H3의 생명과학 이야기

생태계의 기능은 크게 두 가지 축으로 지탱된다. 하나는 에너지가 유입되어 소실되는 일방향적인 '흐름'이고, 다른 하나는 화학 원소들이 생물적 요소와 비생물적 요소를 오가며 끊임없이 재사용되는 '순환'이다. 에너지는 열역학 법칙에 따라 결국 우주로 방산되지만, 생명체를 구성하는 탄소(C), 질소(N), 인(P), 그리고 물(H₂O)과 같은 물질은 지구라는 닫힌 시스템 안에서 그 형태만 바꿀 뿐 결코 사라지지 않는다.이처럼 영양분이 생태계의 유기적(생물) 부분과 무기적(물리적 환경) 부분 사이를 이동하는 과정을 생물지구화학적 순환(Biogeochemical cycles)이라 부른다. 이는 생물학적 과정(대사 및 분해), 지질학적 과정(풍화 및 퇴적), 그리고 화학적 과정(반응 및 용해)이 복잡하게 얽혀 있음..

생명과학 2026. 2. 16. 19:01

생태계는 태양으로부터 유입된 에너지가 유기물이라는 매개체를 통해 한 생물에서 다른 생물로 전달되는 거대한 에너지 전송망이다. 그러나 이 과정은 결코 효율적이지 않다. 열역학 제2법칙에 의해 에너지가 전달될 때마다 상당 부분은 무질서한 열의 형태로 소실되며, 실제로 다음 영양 단계로 넘어가는 에너지는 극히 일부에 불과하다. 이른바 '10%의 법칙'이라 불리는 이 현상은 생태계의 영양 구조를 결정짓는 가장 강력한 물리적 제약이다. 본 고에서는 개체 수준의 생산 효율부터 군집 전체의 영양 효율, 그리고 이러한 제약 속에서도 지구가 초록색을 유지할 수 있는 이유를 설명하는 '녹색세상 가설'에 대해 심층적으로 분석한다.1. 생산 효율(Production Efficiency): 섭취와 축적 사이의 손실생태계의 에너..

생명과학 2026. 2. 16. 12:18

생태계의 기초 생산량: 에너지 수지와 1차 생산의 조절 요인생태계가 유지되기 위한 동력은 외부로부터 유입되는 에너지다. 이 에너지를 유기물이라는 화학적 형태로 고정하여 생물망 전체에 공급하는 과정을 1차 생산(Primary production)이라고 한다. 지구상의 모든 생명 활동은 생산자가 광합성이나 화학합성을 통해 축적한 에너지를 바탕으로 이루어진다. 하지만 태양 에너지가 무한해 보임에도 불구하고, 실제 생태계의 생산량은 물리적, 화학적 요인에 의해 엄격히 제한된다. 본 글에서는 전 지구적 에너지 수지를 바탕으로 1차 생산의 개념을 정립하고, 해양과 육상 생태계에서 생산량을 결정짓는 핵심 제한 요인들을 심층적으로 분석한다.1. 생태계 에너지 수지(Ecosystem Energy Budget)생태계는 열..

생명과학 2026. 2. 16. 02:02

생물학적 연구의 단위가 개체군과 군집을 넘어 생태계(Ecosystem) 수준에 도달하면, 우리는 생명 현상을 기술하기 위해 생물학적 원리뿐만 아니라 물리학과 화학의 근본 법칙을 빌려와야 한다. 생태계란 특정 지역의 모든 생물(군집)과 이들과 상호작용하는 모든 비생물적 요인(빛, 온도, 물, 영양분 등)을 포함하는 가장 거대한 기능적 단위다. 군집 생태학이 종간의 '관계'에 집중했다면, 생태계 생태학은 그 관계를 매개하는 에너지 흐름(Energy flow)과 화학적 순환(Chemical cycling)이라는 두 가지 핵심 과정에 주목한다.에너지는 태양으로부터 유입되어 생물망을 통과한 뒤 열의 형태로 우주로 방출되지만, 화학 원소들은 생태계 내부에서 끊임없이 재활용된다. 이러한 생태계의 역동성은 열역학 법칙..

생명과학 2026. 2. 15. 19:31

생태학적 관점에서 병원체(Pathogen)는 단순히 질병을 일으키는 유해한 존재를 넘어, 군집의 구성과 역동성을 결정짓는 핵심적인 행위자다. 전통적인 의학이 병원체와 개별 숙주 사이의 생리적 반응에 집중한다면, 군집생태학은 병원체가 군집 내의 다양한 종들과 맺는 상호관계, 그리고 환경 변화가 질병의 전파 경로를 어떻게 재편하는지에 주목한다. 특히 전 지구적인 환경 파괴와 기후 변화로 인해 인수공통감염병(Zoonosis)의 위협이 증대되는 현대 사회에서, 병원체의 생활사를 군집 내의 상호작용망 속에서 이해하는 것은 인류의 보건과 생태계의 안정을 지키기 위한 필수적인 과제다. 본 글에서는 병원체가 군집 구조에 미치는 영향과 군집생태학적 원리가 질병의 확산 및 억제에 어떻게 적용되는지 심층적으로 논의한다.1...

생명과학 2026. 2. 15. 12:16

생물 군집의 구조와 종 다양성은 단순히 개체군 간의 상호작용이나 국지적인 환경 조건에 의해서만 결정되지 않는다. 더 넓은 관점에서 볼 때, 군집의 성격은 그들이 지구상의 어디에 위치하는지, 즉 생물지리학적 요인(Biogeographic factors)에 의해 근본적으로 규정된다. 생물지리학은 생물 종의 과거와 현재의 분포를 연구하는 학문으로, 여기에는 위도와 같은 지구적 규모의 요인부터 서식지의 면적과 고립도 같은 지리적 특성이 포함된다. 특히 적도에서 극지로 갈수록 종 다양성이 급격히 변하는 현상과 서식지 면적이 종 수에 미치는 영향은 생태학의 가장 오래되고 견고한 법칙 중 하나다. 본 고에서는 생물지리적 요인이 군집의 생물다양성에 어떻게 관여하는지 적도-극지 구배, 지역 효과, 그리고 섬평형 모형을 ..

생명과학 2026. 2. 15. 00:50

오랫동안 생태학자들은 군집이 안정적이고 평형을 이루는 상태로 나아간다고 믿어왔다. 이른바 '자연의 균형'이라는 관점에서 군집은 기후 조건에 의해 결정되는 최종 단계인 극상(Climax)을 향해 질서 정연하게 변화한다고 본 것이다. 그러나 현대 생태학의 관점은 완전히 다르다. 오늘날 대부분의 군집은 평형 상태에 머물러 있기보다 폭풍, 화재, 가뭄, 혹은 인간의 활동과 같은 외부적 충격에 의해 끊임없이 흔들리고 재편되는 비평형 모델(Non-equilibrium model)로 설명된다. 이러한 충격, 즉 교란(Disturbance)은 생물들을 제거하고 자원의 가용성을 변화시킴으로써 군집의 종 다양성과 구성을 결정짓는 핵심적인 동력으로 작용한다. 본 고에서는 교란의 생태적 특성을 분석하고, 교란 이후 군집이 회..

생명과학 2026. 2. 14. 22:38

자연계의 군집은 단순히 여러 생물 종이 한데 모여 있는 무작위적인 집합체가 아니다. 군집은 종들 사이의 정교한 상호작용과 에너지의 흐름, 그리고 특정 종들이 행사하는 강력한 영향력에 의해 형성된 고도로 조직화된 체계다. 어떤 군집이 건강하게 유지되느냐 아니면 붕괴하느냐는 그 군집을 구성하는 종들의 다양성과 그들이 맺고 있는 영양 단계의 구조에 달려 있다. 특히 우점종, 핵심종, 그리고 생태계 엔지니어로 불리는 창시종들은 자신들의 생물량이나 개체수를 뛰어넘는 강력한 지배력을 발휘하여 군집의 전체적인 형태를 결정한다. 본 고에서는 군집의 구조적 특성인 종 다양성과 영양 구조를 분석하고, 군집의 운명을 좌우하는 영향력이 큰 종들의 역할과 생태계 조절 메커니즘을 심층적으로 고찰한다.1. 종 다양성(Species..

생명과학 2026. 2. 14. 18:24