생물, 생태, 환경 조경생태학 (2)
1. 환경요인 생태학어원 자극과반응 Oikos ( 집, 가정 ) + logos ( 학문 ) = Oekologie 작용 = Ecology : 생물에대한환경의영향 eco는 / 환경에 oikos(house) 대한생물의에서유래영향경제적의미내포제창자 : Ernst Heinrich Haeckel 반작용생물과 : 환경과의환경에대한관계를생물의다루는영향기능학 / 생물에대한환경의영향상호작용 : - 종류 : 종간, 종내 - 유형 : 경쟁, 협동 - 특징 : 동물 직접적, 식물 - 간접적
1. 환경요인 환경과생물 환경 : 생물의서식지 (habitat) 및생물에영향을미치는주변의생물요인과비생물요인을망라한모든것 생물 : 주변의환경과에너지와물질을교환하며, 또한자극을받으면서생활하는계
1. 환경요인 무기환경유기환경 광요인 : : 광의광의양적양적, 질적, 질적성질성질등등온도요인 : : 기온, 지온, 지온, 수온, 수온등등대기요인 : : 대기의화학적조성조성, 바람, 바람등등수분요인 : : 강수, 증발산,, 습도, 습도등등토양요인 : : 토양의물리적 화학적 성질성질등등생물적요인 : 동종및이종생물간의모든관계
1. 환경요인 기후요인. 지형적요인. 토양적요인. 생물체적요인. 생물학적시계 생물체들의분포, 구조및기능
2. 제한요인 개념최소량의법칙 환경요인가운데다른요인에비해너무많거나적거나하여생물의생활을제한하는요인 발견자 : Liebig(1840) 정의 : 식물의생장은공급되는최소량의양분에지배됨 발견자 : Liebig(1840) 정의 : 식물의생장은공급되는최소량의양분에지배됨최소량의의미의미 : 상대적 : 상대적개념개념법칙발견동기 : 붕소와같은미량무기원소대상실험예외 : 원소간복합작용존재 법칙발견동기 : 붕소와같은미량무기원소대상실험예외 : 원소간복합작용존재 - 이법칙은물질의유입과유출이안정된상태, 또는정상적인상태에서잘나타남 - 다른물질이안정될때소량의물질이끼치는영향
2. 제한요인 성장 생물의생존을위해서는물, 흙, 공기햇빛등의요소가고루갖춰줘야함 ( 물리적환경 ). 영양물의공급 ( 화학적환경 ) 개체의성장 ( 생장, 짝짓기 ) 에관한적합한공간의확보 물의확보 - 산성이나알칼리성에치우치지않은중성의물 제한요인 위와같은생존에필요한물질이나조건중 위와같은생존에필요한물질이나조건조건중갖춰지지중갖춰지지않은갖춰지지것이있을않은때것이생물의성장은있을성장은제한되며때제한되며생물의성장은이를제한요인 제한
2. 제한요인 제한요인의법칙 (Blackman(1905) - 여러개의환경요인중가장부적합한요인 ( 최소 / 최대 : 제한요인 ) 에의해반응의정도가제한됨예 ) 농작물의제한요인 : 부족한성분, 과다한햇빛, 빛의부족, 수분결핍, 저온, 고온 - 여러요인이복합적으로작용할경우상호작용에의해상승또는상쇄 조절요인 regulatory factor 생물성장지배환경요인 ( 제한요인 - 해로움, 부정적 ; 조절요인 - 이로움, 긍정적 ) 예 ) 광주기, 수분의양
3. 내성범위 서식지 habitat 어떤생물이적응해서살아가는장소 내성의범위 생물이살아갈수있는환경요인의최소치 - 최대치환경요인에대한특정생물의생존가능범위 ( 예 : 금붕어수온 6-36.6 범위내생존 ) 생물은어떤요인에대하여내성의범위가넓으나다른요인에대해서는좁을수있음많은요인에대해넓은내성범위를갖는생물이가장넓게분포
3. 내성범위 내성법칙 (law of tolerance) 제안자 : Shelford(1913) 개념 : - 생물은각각의환경요인에대해최대, 최적, 최소의특이적생존범위가짐 - 개체수의많고적음및분포는그종의내성범위내에있는가의여부에따라결정 내성한도 (= 내성범위 ) : (r ange of tolerance) 물리적화학적환경변화를견디어낼수있는범위최대량과최소량사이 최적역 : 어떤생물이최고의생육상태를나타내는환경조건 내성의생태적개념 : 협 (Steno-) 광 (Eury-)
4. 최적범위 생물의내성범위중 가장잘자라는범위 ( 실제분포는비생물요인 + 생물요인에의해지배 ) 생리기능에의해결정 광합성최적온도는 30 이지만호흡관계에의해 25 가최적
4. 최적범위 요인보상작용 (factor compensation) 자기자신을환경에적응시켜물리적환경을바꾸며, 온도 빛 물등의기타생존을위한물리적조건의여러제한효과를약화. 생태형 (ecotype): 지리적분포가넓은종은대체로지역적으로적응한생태형이라고부르는개체군을발달. 이들의최적조건과내성의한도는그지역의조건에의해조절. 분포하는지역이달라지면생리학적으로형태학적으로차이. 예 ) 고산식물의예
5. 기후요인 1. 강수량 - 비, 눈, 우박, 이슬... 모든수분 - 생물체의구성성분중수분함량 50~90%( 인간은 65%) - 물의특성 ( 비열, 증발열, 녹음열, 밀도 ) - 물의역할 - 생태계식생유형결정 2. 온도 - van t Hoff s 의법칙 - 생물활동온도권 (biokinetic zone)-4~45% - 온도의영향 : 생리적및생화화적, 형태적적응, 분포, 춘화처리
5. 기후요인 우리나라기후특성 - 아시아계절풍지대로온대기후, 대륙동해안의 monsoon 기후대 - 여름철에전형적인몬순기후로고온다습하며, 겨울철은혹한, 건조 - 남북으로길어각기후대별식물종류풍부 - 습윤기후구에속하므로연간강수량이많아온도요인의지배
5. 기후요인 기후대및천연분포 기온에의해지배 식물분포가위도와고도에따라띠모양으로달라짐 - 삼림식물대 ( 삼림대 ) 수평분포 Flora 분포역, 환경에대한요구, 종간경쟁위도에따라 - 수평적삼림대 수직분포한라산, 지리산등고도에따라기후특성나타남 - 수직적삼림대
기후대및천연분포 5. 기후요인
5. 기후요인 난대림연평균 13 이상 ( 아열대식물대 ) 수평분포 : 제주도, 남해안 ( 여수, 부산 ) 수직분포 : 한라산 (500m이하), 완도 (150m 이하 ) 특징 / 수종 : 상록활엽수동백, 녹나무, 아왜, 멀구슬, 구실잣밤, 후피향, 돈, 가시, 감탕, 후박, 식나무등
5. 기후요인 온대림 수평적분포 : 우리나라대부분 수직적분포 : 한라산 (500-1500), 지리산 (1300 이내 ), 설악산 (1150 이내 ), 금강산 (1050 이내 ) 특징 / 수종 : 낙엽활엽수 온대남부대나무, 팽나무, 단풍나무, 개비자, 곰솔, 굴피, 서어, 소나무, 오동나무, 산초, 사철
5. 기후요인 한대림 평균기온 6 이하 수평적분포 : 없음 수직적분포 : 한라산 (1500 이상 ), 지리산 (1300 이상 ), 설악산 (1150 이상 ), 금강산 (1050 이상 ), 북부고원지대 특징 / 수종 : 상록침엽수이깔나무, 잣나무, 종비나무, 구상나무, 주목, 가문비, 젓, 눈잣나무, 분비나무
6. 광요인 빛은에너지의원천으로서식물체의엽록소가탄소동화작용 ( 광합성 ) 을하는요인 광도가높아질수록광합성속도가빨라짐 광선요구도에따라양지, 음지 삼림내다층구조형성 호흡작용에사용된에너지에비해광합성량이많은경우, 초과된양분중탄수화물축적 단, 원형질을직접빛에노출시키면죽음의원인이됨 생태학적으로는파장 ( 빛의질 ), 강도 (g cal), 광주기 ( 일장 ) 이중요
6. 광요인 제 1 차생산 ( 광합성 ) 에영향을미치므로전생태계를지배 [1] 광포화점 light saturation point 일반적으로광합성은빛의강도와비례하여직선적으로증가하나일정한도에이르면증가폭이감소하며마침내더이상증가하지않으며때에따라서는오히려감소하게됨 이와같이광선의세기가증가되어도더이상광합성속도가증가되지않는점을광포화점이라함 [2] 보상점 compensation point 광합성에의한 CO2 흡수, 호흡에의한 CO2 방출이같은점 ( 광도가낮아광합성량과호흡량이일치하여순광합성량이 0 이되는점 )
6. 광요인 [3] 수광량 양성식물 ( 양지식물 ) 보상점이높은식물. 全日光에서잘자람 ( 소나무, 낙엽송, 밤나무, 버드나무,..) 음성식물 ( 음지식물 ) 보상점이낮은식물. 약한광도에서잘자람 ( 식나무, 팔손이나무, 난, 이끼 ) 최소수광량소나무 10%, 젓나무 3-4%, 회양목 1%
6. 광요인 광주기성 ( 일광 ) 하루중낮과밤의길이가반복되는현상 일조시간의길이에따라개화에영향. 빛의세기와는큰관련없이낮과밤의길이에의해영향 생물의생활사를진행시키는중요요인 ( 새의산란, 식물의개화,...) [1] 장일식물임계시간보다낮의길이가길어야개화 ( 낮의길이가어느정도이상길어지면꽃눈 ) 보리, 밀, 배추, 무, 시금치, 자운영 ( 아한대원산이많음 ) [2] 단일식물임계시간보다낮의길이가짧아야개화 ( 낮의길이가어느정도이상짧아지면꽃눈 ) 벼, 콩, 국화, 코스모스, 나팔꽃 ( 아열대원산이많음 ) [3] 중일식물일조시간에관계없이꽃을피우는식물. 민들레, 괭이밥, 가지, 토마토, 완두, 강낭콩
7. 산소 / 이산화탄소 /ph - 산소 (Oxygen) 거의모든생물체는필수적대기가스중 21% 차지여러수서동물들의산소섭취방법이있음. - 이산화탄소 (Carbon Dioxide) 대기가스중 0.03% 차지물과혼합되어탄산으로됨 수소이온농도로측정가능혈액내이산화탄소함량생물체에영향끼침 특히, 어류 - 수소이온농도 (ph) 범위 (0~14)- 산성, 중성, 알칼리성의정도를나타냄생물체의분포를결정하기도함. 담수보다해수에서더안정적임.
8. 강우 지형과바람의이동형식, 즉, 기상계 (Weather system) 에의해결정 우리나라강원도지방에서볼수있는푀엔현상 ( 높새바람 ) 과같이습기를함유한비구름이이동하다가높은산악지대에서바닷쪽사면에비를내리고, 반대쪽사면에이르러서는건조한상태로바뀌어사막화 (rain shadow). 강우는연간강우량, 연간분포, 유출량등에의해제한요인으로작용같은양의비가내리더라도연중고르게내리는경우와일정기간에집중하여내리는경우는생태계에미치는영향이매우다름 우리나라의경우연평균강우량이 1,200-1,300mm 정도. 비교적많은비가내리는지역에속하나 6-8 월의장마기간에집중되므로효율적인이용이되지않고있으며, 그결과가용성물이부족한지역에속함
9. 지형 고도, 경사, 산맥의방향및노출등을의미 -> 일광량, 강수량, 기온등에영향식생의분포결정기온의하강 (( 산 -> 바람 << 바람 -> 산 )) - 산맥의경사및방향입사광, 강수량, 풍속및기온등에현저한영향을미치어한지역기후를결정하기도함. 북향과남향, 동향과서향산맥의방향 바람막이역할을결정, 기후에도영향푀엔현상에영향
산경표 / 산경도 9. 지형
10. 토양 토양환경 / 토양개념 土 : 흙 壤 : 부드럽고고운흙 ( 식물이자라기에적합한상태 ) soil : 라틴어 solum ( 床, 地面 ) 에서유래토양단면의상부및풍화부 (A,B 층 ) 母材 : 암석의풍화물인작은입자의광물질을주재료로하여 구성 : 지각의지면부에쌓이고여기에동식물에서유래된유기물이섞여지고, 기능 : 공기와수분을알맞게함유하고있을때에는식물을기계적으로지지하며, 식물에게양분의일부분을저장, 공급하는자연체로서, 식물의뿌리가뻗을수있는기반으로서, 양분과수분을저장하였다가뿌리를통해식물에게공급 성질 : 환경요인의변화에따라그성질과상태가변할수있음
10. 토양 토양환경 / 토양개념 고상암석의풍화물인무기물과각종동식물의유체와생물체를포함한유기물암석의조각과광물 : 자갈, 모래, 모래, 점토유기물 : 평균 2-3% 함유되며지역에따라 20% 이상도존재부식물, 생물의시체, 미생물에의해합성된어두운색의교질물 액상여러가지물질과이온이함유된수분 (25%) 여러가지무기물및유기물과이온함유되며 O2, CO 와같은기체도용해수분이이동할때녹아있던물질이함께따라이동하여용탈과집적작용물질의화학적변화가일어날때에도매개체가됨토양과의접촉압력에따라중력수, 모관수, 흡습수, 결합수등으로구분
10. 토양
10. 토양 토양환경 / 단면 A 층 : 표토층. 짙은색상 B 층 : 미세한토양입자, 밝은갈색 C 층 : CaCo3, CaSO4 D 층 : 막풍화된모암물질
토양환경 / 단면 O 층낙엽층낙엽과분해된유기물유기물층 10. 토양 A 층표층분해층, 용탈층, 부식질 부식질이풍부하게함유된광물질의맨윗부분 ( 표토 ) 낙엽이나유기물이축적되어암흑색식물생육에가장중요 - 부식질 : 물과양분흡수보유능력많아식물생육에유익 B 층집적층 부식의양이 A 층보다적음. 공극이적고단단하며갈색또는황갈색 A 층에서형성된물질이용탈되어집적됨광물질토양으로구성되며, 유기화합물은분해자에의한광물질화과정에서무기화합물로변화되고잘게부서진광물질과혼합
토양환경 / 단면 10. 토양
10. 토양 토양환경 / 물리적특성 - 토성 (Texture) 보수능과공기의공급에매우중요. 조립사 (coarse sand), 세사 (fine sand), 미사 (silt) 및점토 (clay) 로분류. 미사질토양과점토성토양. - 토양의구조와구성성분 (Soil Structure and Composition) 유기및무기교질상태의물징, 전해질, 유기물질및토양생물이있음 - 토양의수분 (Soil Water) 식물체가뿌리를통해물과양분흡수기원은빗물.
10. 토양 토양환경 토양입자크기
10. 토양 사토 사양토 양토 점토함량 12.5% 이하보수성낮고양분흡착능약 -> 점토 / 퇴비혼합하여보수력, 보비력높이거나, 스프링클러관수 점토 12.5-25.0% 답압이적은곳의잔디상토 - 점토함량 15% 이하의사질양토 25-37.5% 식물생장에좋은토양. 여러크기의입자를고루포함보수능, 배수능, 통기성, 뿌리생장용이, 잠재비옥도 식양토 37.5-50% 식토 50% 이상점토함량많아토양입자의응집력이크며, 접성과가영성이크고마를때는굳어져갈아엎기가곤란, 통기성이나쁘고배수가잘안됨 -> 깊이갈아엎어풍화시키고, 모래, 퇴비, 석회등혼합하여입단화
10. 토양 미국농무성기준
10. 토양 / 특성
10. 토양 토양경도 토양속에서뿌리의성장과관련 경도계 ( 산중식 ( 山中式 )) 로추정 단위 : mm 또는 kg/cm2 잔디 18-24 생장우수 24-27 : 생장장애 8 이하 : 빗물침식가능성 수목 : 23-25 mm 에서우수 대부분토목하자. 토공시장애에우려됨, 토양이다져지고균일해지면경도증가
10. 토양 토양수분 결합수 combined water 흙내부화학적결합. 토양을고온 (105-110 ) 으로가열해도분리되지않음 pf 7 이상으로서식물에흡수되지않으나화합물의성질에는영향 흡습수 hygroscopic water 흙입자표면에분자간인력으로흡착, 얇은막으로부착 (pf 4.5-7) 식물에이용되지못함자연건조로는제거되지않으며 105-110 에서 8-10 시간가열하면제거
10. 토양 모관수 capillary water 토양입자사이의작은공극에채워지는물로서표면장력에의해흡수유지되고모세관현상에의해이동되며, 식물이흡수가능한가장유용한물임 중력수 gravitational water 빗물, 지표에고여있는물, 흐르는물등이중력의작용을받아흙속으로침투토양공극중에중력에의해이동 (pf 0-2.7) - 과잉수분, 지하수의원천침투시토양에녹아있는영양분용해, 유실토양통기성저해하여뿌리호흡, 미생물활동장해요인식물에거의이용되지않으며흘러내리는동안뿌리에닿는일부만이용
10. 토양 토양환경 / 토양수분 1 생장저해수분점 (depletion of moisture content for optimum Growth) 토양수의모관연결이차단되어뿌리권으로물이이동불가능, 식물생육불량 (pf 3.0) 2 포장 ( 圃場 ) 용수량 (Field Capacity ; 수분당량 ) 중력에의하여과잉수 ( 중력수 ) 제거된상태 (pf 2.7) 배수양호하고균일한구조의토양에충분한수분이공급되고 2-3 일후토양수분이거의하강되어하강운동비율이아주적어졌을때토양중에유지되는수분 3 최대용수량모관인력에의해빨아들인최대수분량을건조중에대한백분율 ( 모든공극이물로포화 )
10. 토양 토양환경 / 토양수분내습성 은행, 오리, 용버들, 버드, 꽝꽝, 상수리, 무궁화, 진달래, 감탕, 목련, 칠엽수, 단풍, 팔손이, 벚나무호습성 낙우송, 메타세쿼이어, 가래, 물푸레, 함박꽃, 태산목, 아왜, 식, 동백, 자작, 왕버들, 위성류, 오동나무, 대추나무, 주엽나무, 능수버들, 삼나무내건성 가이스까, 싸리, 갯버들, 개암, 자작, 흑송, 돈, 고광, 향, 소나무, 노간주, 가중, 아까시, 산오리, 매화, 붉, 해당화, 매자내건 / 내습성 꽝꽝, 돈, 사철, 플라타너스, 보리수, 자귀, 갯버들, 명자, 박태기, 산다화, 계수나무, 리기다
11. 생물학적요인 - 공생 : 서로작용하는두개체군서로에이익 - 편리공생 : 한쪽에는이익, 딴쪽에서는해가없음 - 기생 : 기생생물과숙주생물의관계 - 착생 : 타식물에부착하여살기는하나의존은하지않음 - 육식식물 : 곤충을잡아먹는식물 - 경쟁 : 종간또는종내경쟁有 - 수정, 씨및열매의분산 - 생물학적요인으로서의방목과풀깎기 - 산불
11. 생물학적요인 생물학적시계 1. 광합성작용과형태형성 2. 광을향한식물성장 3. 명암리듬에기인한생활의변화 4. 생물발광 - 일일리듬 - 달과관련된리듬 - 년및기타리듬 - 생물학적시계의기작 ( 세포내시계, 중앙기작 )
12. 생태학적요인으로서의화재 화재는이상요인이아니고정상적인기후의일부. 대부분낙뢰에의해자연스럽게시작 1 차생산, 종의다양성과안정화를교대로일으킴 ( 주기적극상, cyclic climax) 화재의종류 1 수관화재 (Crown fire) : 모든식물을파괴, 생물군집을처음부터재출발시켜야함. 2 지표화재 (Surface fire) : 선택효과의기능이있어, 어떤생물을제한하는효과온도에대해높은내성을지닌식물이번성
13. 생태적지표 제한요소는어떤종이생존하는데환경적인결정요소로서간주역으로어떠한생물의존재로부터물리적환경의종류를판정 지표종 (indicator); 내성의범위가좁은생물체의존재를통해환경조건을판단 즉어떠한새로운상황의판단이나넓은토지의평가에지표로서생물을사용육상식물은지표종으로매우유용
13. 생태적지표 지표를정할때고려해야할점 1 일반적으로협적응성 ( 狹適應性 ) 種은광적응성種보다좋은지표 2 생체량, 즉현존량이크고안정된종은작은종보다양호한지표. 에너지의유지와흐름을파악하는데유용 3 지표로서어떤종이나군집이어떠한문제를안고있는지많은증거를알고있어야함 ( 현장조사, 실험치 ). 3 예를들어현저한생태형이존재해도다른지역에있어서같은분류군계열의출현이반드시같은조건의존재를제시하는것은아님. 4 종, 개체군, 모든군집사이의수량적인관계는보다나은지표를제시
13. 생태적지표 예 1) Ellenberg(1950) 는잡초군락의식물상의구성은토지의잠재적농업생산력의뛰어난양적지표가됨 Canonn(1952) 은소나무, 노간주나무같이뿌리깊은식물이우라늄퇴적층위에자랄때식물체의잎에높은농도의우라늄이함유되는것을발견. 나뭇잎을채집하여, 재로만들어분석하여우라늄의양을측정하면기업적으로이용가능한가를판단
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