 )

 

 

4.2.1 군집의 구조와 기능

 

1)종조성-군집의 구조적 측면

 ①우점종:개체군의 크기가 크다

 ②부수종:우점종외의 다른종들

 ③표징종: 다른 군집에는 거의 없지만 어떤 군집에 많이 있는 것

 

2)먹이사슬-군집의 기능적 측면

:먹이사슬을 지나는 과정에서 각단계에서 유기물(에너지)의 80-90%가 손실

 

 

4.2.2 생물들간의 상호 작용

 

 ※종간 상호작용:부정적( - ), 긍정적( + ), 아무런영향 없음( 0 )

  ①중립(00) -서로 영향이 없는 것

  ②경쟁(--) - 요구량이 공급되는 양보다 클때에는 이들 요소들의 획득 및 확보를 위해 경쟁

  ③상리공생(++) - 두 생물이 서로 이익을 교환하는 것 떨어져서는 살수가 없는 관계(개미와진딧물.)

  ④편리공생(0+)- 한 개체군은 이익을 얻고 한 개체는 이해관계가 전혀 없는 것

  ⑤편해공생(0-) - 한쪽은 불리하고 다른 한쪽은 이해관계가 전혀 없는 것

  ⑥포식 및 기생(+-):포식자와 피식자가 관여되는 관계

 

 

4.2.3 천이

 

- 시간이 경과함에 따라 생물군집이 점진적으로 비교적 안정된 군락으로 변화하는 과정

1)건생천이계열:빛조건의 경쟁으로 키가작은 식물에서 큰식물로변화

            (지의류.솔이끼류→일년생 초본→다년생초본→관목림→양수고목림→음수고목림

 

2)습생천이계열:호소나강변이 육지화(습생초원→양수림→음수고목림)

 

   

 

 

 5장. 생물다양성 및 종의 멸종

 

5.1 생물종의 멸종

 

1) 생물학적 다양성 -유전학적 다양성. 종다양성 및. 생태학적 다양성의 3가지 의미를 포함

2) 현재까지 밝혀진 종의 수 - 온대 >열대>극지방

3) 추종되는 종의 수 - 열대 >온대 >극지방

4) 현재까지 알려진 동물중 무척추동물군에 속하는 생물종이 가장 많고. 그 중에서 곤충류가 가장 많다

 

 

5.2 생물다양성의 중요성

 

1)종의 보존목적

  ① 심미적. 정서적

  ② 모든 생물은 평등한 생명권을 가지고 있음

  ③ 인간은 생물다양성으로 직접적인 이익을 얻음

  ④ 천연자원의 보존

  ⑤ 생물종의 감소는 생태계의 안정성 저하라는 결과와 직결

 

 

5.3 종다양성과 섬생물지리학

 

 1)섬생지리학 - 특정섬에 생존하는 종수가 어떻게 결정되는가에 대한 원리섬에 존재하는 종수는 유입률과 유출률(사멸률)에 의해

                      결정- 맥아더.윌슨

 2)유입률: 육지와 섬이 가까울수록 유입률이 많고 육지와 섬이 멀수록 유입률이 적다

 3)유출률: 섬의 크기가 클수록 유출률이 적다 섬의 크기가 작을수록 유출률이 크다

 4)한계 개체 밀도 : 더 이상 개체군이 유지될 수 없는 개체군의 특정한 밀도

 5)생태적 지위 : 특정 생물종이 생태계 내에서 지니는 독특한 기능 및 역할

 

 

5.4 멸종

 

1) 멸종위기종 - 인위적인 보호장치 또는 도움없이는 야생.자연상태에서 번식. 생존이 불가능한 종

2) 위기종 - 현재 상태가 지속될 경우 멸종이될 생물종

3) 감세추세종 - 지역에 따라 개체군이 밀도나 분포가 매우 불균형한 형태를 보이는 종

4) 희귀종 - 특정 지역에만 분포하는 종, 분포의 제한성으로 쉽게 멸종될수 있는 종

 

5.4.1 자연적 멸종

 

5.4.2 인위적 멸종

 1)과도한 사냥 및수집.   2)서식처의 변화 및 파괴.    3)외부종의 유입

 

 

5.5 종 보존을 위한 접근 방법

 

1) 적극적인 정부정책이 필요(법률적 제도)

2) 지속적인 연구와 전문인력 양성 요구(종자은행,유전자은행 설립)

3) 종보존을 위한 지역적,국가적,세계적인 적극적 활동(민간단체.일반인NGO)

 

 

※위의 3가지사항들이 충족될 때

 

①급격한 생물종의 멸종을 피할수 있다.

②생물종의 다양성 유지

③지구생태계의 안전성을 도모

 

 

 

 

 

 

 

지구환경생태학 중간고사의 유형은 “완성식 단답형”을 주로 하여 구성하였습니다.

 

예를 들어 교과서 20쪽 2번, 이나42쪽의 4번 문제와 같이 문장을 완성하는 형태입니다.

 

그 외 소수의 문제는 “용어정의 및 간략한 설명”을 기술하는 형태의 문제입니다.

 

 

 

               - 다음 카페 <녹색누리 200136> 정철승 님의 글 중에서