[자연환경관리기술사 80회] 해양생태계에서 1차 생산에 미치는 제한요인
[자연환경관리기술사 115회] 생태계의 제한요인
참고 자료: 현대생태학(p.24), 김준호 외
* 제한요인과 환경 복합체
생물의 환경은 많은 요인들로 구성되어 있다. 식물생리학자인 Blackman(1905)이 제창한 제한요인의 법칙은 각 요인의 이해에 도움이 된다. 그러나 이보다 먼저 나왔던 Liebig의 최소량의 법칙은 보편성이 부족하다.
제한요인의 법칙(law of limiting factors)에 의하면 몇 개의 요인에 의해 결정되는 어떤 반응의 속도는 가장 부적합한 요인에 의해 제한된다는 것이다. 예를 들면, 이른 아침에 빛이 너무 적고, 한낮에 온도가 너무 높아서 광합성 반응이 제한되는 경우가 있다.
농부나 정원사는 제한요인의 법칙을 잘 이해하고 있으므로, 수확을 늘이기 위하여 칼슘이 부족한 토양에 칼슘을 보충한다. 칼슘이 보충되면 인 등의 다른 무기염류가 제한요인이 될 것이다. 무기염류뿐 아니라 수분의 결핍이나 과다, 심한 저온이나 고온도 제한요인이 될 수 있다.
제한요인의 법칙은 인(P)이 조류(algae)의 생장을 제한하고 있는 호소에도 적용된다. 조류가 필요로 하는 다른 물질은 대개 충분하므로 세제나 잔디의 화학비료나 쓰레기의 형태로 인이 호소에 유입되면 조류의 생장이 증가한다. 이에 따라 호소에는 바람직하지 않은 현상이 나타난다. 생산의 증가 자체가 문제일 수 있고, 조류가 죽어서 바닥에 쌓여 부패하면 산소 부족으로 물고기가 죽을 수 있으며, 부패되지 않은 조류의 일부가 계속 쌓이면 바닥이 높아져 호소는 보다 빨리 메워질 수도 있다.
제한요인이 아닌 물질이 호소에 유입되는 경우는 그 물질이 조류의 영양분일지라도 크게 문제 되지 않는다. 예를 들어 호소에 칼슘이 더 많이 유입되더라도 조류는 번성하지 않는데, 이는 조류가 필요로 하는 양보다 더 많은 칼슘이 있었기 때문이다.
제한요인의 법칙은 아주 간단하여 쇠사슬의 강도는 가장 약한 고리가 결정한다는 속담과 같은 듯이 있다. 그러나 환경요인이 상호작용을 하기 때문에 이 말이 항상 맞는 것은 아니다. 두 요인의 각각의 효과를 알아도 이들의 상호작용 효과를 항상 예측할 수는 없다. 어떤 요인의 과다가 다른 요인의 부족을 보상하는 경우가 있다. 가재가 살 수 있는 최고 수온은 수중의 산소 농도가 낮을 때에 29℃이지만 산소 농도를 높여주면 32℃까지 상승한다.
두 요인이 상승적으로 작용할 경우 그 복합 효과는 개개의 효과들을 합한 것보다 더 크다. 다소 부적합한 요인들이 상승적으로 작용하면 그 지역에 특정 생물이 전혀 서식할 수 없게 되는 경우도 있다. 어떤 남조 세균은 DDT나 염분 중 하나만 작용할 때에는 생장이 가능하지만, 이 두 요인이 동시에 작용하면 세포가 분열하지 못한다. 강의 상류에서 사용한 DDT가 하구에서 염분과 작용하여 남조류의 증식에 심각한 문제를 일으킬 수 있다.
