생태계 평형 — 먹이 그물이 끊어지면 어떻게 될까

늑대가 사라진 숲에서 이상한 일이 벌어졌습니다. 사슴이 늘어난 것은 그럴 만합니다. 그런데 개울가의 버드나무가 줄고, 비버가 떠나고, 물길의 모양까지 바뀌었습니다. 한 종을 건드렸을 뿐인데 엉뚱한 데까지 달라진 것입니다. 생태계 평형은 이런 연결을 다루는 이야기입니다.

평형은 멈춘 것이 아니라 되돌아오는 것입니다

생태계 평형이라고 하면 개체 수가 한 값에 고정된 모습을 떠올리기 쉽습니다. 하지만 자연에서 개체 수는 늘 오르내립니다. 평형은 흔들려도 제자리로 돌아오는 상태입니다.

되돌리는 장치는 먹이 사슬 안에 있습니다.

• 피식자가 늘면 먹이가 넉넉해져 포식자가 늘어납니다.
• 포식자가 늘면 잡아먹히는 수가 많아져 피식자가 줄어듭니다.
• 피식자가 줄면 먹이가 모자라 포식자가 줄어듭니다.
• 포식자가 줄면 피식자가 다시 늘어납니다.

한 바퀴 돌아 처음으로 옵니다. 그래서 둘의 개체 수는 주기적으로 오르내리고, 포식자의 봉우리는 피식자의 봉우리보다 조금 늦게 나타납니다. 결과를 보고 원인을 되돌려 누르는 이 구조가 평형을 만듭니다.

먹이 그물이 촘촘할수록 잘 버팁니다

먹이 관계를 한 줄로 이은 것이 먹이 사슬입니다. 그런데 실제 생태계에서 한 가지만 먹는 생물은 드뭅니다. 여러 사슬이 얽혀 그물이 됩니다.

그물이 촘촘하다는 것은 먹이를 바꿀 길이 여러 갈래 있다는 뜻입니다. 토끼가 줄어도 들쥐를 먹으면 되니 여우는 버팁니다. 반대로 먹이가 한 종뿐이면 그 한 종이 무너질 때 함께 무너집니다.

그래서 종 다양성이 높은 생태계가 더 안정합니다. 종이 많으면 그물이 복잡해지고, 복잡한 그물은 한 줄이 끊겨도 나머지가 받쳐 줍니다.

에너지의 양에도 순서가 있습니다. 먹이 단계를 거칠 때마다 에너지의 대부분은 호흡으로 쓰이거나 열로 빠져나가고, 다음 단계로 넘어가는 것은 일부뿐입니다. 그래서 아래 단계의 양이 위 단계보다 훨씬 많아야 하고, 이 모습을 쌓아 그리면 아래가 넓은 생태 피라미드가 됩니다. 상위 포식자의 수가 언제나 적은 것은 사나워서가 아니라 받쳐 줄 에너지가 그만큼밖에 없기 때문입니다.

한 종이 빠지면 엉뚱한 데가 바뀝니다

평형을 흔드는 것은 홍수나 산불 같은 자연재해도 있지만, 대개는 사람의 일입니다. 서식지를 도로로 쪼개는 개발, 한 종만 집중해 잡는 남획, 천적이 없는 곳에 들어온 외래종이 그렇습니다. 자연재해로 생긴 빈자리는 시간이 지나면 대개 메워지는데, 사람이 만든 변화는 계속 이어진다는 점이 다릅니다.

숫자가 적어도 생태계 전체를 떠받치는 종이 있습니다. 이런 종을 핵심종이라고 합니다. 늑대가 그랬습니다. 늑대가 없어지자 사슴이 늘어 어린 나무를 모두 먹어 치웠고, 나무가 사라진 개울가는 흙이 쓸려 내려 물길까지 달라졌습니다. 늑대를 되돌려 놓은 뒤 나무가 돌아왔습니다.

되돌아오는 힘에는 한계가 있습니다. 흔들림이 너무 크면 생태계는 제자리로 오지 못하고 다른 상태에 자리를 잡습니다. 평형이 깨진다는 말은 이것입니다.

시험에서는 이렇게 나옵니다

• 개체 수 변동 그래프 읽기. 봉우리가 늦게 오는 쪽이 포식자입니다.
• 화살표 방향 묻기. 먹이 그물의 화살표는 먹히는 쪽에서 먹는 쪽으로, 곧 에너지가 흐르는 방향입니다.
• 한 종을 지우고 나머지의 증감 묻기. 직접 먹이 관계부터 짚고 한 단계씩 따라갑니다.
• 두 생태계의 안정성 비교. 먹이 그물이 복잡한 쪽, 종 다양성이 높은 쪽이 안정합니다.
• 생태 피라미드의 모양. 아래 단계가 넓어야 하고, 뒤집힌 모양은 유지되지 못합니다.

자주 헷갈리는 것

• "평형 상태에서는 개체 수가 변하지 않는다" — 변합니다. 일정한 범위에서 오르내리며 돌아오는 것이 평형입니다.
• "포식자가 늘면 피식자는 곧바로 줄어든다" — 시간 차가 있습니다. 늘고 줄어드는 봉우리가 서로 어긋나 있습니다.
• "종이 많으면 경쟁이 심해 불안정하다" — 반대입니다. 종이 많으면 먹이 관계가 여러 갈래여서 더 잘 버팁니다.
• "개체 수가 많은 종이 핵심종이다" — 아닙니다. 수가 적어도 빠지면 생태계가 크게 달라지는 종이 핵심종입니다.

정리합니다. 생태계 평형은 고정된 상태가 아니라 흔들려도 되돌아오는 상태이고, 그 힘은 먹이 사슬이 원인을 되돌려 누르는 구조에서 나옵니다. 먹이 그물이 촘촘하고 종 다양성이 높을수록 잘 버티며, 핵심종이 빠지면 직접 관계가 없어 보이는 곳까지 달라집니다.