[생태학] 물질순환

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대기중의 산소를 생각해보면 산소는 광합성을 통해 생서오디며 호흡과 지구 지각의 환원된 화학물질과의 반응(예 : 석탄의 연소, 화산에서 분출된 황화물이 대기중에서 황산염으로의 산화 등)으로 인해 제거된다. 대기 중 산소의 체류시간은 38000000/8440 즉 약 4500년이며 전환속도는 약 0.00022/년 즉 연간 0.022%이다. 인간 수명의 시간규모에서 대기중 산소의 양은 광합성이 호흡과 대략적으로 평형을 이루며 체류시간이 길고 전환속도가 느리기 때문에 일정하다.
호수의 물 속에 존재하는 인산염은 정반대의 현상을 나타낸다. 인산염은 낮은 농도로 존재하는데 플랑크통성 조류의 박테리아가 인산염을 흡수하는 속도는 빠르다. 따라서 호수에서 인산염 원지의 체류시간은 몇 초에 불과하며 전환속도는 초당 약 25%에 이른다.
정상상태에서 생태계에 존재하는 물질의 변화속도는 0이다. 다시 말하면 물질의 양은 일정하고 유입과 유출의 양은 균형을 이룬다. 엄밀한 의미에서 정상상태인 생태계는 존재하지 않는다. 그러나 일정한 시간규모에서 생태계는 생태학작들이 정상상태라고 가정할 수 있을 정도로 정상상태근처에 있다. 인간의 수명이라는 시간규모에서 대기 중의 산소량은 전환속도가 느리기 때문에 정상상태에 가깝다. 매일의 일차 생산을 측정할 때 호수의 물 속에 존재하는 인산염의 농도는 전환속도가 빠르기 때문에 정상상태에 가깝다. 정상상태에서의 전환속도는 시스템이 작은 교란으로부터 원래의 상태로 되돌아가는 속도와 동일하다. 만약 대기 중 산소의 양이 갑자기 10% 정도 감소한다면 현재의 수준으로 되돌아오기 위해서는 오랜시간(약 450년)이 걸릴것이다. 만약 호수의 물 속에 있는 인산염의 양이 10%정도 감소한다면 정상상태의 수준으로 회복되는데 1초도 걸리지 않을 것이다

참고자료

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