생물체와 환경

The Sun is the main source of energy for almost all life. Plants capture light energy by photosynthesis and store it as chemical energy in food. This energy then passes from organism to organism as they feed. At every step, some energy is lost (mostly as heat from respiration) to the environment. Energy flows one way — it is not recycled.

食物 사슬은生产者에서 시작하여 한 생물에서 다음 생물로 에너지가 전달되는 과정을 보여준다. 각 화살표는 에너지가 흐르는 방향을 나타낸다:

풀 → 토끼 → 여우

음식망은 여러 음식사슬이 연결되어 형성된 것입니다.

Producer, Consumer, Decomposer

Consumers는 위치 based로 명명된다: Primary Consumer는 Producer를 먹고, Secondary Consumer는 Primary Consumer를 먹으며, 이후 Tertiary 및 Quaternary Consumers가 이어진다.

Trophic level 및 Pyramids

Trophic level은 Food chain에서의 생물의 위치를 말한다(Producer가 최하위, 이후 Primary Consumers 등). Food chain을 Pyramid로 표현할 수 있다:

• Numbers Pyramid: 각 level의 생물 개체수를 세는 것.
• Biomass Pyramid: 각 level의 총 질량을 나타낸다. 생물 크기에 의존하지 않으므로 일반적으로 더 정확한 그림을 제공한다.
• (보충) 에너지 피라미드는 각 단계에 있는 에너지를 보여준다 - 가장 유용한 그림이다.

사슬을 따른 에너지 손실 (보충)

한 trophic level의 에너지 중 약 10%만 다음 level로 전달된다. 나머지는 호흡(열), 운동, 폐기물로 인해 손실된다. 에너지가 많이 손실되므로Food chain은 보통 5개 이하의 trophic level을 가진다. People가 작물 식물을 직접 먹는 것이 그 작물을 먹여 키운 동물을 먹는 것보다 에너지 효율이 높다. 왜냐하면 각 추가 level마다 에너지가 낭비되기 때문이다.

Worked example. The producers in a field trap 40 000 kJ of energy. Roughly how much reaches a secondary consumer, and why do food chains stay short? About 10% passes on at each step. Primary consumers receive 10% of 40 000 = 4000 kJ. Secondary consumers receive 10% of 4000 = 400 kJ - only 1% of what the plants trapped. After a few levels too little energy is left to support another one, which is why chains rarely pass five levels. Apply the 10% again at every step, not once for the whole chain.

인간 영향

인간이 생태계 먹이사슬을 손상시키는 방법:

• 과잉 채취 — 특정 종(예: 남조)을 과도하게 채취하여 개체 수 급감
• 외래종 도입 — 새로운 종이 천적이 없어 토착종을 밀어낼 수 있음.

에너지와 달리 영양소는 재활용되어 반복적으로 사용됨.

탄소 순환

탄소 순환에서:

• 광합성은 대기의 이산화탄소를 제거함.
• 호흡과 연소(타오름)는 이산화탄소를 대기 중으로 방출함.
• 섭취를 통해 탄소 한 생물이 다음 생물로 전달된다.
• 분해 과정은 탄소를 대기와 토양로 반환합니다.
• 수백만 년에 걸쳐 사체 생물이 화석 연료(석탄 및 석유)를 형성하며, 이를 연소할 때 이산화탄소를 방출함.

질소 순환 (보충)

질소 순환은 단백질 합성을 위해 질소를 재활용함. 미생물이 대부분의 작용을 담당함:

• 분해: 분해자가 죽은 단백질을 암모늄 이온으로 분해함.
• 질산화: 박테리아가 암모늄 이온을 질산염 이온으로 변환함.
• 질소 고정: 번개와 일부 박테리아가 대기 중 질소 가스를 식물이 이용할 수 있는 화합물로 전환함.
• 식물은 질산염 이온을 흡수하여 아미노산과 단백질을 생성하며, 동물은 섭식 및 소화를 통해 얻음.
• 탈아민화(간에서 발생)와 분해 과정에서 질소 화합물이 다시 방출됩니다.
• 탈질소화: 일부 박테리아가 질산염 이온을 다시 질소 가스로 전환함.

• 개체군은 같은 시기에 같은 지역에 서식하는 단일 종의 생물 집단임.
• 생물 군락은 한 장소에 존재하는 다양한 종의 모든 개체군이 포함됨.
• 생태계는 생물 군락과 그 환경이 상호작용하는 전체 시스템임.

개체군 성장

개체군 성장은 식량 공급, 경쟁, 포식(먹힘) 및 질병에 의해 결정됨.

제한된 자원이 있는 지역에서 개체군이 성장할 때 S자형 곡선을 따르며, 이는 네 가지 단계로 구성됨:

흔한 실수.

• 먹이를 먹는 쪽부터 먹이 쪽으로 음식 사슬 화살표를 그린다. 화살표는 에너지 흐름의 방향을 나타내므로, 먹이를 먹는 생물 안으로 향한다: 풀 → 토끼 → 여우.
• 에너지를 재순환한다고 말하는 것. 에너지는 단방향으로 흐르고 열로 빠져나가는 반면, 오직 영양소인 탄소와 질소만이 순환을 돌고 있다.
• 잃은 에너지를 '소모되었다' 또는 '파괴되었다'고 말하는 것. 호흡에 의한 열, 폐기물 및 먹히지 않은 부분으로 주변 환경으로.service이다.
• 전체 사슬에 대해 10%를 한 번 적용한다. 각 단계마다 다시 10%를 적용한다: 40 000 kJ → 4000 kJ → 400 kJ.
• 탄소 순환에서 분해자를 빼놓는 실수입니다. 분해자는 호흡을 하며, 이 호흡 작용이 사체 내의 탄소를 이산화탄소 형태로 대기로 반환합니다.
• 식물이 공기 중의 질소 가스를 흡수한다고 말하는 것. 식물은 뿌리를 통해 토양에서 질산염 이온을 흡수하며, 질소 고정 세균( 및 번개)만 질소 가스를 이용할 수 있다.
• 세균을 혼동하는 것. 질소 고정 세균은 질소 가스를 질소 화합물로 바꾸고, 질산화 세균은 암모늄 이온을 질산염으로 바꾸며, 탈질소 세균은 질산염을 다시 질소 가스로 바꾼다.
• 개체군 곡선의 평평한 부분을 '출생 없음'이라고 부르는 것. 정지상에서는 출생이 여전히 발생하지만, 단순히 사망과 같다.

• 에너지는 태양으로부터 유입되어 사슬을 따라 단방향으로 흐르며, 각 단계마다 열로 소실됨. 영양소는 재활용됨.
• 먹이사슬은 생산자로 시작하며, 화살표는 에너지 흐름을 나타냄. 생산자, 소비자, 초식동물, 육식동물, 분해자를 학습.
• 각 영양 단계마다 에너지의 약 ~10%만 상위로 전달되므로 사슬은 짧으며, 식물 섭취가 더 효율적임.
• 탄소 순환: 광합성 ↔ 호흡 및 연소; 질소 순환(보충): 미생물에 의한 고정, 질산화, 탈질소화.
• 개체군: 하나의 종, 하나의 지역, 하나의 시간. S자형 성장 곡선의 네 가지 단계를 학습.