[대입논술·면접 이런 문제도] 생태계 요소·파괴·물질순환 자주 출제

12면에 실린 새만금 사업 문제는 환경에 대한 우리의 생각들을 처음부터 새롭게 정리하는 계기로 삼을 필요가 있다. 환경의 개념은 인간을 중심으로 자연을 보느냐, 인간을 자연의 일부로 보느냐에 따라 달라진다. 대학입시 논술과 심층면접에서는 지속적으로 이와 관련된 문제가 출제되고 있다. 생태계에 관한 기출문제들을 살펴보면 도움이 될 것이다.

◆대학입시 기출문제

(1) 생태계를 구성하는 요소를 설명하시오. (2004 단국대 수시2)

(2) 생태계에서 생물들 간의 상호 작용을 설명하시오.

(3) 생태계 파괴의 요인에 대해 설명하시오. (2004 단국대 수시2)

(4) 생태계에서 이루어지는 물질의 순환에 대해 설명하시오. (2002 서울대 수시2)

(1) 생물은 주위 환경과 밀접한 관계를 맺을 뿐만 아니라, 생물 상호 간에도 서로 영향을 주고받으며 살아간다. 이처럼 생물과 환경이 유기적인 관계를 맺으며 하나의 계를 이루는 것을 생태계라고 한다. 생태계는 크게 비생물적 환경(무기환경)과 생물적 환경으로 구성된다. 비생물적 환경에는 기후 요인과 토양 요인 등이 있으며, 생물적 환경에는 여러 개체군들의 집단인 군집이 있다. 생태계 내에서 비생물적 환경이 생물에게 영향을 주는 것을 작용이라고 하는데, 여러 가지 비생물적 환경 요소가 동시에 생물에 작용을 가하는 경우가 많다. 예를 들면, 식물이 광합성을 할 때 빛의 세기, 빛의 파장, 온도, 이산화탄소의 농도 등에 의해서 동시에 영향을 받는다. 반면에, 생물이 비생물적 환경에 영향을 주기도 하는데, 이를 반작용이라고 한다. 예를 들면, 숲속의 공기는 한낮에 광합성 때문에 이산화탄소의 양이 감소하고 숲속 토양은 미생물에 의해 낙엽 분해로 인하여 무기 염류가 풍부해진다. 한편, 생물과 생물이 서로 영향을 주고받기도 하는데, 이를 상호 작용이라고 한다.

(2) 생태계를 구성하는 생물들은 단독으로 생활하지 못하고 집단(개체군)을 이루어 생활하고 있다. 이러한 집단은 각기 독특한 특성을 지니고 집단 상호 간에 여러 가지 관계를 맺으면서 질서를 유지하고 있다. 한 종류의 생물이 한 장소에 모여 사는 개체군은 개체에서 찾아볼 수 없는 여러 가지 특성을 지니고 있다. 한 개체는 한 번 태어나면 반드시 죽지만, 개체군은 출생률과 사망률에 따라 개체군의 크기는 달라져도 오랫동안 존재한다. 또한, 개체군의 개체수와 밀도가 커지면 동종 개체 간에 서로 경쟁을 하게 된다. 동종 간의 경쟁은 개체군 전체 간의 낭비일 뿐만 아니라 다른 개체군과의 경쟁에서도 불리하므로 경쟁을 줄이기 위해 개체군 내에서 나름대로 질서를 유지하는 방법을 취한다. 일부 곤충류와 영장류들은 분업화된 사회 구조를 구성하여 에너지의 낭비를 줄이면서 살고 있다. 그리고 서로 다른 개체군 사이의 상호 작용은 생태학의 중요한 과제이다.

서로 다른 개체군 사이의 상호 작용의 유형으로는 군집을 통한 에너지 흐름을 기초로 하여 영양상의 상호 작용과 비영양상의 상호 작용으로 구분하는데, 전자는 포식, 기생 등을 통하여, 후자는 공생, 경쟁 등을 통하여 복잡한 상호 작용이 일어나고 있다. 상호 작용 중에서 가장 일반적이고 격렬하게 일어나는 것이 포식이고, 장기간에 걸쳐 꾸준히 진행되는 것이 기생이다. 생물들의 상호 작용의 생태계의 평형 유지에 중요한 역할을 한다. 생물들은 오랜 진화를 통하여 영양 섭취 방법, 서식지 변화 및 형태의 구조 변화가 일어나서 생태적 지위가 달라진다.

(3) 장시간 넓은 지역에서 형성된 생태계는 생물 군집의 구성 비율이나 개체수 등에서 안정된 상태를 유지한다. 또한, 군집 내의 먹이 사슬을 이루고 있는 생물 사이에서 이동하는 에너지나 물질의 양도 갑자기 변동되지 않고 일정하게 유지된다. 이와 같이 생물과 환경이 큰 변화없이 일정한 상태를 유지하는 것을 생태계의 평형이라고 한다. 생태계의 평형은 먹이 그물이 기초가 되어 유지되며, 복잡한 먹이 그물을 형성할수록 평형이 잘 유지된다. 생태계의 평형에는 먹이 관계 이외에 빛, 물, 공기, 온도, 기후, 토양, 공간 등의 무기 환경 요인이 영향을 미치기도 한다. 이와 같이 생태계는 생물 상호 간의 작용이나 비생물적 환경 요인의 작용에 의해 생물의 종류, 개체수, 에너지나 물질의 양 등을 평형상태로 유지하는 자기 조절 능력이 있다.

안정된 생태계는 어떤 원인에 의해 평형이 부분적으로 깨지더라도 그 정도가 심하지 않으면 다시 원상태로 회복된다. 그러나 자기 조절 능력으로 감당하기 어려운 어떤 충격이 가해지면 생태계는 균형을 잃게 되어 평형은 깨어지고, 결국 생태계 전체가 파괴되기도 한다. 그리고 한 번 파괴된 생태계는 원상태로 회복하는 데 많은 시간과 노력이 요구된다. 만약, 생태계가 파괴되면 그 생태계에서 살고 있는 인간을 포함한 모든 생물의 생존에 뜻하지 않은 중대한 피해가 발생하기도 한다.

(4) 지구 생태계를 구성하는 생물량은 약 1.8×1012t으로 추정된다. 이 수치는 엄청난 양으로 생각되지만, 실제 생물권은 지구 표면의 극히 일부를 차지하며, 이를 한 개의 사과에 비유하면 사과의 껍질보다도 얇다. 또한, 지구는 물질로 구성되어 있으나 생물이 필요로 하는 물질은 지구 전체에 고르게 분포되어 있는 것이 아니다.

지구 생태계를 구성하는 물질은 한 가지 형태에서 여러 가지 형태로 전환되어 일정한 경로를 통해 이동한다. 즉, 물질은 생태계의 먹이 사슬을 통하여 이동하며 생물계와 미생물계를 순환한다. 식물의 뿌리와 가공을 통해 흡수된 물질은 식물의 조직에서 동화되어 탄수화물, 지방, 단백질 등의 유기물 상태로 존재한다. 만약에 초식 동물이 식물을 먹게 되면, 이 물질들은 초식 동물로 그리고 다시 육식 동물로 이동하여 동화된다. 그리고 식물과 동물의 배설물이나 사체 속에 들어 있는 유기물들은 토양 속에 서식하는 분해자의 분해 작용으로 인하여 토양이나 대기로 다시 되돌아간다. 이러한 물질의 순환은 생태계의 구조를 유지하는 데 필수적이며, 생태계의 중요한 기능 중 하나이다.