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먹이 그물

미국 플로리다 실버스프링스의 식물은 1년에 제곱미터당 2만 819킬로칼로리를 만들었고, 맨 위 포식자에게 돌아간 것은 21킬로칼로리였습니다. 생산자에서 포식자까지 에너지를 따라가고, 먹이 그물에서 생물을 빼 보고, 토끼와 여우 개체 수 모형을 돌리고, 독성 물질이 왜 꼭대기에 쌓이는지 확인합니다.

진도

이 과정에 대하여

플로리다 실버스프링스에서 식물은 한 해에 1제곱미터당 20,819킬로칼로리를 만들었고 최상위 포식자에게는 그중 21킬로칼로리, 약 0.1%가 닿았습니다. 온타리오호의 치누크연어 속 에너지는 녹조류가 햇빛에서 붙잡은 뒤 겨우 세 끼니를 거쳤을 뿐입니다. 이 과정은 생산자에서 포식자로 에너지가 가는 길을 따라가며, 어떤 종을 없애면 어떻게 되는지 묻습니다.

먹이그물에 대한 가장 오래된 기록의 하나는 800년대 초 바그다드의 학자 알자히즈가 남겼습니다. 모기는 코끼리와 하마의 피를 먹지만 파리와 작은 새에게 먹힌다는 관찰입니다. 여섯 단원은 생산자, 소비자, 분해자로 시작해 먹이사슬에서 먹이그물로 나아갑니다. 가상의 초원 그물에서 생쥐는 세 가지를 먹고 세 가지에게 먹히므로, 생쥐를 없애도 다른 종은 모두 먹을 것이 남습니다. 에너지 피라미드 단원은 10% 법칙을 씁니다. 포식자와 먹이 단원에서는 눈덧신토끼와 스라소니가 약 10년 주기로 오르내리고 스라소니가 1~2년 늦습니다. 볼테라는 1926년에 포식자·먹이 방정식을 발표했고 알프레드 로트카가 1925년에 같은 식에 이르렀기 때문에 두 사람의 이름이 붙습니다. 핵심종 단원은 로버트 페인이 워싱턴주 해안에서 불가사리를 떼어 내자 종 수가 15에서 8로 줄었다고 전합니다. 마지막 단원은 새기노만의 월아이가 아래 식물 플랑크톤보다 PCB를 4배 넘게 지닌 것을 봅니다. 실험실에서는 종을 하나씩 빼 보고 토끼와 여우 모형을 돌립니다.

시작하기 전에

먹이 그물은 식물이 햇빛을 양분으로 바꾸는 데서 시작하므로 식물을 알고 오면 좋습니다. 에너지 피라미드 단원은 킬로칼로리를 퍼센트로 바꾸는데 소수와 퍼센트에서 다루며, 포식자와 먹이 모형은 간단한 증가율을 씁니다.

마치고 나면

생물을 생산자, 소비자, 분해자로 나누고, 먹이 사슬을 엮어 먹이 그물을 만들며, 실버스프링스에서 최상위 포식자에게 가는 에너지 비율을 계산할 수 있습니다. 눈신토끼와 스라소니 수가 오르내리는 그래프를 읽고, 로버트 페인이 말한 핵심종을 설명하며, PCB가 먹이 그물 위쪽으로 쌓이는 과정도 말할 수 있습니다.

  1. 1생산자, 소비자, 분해자온타리오호의 치누크연어 몸속 에너지는 녹조류가 햇빛에서 붙잡은 뒤 세 번의 먹고 먹힘만 거쳐 온 것입니다.
  2. 2먹이 사슬에서 먹이 그물로아래 가상의 초원에서 쥐는 세 가지를 먹고 세 가지에게 먹히기 때문에, 쥐를 빼도 다른 생물은 모두 먹을 것이 남습니다.
  3. 3에너지 피라미드와 10% 규칙실버스프링스의 식물이 1년에 제곱미터당 만든 2만 819 kcal 가운데 맨 위 포식자에게 간 것은 21 kcal, 약 0.1%였습니다.
  4. 4포식자와 먹이: 토끼와 여우북아메리카 숲의 덫 사냥 기록을 보면 눈신토끼와 스라소니가 약 10년 주기로 늘었다 줄었다 하고, 스라소니가 1~2년 늦게 따라갑니다.
  5. 5핵심종과 옐로스톤 늑대로버트 페인이 미국 워싱턴주 바위 해안 한 구간에서 불가사리를 떼어 내자 그곳에 사는 생물 종 수가 15종에서 8종으로 줄었습니다.
  6. 6먹이 그물 속 독성 물질과 침입종휴런호 새기노만에서 먹이 그물 꼭대기의 월아이는 맨 아래 식물 플랑크톤보다 PCB를 네 배 넘게 지니고 있었습니다.

관련 과정

  • 생물 군계
    아마존 열대 우림 1헥타르에는 나무가 100~300종 자랄 수 있고, 북극 툰드라의 식물이 자랄 수 있는 기간은 10~12주뿐입니다. 기온과 강수량이 땅을 어떻게 여덟 가지 주요 군계로 나누는지 보고, 지구본에서 그 자리를 찾은 다음, 바다의 햇빛 드는 위쪽 200 m에서 해구의 초심해까지 물속 군계로 내려갑니다.
  • 운동 · 물리
    위치, 속력, 속도, 가속도를 차례로 배우고 떨어지는 물체와 날아가는 물체로 넘어갑니다. 운동 실험실에서는 지구, 달, 화성에서 공을 쏘고 날아간 시간과 높이, 사거리를 바로 계산해 보여 줍니다.
  • 물질의 상태 · 화학
    얼음은 왜 물에 뜨고, 높은 산에서는 왜 물이 90 °C에서 끓고, 주사기는 왜 누를수록 뻑뻑해질까요? 온도를 움직이며 입자가 결정으로 굳고, 액체로 미끄러지고, 기체로 흩어지는 모습을 보고, OpenStax와 NIST의 값으로 실제 가열 곡선과 보일 법칙을 따라가 봅니다.
  • 세포 · 생물
    모든 생물은 세포로 되어 있고, 세포는 대부분 눈으로 보기에는 너무 작습니다. 이 과정은 처음 세포를 본 사람들에서 시작해, 세포 크기를 마이크로미터로 재고, 동물 세포와 식물 세포를 3D로 열어 보고, 세포 하나가 둘이 되는 과정으로 끝납니다. 모형에서 소기관을 고르고, 세포를 잘라 보고, 확대할 때마다 바뀌는 눈금을 읽어 보세요.
이 과정의 출처 (16)
  • OpenStax Biology 2e 46.1 Ecology of Ecosystems: food chains and webs, Lake Ontario chain, grazing and detrital webs, Silver Springs 20,819 / 3,368 / 383 / 21 kcal/m²/yr (openstax.org/books/biology-2e/pages/46-1-ecology-of-ecosystems)
  • 46.2 Energy Flow through Ecosystems: chemoautotrophs at hydrothermal vents (NW Eifuku, 1,535 m)
  • TLTE 14.48% (1,103 of 7,618)
  • four to six transfers, NPE caterpillar 18% and squirrel 1.6%, English Channel 4 and 21 g/m², energy pyramids always upright, biomagnification, DDT and Silent Spring, PCBs banned 1979, Saginaw Bay walleye more than four times the PCBs of phytoplankton, EPA fish advice (.../pages/46-2-energy-flow-through-ecosystems)
  • 45.6 Community Ecology: lynx and snowshoe hare cycle about 10 years, lag 1 to 2 years, nearly 200 years of trapping data, keystone Pisaster and banded tetra, foundation species kelp and coral, Asian carp 95% of biomass in parts of the Illinois River (.../pages/45-6-community-ecology)
  • National Geographic Education: Food Web (al-Jahiz, early 800s) and Energy Flow and the 10 Percent Rule (education.nationalgeographic.org/resource/food-web/, /resource/energy-flow-and-10-percent-rule/)
  • NOAA Education, Aquatic food webs (noaa.gov/education/resource-collections/marine-life/aquatic-food-webs)
  • Kingsland 2015, Alfred J. Lotka and the origins of theoretical population ecology, PNAS 112:9493 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4534218): Lotka 1925 Elements of Physical Biology, Volterra 1926
  • Bacaër 2011, A Short History of Mathematical Population Dynamics ch. 13 (D'Ancona, Adriatic fish markets, First World War)
  • Paine 1966, Food web complexity and species diversity, Am. Nat. 100:65-75 (Mukkaw Bay, 15 to 8 species)
  • Paine 1969 Am. Nat. 103:91 (keystone)
  • Lafferty and Suchanek 2016, Am. Nat. 188:365 (pubs.usgs.gov/publication/70175674)
  • NPS Yellowstone: History of Wolf Management (nps.gov/yell/learn/historyculture/wolf-management.htm: last pack killed 1926, 14 wolves January 1995, 17 in January 1996, 10 from Montana 1997)
  • Wolf Restoration in Yellowstone: Reintroduction to Recovery (nps.gov/articles/wolf-restoration-in-yellowstone-reintroduction-to-recovery.htm: 41 wolves, peak 174 in up to 16 packs, about 100 in 10 packs, about 10% a year)
  • Elk (nps.gov/yell/learn/nature/elk.htm: about 17,000 in 1995, 3,915 in 2013, 6,673 in 2022)
  • The Big Scientific Debate: Trophic Cascades (nps.gov/articles/the-big-scientific-debate-trophic-cascades.htm).

확인한 날: 2026-10-17