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생태학과 에너지 흐름: 학습 가이드

핵심 개념

생태학은 생물이 얼마나 있는지, 얼마나 다양한지, 영양 단계 사이에서 에너지가 어떻게 이동하는지를 측정한다. 대부분의 문제는 현장 자료로 하는 짧은 계산이다.

  • 개체군 밀도는 N ÷ 면적이다. 표지 재포획 추정은 N = (M × C) ÷ R이며 M은 첫 표본에서 표지한 수, C는 둘째 표본에서 잡은 수, R은 그중 재포획된 표지 개체 수이다.
  • 순 1차 생산량은 총 1차 생산량에서 생산자의 호흡량을 뺀 것이다. NPP = GPP − R.
  • 한 영양 단계 에너지의 약 10 %만이 다음 단계에 전달되므로 먹이 사슬은 짧고 피라미드는 좁다.
  • 심프슨 다양도 지수 D = 1 − Σ(n ÷ N)²는 종이 많을수록, 개체 수가 고를수록 커진다.

핵심 식

  • N = (M × C) ÷ R (Lincoln–Petersen)
  • NPP = GPP − R
  • density = N ÷ area
  • D = 1 − Σ(n ÷ N)²
  • transfer efficiency ≈ 10 %

풀이 예제

표지 재포획 연구에서 50마리를 표지해 놓아준다. 나중의 표본 40마리에 표지 개체가 8마리 있으면 N = 50 × 40 ÷ 8 = 250이다. 생산자가 10 000 kJ을 고정하면 1차 소비자는 약 1000 kJ, 2차 소비자는 약 100 kJ을 얻는다. GPP = 5000 kJ이고 호흡이 2000 kJ인 생산자의 NPP는 3000 kJ이다.

자주 하는 실수

  • 재포획된 수를 C로 쓰는 것. C는 둘째 표본에서 잡은 전체 수이다.
  • 표지된 개체가 죽거나 떠나도 표지 재포획이 성립한다고 생각하는 것. 가정이 만족되어야 한다.
  • 생태계에서 에너지가 재순환된다고 기대하는 것. 물질은 순환하지만 에너지는 통과하여 열로 사라진다.

연습

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이 가이드에서 쓰는 도구

포식자와 피식자 개체군 시뮬레이터

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