1. 생태학의 본질

1968년 12월 24일 아폴로 8호의 우주비행사 인더스가 찍은 지구돋이 컬러사진은 강렬하고 감동적인 영상이다. 손꼽히는 한 환경론자는 그것을 "이제까지 찍은 환경 사진 중 가장 영향력 있는 사진"이라고 묘사했다. 사진에서 영감받은 경제학자 볼당은 광대한 우주에서 본 지구의 유한함을 '지구 우주선'이라고 은유적으로 표현했다. 인간의 역사를 통해 무한한 미개척지라고 인식됐던 지구가 갑자기 자원이 제한되고, 계속 증가하는 인간 개체군으로 혼잡스럽고, 대기와 해양이 인간의 소비 폐기물 창고로 이용됨으로써 위협당하는 작은 구가 되었다. 1년 남짓 후 1970년 4월 22일 2,000만 명이나 되는 미국인들이 첫 번째 지구의 날을 맞아 환경 모임과 시위, 그리고 그 밖의 활동에 참여했다. 뉴욕타임스는 "학생들의 베트남전쟁에 대한 반감을 무색하게 할 정도로 환경위기에 대한 깊은 우려가 캠퍼스를 휩쓸고 있다"라고 밝히며 놀라운 환경 의식의 출현을 보도했다. 40년 이상이 지난 현재, 인구는 거의 2배가량 증가하였다. 음식과 연료와 같은 기본적인 자원에 대해 지속적으로 증가하는 수요는 새로운 일련의 환경적인 우려—자원 이용과 환경의 지속가능성, 지구의 생물다양성 감소, 지구의 기후를 현저히 변화시키는 인간 활동의 잠재력—를 자아냈다. 1970년대 시작된 환경운동은 현재도 진행 중이고, 그 핵심은 인간과 자연과의 관계를 재정의해야 할 필요성에 대한 확신이다. 이를 위해 자연에 대한 이해가 필요하고, 특히 생태학은 그러한 이해를 제공하는 학문 분야이다. 1.1 생태학은 생물과 환경과의 관계를 연구하는 학문이다 1960년대 후반과 1970년대 초 환경운동의 성장과 함께, 그때까지 비교적 소수의 순수 생물학자와 응용 생물학자에게만 알려졌던 생태학이 갑자기 주목받게 되었다. 인간과 환경의 관계에 대한 지침을 제공한다고 환영받으면서 종종 오용되긴 했지만, 생태학은 뉴스나 잡지, 책에 등장하는 흔한 말이 되었다. 지금도 사람들은 생태학을 환경과 환경보호주의 등의 용어와 혼동한다. 생태학은 둘 다 아니다. 환경보호주의는 환경을 '개선'한다는 규정된 목표가 있는 행동주의이다. 이 행동주의는 흔히 공공교육 프로그램, 주장, 법률, 의정서의 형태를 취한다. 그럼 무엇인가? 생태학은 과학이다. 일반적인 정의에 따르면, 생태학은 생물과 그들의 환경 간의 관계에 대한 과학적 학문이다. 관계와 환경을 가장 폭넓게 고려하면 이 정의는 만족스럽다. 환경은 물리적 조건뿐만 아니라 생물의 주변을 구성하는 생물적 또는 살아 있는 요소를 포함한다. 관계는 동종과 이종 구성원과의 상호작용뿐 아니라 물리적 세계와의 상호작용을 포함한다. 생태학은 '집안 살림'을 의미하는 그리스 문자 Oikos 와 '학문'을 의미하는 logy에서 유래했다. 이는 '집안살림 관리'를 뜻하는 경제학과 어원이 같다. 실제로, 1866년 생태학이라는 용어를 처음 만든 독일의 동물학자 헤켈은 저술에서 이 연관성을 명백히 언급했다. 생태학이란 한 동물과 그 동물의 무기적·유기적 환경과의 모든 관계 '무엇보다도, 직간접적으로 접하는 다른 동식물과 좋고 나쁜 관계들을 포함하여' 에 대한 연구인 자연 경제학 지식의 모음이다. 즉, 생태학은 다윈이 생존경쟁의 조건들이라고 언급했던 모든 복잡한 상호 관계를 포함하는 학문이다. 다윈의 '종의 기원'에 제시된 새롭고 혁명적인 개념과 생태학의 관계에 대한 헤켈의 강조는 중요하다. 다윈의 자연선택설은 생태학의 초석이다. 자연선택은 생태학이 자연사 기록을 넘어서서 생물 분포와 풍부도를 조절하는 과정들에 대한 조사를 가능하게 하는 기작이다. 1.2 생물은 생태계 안에서 환경과 상호작용을 한다 생물은 많은 단계에서 그들의 환경과 상호작용한다. 주변 온도, 습도, 빛의 세기와 같이 생물을 둘러싸고 있는 모든 물리적 조건은 생존과 생장에 결정적인 기본 생리 과정들에 영향을 미친다. 생물들은 주변 환경에서 필수적인 자원을 얻기 위해 돌아다녀야 하고 그 와중에 다른 동물의 먹이가 되지 않도록 자신을 보호해야 한다. 이들은 친구와 적을 인지하고, 잠재적 배우자와 포식자를 구별해야 한다. 이러한 상호작용은 개체 수준에서 일어나지만, 이 개체들이 생명의 기본 조직을 정의하는 더 복잡한 수준의 구조의 한 구성원이라는 점 또한 중요하다. 이 개체들이 상호작용을 하는 환경은 하나의 장소, 즉 물리적이고 생물학적인 특징들을 가진 살아가는 공간이다. 이 장소는 숲, 연못, 마당 또는 밀밭 등처럼 어떤 명확한 물리적 경계가 있는 영역일 수 있다. 생물들이 그들의 무생물 환경과 상호작용하는 이러한 장소를 생태계라고 한다. 생태계에 대한 환경적 영향과 생물 간의 상호작용은 일방통행이 아니다. 생물들은 생태계를 구성하는 살아 있는 요소와 살아 있지 않은 요소 간의 복잡한 웹으로 연결되어 상호작용한다. 예를 들어, 숲에 사는 나무들은 빛을 얻기 위해 다른 나무들과 경쟁할 수 있다. 그와 동시에 나무들은 공기 중의 이산화탄소를 흡수하고 토양에서 물과 영양분을 유출하며, 낙엽을 떨어뜨려 토양 유기물을 형성함으로써 비생물적 환경을 변화시킨다. 나무들은 또한 다른 생물들에게 그늘을 제공하고 서식처가 되어 준다. 이 모든 노력은 살아 있는 생명체의 궁극적 목표인 다음 세대로의 유전자 전달에서 성공하기 위한 시도이다. 각 생물이 ‘생존경쟁’을 수행하는 환경은 시공간적으로 물리적 위치인 장소이다. 이는 바다만큼 크고 안정적이거나 또는 봄비가 내린 후 땅 위의 웅덩이처럼 작고 일시적일 수 earth 있다. 이런 환경은 물리적 조건과 그 범위 내에서 공존하는 많은 생물 모두를 포함한다. 생태학자들은 이러한 실체를 생태계라고 부른다. 생물이 생태계 안에서 환경과 상호작용을 한다. Eco-system의 eco 부분은 환경을 의미한다. System 부분은 생태계가 한 단위로 작동하는 관련된 부분들의 집합체임을 의미한다. 자동차 엔진은 점화장치나 연료펌프와 같은 구성요소가 엔진이라는 넓은 환경 안에서 함께 작용하는 시스템의 한 예이다. 마찬가지로 생태계는 하나의 단위로 작동하는, 상호작용하는 구성 요소들로 이루어진다. 크게 보면 생태계에는 상호작용하는 두 가지 기본 요소, 살아 있는 생물적 요소와 살아있지 않은 비생물적 요소가 있다. 삼림과 같은 자연생태계를 생각해 보자. 삼림의 물리적 요소는 대기, 기후, 토양, 물이다. 생물적 요소는 삼림에 서식하는 식물, 동물, 미생물 등 많은 다양한 생물을 포함하고 있다. 각 생물이 물리적 환경에 반응할 뿐 아니라 후자를 변경하기도 하고, 그래서 스스로 환경의 일부가 된다고 하는 점에서 상호 관계는 복잡하다. 삼림의 임관에 있는 나무는 빛을 가로채서 이 에너지를 광합성의 연료로 사용한다. 이렇게 함으로써 나무는 빛을 줄이고 기온을 낮추어 나무 밑의 환경을 변화시킨다. 낙엽층의 곤충을 포식하는 조류는 곤충의 수를 줄이고 같은 먹이에 의존하는 다른 생물들의 환경을 바꾼다. 그들이 먹는 곤충 개체군을 줄임으로써 조류는 임상에 서식하는 다양한 곤충 종 간의 상호작용에 간접적으로도 영향을 미친다. 생물과 비생물적 환경 사이의 이 복잡한 상호작용은 다음 장들에서 자세히 살펴보자. 1.3 생태계는 계층을 이룬다 삼림에서 서식하는 많은 종류의 생물은 개체군을 이룬다. 개체군이란 용어는 여러 분야에서 널리 쓰이며 의미가 다양하다. 생태학에서 개체군은 주어진 한 지역에 서식하는 동종 개체들의 모임이다. 생태계에서 식물과 동물 개체군은 서로 독립적으로 작용하지 않는다. 어떤 개체군은 다른 개체군과 먹이, 물, 공간 등의 제한된 자원에 대해 경쟁한다. 다른 경우에, 한 개체군은 다른 개체군의 먹이이자 원이다. 두 개체군은 서로 도움을 주어, 각기 상대방이 있을 때 더 성공적일 수 있다. 한 생태계 내에서 살며 상호작용하고 있는 종들의 모든 개체군을 총괄하여 군집이라고 부른다. 이제 생물군집과 물리적 환경으로 이루어진 생태계에 많은 수준들이 있음을 알 수 있다. 한 수준에서 개별 생물은 비생물적 환경에 반응하기도 하고 영향을 주기도 한다. 다음 수준에서, 삼림 안의 흰떡갈나무와 회색다람쥐의 개체군처럼 동종의 개체들이 개체군을 이룬다. 나아가 이들 개체군의 개체들은 그들 간에 상호작용하고 다른 종의 개체들과 상호작용을 해 군집을 이룬다. 초식동물들은 식물을 소비하고, 포식자는 피식자를 먹고, 개체들은 제한된 자원을 두고 경쟁한다. 개체들이 죽으면, 다른 생물들이 이들의 시체를 먹고 분해해서, 죽은 조직에 있는 영양소를 다시 흙으로 재순환시킨다. 생물들은 생태계에서 환경과 상호작용을 하나, 모든 군집과 생태계는 경관 '군집들과 생태계들의 조각모음으로 구성된 육상 지역' 이라는 보다 큰 공간적 환경에 존재한다. 경관의 공간 규모에서, 군집과 생태계들은 생물의 분산, 물질과 에너지의 교환과 같은 과정들을 통해 연결된다. 경관 위의 각 생태계는 물리적 조건들과 일련의 관련된 동식물 개체군들의 고유한 조합으로 구성된다는 점에서 특이하지만, 지구를 특징짓는 기후와 지질의 광범위한 양상은 생태계의 지리적 분포에서의 지역적 양상을 가져온다. 유사한 지질적, 기후적 조건을 갖는 지리적 지역들은 유사한 군집과 생태계를 유지한다. 예를 들어, 따뜻한 온도, 많은 강수량, 계절성의 결여는 세계의 적도 지역의 특징이다. 연중 따뜻하고, 습한 이 조건들은 왕성하게 생장하는 식물과 열대우림으로 알려진 고도로 생산력이 높은 삼림을 유지한다. 열대우림, 초지, 사막처럼 유사한 생태계 유형들이 우점하는 광역의 지역을 생물군계라 한다. 가장 높은 수준은 모든 생물을 부양하는 지구의 얇은 층인 생물권이다. 생물권 안에서, 육상과 물에 있는 모든 생태계는 대기, 수권, 지권과 같은 지구 시스템의 다른 요소들과의 상호작용 '물질과 에너지의 교환' 을 통해 연결된다. 생태학은 생물 개체로부터 생물권에 이르는 모든 구성 수준에서 일어나는 생물과 그들의 환경 간의 복잡한 상호작용망에 대한 학문이다.