생산량과 에너지 흐름(총생산량·순생산량)

핵심 정리

생태계의 물질 생산은 생산자가 빛에너지를 광합성으로 화학 에너지에 고정하는 데서 시작된다. 생산량을 구분할 때는 먼저 총생산량을 확인한다. 총생산량은 생산자가 광합성으로 만든 유기물의 총량이다. 이 값은 생산자가 스스로 쓰는 에너지까지 포함하므로, 생태계가 다음 단계에 실제로 넘겨줄 수 있는 양과는 다르다.

생산자는 만든 유기물의 일부를 자신의 호흡에 쓴다. 나머지를 순생산량이라고 한다. 순생산량은 총생산량에서 호흡량을 뺀 값이다. 두 값의 관계를 거꾸로 보면 총생산량은 순생산량과 호흡량의 합이고, 호흡량은 0보다 크므로 생산자의 총생산량은 순생산량보다 크다.

순생산량은 식물 몸에 새로 쌓인 생장량만을 뜻하지 않는다. 순생산량에는 고사량이 포함된다. 고사한 식물체, 떨어진 잎인 낙엽, 초식동물에게 먹힌 피식량이 모두 순생산량의 몫이 되어 식물 군집 밖의 소비자와 분해자 쪽으로 넘어간다. 호흡량은 군집 전체의 호흡이 아니라 생산자 자신의 호흡으로 소비된 양이다. 그러므로 소비자의 호흡량은 생산자의 총생산량에 포함되지 않는다.

먹이 사슬에서 상위 영양 단계로 갈수록 에너지양은 감소한다. 에너지는 생산자에서 1차 소비자, 2차 소비자로 한 방향으로 흐르며 단계를 지날 때마다 줄어든다. 1차 소비자가 섭취한 에너지는 일부만 자기 생장에 쓰이고 나머지는 호흡 등으로 소모된다. 각 영양 단계에서 에너지가 소모되므로 생태 피라미드가 위로 갈수록 좁아진다.

자세히

생산량은 일정한 면적에서 일정한 기간 동안 만들어진 에너지나 물질의 양이다. 교과서에서는 킬로칼로리나 그램 등의 단위로 나타내며, 같은 군집이라도 어떤 기간을 잡았는지에 따라 값이 달라진다. 그래프를 읽을 때는 가로축이 시간인지 영양 단계인지 먼저 확인한다. 세로축도 에너지양을 나타내는지 물질량을 나타내는지 구분해야 한다. 두 곡선을 함께 보여 주는 자료라면 두 곡선의 차이가 무엇을 뜻하는지도 따져 보아야 한다.

생태계의 에너지 흐름은 식물과 다른 자가영양 생물이 태양빛을 흡수해 탄소를 고정하는 데서 시작된다. 이렇게 축적된 에너지를 1차 생산량이라 부른다. 축적되는 속도는 주생산량이라 하며, 생산성이 높은 생태계일수록 그 값이 크다. 총생산량은 식물이 광합성으로 만든 유기물 전체이므로, 식물 자신이 쓰는 에너지까지 포함된다.

생산자가 쓰는 에너지는 호흡으로 나간다. 호흡은 유기물을 분해해 생명 활동에 쓰는 과정이어서, 광합성으로 만든 양의 일부가 항상 호흡으로 빠진다. 호흡에 쓰고 남은 순생산량은 다음 영양 단계의 소비자나 분해자가 이용할 수 있다. 그래서 같은 총생산량이라도 호흡이 많은 군집은 순생산량이 적고, 호흡이 적은 군집은 순생산량이 많다.

순생산량을 재는 방법은 여러 가지다. 식물을 표식해 시간에 따른 생물량 증가를 연속으로 재거나, 생장 기간이 끝난 뒤 전체 생물량을 한 번에 잴 수 있다. 산소 발생량이나 이산화탄소 소비량을 재는 방법도 있는데, 이 값들은 생성된 탄소의 양과 같은 것으로 취급된다. 측정 방법이 달라도 결국 총생산량과 호흡량의 차이를 본다는 점은 같다.