생태계란?
생물이 살고 있는 모든 공간을 ‘생물권’이라고 말합니다.
현재 이 생물권에는 알려지지 않은 종(種)까지 포함하면 약 300만 종의 생물이 살고 있는 것으로 추정됩니다. 이처럼 많은 종의 생물들이 기후나 토양, 태양에너지 등의 주위 환경과 밀접한 관계를 맺고 있는 것을 ‘생태계’라고 합니다.
생태계는 어느 한 지역(강, 산, 바다 등)의 작은 생태계부터 지구 전체의 생태계까지 다양하게 나눌 수 있습니다. 이 생태계 내에서 생물은 환경의 변화에 따라 생물의 종류가 달라지기도 하고 또 그 양(量)이 달라지기도 합니다. 또한 생태계는 물·공기·에너지 등이 서로 관련된 물질과 순환하는 것처럼 생물군 내에서도 서로 먹고 먹히는 순환이 일어납니다.
생물 중에서 식물은 동물의 호흡에 필요한 산소를 만들어주고 동물들이 호흡할 때 내뿜는 탄산가스를 흡수합니다. 녹색식물은 태양으로부터 빛 에너지를 이용하고, 공기로부터는 탄산가스를 그리고 토양으로부터는 물을 흡수하여 동물들의 호흡에 필요한 산소와 영양물질을 만들어 냅니다.
이 녹색식물을 초식동물들이 먹고 초식동물은 육식동물에게 먹혀 영양물질이 자연스럽게 흘러가게 됩니다. 동물의 배설물이나 사체는 부패균이나 미생물(곰팡이)에 의해 분해되어 흙으로 돌아갑니다. 따라서 물질의 순환이 이루어지는 것입니다.
또한 벼를 해치는 메뚜는 개구리의 먹이가 되지만 개구리는 다시 뱀에게 잡아 먹힙니다. 그리고 뱀은 다시 독수리나 매에게 먹힙니다. 이렇듯 서로 먹고 먹히는 관계를 ‘먹이사슬’이라고 합니다. 이러한 먹이사슬은 녹색식물에서 출발하여 커다란 육식동물에 이르기까지 비교적 구분이 되어 있으며 여러 종류의 생물이 다른 여러 종류의 생물에게 먹히면서 그 양(量)에 있어서는 먹는 쪽이 먹히는 쪽보다 줄어들어 피라밋형 구조로 균형을 이루고 있습니다.
생태계에서 주변환경은 매우 큰 영향을 미칩니다. 열대림은 적도지방의 따뜻하고 습한 기후에서만 잘 자라며 툰드라 지역에서만 볼 수 있는 식물은 극지방의 추운 기후에서만 잘 자랍니다. 선인장도 사막에서 더 잘 자랍니다. 이와 같이 주변환경에 따라 수많은 종의 생물은 특징적으로 분포하며 적정한 수를 유지하고 있습니다. 이런 모든 것을 생태계의 질서, 즉 자연의 질서라고 할 수 있습니다.
지구의 환경
지구의 탄생
태양계에서 지구가 생겨난 것은 약 45억~46억년 전이라고 합니다. 이 당시 지구는 생물이 살 수 없는 곳이었으나 수 많은 변화를 거쳐 오늘과 같이 살기 좋은 지구가 된 것입니다. 금성의 공기는 납을 녹일 정도로 뜨겁고 화성은 표면이 얼어붙을 정도로 차갑습니다. 태양계 9개 행성 중 지구만이 상쾌한 공기를 가지고 있으며 신선한 비를 내립니다. 때문에 이 지구에서 생명의 기적이 탄생한 것입니다.
이 지구에는 다양한 생물들이 좁고, 제한된 지역에 살고 있습니다. 바다 밑을 기어 다니는 생물들은 하늘 높이 날아다니는 새들과 불과 몇 km 밖에 떨어져 있지 않습니다. 이러한 좁은 살의 영역을 ‘생물권(Biosphere)’이라고 합니다. 생물이 살기 위해서는 하늘위는 너무 춥고 공기층이 엷으며 지표면 아래 수 km 속은 커다란 바위도 녹일 만큼 뜨겁습니다. 육지의 최대 높이는 약 9km이고 바다의 최대 깊이는 약 10km로서, 생물이 살 수 있는 범위는 자동차로 약 20분 정도 걸리는 거리로 제한되어 있는 것입니다.
또한 식물과 동물은 ‘생물군계(Biome)’라는 공동체를 이루며 살고 있습니다. 나무와 다람쥐는 산림군계에 속하며 상어와 해조류는 해양군계에 속합니다. 다람쥐는 나무에 집을 짓고 그 열매를 먹으며 삽니다. 해조류는 작은 물고기의 먹이가 됩니다. 즉 그들은 나름대로의 질서를 갖춘 시스템 안에 함께 속해 있으며 지구와 함께 살아갑니다.
지구의 변화
지구의 얼굴은 변합니다. 남극대륙은 지구상에서 가장 추운 곳입니다. 수백 미터 두께의 얼음으로 덮여 있습니다. 그러나 과학자들은 이 얼음대륙에서 화석 형태로 굳어 있는 열대림의 흔적을 발견했으며 적도지방의 인도나 마다가스카르에서는 고대의 빙하 흔적을 발견하기도 하였습니다.
그리고 흥미있는 현상은 현재 각 대륙에 분포하는 생물들이 각각 특이한 양상을 보인다는 것입니다. 캥거루는 호주에만 살고 있는데 이는 호주대륙이 다른 대륙과 격리되어 있던 기간과 관계됩니다. 인도의 빙하 흔적이나 남극대륙의 열대림 화석, 캥거루 등은 지구의 지각층이 수천번 변화되었다는 증거의 일부분입니다. 이것을 ‘판 구조의 운동’이라고 합니다. 지구는 6개의 큰 지각판과 몇 개의 작은 지각판들로 되어 있습니다.
지각판은 움직이고 있습니다. 지각판은 지하의 약한 바위들을 지표면으로 떠오르게 하기도 하고 대륙을 갈라 놓아 바다를 넓히기도 합니다. 이러한 움직임이 대륙도 만들고 산도 만들고 바다도 만듭니다.
지구에서 가장 높은 히말라야 산맥은 ‘인도-오세아니아 지각판’과 ‘유라시아 지각판’이 서로 충돌해서 솟아올라 생긴 것입니다. 각 지각판들의 충돌이나 움직임의 방향이 서로 상이하여 지진이 일어나기도 하며 무서운 화산폭발이 생기기도 하는 것입니다.
물의 흐름
지구상에 있는 물 중 97.2%가 바다라고 합니다. 그러면 물은 어떻게 움직일까요? 지구의 표면은 크게 바다와 육지로 나뉘는데 바다 면적이 육지 면적보다 2.4배가 더 넓다고 합니다.
이와 같이 물은 여러 형태로 존재해 있으며 움직임을 통해 변화합니다. 지구상의 물의 주요한 움직임을 보면 첫째는 바다·하천·토지를 비롯한 모든 생물체에 있던 수분이 날라가는 ‘증발’입니다. 둘째는 공기중의 수증기가 비·눈·우박으로 변해 내리는 ‘강수’입니다. 셋째는 일단 지구표면에 내린 ‘강수’가 높은 곳에서 낮은 곳을 따라 흘러서 바다로 들어가는 ‘유수’입니다. 넷째는 식물이 자기 몸 속에 있는 수분을 밖으로 내보내 공기 속의 수증기를 증가시키는 ‘증산작용’입니다. 이러한 물의 원할한 움직임은 인간이 살 수 있는 좋은 환경을 만드는데 필수적이라고 할 수 있습니다.
바다에서도 물의 흐름이 있습니다. 싱크대 개수구나 목욕탕에서 물이 빠지는 모습을 보면 똑바로 흘러 들어가지 않고 소용돌이 치는 것을 알 수 있습니다. 즉 지구의 축을 따라 회전하는 자전작용 때문에 생기는 ‘코리올리힘(Coriolis Force)’이라는 것이 물을 소용돌이 치게 만드는 것입니다. 바다 속에서는 난류와 한류가 이 힘에 의해 일정한 형태로 움직이는데 북반구에서는 시계방향으로 남반구에서는 시계 반대방향으로 흐릅니다. 이러한 난류와 한류의 흐름 속에는 각기 다른 종류의 생물들이 살고 있는데 페루 해안처럼 난류와 한류가 함께 만나는 지역에는 많은 종의 생물체가 살고 있으며 세계 어획량의 7분의 1가량이 이 조그만 해역에서 이루어진다고 합니다.
공기의 흐름
지구를 감싸고 있는 것이 공기입니다. 이 공기는 지구표면에서부터 높이에 따라 여러층으로 나누어집니다. 그 가운데서 생물과 인간에게 영향을 미치는 층은 땅에서부터 약 11km까지의 높이인데 이곳을 ‘대류권’이라고 합니다.
대류권에서는 기온과 강우량의 변화가 생기고 바람이 일어남으로써 지구의 생물과 인간의 생존에 많은 영향을 미치고 있습니다. 또한 대류권은 높이 올라갈수록 기온이 낮아지며 여객기가 올라갈 수 있는 최대 높이라고 할 수 있습니다. 오존층을 포함한 성층권은 공기가 희박한 곳인데 태양에서 오는 자외선 중 유해한 일부 자외선을 차단시켜 인간을 비롯한 지구의 생물을 보호해주며 음속으로 제트기가 날 수 있는 공간이기도 합니다. 중간권은 높이 올라갈수록 기온이 다시 낮아지며 열권으로 들어가면 다시 기온이 높아져 600km 높이까지 올라가면 1200℃이상이 된다고 합니다.
공기의 움직임은 크게 둘로 나눌 수 있는데 상하로 움직이는 것을 ‘기류’라고 하고 수평으로 움직이는 것을 ‘바람’이라고 합니다. 그리고 공기가 매일 변하는 것을 ‘날씨’라 하며 수 년 동안 날씨의 변화를 분석하여 바람의 방향·기온·강우량 등의 일정한 형식을 파악한 것을 ‘기후’라고 합니다. 대개 뜨거운 공기는 위로 올라가고 차가운 공기는 밑으로 가라앉는 것이 일반적입니다. 더운지역인 적도지방의 뜨거운 공기는 하늘로 올라갑니다. 하늘로 올라간 뜨거운 공기는 차가워져서 지구의 추운지역인 남극, 북극지방까지 수평으로 흘러가 다시 가라앉아 버립니다. 가라앉은 차가운 공기는 다시 지구표면을 따라 적도지방 쪽으로 흘러가서 뜨거운 공기가 되어 하늘로 올라갑니다.
한편 뜨거운 공기가 하늘로 올라가 차가워지면 그 안에 포함되어 있던 수증기가 비나 눈으로 변해 지구표면에 내립니다. 따라서 적도지방이 다른 지역에 비해 강우량도 많고 습한 것입니다.
바람이 부는 방향은 지구의 자전작용에 의해서 난류와 한류의 흐름과 같이 북반구에서는 시계방향으로 남반구에서는 시계 반대방향으로 불게 됩니다. 이러한 공기의 흐름은 지구 곳곳의 바람의 방향, 기운, 강우량 등 기후를 특징있게 해주며 생물과 인간의 생존에 커다란 영향을 미치고 있습니다.
지구의 기상이변이란?
황사(黃砂)란 무엇인가? (Yellow Sand)
황사(Yellow Sand)란 시베리아와 몽고의 남부 사막지역에서 발달한 한냉전선과 강풍에 의하여 발달한 작은 모래가 상승하여 상층바람을 타고 남동쪽으로 장거리 이동 후 침강하는 현상으로 “아시아의 먼지”라고 부르기도 한다.
발원지에서 황사는 안개처럼 퍼져있는 황사가 아니라 동풍과 같은 모래폭풍으로 가시거리가 200m도 안될 경우도 있는데, 중국인들은 이를 흑폭풍(黑暴風)이라 한다.
그러나 이 황사의 고향으로부터 수천km 떨어진 우리나라와 일본지역에서는 중국처럼 강한 바람이 동반되는 모래 폭풍은 발생하지 않는다. 다만 누런 먼지가 공중에 퍼져 마치 안개가 낀 모습을 연상시킨다. 이들은 햇빛을 차단해 시야가 흐려지고 하늘이 황갈색으로 변하므로 안개와 구분된다. 또한 먼지는 건물이나 자동차 등에 쌓여 손가락으로 글씨를 쓸 수 있을 정도이다. 황사현상 전후로 비가 내리면 흙비가 돼 건물 유리창과 자동차에 먼지 자국을 남기기도 한다.
엘리뇨와 라니냐란?
엘리뇨는 스페인어로 남자아이(The Child) 또는 아기예수를 의미하며 열대 태평양 남미 해안으로부터 중태평양에 이르는 넓은 범위에서 해수면 온도가 지속적으로 높아지는 현상으로 2~7년마다 한번씩 불규칙하게 발생하는데 주로 9월에서 다음해 3월 사이에 일어난다. 엘니뇨의 어원은 페루와 에콰도르의 국경에 있는 과야킬만에서 매년 12월경 북쪽으로부터 난류가 유입되어 연안의 해면수온이 상승하자, 이 난류를 따라 평소에 볼 수 없었던 고기가 되돌아옴에 따라 페루 어민들이 하늘의 은혜에 감사하는 뜻으로 크리스마스와 연관시켜 아기예수의 의미를 가진 '엘니뇨(El Nino)'라 부른것에서 찾을 수 있다.
그러나, 수년에 한번씩 해면수온이 평년에 비해 2~5℃나 높은 상태가 6~12개월 이상 지속되어 수온상승에 따른 영양염류의 감소에 의해 물고기의 먹이가 되는 플랑크톤이 격감하여 안쵸비(멸치의 일종)를 비롯한 연안어업에 커다란 타격을 주고 페루와 에콰도르 일대에 호우가 빈발하는 등 날씨에 의한 피해가 발생하는 현상도 생겨 현지에서는 이 현상도 ‘엘리뇨’라고 불렀다.
라니냐 (La Nina)란 엘리뇨의 반대 현상으로서 적도 무역풍이 평년보다 강해지면 서태평양의 해수면과 수온은 평년보다 상승하게 되고, 적도 동태평양에서는 찬 해수면의 용승현상 때문에 저수온 현상이 강화되어 해수면 온도가 평년보다 5개월 이상 0.5℃이상 낮게 나타나는 현상이다.
라니냐(스페인어로 여자아이) 또한 기상이변의 주요 원인이 되고 있으나 엘리뇨 보다 축적된 연구자료가 훨씬 적어 기상예측이 힘들고, 피해 예상지역을 엘리뇨 만큼 예측하기도 어려워 대응방안 마련이 더욱 힘든 실정이다.
부영양화와 적조현상이란 무엇입니까?
