농업직, 농촌지도사, 농업연구사, 방통대 대비 - 생물과학 요점 정리 15. 생태계의 에너지 흐름과 물질순환

15. 생태계의 에너지 흐름과 물질순환

 

■ 학습개요
생태계 안으로 들어온 빛은 먹이사슬의 영양단계를 따라 한 방향으로 흘러 다시 밖으로 나간다. 생명활동에 필요한 화학물질은 생태계 내에서 생명체와 환경 사이를 순환한다. 이 강에서는 생태계를 구성하는 모든 생명체가 생산자ㆍ소비자ㆍ분해자로서의 역할과 기능, 생존을 위해 필요한 물질의 생물지구화학적 순환, 그리고 인간의 당면한 여러 문제들을 해결하기 위한 생명과학의 과제에 대해 학습한다.

■ 학습목표  
생태계의 구성과 기능을 설명할 수 있다.

생태피라미드의 특성을 설명할 수 있다.

생태계에서 탄소, 질소, 인의 순환을 설명할 수 있다.

생태계에서 유해물질의 축적에 대해서 설명할 수 있다.

생명과학의 과제에 대해 논의할 수 있다.

■ 주요용어의 정리  
먹이그물
먹이연쇄를 상호 연결하는 연결망으로 먹이연쇄보다 생물군집의 영양구조를 더 구체적으로 나타낸다.
영양단계
생태계에서 먹이에 의한 구성원의 위치를 가리키는 것으로 에너지의 전달단계를 나타낸다.
생태피라미드
영양단계별 개체수, 생물량, 에너지량을 층상 배열한 것으로 개체수피라미드, 생물량피라미드, 에너지량피라미드로 나타내며, 각 피라미드의 층이 높아질수록 개체 수는 적고, 생물량이 감소하며 에너지량도 낮아진다.
환경호르몬
동물의 내분비계를 교란하는 화학물질을 말하며, 환경호르몬에는 다이옥신, 플라스틱, DDT, 합성에스트로겐 등이 포함된다.

 

<목차>

1. 생태계의 에너지 흐름

2. 생태계의 물질순환

3. 생명과학의 과제와 전망

 

 

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1. 생태계의 에너지 흐름

1) 생태계에서 일어나는 에너지 흐름과 물질순환

 

 

 

 

영양 단계별 먹이사슬

어류의 먹이사슬

 

 

2) 인간과 영양단계

 

 

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2. 생태계의 물질순환

 

1) 물의 순환

 

 

2) 탄소의 순환

 

 

3) 질소의 순환

 

 

 

4) 인의 순환

 

 

5) 생물농축

 

 

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3. 생명과학의 과제와 전망

1) 20세기 이전의 생명과학
 자연의 생명을 관찰, 분석
생리학ㆍ해부학발달
 물리ㆍ화학의 발달
물질의화학적특성이해
 멘델의 유전법칙 발견
 뇌의 통합적 기능 이해

 

2) 20세기의 생명과학

-세포수준에서생명체의형태가어떻게 발전되어왔는지를이해함
-유전자의자기복제가생명의자기복제이고, 수정란이개체로발생할때복잡한유전자의
발현시스템이작동한다는사실파악함
-기억ㆍ언어ㆍ의식등을포함하는 정신현상에대한연구가가능해짐

 

3) 새로운 세기의 생명과학
 생명과학의 과제
생태계보존의문제
식량의 문제
의료및보건문제
인구문제

 

* 생명과학의 과제 – 생태계 보존
자연생태계를위협하는요인
 도시화
 화석연료의사용
 환경호르몬

 

 생명과학의 과제 – 식량 문제
- 채집과수렵으로부터재배와사육의농업
 인구증가
 식량증산의문제발생

 

국립농산물품질관리원농업정보통계과(재배면적및 생산량),식량정책국식량정책과(자급률)

 

 생명과학의 과제 – 식량 문제
- 농업에서 당면한 문제
 지구온난화
 농업용수의부족
 형질전환식물의등장

 

 

 생명과학의 과제 – 의료 및 보건
항생제의오남용으로인한슈퍼박테리아의출현
국제간 활발한 교류로 인한 전염병의 전세계 확산

 

 생명과학의 과제 – 인구문제
2000년전세계인구–1억3천만명
1650년 → 5억
1950년 → 25억 명

 

 

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■ 정리하기

- 생태계는 무생물적 환경과 그곳에서 생활하는 생물군집으로 구성되며 에너지흐름과 물질순환이 일어난다.

- 생물군집의 각 종은 생태계에서 갖는 기능에 따라서 생산자 소비자, 분해자로 구분되며, 생산자인 식물은 생활에 필요한 유기물을 스스로 합성하는 독립영양생물이고 소비자인 동물과 분해자인 미생물은 다른 생명체의 몸에 들어 있는 유기물에 의존해서 생활하는 종속영양 생물이다. 분해자는 유기물을 무기물로 순환시키는데 중요한 기능을 담당한다.

- 생태계에 투입된 빛 에너지는 먹이사슬의 영양단계를 따라 한 쪽 방향으로 이동하며 평균 에너지 전달 효율은 10% 정도이다.

- 탄소순환은 광합성작용과 호흡작용에 의해서 균형을 이루고, 질소순환에는 박테리아의 역할이 중요하다. 인은 암석의 풍화작용으로 순환이 시작된다.

- 생태계에서 순환속도가 느리거나 순환되지 않는 물질은 생물농축을 일으켜 생태계에 부정적인 영향을 미치게 되며, 인간의 활발한 활동은 생태계를 회복할 수 없는 상황으로 몰아가고 있다.

 

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