소개글
"생태계 순환"에 대한 내용입니다.
목차
1. 생태계 내 탄소순환과 환경과의 관계
1.1. 서론
1.2. 해양생물을 통해 본 탄소순환
1.2.1. 수심에 따른 탄소순환
1.2.2. 해양 생물의 역할
1.3. 탄소 순환이 지구 환경에 미치는 영향
1.3.1. 대기원의 탄소순환
1.3.1.1. 광합성과 호흡
1.3.1.2. 석회암을 이루는 탄산칼슘
1.3.2. 산림생태계
1.4. 결론
2. 물질의 순환
2.1. 탄소의 순환
2.2. 질소의 순환
2.3. 인의 순환
2.4. 기타 물질의 순환
3. 생태계의 지속 가능한 발전을 위한 매커니즘
3.1. 생물 다양성 유지
3.2. 영양소 순환
3.3. 생태적 균형
4. 참고 문헌
본문내용
1. 생태계 내 탄소순환과 환경과의 관계
1.1. 서론
탄소는 생명체를 이루는 기본요소이다. 지구상에 존재하는 탄소는 대기와 해양 그리고 육상생태계 등 다양한 저장고로 나누어져 존재하며, 양이 정해져 있다. 이러한 저장고 사이를 기체와 무기탄소 및 유기탄소의 형태로 순환하고 있다. 탄소는 주요 생태적 순환으로 대기, 해양, 지층 사이를 지속적으로 이동한다. 탄소 순환은 생물과 대기 사이에서 가장 많이 발생한다. 탄소는 대기 중에 이이용가능한 에너지인 탄수화물로 변형 시킨다. 동물이 식물을 소비하면서 탄소는 먹이 사슬을 따라 전달된다. 식물과 동물이 호흡할 때 이산화탄소가 다시 대기로 방출된다. 또한 식물과 동물이 죽으면 토양 미생물이 그 유해를 분해한그 유해는 알맞은 조건에서 수백만 년에 걸쳐 화석연료가 된다. 이 화석 연료가 연소 되면 그 안에 포함되어 있던 탄소가 대기로 다시 방출된다.
광합성, 호흡, 분해 및 화석화 과정은 해양 생물에게도 동일하게 적용된다. 해양에도 방대한 양의 탄소가 용해 되어 있다. 대기의 이산화탄소가 차가운 바닷물에 녹아 있다가 표층수가 증발할 때 이산화탄소가 다시 대기중으로 방출된다. 따라서 탄소는 대기, 동식물 및 해양사이를 지속적으로 순환한다. 하지만, 최근 들어 석유등의 소비가 증가함에 따라 대기 중의 이산화탄소 농도가 증대하였고, 이산화탄소를 흡수하는 산림이 개간에 의해 점차 감소중이다. 이것은 탄소순환의 균형을 파괴하고, 결과적으로 지구 전체 환경에 영향을 미치게 될 것이다.
1.2. 해양생물을 통해 본 탄소순환
1.2.1. 수심에 따른 탄소순환
지구표층부분에서 가장 큰 탄소 저장고는 해양이다. 해양에 존재하는 탄소는 대기에 비해 약 50배 정도 많다. 이산화탄소가 해수에 용해되고 나면 탄산이 되고 탄산은 중탄산이온과 탄산이온으로 해리된다. 그후 생물에 의해 유기물과 탄산칼슘으로 변환된다. 이런 작용으로 해양에 많은 양의 탄소를 저장할 수 있다. 해양표층에서는 표층의 탄소를 중층이나 심층으로 수송해주는 탄소펌프가 일어난다. 해양에서 용존무기탄소의 연직분포는 심층 해양의 농도가 표층해양보다 10% 또는 그 이상이다. 이런 농도를 유지시킬수 있도록 표층해수를 심층해수로 수송하는 기작을 탄소 펌프라고 한다. 이 것은 대기중의 이산화탄소를 해양이 지속적으로 흡수할수 있도록 해줘서 대기중의 이산화탄소 농도 증가를 완화하는 역할을 한다. 중층과 심층에 도착한 유기물은 대부분 종속영양생물의 에너지원으로 사용되고 일부만이 해저로 도달한다. 해저에 도달한 유기물들은 퇴적물로 고화 되기전 또다시 종속영양생물의 섭식과 분해 작용을 받는다.
1.2.2. 해양 생물의 역할
해양 생물의 역할은 다음과 같다.
해양 플랑크톤은 이산화탄소를 바다에 고정해 지구의 온실가스 농도를 낮추는데 중요한 역할을 한다. 식물 플랑크톤은 광합성을 하며 유기물을 생산해 낸다. 이 유기물은 미생물에 의해 분해되어 대기중으로 이산화탄소의 형태로 방출되기도 하지만, 상당수는 심해로 운반되어 대기와 격리된다. 실험 결과에 따르면, 경골어류인 넙치와 아귀가 매년 4000만톤에서 1억 1000만톤의 막대한 양의 탄산 칼슘을 생산하는 것으로 나타났다. 이렇게 어류에 의해 생산된 탄산염은 해양에 쉽게 녹고 해수의 산성화를 줄이는 역할을 한다. 또한 오징어는 탄소의 운반자로서 중요한 역할을 한다. 연구에 따르면 오징어의 잔해가 해양 바닥에 다수 발견되었는데, 이는 죽어서 가라앉은 오징어 몸체에 많은 양의 탄소가 함유돼 있어 해양 상층부의 탄소를 전달하는 역할을 하기 때문이다.
1.3. 탄소 순환이 지구 환경에 미치는 영향
1.3.1. 대기원의 탄소순환
1.3.1.1. 광합성과 호흡
식물은 광합성을 통해 대기 중의 이산화 탄소를 모으고, 호흡을 통하여 수증기를 대기 중으로 내보낸다. 광합성은 탄수화물을 합성하고 산소를 방출한다. 이 과정에서 공기 중의 이산화탄소를 흡수하기 때문에 지구온난화를 방지할 수 있고, 광합성 결과 발생한 산소는 생물의 호흡에 이용된다. 호흡은 발열반응에 의해 일어나며 글루코스가 이산화탄소와 물로 분해된다. 그러나 현대 산업이 발달하면서 짧은 시간에 너무 많은 양의 이산화 탄소가 공기중으로 나오게 되었다. 식물이 이산화탄소를 흡수 할 수 있는 양에 한계가 있기 때문에 공기중의 이산화탄소 균형이 깨지고 있다.
1.3.1.2. 석회암을 이루는 탄산칼슘
대부분의 석회암은 따뜻한 열대 지방의 얕은 바다에서 생화학적 작용을 통해 형성된다. 이곳에 사는 산호, 조개, 각종 조류 등 다양한 생물체들은 보호용 패각(껍질)이나 몸체를 만들기 위해 해수에 용존되어 있는 칼슘이온과 탄산이온을 뽑아내어 방해석이나 아라고나이트와 같은 탄산칼슘 물질을 만든다. 석회암은 이렇게 만들어진 탄산칼슘 물질이 쌓이고 굳어져 만들어진다. 그래서 대부분의 석회암, 대리석은 주로 탄산칼슘으로 구성되어 있으며, 이들 석암 퇴적물은 물에 침식되면 탄산칼슘이 분해 되어 최종적으로 이산화탄소와 탄산으로 분해되고, 이산화탄소가 대기중으로 방출된다.
1.3.2. 산림생태계
산림생태계는 지구의 전체적인 기후 시스템에 영향을 끼치는 중요한 역할을 한다. 산림의 탄소 축적은 식물의 광합성에 의해 탄소가 흡수되며, 이 과정에서 식물은 미세 기후를 조절하고 급격한 기상 변화를 완화시키는 역할을 한다. 지구의 산림 면적은 육지면적의 약 1/3에 불과하지만, 지구 전체 광합성의 2/3을 담당하고 있다. 나무에 저장된 탄소량은 해양과 대륙에 비하면 많은 양은 아니지만, 대기와의 교환량이 매우 크고 기후변화와 인간 활동에 대해 민감하게 반응하기 때문에 매우 중요하게 여겨진다. 실제로 90년대에는 화석연료 사용으로 매년 63억톤, 산림훼손으로는 16억톤의 탄소를 배출하였으나, 반면 산림에서는 30억톤의 탄소를 흡수하였다. 현재 산림생태...
참고 자료
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https://www.kigam.re.kr/gallery.es?mid=a10703020000&bid=0004&act=view&list_no=1785,(2019.3.18)
사이언스타임즈,"광합성과 지구생태계의 관계",
https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%A7%80%EA%B5%AC-%EC%83%9D%EB%AA%85%EC%9D%84-%EC%A7%80%EC%BC%9C%EC%A3%BC%EB%8A%94-%EA%B4%91%ED%95%A9%EC%84%B1/,(2019.3.19.)
한국과학기자협회,"오징어, 바닷속 먹이그물뿐 아니라 탄소순환에도 기여“,
https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=11575164&memberNo=36405506&vType=VERTICAL, (2019.3.19.)
