수능, 농업직, 농학과, 축산기사, 종자기사 등 대비 생물과학 요약 - 15. 생태계의 구성과 발달

15. 생태계의 구성과 발달

 

 

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1. 생물권과 환경요인

① ‌생물권은 생물적·무생물적 환경의 영향을 받아 지역별로 특징적인 생물군계를 형성하며, 일정한 위도와 고도에는 비슷한 생물군계가 나타난다.

② ‌서식조건과 그곳에 서식하는 생물군집에 의해 특징적인 생물군계(biome)를 형성한다.

 

가. 생물군계

① ‌열대우림대(tropical rain forest) : 습기가 아주 높은(습도 80% 이상) 적도지역

② ‌사바나지대(savanna) : 장기간 가뭄이 지속되는 열대지역

③ ‌사막지대(desert) : 극히 적은 강우량(연 30cm 이하)과 급속한 증발에 의해 형성

④ ‌온대초원대(temperate grassland) : 열대 사바나지대의 일부 특성을 가지며 대체로 나무가 없고 비교적 겨울이 추운 지역에서 형성

⑤ ‌온대활엽수림대(temperate deciduous forest) : 위도 35°에서 50° 사이의 지역에 나타나며 사계절이 뚜렷하고 활엽수가 많다.

⑥ ‌침엽수림대(coniferous forest) : 춥고 건조한 계절과 서늘하고 비가 내리는 계절이 번갈아 나타나는 지역에 널리 분포하며, 주로 솔방울이 달리는 침엽수가 자란다.

⑦ ‌툰드라지대(tundra) : 북부 침엽수림대와 만년설로 덮인 극지방 사이의 나무가 없는 지역으로 땅 속은 항상 얼어 있으며 짧은 여름(15∼16일간)은 거의 하루 종일 낮이 계속된다.

 

 

나. 환경요인

1) 무생물적 환경요인

- 빛, 물, 온도, 토양의 물리·화학적 구성 등

2) 생물적 환경요인

- 생명체, 생물종 간의 상호작용(먹이사슬·공생·포식 등)

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2. 개체군의 생장

가. 개체군의 특성

1) 개체군(population) : 같은 종의 개체로 이루어진 집단

2) 개체군의 특성

① ‌개체군의 크기(population size) : 특정개체군의 유전자풀을 구성하는 개체수

② ‌개체군의 밀도(population density) : 단위면적 또는 단위부피에 들어 있는 개체수

③ ‌개체군의 분포(population distribution) : 일정면적에 개체들이 분포하는 형태

④ ‌개체군의 연령구조(age structure) : 앞으로의 개체군이 어떻게 변화할지를 예측

 

나. 개체군의 생장

① ‌개체군의 크기는 동적인 것으로 종에 따라 시간마다, 계절마다, 해마다 개체들이 증가하거나 감소할 수 있으므로 개체군의 밀도 변화로 이해할 수 있다.

② ‌밀도가 낮고 자유롭게 서식지의 영역을 확장할 수 있는 환경에서 개체군 밀도는 증가하고 개체군이 차지하는 공간도 커진다. 이런 경우 출생률과 사망률이 일정하게 유지된다고 가정하면, 개체군 생장(G)은 개체수(N)에 증가율(r)을 곱한 값에 비례하여 증가한다.

③ ‌자연계에서 개체군은 잠시 동안 지수적 생장을 할 수 있지만 결국 환경의 제약(환경 저항)으로 무한히 지속될 수 없어, 일정한 한계수준에 도달하면 더 이상 증가하지 않게 되며, S자형 생장곡선을 나타낸다(로지스트형 생장, logistic growth).

 

다. 개체군 내 상호작용

① ‌개체군은 개체들이 생활에 적합한 장소를 찾아 모임으로써 이루어진다.

② ‌대개의 경우 개체군 내에는 먹이·서식처·번식 등의 문제로 개체들 사이에 배척, 유인 등의 관계가 형성되고, 동시에 개체군의 유지를 위한 협동과 경쟁 관계가 성립한다.

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3. 생물군집과 생태계의 발달

가. 생물군집

① ‌생물군집(biotic community) : 특정지역(생태계)에 살면서 서로 상호작용하는 모든 생명체 집합

② ‌생물군집의 특성 : 종다양성과 우점종에 의해 결정

③ ‌종다양성(species diversity) : 생물군집을 구성하는 종의 종류

④ ‌우점종(dominant species) : 생물군집을 구성하는 종들 중 개체수가 가장 많은 종

 

나. 생태적 지위

1) 생태적 지위(ecological niche)

① ‌생물군집 내에서 각 개체군의 역할

② ‌생물군집에서 각 종의 개체군이 생존하거나 생식을 하는 데 필요한 자원을 확보하고 사용하기 위한 모든 활동과 상호작용을 말한다.

2) 종간경쟁(interspecies competition)

① ‌식물군집에서 서식지·먹이·물·빛·번식장소 등 생태적 지위가 같은 종들이 서로 종간경쟁을 하며, 먹이가 부족한 경우 어느 한 종이 멸종되기도 한다.

② ‌동일한 생태적 지위를 가진 종들이 함께 살 수 없는 것을 경쟁배타의 원리라고 한다.

 

다. 생태계의 발달

1) ‌생태계 : 일정한 지역에서 서식하는 생물군집과 그 지역(공간)의 생물적·무생물적 환경요인을 통틀어 생태계(ecosystem)라 한다. (예: 초원·호수·삼림·사막·해양·육지 생태계 등)

2) ‌생태천이 : 생태계의 종이 서로 대체되고 생물군집의 구조가 서서히 점진적으로 발달(변화)해 가는 것을 생태천이(ecological succession)라고 한다.

① ‌1차 천이 : 이전에 생물군집이 형성되지 않았던 나지에서 발생

② ‌2차 천이 : 어떤 요인에 의해 파괴된 생태계에서 생태계가 복구되는 현상

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4. 환경오염과 생태계

① ‌인간 활동의 결과로 공기·물·토양 등의 물리·화학적 또는 생물학적 성질이 변하고, 그로 인해 인간과 다른 생명체의 생명활동에 나쁜 영향을 미치게 되는 환경조건을 말한다.

② ‌합성 화합물 : 살충제·제초제·플라스틱·페인트 등

③ ‌산·알칼리·열(온도) 등도 오염원으로 작용된다.

④ ‌오존층 파괴 : 냉매 프레온(freon, CFC)

 

 

 

 

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▣ 학습문제

 

1. 지구상에는 약 200만 종이 살고 있다. 는 설명은 맞는 것이다.

① 종이란 개체수준에서 정의된다

② 속이 같은 생명체라도 종의 특성은 서로 완전히 다르다

③ 종이란 형태적 특징보다 개체 간의 교배가 가능한 집단이어야 한다

④ ‌종이 같아도 생육지가 달라 환경의 영향으로 형태적 특징에 변화가 일어나면 이들은 더 이상 같은 종일 수 없다

 

2. 생물군집의 각각의 종은 서로 다른 생태적 지위를 가지며 상호작용한다. 생물군집에 대한 설명으로 는 것은 사실이 아니다.

① 번식력이 강한 식물이 우점종이 된다

② 일정한 공간에 여러 개체군이 생활하면서 형성된다

③ 먹이사슬이 형성되어 에너지의 흐름이 일어난다

④ 생활특성이 비슷한 개체군 간의 경쟁은 그렇지 않은 개체군 간의 경쟁보다 치열하다

 

3. 생태계는 생물군집과 이것이 존재하는 공간의 무생물적 환경을 모두 포함한다. 생태계에 대한 설명으로 는 것은 맞지 않다.

① 극상의 식생은 기후와 같은 환경이 변하지 않아도 식생의 구성 내용이 서서히 변한다

② ‌일부의 환경이 변하여도 생물군집에서 그 영향이 나타나지 않는다면 그때는 변화의 크기가 환경의 수용능력보다 작다

③ 개체군에 형성되는 지위(세력)관계의 성립은 개체군 생장에 절대로 필요하다

④ 종간의 경쟁으로 반드시 하나의 종이 멸종하는 것은 아니다

 

4. 천이는 생태계의 발달과정을 말한다. 식물의 천이는 의 순서로 진행된다.

① 1년생초본 → 지의류 → 관목 → 교목

② 1년생초본 → 지의류 → 교목 → 관목

③ 지의류 → 1년생초본 → 교목 → 관목

④ 지의류 → 1년생초본 → 관목 → 교목

 

5. 개체군은 자원을 공동으로 사용하고 동일한 환경의 영향을 받으며 개체들이 상호작용한다.

은(는) 개체군의 특성이 아니다.

① 연령분포 ② 종다양성

③ 밀도 ④ 생장곡선

 

6. 오존층의 파괴에 따른 영향을 잘못 기술한 것은?

① 자외선의 침투가 많아진다.

② 인간의 피부암 발생을 촉진한다.

③ 식물의 결실을 좋게 한다.

④ 생태계를 파괴한다.

 

7. 프레온의 영향은?

① DNA의 구조를 변화시키는 발암물질로 작용한다.

② 오존을 분해하여 오존층을 파괴한다.

③ 토양을 오염시키는 오염물질로 된다.

④ CO2 농도를 높여서 온실효과를 초래한다.

 

8. 생태계에 대한 설명으로 바른 것은?

① 생태계란 일정한 지역에 서식하는 여러 종의 생물을 가리키는 말이다.

② 생태계의 구성요인은 시간과 공간에 따라 변화하므로 동적 평형을 유지할 수 없다.

③ 생태계의 발달은 먹이사슬에 따라 이루어진다.

④ 생태계를 지탱하는 힘의 원천은 태양의 빛에너지이다.

 

9. 호수, 강 또는 해안에서 부영양화가 일어나는 원인은?

① CO2가 너무 적기 때문이다. ② CO2가 너무 많기 때문이다.

③ NH4＋이 너무 적기 때문이다. ④ NH4＋이 너무 많기 때문이다.

 

10. 식물은 위도와 표고에 따라 변화하는 기온을 바탕으로 결정되는 띠 모양의 지역들을 구획할 수 있으며, 이들 지역은 각각 특색 있는 식생을 갖는다. 온대초원대의 특징적 식생은?

① 툰드라 ② 타이가

③ 사바나 ④ 초본식물

 

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▣ 정답 및 해설

 

1. ③ 생물종(species)은 개체 간에 교배가 자유롭게 이루어져 유전자 교환이 일어나며 생식적으로 다른 집단과 격리되는 개체군을 말한다.(교과서 5쪽)

 

2. ① 생태적 지위란 서식지를 공유하는 생물군집에서 각 종의 개체군이 생존하거나 생식하는 데 필요한 자원을 확보하고 사용하기 위한 모든 활동과 상호작용을 말한다. 각각의 종은 서로 다른 생태적 지위를 가지기 때문에 번식력이 강하다고 해서 생물군집의 우점종이 되는 것은 아니다.(교과서 374~376쪽)

 

3. ③ 생태계의 각 구성요소(생물군집과 환경요인)들은 동적 평형상태를 유지하려는 힘이 크기 때문에 서서히 변화한다. 개체군에 형성되는 지위(세력)관계는 우성순위나 세력권행동을 말하며, 이는 자원분배를 위한 것이다.(교과서 370~373, 378쪽)

 

4. ④ 나지의 바위표면에 지의류와 선태류 등이 자라기 시작하면, 이들은 유기산을 분비하여 바위표면을 부식시키므로 얇은 토양층을 형성한다. 그러면 이끼, 곰팡이, 박테리아, 곤충, 원생생물 등이 서식하고 이들이 죽어서 유기물을 남긴다. 그 결과 1년생초본이 자라고 토양이 비옥해지면 관목이 자라며 큰 동물이 나타난다. 결국 초본과 관목은 교목이 많은 삼림으로 발달하며, 이렇게 형성된 식물군락은 종의 변화가 없는 안정된 생태계를 유지하는데, 이를 극상이라고 한다. 환경에 따라 차이는 있으나 극상에 도달하려면 수백 년의 시간이 필요하다.(교과서 378~379쪽)

 

5. ② 개체군의 특성은 개체군 크기, 개체군 밀도, 개체군 분포, 연령구조 등에 의해 결정되며, 개체군의 생장곡선은 J자형(지수적 생장)이나 S자형(로지스트형 생장)을 나타낸다.(교과서 370~372쪽)

 

6. ③ 오존층의 파괴로 자외선 침투량이 많아지면 우리 몸에서 피부암의 발병률이 높아지고, 식물은 수분과 결실이 저해되는 현상이 일어나며, 그 결과 생태계의 파괴로 이어지게 된다.(교과서 382쪽)

 

7. ② 프레온 자체는 화학적으로 안정하여 생명체에 해를 주지 않지만, 프레온이 상층권에 올라가서 강한 자외선을 받으면 분해되면서 유리되는 염소(Cl)가 오존(O3)을 분해하여 오존층을 파괴한다.(교과서 382쪽)

 

8. ④ 생태계의 기능은 에너지흐름과 물질순환이며, 빛은 식물의 광합성을 통하여 모든 생명체에게 생활에너지를 공급해 준다.(교과서 368, 388쪽)

 

9. ④ 부영양화는 호수, 강 또는 해안에 영양분이 과다하여 조류가 지나치게 번성하고 용존산소를 고갈시키는 현상으로, 그 원인은 질소화합물이나 인산화합물이 너무 많기 때문이다.(교과서 398~399쪽)

 

10. ④ 온대초원대에서는 초본식물의 키가 1~2m 자라며, 농업생산성이 높다.(교과서 367쪽)

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