개체군의 조절, 영역, 환경 수용력

개체군의 조절, 영역, 환경 수용력

개체군의 조절

개체군의 조절은 보통 그들의 포식자들에 의해 행해진다고 알려져 있습니다. 예를 들어서 들쥐의 개체군은 뱀, 너구리, 독수리 등에 의해 조절이 됩니다. 들쥐 개체군의 유지는 들쥐와 포식자 양쪽 모두가 얼마나 스스로의 보금자리를 잘 마련하고 새끼들을 잘 키우느냐에 의해 결정됩니다. 둥지에 새끼가 두 마리 있는 독수리는 새끼가 한 마리만 있을 때보다 먹이로 쥐가 더 필요할 것입니다. 이러한 들쥐의 포식자들이 갑자기 사라진다면, 들쥐의 개체군은 급증할 것입니다. 이를 '개체군의 급증'이라고 합니다. 하지만 이런 개체군의 급증도 해당 개체군의 먹이의 양에 여전히 영향을 받을 것입니다. 그리고 먹이의 공급은 기상의 영향을 받습니다. '많은 양의 농작물을 생산할 만큼 비가 넉넉히 내렸는가, 아니면 가뭄으로 인해 흉작이 되었는가?' 또는 '동일한 식량을 두고 경쟁하는 다른 생물들이 많았는가?'에 영향을 받습니다. 들쥐 개체군에 영향을 주는 또 다른 요인은 서식환경입니다. 인간의 공사나, 산불로 인해 들쥐가 생존하기 힘든 환경이 된다면, 개체군은 축소될 것입니다. 어떤 종에게 서식지의 파괴는 개체군을 멸종에 이르게 할 만큼 심각한 문제입니다. 많은 야생종들의 개체군은 제한요인과 성공요인에 따라 증감을 반복합니다. 그 순환의 예로 북미의 눈신토끼와 그의 주 포식자인 캐나다스라소니의 10년 주기 개체군 순환이 있습니다. 눈신토끼의 개체수가 늘어나면, 스라소니도 증가하고, 눈신토끼가 줄어들면, 스라소니도 줄어듭니다. 스라소니의 수의 변화는 눈신토끼 수의 변화로부터 약 1년 뒤에 나타납니다. 그러나 어떤 연구 결과에 따르면, 스라소니가 없는 지역에서도 눈신토끼의 개체군은 여전히 10년 주기로 증감한다고 합니다. 그 이유가 무엇일까요? 포식자들이 없을 경우에는 먹이 공급량이 눈신토끼에게 보다 강한 제한 요인이 됩니다. 눈신토끼의 개체군은 충분히 먹을 풀이 있을 때까지 계속 증가하다가 이후에는 급격하게 감소합니다.

영역

영역안에서 개체군은 생존할 수 있습니다. 각 개체군에는 그들에게 가장 적합한 환경이 있습니다. 그들은 풍부한 먹이와, 포식자와 질병으로부터의 안전 그리고 자손의 번식과 새끼를 기르는 데 적합한 환경 속에서 번성할 수 있습니다. 반대로 적합한 환경이 아닌 곳에서는 생존 조건이 완전하지 못합니다. 어떤 종들은 물이 산성이거나, 토지가 메마르거나 공기가 건조하다면 생존할 수 없습니다. 이러한 상태에서는 개체군이 생존하기가 어렵습니다. 개체군의 생존 능력에 불리한 제한 요인은 개체군의 영역을 서서히 축소시킬 수 있습니다. 결과적으로 개체군의 밀도는 낮아집니다. 아마 기후가 먹이 공급에 최적이 아니라면, 먹이 찾기가 어려워질 것입니다. 예를 들어 사탕단풍나무는 미국 동부에서부터 캐나다 남부까지 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 그러나 분포지역 중 남동부에서는 수령이 20년은 지나야 만 꽃을 피울 수 있으므로 잘 번식하지 못합니다. 또한 이 나무는 오직 온대 기후 조건의 토지에서만 번창합니다. 그러나 기후에 관한 연구결과는 앞으로 10년간 미국의 기온이 더 올라갈 것으로 예상하고 있기 때문에, 사탕단풍나무의 영역은 캐나다 북부 쪽으로 더 확장할 것입니다. 개체군 영역 변동이 일어날 때, 새로운 개체군이 들어오는 생태계나 기존 개체군이 나가는 생태계 모두 생태적 균형을 유지하기 위해 조정이 일어날 것임이 예상됩니다. 예를 들어, 한 개체군의 생태적 지위를 다른 종이 넘겨받아 번창하게 되면, 원래의 개체군은 그 수가 줄어들다가 멸종의 수준에까지 이르게 될지도 모릅니다. 어느 한 종의 번성과 분포는 먹이 사슬의 위와 아래에 있는 개체군들에게 연쇄적인 영향을 줄 수 있습니다.

환경 수용력

환경 수용력이란 어떤 지역에서 종이 유지할 수 있는 개체 수를 말합니다. 제한요인이 없는 개체군은 기하급수적으로 증가할 것입니다. 즉, 자손 둘이 자손 넷을 두고, 자손 넷이 자손 여덟을 두는 것과 같이, 개체군은 다음 세대로 내려가면서 수가 배가되기 때문에 더욱 빠르게 증가할 것입니다. 예컨대 제한요인이 없을 때 한 쌍의 쥐는 3년 내에 2000만 마리까지 늘 수 있습니다. 다행히도 실제로는 항상 제한요인들이 있습니다. 서식 환경에는 언제나 개체군의 기본적인 요구를 제한하는 요인들이 있기 때문에, 결코 쥐나 담쟁이덩굴, 거미, 버섯 등이 세상을 뒤덮을 일은 없을 것입니다. 서식지가 최대한 수용할 수 있을 만큼 개체군이 늘어났을 때 '서식지가 수용 능력의 한계에 도달했다'라고 합니다. 자원이 자연적으로 보충되기 전에 이를 빠르게 소비하는 개체군은 서식지의 수용능력의 한계에 도달하게 됩니다. 예를 들어, 큰 통에 담긴 포도주스에 효모를 넣으면 처음에는 빠르고 왕성하게 그 수가 증가하다가, 결국에는  당을 전부 소비하게 됩니다. 그러면 알코올과 이산화탄소의 양이 급격하게 증가해, 더 이상 효모가 증식할 수 없는 상태가 됩니다. 그러면 통 속의 효모는 모두 죽게 됩니다. 서식지의 환경 수용력이 초과되면 종의 각 개체는 제한된 생활환경으로 인해 건강이 악화되거나 영양실조에 직면합니다. 이러한 현상이 나타나면 가장 약한 개체들이 죽거나, 그 개체군 전체가 환경적 압박이나 질병에 더 취약해집니다. 때때로 개체군 내에서 많은 수의 개체들이 서식지의 환경 수용력을 초과해 죽게 되는데, 이런 현상을 종의 급격한 자연 소멸이라고 합니다. 몇몇 특정 동식물들은 환경 수용력을 감지하기도 합니다. 때문에 지나치게 증가하여 결국 급작스런 종의 자연 소멸을 겪기보다는 서식지 내의 수용 제한 범위 안에서 번식합니다. 예를 들어 민물송어는 개체군의 밀도가 너무 높아지면 저절로 번식을 멈춥니다. 인류에 대한 지구의 환경 수용력은 녹색혁명이라고 불리는 농업과학 기술의 발전으로 확장되었습니다. 아시아에서 새로운 쌀 품종이 개발되어, 같은 비료만으로도 단위면적 당 더 많은 곡물을 얻게 되었으며, 이에 따라 단위 면적당 먹일 수 있는 사람의 수도 전보다 증가하였습니다.