[강신종 쌤의 '재미있는 과학이야기' (38)] 생태계

생물과 환경, 에너지를 잘 보존해야
건강하고 균형잡힌 생태계가 유지돼요

통합과학은 물질과 규칙성, 시스템과 상호 작용, 변화의 다양성, 환경과 에너지 등 4개 영역으로 구성되었으며 지난 시간까지는 '3단원 변화와 다양성'에 대하여 이야기하였습니다. 이제 마지막 영역인 '환경과 에너지'에 도달하였으며, 제목에서 언급되었듯이 4단원은 환경과 에너지를 중심으로 이야기를 전개할 것입니다.

영화 마션 이야기

‘환경과 에너지’ 영역에서 제시된 핵심 질문인 “인류는 환경과 에너지 문제를 어떻게 대처하고 있는가?”를 해결하기 위한 일반화된 지식은 첫째로 “생태계의 구성 요소는 서로 밀접한 관계를 맺고 있으며, 지구 환경 변화는 인간 생활에 다양한 영향을 미친다”와 둘째로 “환경 문제를 해결하기 위해서는 에너지의 효율적 활용이 필요하다” 등이 있습니다. 이번 시간에는 생태계의 구성 요소와 보전의 필요성에 대한 이야기를 할 것입니다.

NASA 아레스3 탐사대는 화성을 탐사하던 중 모래 폭풍을 만나게 되면서 팀원인 ‘마크 와트니(맷 데이먼)’가 실종되고 나머지 탐사 대원들은 위기의 순간에 와트니가 사망했다고 판단하여 그를 남기고 지구로 되돌아가면서 영화가 시작됩니다. 그러나 생존한 와트니는 기지에 남은 식량 등을 이용하면서 살아남을 방법을 강구하며, 통신 수단을 동원하여 지구에 자신의 생존을 알리기 위해 노력하게 됩니다. 2015년 상영된 영화 ‘마션(The Martian)’의 줄거리입니다. 영화를 처음 보았을 때 창의적인 영화 소재에 신선한 충격을 받았던 기억이 납니다.

식물학자인 와트니는 자신의 전공을 살려 화성 토양을 기지 안으로 옮긴 뒤 이리듐(77Ir) 촉매를 이용하여 로켓연료인 하이드라진(N2H4)에서 질소(N)를 제거하고 남은 수소(H2)를 산소(O2)와 반응시키는 화학 반응을 이용하여 물()을 만듭니다. 또한 자신의 배설물을 유기농 비료로 사용하는 등 시련을 딛고 화성에서 최초로 감자를 수확하게 되는 이 부분은 생태계를 설명하기 위해 꼭 필요합니다.

교과서에서 생태계는 “군집을 구성하는 각각의 개체군은 다른 개체군, 빛, 온도, 물, 토양 등의 환경과 영향을 주고받으며 살아가는데 이를 통틀어 생태계”라고 정의합니다. 또한 생태계는 생물 요소와 비생물 요소로 나눌 수 있으며, 빛, 온도, 물, 토양 등의 비생물 요소와 각각의 개체군과 다른 개체군 등의 생물 요소로 나눌 수 있습니다.

영화 마션에서 생태계를 찾아보면 기지 안에서 감자를 재배하기 위해 조성한 환경과 와트니를 통틀어 생태계라 할 수 있습니다. 감자, 와트니는 생물 요소이며, 물(), 전구(빛), 토양 등을 비생물 요소로 나눌 수 있습니다.

생태계 변화는 생물변화 일으켜

일반적으로 생태계에서 큰 환경 변화가 일어나지 않으면 생태계를 구성하는 생물 군집의 구성이나 개체 수, 물질의 양, 에너지의 흐름이 안정된 상태를 유지하게 되며, 이와 같이 생태계 구성 요소가 균형을 이루는 상태를 생태계 평형이라 합니다.

KTV에 따르면 1990년부터 시작된 섬진강의 바다화 현상이 심각한 수준이며, 섬진강에는 감성돔 등 바닷고기가 잡히고 있고, 갈매기 떼까지 날아오고 있다고 합니다. 상류에 댐이 하나 둘씩 생기다 보니 담수 유입이 줄어든 게 주된 원인이며, 이처럼 도로와 도시 건설 등과 같이 인간 활동과 홍수, 산사태, 산불 등의 자연 재해의 영향으로 생태계의 평형은 깨질 수 있으며 주변에서 상태계가 파괴되는 사례를 찾는 일은 어렵지 않습니다.

강원도에 있는 대암산 용늪의 습지 환경 복원 등 우리나라를 포함한 세계 각국은 생태계 복원을 위해 많은 노력을 하고 있습니다. 그 이유는 사람을 포함한 모든 생물들이 서로 유기적인 관계를 맺고 살아가는 터전이 생태계이기 때문입니다.

사람이 살아가며 필요한 식량이나 생활 용품, 의약품 등을 생물자원이라고 하며 생물자원 확보는 매우 중요한 입니다. 이런 생물 자원 확보를 위해 생태계의 보전은 반드시 필요합니다.

■ 이 글은 고등학교 1학년 학생들이 배우는 통합과학 내용을 중심으로 구성되었다. 이번 호는 ‘인간을 포함한 생태계의 구성 요소와 더불어 생물과 환경의 상호 관계를 이해하고, 인류의 생존을 위해 생태계를 보전할 필요성이 있음을 추론할 수 있다’는 성취 기준을 중심으로 생태계와 환경에 대해 이야기합니다.

강신종 < 용화여고 교사 >