섬생물지리 평형설(2015, 고2, 6월)*

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1960년대 미국의 학자 맥아더 등은 “군집 * 에 따라 종의 수가 왜 다른가?”라는 의문을 지니고, 섬을 활용해 이를 연구했다. 섬은 육지보다 좁고 주변 군집들과 격리되어 있어 종의 수 연구에 적합한 환경을 제공하였기 때문이다. 이들은 종의 이입률과 멸종률, 섬의 면적, 육지로부터의 거리 등이 섬의 종 다양성을 결정하는 요인이라고 설명하였는데, 이를 ‘섬생물지리 평형설’이라고 부른다.

이 학설에 따르면, 이입률과 멸종률을 통해 섬의 종 수가 결정되는 과정을 알 수 있다. 이입률은 새로운 종이 일정 기간 섬으로 이입되는 비율이고, 멸종률은 섬에 있던 기존 종이 일정 기간 사라지는 비율이다. 육지는 섬으로 이주해 가는 종의 공급원으로, 육지의 종 수가 섬으로 이입되는 종 수에 영향을 준다. 식물의 종자와 작은 절지동물 등은 바람을 타고 섬에도 달하고, 조류 같은 일부 동물은 자력으로 섬에 도달한다. 섬에 기존 종이 적을 때는 새로운 종의 이입률이 높다. 그러나 시간이 지나면서 많은 종들이 섬에 서식하게 되므로, 육지에서 섬으로 이입될 수 있는 새로운 종 수가 적어지고 이입률은 감소한다. 일단 한 종이 섬에 이입되면, 개체수가 늘어나고 한동안 존속한다. 그러나 섬의 종 수가 증가함에 따라 경쟁과 포식자 -피식자 상호작용으로 일부 종들이 사라지면서 멸종률이 높아진다. 이렇게 이입과 멸종이 진행되는 유동적인 상태를 거쳐, 종의 이입률과 멸종률이 같아지면 평형 상태에 놓여, 섬의 종 수가 비교적 안정된 상태를 유지하게 된다.

또한 이들은 섬의 면적, 육지로부터의 거리에 따라 섬의 종 수에 차이가 있다고 설명했다. 큰 섬은 육지에서 이동하는 생물에게 더 큰 먹이 환경을 제공하기 때문에 작은 섬보다 이입률이 더 높고, 상대적으로 다양한 서식지와 자원을 제공하기 때문에 멸종률은 더 낮다. 따라서 평형 상태일 때, 큰 섬은 작은 섬보다 종 수가 더 많다. 한편, 생물들이 육지에서 가까운 섬을 찾을 확률이 높기 때문에 육지 근처의 섬은 먼 섬보다 이입률이 더 높다. 그러나 멸종률은 거리에 영향을 받지 않는다. 따라서 평형 상태일 때, 육지에서 가까운 섬은 먼 섬보다 종 수가 더 많다.

이 학설은 어떤 종이 섬으로 이입할지 또는 섬에 있던 어떤 종이 멸종할지를 명시하지는 않는다. 섬의 종 조성은 일정하지 않지만, 종 수는 평형 상태에 ㉠ 이를 것이라 예측할 뿐이다. 또한 이들의 연구는 각 섬의 먹이 자원, 인간의 간섭, 각기 다른 생물종이 지닌 특성 등과 같은 요인을 배제하였다는 점, 육지와 같은 고립되지 않은 서식지에는 적용하기 어렵다는 점이 한계로 지적되었다. 그러나 고립된 서식지에 대한 연구, 환경 요인에 따른 진화와 생태 현상 연구 등에 큰 영향을 끼쳤다.

* 군집: 특정한 환경에서 상호 유기적인 관계를 가지고 함께 사는 생물의 모임.

― (출전) 러셀 외, 「생명과학」(재구성)

이해를 돕는 문항

17. 윗글의 내용과 일치하지 않는 것은?

① 섬은 육지보다 종의 수를 연구하기에 적합한 환경이다.

② 육지의 종 수는 섬으로 이입되는 종의 수에 영향을 준다.

③ 섬의 종 수는 경쟁과 포식자-피식자의 상호작용에 따라 달라진다.

④ 섬에 이입할 종이나 섬에서 멸종할 종이 무엇인지 구체적으로 확인할 수는 없다.

⑤ 평형 상태는 새로운 종의 이입과 기존 종의 멸종이 더 이상 일어나지 않는 것이다.^[각주:1]

18. [A]^[각주:2]를 바탕으로 <보기>를 이해한 내용으로 가장 적절한 것은? [3점]

< 보 기 >

* 네 섬 모두 평형상태라고 전제함. 

* 섬의 면적 : 가 = 나 / 다 = 라 

* 육지로부터의 거리 : 가 = 다 / 나=라

① ‘가’는 네 섬 중에서 이입률과 멸종률이 가장 높아 종의 수가 가장 많겠군.

② ‘나’는 ‘라’보다 면적으로 보면 이입률이 높은 편이고, 거리로 보면 멸종률이 높은 편이겠군.

③ ‘다’는 면적으로 보면 이입률과 멸종률 모두 ‘가’보다 낮은 편이겠군.

④ ‘라’는 네 섬 중에서 이입률이 가장 낮고, 멸종률은 ‘나’보다 높은 편이겠군.^[각주:3]

⑤ ‘가’와 ‘라’의 종 수 차이는 ‘다’와 ‘라’의 종 수 차이보다 적겠군.

1. 두 번째 문단 마지막 문장에서 이입률과 멸종률이 같아질 때 평형 상태에 놓이게 되고, 종 수가 비교적 안정된 상태를 유지한다고 했다. 이입률과 멸종률이 같다는 것이 이입과 멸종이 더 이상 일어나지 않는다는 것을 의미하지는 않는다. [본문으로]
2. 3단락 전체. [본문으로]
3. [A]에 따르면 큰 섬이 작은 섬보다 이입률이 더 높고 멸종률이 더 낮아, 종 수가 더 많다. 또 육지로부터 가까운 섬이 먼 섬보다 이입률이 더 높아 종 수가 더 많다. 거리는 멸종률에 영향을 주지 않는다. ‘라’는 ‘다’와 더불어 면적이 가장 작고, ‘나’와 더불어 육지에서 가장 멀다. 가장 작고 먼 섬이므로 네 섬 중에서 이입률이 가장 낮다. 또 거리가 같은 ‘나’보다 면적이 작으므로 멸종률이 ‘나’보다 높다. [본문으로]