천이와 극상

왜 배우는가: 천이는 식물 군집이 시간에 따라 어떻게 바뀌는지를 설명하는 생태학의 기본 개념이다. 산림 관리, 생태 복원, 교란 뒤 식생 회복 평가에서 판단 기준으로 쓰인다. 이 개념은 1교시 용어 문제와 2교시 논술 문제에서 함께 묻기 때문에 정의와 분류, 극상의 학설을 한 묶음으로 익혀야 한다.

출제 이력: 제103회 1교시 5번, 제94회 2교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

천이는 일정한 지역에서 시간이 지나면서 한 식물 군집이 다른 군집으로 차례로 바뀌어 가는 현상이다.

답안 첫 줄에는 이 정의를 그대로 놓는다. 정의 뒤에는 아래 키워드를 함께 떠올려야 본론의 항목을 빠짐없이 이어 쓸 수 있다.

• 천이(遷移, succession): 군집이 시간에 따라 바뀌어 가는 과정 전체를 가리킨다.
• 극상(極相, climax): 환경 조건에 맞춰 군집 구성이 더 이상 크게 바뀌지 않는 최종 단계이다.
• 개척종: 맨땅이나 황무지에 가장 먼저 정착하는 종으로, 지의류와 이끼류가 대표적이다.
• 1차 천이: 용암, 사구, 새로 생긴 섬처럼 군집이 없던 곳에서 시작하는 천이이다.
• 2차 천이: 산불, 홍수, 벌채로 기존 군집이 파괴된 뒤 시작하는 천이이다.
• 진행적 천이: 군집이 복잡해지고 종수와 생물량이 늘어나는 방향의 천이이다.
• 퇴행적 천이: 군집이 단순해지고 종수와 생물량이 줄어드는 방향의 천이이다.

천이를 구분하는 기준은 세 가지이다. 시작 조건에 따라 1차 천이와 2차 천이로 나누고, 원인에 따라 생물 요인과 비생물 요인으로 나누며, 진행 방향에 따라 진행적 천이와 퇴행적 천이로 나눈다. 논술형 답안에서 환경조건과 진행방향에 따라 천이를 구분하라는 요구도 이 기준을 그대로 쓰면 된다.

2. 개념 풀이

천이를 정식으로 정의하면 일정한 지역의 식물 군집이나 군집을 구성하는 종들이 시간의 추이에 따라 변천해 가는 현상이다. 이 변화가 계속되면 군집의 구조뿐 아니라 생태계의 속성도 함께 바뀐다. 맨땅을 방치하면 한해살이풀, 여러해살이풀, 양지성 수목, 음지성 광엽수림 순으로 식생이 바뀌는 것이 대표적인 예이다.

천이가 일어나는 원리는 군집이 스스로 환경을 바꾸는 작용에 있다. 먼저 자리 잡은 식물은 잎으로 빛을 받아 광합성을 하고, 죽은 식물체는 낙엽과 detritus(유기 잔해)로 쌓여 토양을 만든다. 식물은 물과 양분을 흡수하고 질소를 고정하며, 그 결과 토양의 깊이와 유기물 함량이 늘어난다. 이렇게 준비된 환경에 다음 단계의 종이 들어오므로, 천이는 한 종이 다른 종으로 교체되는 현상이 아니라 앞선 군집이 뒤따르는 군집의 서식 조건을 만들어 주는 연쇄 과정이다. 천이가 진행되면서 군집 내 종 다양성이 늘고, 수종은 크기가 작고 수명이 짧은 종에서 크고 다년생인 종으로 바뀐다.

1차 천이를 예로 들면 황무지에서 지의류, 이끼류, 초본류, 관목림, 양수림, 혼합림을 거쳐 음수림인 극상에 이르는 순서로 진행된다. 2차 천이도 같은 순서를 따르지만 이전 군집이 남긴 유기물과 종자 덕분에 더 빠르게 진행된다.

천이를 일으키는 힘에 따라 두 종류로 나뉜다. 천이가 군집 내부의 생물 활동으로 진행되면 생물 요인에 의한 천이(autogenic succession)이다. 반대로 화산 분출, 운석 충돌, 홍수, 가뭄, 지진, 비생물적 기후 변화처럼 군집 밖의 비생물 요인이 원인이면 비생물 요인에 의한 천이(allogenic succession)이다. 원인이 다르므로 답안에서는 원인을 먼저 밝히고 그에 따른 군집 변화를 설명하는 순서로 쓴다.

극상이 무엇을 기준으로 정해지는지는 학설에 따라 다르다. 극상의 결정 요인에 따라 단일극상설과 다중극상설이 나뉜다. 단일극상설(monoclimax)은 기후만이 극상의 성격을 정한다고 보며, 지형이나 토양의 차이는 천이가 진행되면서 극복되어 한 지역이 같은 식생으로 덮인다고 설명한다. 다중극상설(polyclimax)은 토양 수분, 토양 양분, 지형, 사면 방향, 화재, 동물 활동이 함께 작용하여 한 지역에도 여러 개의 극상이 나타날 수 있다고 본다. 두 학설의 차이는 극상을 하나로 보느냐 여러 개로 보느냐에 있으며, 답안에서는 이 차이를 기준으로 극상 설명을 전개한다.

3. 등장 배경과 필요성

천이 개념은 식물 군집이 시간에 따라 변한다는 관찰에서 출발한다. 산사태나 홍수가 지나간 곳, 벌목으로 생긴 맨땅은 방치하면 초본류가 먼저 자라고 나무의 싹이 트면서 처음의 식물 군집이 다른 군집으로 바뀐다. 이러한 관찰을 체계로 정리하여 군집을 시간의 축에서 설명하려는 시도가 생태학의 기본 틀이 되었다.

교란 이후 생태계를 되살리는 복원 사업에서도 천이 개념이 필요하다. 생태 복원은 교란의 심각성에 따라 천이 과정을 시작하거나 돕고 가속하는 것으로 구성되는 경우가 많다. 가볍거나 중간 정도의 교란 뒤에는 관리로 자연 천이 경로를 앞당기면 되지만, 도시 생태계처럼 교란이 심한 곳에서는 천이가 선호하는 환경 조건을 다시 만드는 집중적인 노력이 필요하다. 따라서 천이 단계와 교란 정도를 함께 파악해야 복원 목표와 공법을 정할 수 있다.

국내 숲도 같은 맥락에서 설명된다. 벌채와 화재를 겪은 우리나라의 숲은 상당수가 2차 천이로 형성된 숲으로 본다. 2차 천이는 기존 숲이 파괴된 뒤 남은 유기물과 식물 종자가 있어 1차 천이보다 빠르게 진행된다. 이 때문에 산림을 관리할 때 현재 숲이 어느 천이 단계에 있는지, 진행적인지 퇴행적인지를 구분해 읽는 능력이 필요하다.