생태계와 에너지 흐름

군집에 비생물적 환경(빛·온도·물·토양)까지 더한 것이 생태계입니다. 생물과 환경은 일방적이 아니라 서로 영향을 주고받습니다 — 환경이 생물에 영향을 주는 것을 작용, 생물이 환경을 바꾸는 것을 반작용이라고 합니다. 식물이 자라 숲이 우거지면 땅속 습도와 온도가 달라지는 것이 반작용의 예입니다.

생물적 요인은 역할로 나뉩니다. 생산자는 광합성으로 빛에너지를 유기물의 화학 에너지로 바꾸고, 소비자는 그 유기물을 먹어 얻으며, 분해자는 사체와 배설물의 유기물을 무기물로 되돌립니다.

에너지의 흐름에는 되돌아오는 길이 없습니다. 태양 → 생산자 → 1차 소비자 → 2차 소비자 → … 로 한 방향으로 이동하는데, 각 단계에서 대부분의 에너지가 호흡으로 쓰여 열로 방출됩니다. 방출된 열은 생물이 다시 이용할 수 없으므로 생태계 밖으로 빠져나갑니다. 그래서 상위 단계로 갈수록 남는 에너지가 급격히 줄고, 태양이 끊임없이 새 에너지를 넣어 줘야 생태계가 유지됩니다.

한 영양 단계의 에너지가 그다음 단계로 얼마나 넘어가는지를 나타낸 값이 에너지 효율입니다.

$$\text{에너지 효율}(\%)=\frac{\text{현 영양 단계의 에너지량}}{\text{바로 아래 영양 단계의 에너지량}}\times 100$$

반면 탄소·질소 같은 물질은 순환합니다. 분해자가 유기물을 무기물로 되돌려 놓으면 생산자가 그것을 다시 흡수하기 때문입니다. 에너지는 흐르고 물질은 돈다 — 이 한 줄이 생태계의 핵심입니다.