재미있는 생명이야기 - 생태계 내의 인간 이야기
재미있는 생명이야기는 우리 일상과 연계되어 있는 생명과학의 주요 개념들을 살펴봅니다.
글_ 방재욱 명예교수(충남대학교 생명시스템과학대학 생물과학과)
과학기술의 발달에 힘입어 인류가 살고 있는 지구가 행복한 삶의 터전이 될 것이라는 기대감이 높았었다.
그러나 인구 증가에 따른 식량부족, 산업화와 도시화에 따른 환경오염 증가 그리고 무분별한 자원개발에 따른 자연 생태계의 파괴 등으로 우리 지구에 어두운 그림자가 드리워지고 있다.
자연환경 파괴나 오염의 증가는 생활의 편익을 위해 자연법칙을 마구 어기는 인간의 행동에 의하여 생태계의 질서가 깨지며 나타나고 있는 현상이다.
인간도 생태계 구성원의 하나이기 때문에 인간이 자연에 끼친 영향은 직접적이고 즉시적이건, 간접적이고 만성적이건 간에 자신에게 다시 돌아오게 되는 것이 자연의 법칙이며 순리이다.
인류의 삶의 터전인 생태계의 보전을 위해서는 생태계에 대한 올바른 이해가 우선되어야 한다.
우리가 살고 있는 생태계의 구조적 특징은 무엇이며. 어떻게 보존해 나가야 할까.
생태계의 구조
생물들이 일정한 지위(地位)를 가지고 주변 환경이나 다른 생물들과 어울려 공존하고 있는 자연계를 일컫는 생태계(生態系, Ecosystem)라는 말은 1935년 영국의 탠슬리(A. G. Tansley)에 의해 처음으로 제안된 개념이다.
생물 요소와 비생물 요소로 이루어져 있는 생태계는 먹고 먹히고 분해가 되는 과정을 통해 에너지 흐름이 형성되며, 생태계 내로 들어온 에너지는 열이나 엔트로피(Entropy)로 상태로 생태계 밖으로 흘러나간다.
생산자와 소비자 그리고 분해자로 구분되는 생물 요소는 서로 먹고 먹히는 먹이사슬로 연계되어 있다.
그리고 태양으로부터 오는 빛에너지와 산소, 이산화탄소, 수증기 등으로 이루어진 대기 및 생물들의 삶의 바탕이 되는 토양과 물 등으로 이루어져 있는 비생물 요소가 생물 요소와 연계되어 있다(그림 1).
지구상에 살고 있는 생물들이 이용하는 에너지의 근원은 태양으로부터 지구로 유입되는 빛에너지이다.
녹색식물은 이 빛에너지를 이용하는 화학반응인 광합성 작용으로 대기 중의 이산화탄소(CO2)와 뿌리에서 흡수한 물(H2O)을 이용해 유기물을 만들어 화학에너지로 축적하는 생산자(生産者) 역할을 한다.
동물은 식물과 달리 스스로 물질을 합성하지 못하기 때문에 식물이나 다른 동물을 먹이로 섭취해 생활에 필요한 에너지를 얻어 살아간다.
그래서 동물은 생산자인 식물에 대비해 소비자(消費者)라고 부른다.
식물이나 동물의 사체(死體)는 자연계의 청소부 역할을 하는 분해자(分解者)에 의해 분해되어 다시 이용되며, 이런 분해자들이 없으면 지구는 바로 동물과 식물의 사체로 메워지게 될 것이다.
분해자는 지렁이, 노래기, 곤충의 애벌레 등과 같은 대형 분해자와 곰팡이나 세균 등의 소형 분해자로 구별된다.
먹이사슬과 먹이그물
생태계 내에서의 영양분의 순환과 그를 통한 에너지 흐름은 먹이사슬(또는 먹이연쇄, Food chain)을 통해 이루어진다.
그림 2에서 보는 것처럼 먹이사슬에서 생산자인 식물을 먹고사는 메뚜기는 1차 소비자가 되며, 메뚜기를 잡아먹고 사는 쥐는 2차 소비자, 쥐를 잡아먹는 뱀은 3차 소비자로 구분이 된다.
생태계 내 인간은 잡식성으로 밥과 김치를 먹을 때는 1차 소비자이지만, 쇠고기를 먹을 때는 2차 소비자가 된다.
그리고 먹이사슬의 3차, 4차 소비자 위치에 있는 바다 고기를 먹을 경우 4차, 5차 소비자가 되기 때문에 인간은 먹이사슬의 최상부에 위치하고 있다.
생태계에서 먹이사슬은 상호 연계되어 있으며, 생물들 사이에 먹고 먹히는 관계가 그물과 같이 복잡하게 얽혀 먹이그물(Food web)을 이루고 있다(그림 3).
먹이그물에서 생산자인 식물은 메뚜기와 같은 곤충이나 토끼와 같은 동물의 먹이가 된다.
메뚜기를 잡아먹는 개구리나 쥐는 뱀이나 부엉이에게 잡혀 먹히며, 부엉이나 뱀은 매의 먹이가 된다.
토끼는 매나 호랑이의 먹이가 되기도 한다.
생태계 보전
생태계의 먹이사슬에서 가장 상부에 위치하고 있는 인간은 자신에게 필요한 것을 얻기 위해 자연자원을 남용하며, 어느 다른 생물보다도 지구 환경을 크게 훼손시키고 있다.
특히 도시화와 산업화에 따른 생활용수나 공업용수의 과도한 배출, 자원 이용을 위한 자연환경의 파괴, 그리고 자동차의 배기가스 등은 생태계의 주요 비생물 요소인 대기, 수질, 토양 오염의 주원인이 되고 있다.
이렇게 인간이 편익을 추구하며 발생하는 생태계의 오염과 파괴 문제는 어떻게 해결할 수 있을까.
생태계 보존의 과제로 우선 과학기술을 통해 개발된 원리를 실생활에 적용할 때 편리하면 무조건 실용화부터 시행해 온 선행 관례들에 대한 규제 방안이 마련되어야 한다.
과학기술 연구결과의 실용화 전에 자연 생태계나 사회에 미칠 수 있는 제반 영향에 대한 사전 검토 체계가 마련되어야 한다.
인간이 편익 추구를 위한 활동으로 지구 환경이 심하게 오염되고 파괴되어 가고 있다는 사실을 제대로 알리는 환경교육도 주요 과제이다.
이를 위해서는 학교 현장은 물론 일반 대중에 대한 환경교육과 함께 언론에서도 앞장서 과학기술의 무분별한 이용의 절제와 환경정화와 자원보존에 대한 인식을 높여야 한다.
주변에 나무를 많이 심는 것도 하나의 방편이 될 수 있다.
대도시에 녹지대를 많이 조성한다면 대기오염이 많이 감소될 것이다.
이는 식물이 광합성을 통해 이산화탄소를 이용하고, 신선한 산소를 대기 중으로 방출해 주기 때문이다.
생태계 내의 자연법칙은 지금 이 순간에도 끊임없이 진행되고 있다.
늦었다는 생각이 들 때가 바로 가장 빠른 때라는 말이 있다.
이제 우리가 살고 있는 생태계를 희망이 가득한 삶의 터전으로 만들어 후손에게 넘겨주는 방안에 대해 함께 논의하고 실천하는 장에 적극적인 마음가짐으로 함께 참여해 보자.