24. 수생태계

과학자들은 육상생태계를 그곳에 우점하는 식물 생활형에 따라 분류하는 반면, 수생태계는 주로 물리적 환경의 특성에 근거하여 분류한다. 생물이 수생환경에 적응하는 데 영향을 주는 주요 특성 중 하나는 물의 염도이다. 이에 따라 수생태계는 담수와 염수 생태계의 두 범주로 나뉜다. 이 구분은 다시 저질, 수심과 흐름, 우세한 생물형에 따라 여러 생태계 유형으로 세분된다. 생태학자들은 해양생태계를 다시 연 안계와 개방 수면계로 세분한다. 담수생태계는 수심과 흐름에 근거하여 세분된다. 흐르는 물, 즉 유수 생태계는 하천과 강을 포함한다. 흐르지 않는 물, 즉 정수 생태계에는 연못과 호수, 내륙습지가 있다. 담수생태계든 해양생태계든 모든 수생태계는 수문순환의 구성원으로서 서로 직, 간접적으로 연결되어 있다. 해양과 육지 환경에서 증발한 물은 강수가 되어 떨어진다. 지표면에 남아 있는 강수는 중력과 지세로 결정되는 통로를 따라 흐른다. 유수생태계는 하천으로 시작한다. 이 하천들은 경관의 지세를 따라 흐르면서 합쳐져 강을 이루거나 분지와 범람원에 모여 연못이나 호수, 내륙습지 등의 정수 생태계를 형성한다. 강은 해안으로 흘러 종국에는 강어귀를 형성하는데, 강어귀는 담수에서 해양으로의 전환을 의미한다. 이 장에서는 담수생태계와 해양생태계를 포함하는 수생태계의 기본 특성을 공부할 것이다. 우선 담수생태계에서 시작하여, 정수 생태계를 조사한다. 그다음에 서로 모여 강을 이루고 마침내 해안 환경으로 흘러 나가는 하천들의 경로와 특징 변화를 따라서 유수생태계로 주의를 돌릴 것이다. 담수가 바다를 만나는 강어귀의 환경을 공부한 후, 지구 표면의 70% 이상을 덮고 있는 해양환경을 조사하며 이 장을 끝맺을 것이다. 24.1 호수가 만들어지는 원인은 많다 호수와 연못은 괴어 있는 물을 담고 있는 내륙의 저지대이다. 이들의 깊이는 1m에서부터 2,000m 이상으로 다양하며 1ha도 안 되는 작은 연못에서부터 수천 km 제곱이 되는 큰 호수까지 크기도 다양하다. 연못은 바닥 대부분에 걸쳐 식물이 뿌리를 내리고 자랄 수 있을 정도로 얕은수 채이다. 어떤 호수는 매우 커서 해양환경과 유사한 경우도 있다. 대부분의 연못과 호수는 배수 하천을 갖고 있으며 지질학적으로 말하자면 둘 다 경관에 어느 정도 일시적으로 나타나는 형상이라고 볼 수 있다. 어떤 호수는 빙하에 의한 침식과 퇴적으로 형성되었다. 빙하가 높은 산지 계곡의 사면에 부딪쳐 분지 모양으로 파내고, 이곳에 빗물과 눈 녹은 물이 괴어 산속의 작은 호수가 형성되었다. 후퇴하는 계곡 빙하가 빙퇴석이라 불리는 초승달 모양의 바위 부스러기 능선을 뒤로 남기고 그 안에 물이 갇혔다. 북미 북부와 유라시아 북부의 대부분을 덮었던 빙하에 의해 수없이 많은 캘 호와 수직으로 패인 돌개구멍이 생겼다. 호수는 또한 천천히 흐르는 하천 바닥에 쌓인 굴뚝, 부목 및 그 밖의 잔해물이 물을 막을 때에도 형성된다. 평탄한 계곡과 범람원을 굽이쳐 흐르던 하천의 만곡 지점이 퇴적물에 의해 종종 고립되면 초승달 모양의 우각호가 생긴다. 지구 지각의 단층, 산의 융기 또는 암반층의 이동 등도 종종 물로 채워지는 저지대를 발달시킨다. 사화산의 분화구에도 호수가 만들어진다. 산사태도 하천과 계곡을 막아 새로운 호수나 연못을 만들 수 있다. 많은 호수와 연못들이 비 지질학적 활동을 통해 형성될 수 있다. 비버는 하천을 막아 종종 얕지만 만든다. 사람도 발전과 관계 또는 물을 저장하기 위해 강과 하천에 댐을 만들어 거대한 호수를 조성하고 또는 여가, 낚시 또는 야생동물을 위해 작은 연못이나 습지를 만들기도 한다. 채석장이나 노천광도 연못이 될 수 있다. 24.2 호수는 명확한 물리적 특징을 갖고 있다 모든 정수 생태계는 일정한 특성을 공유하고 있다. 흐르지 않는 수생태계의 생물은 빛에 의존하고 있다. 물속으로 침투하는 빛의 양은 자연 감소뿐만 아니라 호수로 운반되는 굴뚝과 다른 물질들, 식물플랑크톤의 성장에 의해서도 영향받는다. 온도는 수심과 계절에 따라 변한다. 호수 물의 작은 부분만이 공기와 직접 접하고, 바닥의 분해자가 다량의 산소를 소비하기 때문에 특히 여름철에 산소가 제한적일 수 있다. 따라서 산소, 온도, 빛의 변이는 호수와 연못에 서식하는 생물의 분포와 적응에 큰 영향을 준다. 연못과 호수는 빛의 침투와 광합성 활동에 근거하여 수직 및 수평층으로 나뉜다. 수평 구역은 눈으로 구별되는 반면, 빛의 침투깊이에 영향받는 수직 구역은 그렇지 않다. 대부분 호수와 연못을 둘러싸고 일부 연못은 전체가 해당하기도 하는 부분이 연안이래, 즉 천수 역이며, 이곳은 빛이 바닥까지 닿아 유근식 물의 생장을 촉진한다. 연안 대를 넘어서면 개방 수면인 준 조광 대이며, 이 구역은 빛이 침투할 수 있는 깊이까지 확장되어 있다. 이 구역에 서식하는 생물로는 아주 작은 식물플랑크톤과 동물플랑크톤, 물고기처럼 자유 유영하는 생물인 유영생물이 있다. 빛이 실질적으로 침투하는 깊이를 넘어서는 구역은 심연 대이다. 심 연대는 호흡과 광합성이 균형을 이루는 지점인 빛의 보상심도에서 시작된다. 심연대는 그들의 에너지를 준 조광 대에서 떨어지는 유기물 비에 의존한다. 연안 대와 심연 대 모두에는 분해가 가장 많이 일어나는 저서래 또는 바닥층이라는 수직으로 세 번째 층이 있다. 모든 구역은 이름이 다르고 종종 각각 기술되기는 하지만, 호수 생태계의 동태에 있어서 밀접하게 상호 의존하고 있다. 24.3 호수에 서식하는 생물의 종류는 서식 구역에 따라 다르다 호수나 연못에서는 가장자리의 얕은 구역과 퇴적물이 바닥에 쌓여 수심이 낮아진 곳이 다른 구역에 비해 수생 생물종이 가장 풍부하고 다양하다. 이런 곳에서는 부들이나 사초 식물처럼 바닥 펄 속에 뿌리를 내리고 줄기의 아랫부분은 물에 잠기지만 줄기 윗부분과 잎은 물 위로 노출된 정수식물이 우세하다. 더 깊은 곳에는 가래 속 식물과 개연꽃 등의 부엽식물 지대가 펼쳐진다. 너무 깊어서 부엽식물이 살 수 없는 곳에는 가늘게 갈라지거나 리본 같은 잎을 가진 가래 등의 침수식물이 자생한다. 정수식물과 부엽식물들은 많은 종류의 생물과 군집을 이루고 있다. 그중에는 히드라, 달팽이, 원생동물, 잠자리와 물방개, 꼬치고기, 블루길, 왜가리, 붉은 날개 흑조와 노랑머리흑조 등의 생물이 있다. 연못의 많은 어종은 수생식물 사이를 쉽게 지나다닐 수 있도록 몸이 좌우로 납작하다. 연안 대는 이 생태계로 다량의 유기물을 투입한다. 준 조광 대의 주요 생물형은 식물플랑크톤과 동물플랑크톤이다. 먼지 말류와 규조류, 사상형 조류 등의 식물플랑크톤은 개방수역의 1차 생산자이고, 개방수역에 서식하는 다른 생물들은 이들에 의존한다. 식물플랑크톤을 먹는 주로 작은 갑각류인 작은 초식동물도 역시 물기 등에 부유한다. 이 동물들은 전조 광대 에너지 흐름에서 중요한 연결부를 구성한다.