생태계에서 에너지의 흐름과 효율

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생태계에서 에너지의 흐름과 효율을 나타내는 화살표 아이콘

생태계에서 에너지의 한 방향 흐름과 영양 단계별 에너지 효율, 총생산량과 순생산량 및 섭식량과 동화량의 구분을 설명합니다.

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나무와 사슴이 있는 생태계 일러스트와 ‘생태계’ 글자 세 단계 생태계 피라미드와 생태계 평형 제목 아이콘

생태계에서 에너지의 흐름

생태계에서 에너지는 순환하지 않고, 한 방향으로만 흐른다.

1.1. 태양의 빛에너지는 생산자의 광합성을 통해 유기물의 화학 에너지로 바뀐다.
2.2. 유기물의 화학 에너지 중 일부는 세포 호흡에 사용되고, 열에너지로 전환되어 생태계 밖으로 방출된다.
3.3. 남은 화학 에너지는 먹이 사슬을 따라 상위 영양 단계로 이동하며, 상위 영양 단계로 갈수록 에너지양이 감소한다.

생산자에서 3차 소비자로 이어지는 먹이사슬과 에너지 흐름 도식

생태계에서 에너지 효율

생태계의 한 영양 단계에서 다음 영양 단계로 이동하는 에너지의 비율로,
에너지 효율=현 영양 단계가 보유한 에너지양전 영양 단계가 보유한 에너지양×100 %\text{에너지 효율} = \dfrac{\text{현 영양 단계가 보유한 에너지양}}{\text{전 영양 단계가 보유한 에너지양}} \times 100\,\%이다.

생태계에서 물질의 생산과 소비

생태계에서 물질은 생산과 소비를 통해 순환하며,
생산자가 생성한 유기물의 양은 [총생산량, 호흡량, 순생산량]으로,
소비자가 얻은 유기물의 양은 [섭식량, 동화량, 배출량]으로 구분한다.
총생산량, 호흡량, 순생산량의 단위는 주로 kg/(m2⋅년)\mathrm{kg}/(\mathrm{m^{2}}·\text{년})을 사용한다.

총생산량

생산자가 광합성을 통해 생성한 유기물의 총량으로, 호흡량과 순생산량으로 이루어진다.

이를 수식으로 나타내면 [총생산량 == 호흡량 ++ 순생산량]이다.

호흡량과 순생산량의 관계를 나타낸 막대 도식

호흡량

생물이 호흡에 소비한 유기물의 양이다.

순생산량

총생산량에서 호흡량을 제외한 유기물의 양으로, 피식량, 생장량, 고사·낙엽량(고사량과 낙엽량)으로 이루어진다.

생태계 에너지 흐름의 총생산량과 순생산량 구성 막대 도식

피식량, 생장량, 고사량, 낙엽량

피식량은 동물에게 먹힌 유기물의 양,
생장량은 생장에 사용된 유기물의 양,
고사량은 스스로 시들어 죽은 유기물의 양,
낙엽량은 식물 아래 쌓인 나뭇잎이나 가지와 같이 식물에서 떨어진 유기물의 양이다.

섭식량

소비자가 다른 생물을 먹어 얻은 유기물의 양으로, 동화량과 배출량으로 이루어진다.

이를 수식으로 나타내면 [섭식량 == 동화량 ++ 배출량]이다.

생태계 에너지 흐름에서 섭식량과 동화량·배출량의 비율을 나타낸 막대 도식

배출량

섭식량 중 흡수되지 않고 배출된 유기물의 양이다.

동화량

섭식량에서 배출량을 제외한 유기물의 양으로, 호흡량, 피식·자연사량(피식량과 자연사량), 생장량으로 이루어진다.

생태계 에너지 흐름에서 섭식량과 동화량 및 호흡량·피식·자연사·성장·배출량 구성도

자연사량

노화나 굶주림 등으로 스스로 죽은 유기물의 양이다.

생태계에서 물질의 생산과 소비 예시

생산자와 11차 소비자에서 물질의 생산과 소비를 나타내보자.


생산자의 [총생산량 == 호흡량 ++ 순생산량(피식량 ++ 생장량 ++ 고사·낙엽량)]이고,
11차 소비자의 섭식량은 생산자의 피식량과 같고, 고사·낙엽량은 없으므로 [섭식량 == 동화량(호흡량 ++ 피식·자연사량 ++ 생장량) ++ 배출량]이다.

따라서 생산자와 11차 소비자에서 물질의 생산과 소비는 아래 그림과 같다.

생산자와 1차 소비자의 에너지 흐름을 비교한 띠형 생태계 에너지 도식

적용 문항

1번 문항


생태계 영양 단계별 에너지양 표와 옳은 설명을 고르는 문항

2번 문항


식물 군집의 총생산량·순생산량·호흡량 관계와 보기 문항