지구환경과 생태계


Ⅰ. 환경과 자연

지구환경과 생태계

지구의 탄생과 생물권의 진화

지구는 지금으로부터 약 45억∼46억년 전 태양 주위의 작은 행서들이 서로 충돌하 거나 합체되어서 탄생되었습니다. 탄생 당시의 뜨거운 용암으로 뒤덮여 어떤 생물도 살 수 없는 곳이었으나 수많은 시간동안 냉각되어 지각이 형성되고, 수증기와 이산화 탄소로 이루어진 원시대기에서 만들어진 대량의 비에 의해 바다가 형성되었습니다. 그 후 대륙은 약 25억년∼10억년 전에 이르러 작은 대륙들의 충돌·합체에 의하여 형성 되었으며, 그 시기부터 지구 표면의 온도가 현재와 비슷해지면서 지구의 환경도 안정 기에 들어섰습니다.
생물권의 탄생은 약 35억년 전 바다에서 시작되었으며, 태양에너지를 이용하여 간단 한 무기물에서 유기물을 합성하기 시작하였습니다. 이런 과정에서 산소가 발생하였으 며, 산소가 증가함에 따라 여러 생명체가 탄생하였습니다.
이에 약 6억년 전부터는 여러 생물들의 폭발적인 진화가 진행되었고, 약 6,500만년 전에 공룡이 멸종하면서 포유류 시대가 시작되어, 약 250만년 전에야 비로소 우리와 유사한 인류가 출현하게 되었습니다.

지구 환경의 구성

지구는 크게 지구 표면의 약 71%를 차지하고 있는 물로 이루어진 '수권 (Hydrosphere)'과 생물체가 살고 있는 땅의 생물권인 '지권(Lithosphere)', 과 지구를 둘러싸고 대기순환을 통해 탄소와 산소 등을 공급하고 있는 '기권(Atmosphere)', 동물 및 식물, 미생물 등 생물들이 살고 있는 지구의 표층부분인 '생물권(Biosphere)'으로 나눌 수 있습니다.
이렇게 나뉘어 지는 지구에는 다양한 생물들이 '생물권'을 중심으로 한 좁고, 제한적 인 지역에 살고 있습니다. 생물이 살기 위해서는 하늘 위는 너무 춥고 공기층이 엷으 며, 지표면 아래 수km 속은 커다란 바위도 녹일 만큼 뜨겁습니다. 육지의 최대 높이는 약 9km이고 바다의 최대 깊이는 약 10km로서, 생물이 살 수 있는 범위는 자동차로 약 20분 정도 걸리는 거리로 제한되어 있는 것입니다.
또한 식물과 동물은 '생물군계(Biome)'라는 공동체를 이루며 살고 있습니다. 나 무와 다람쥐는 '산림군계'에 속하며 상어와 해조류는 '해양군계'에 속합니다. 다람쥐 는 나무와 집을 짓고 그 열매를 먹으며 삽니다. 해조류는 작은 물고기의 먹이가 됩니 다. 즉, 그들은 나름대로의 질서를 갖춘 시스템 안에 함께 속해 있으며 지구와 함께 살아가고 있습니다.

태양의 역할

태양이 내뿜는 에너지는 생물권에서는 없어서는 안 될 매우 중요한 요소입니다. 이 에너지는 우리에게 빛과 따뜻함, 식량, 물 등을 제공합니다. 매일 같이 태양은 바다, 호 수, 강, 식물의 잎, 토양에 있는 물을 수증기로 만들어 하늘로 올려 보냅니다. 그 수증 기는 하늘 높이 올라가 차가워져서 구름이 됩니다. 그리고 구름은 비나 눈으로 내려 땅 위의 생물들이 살 수 있도록 해주는 것입니다.
녹색식물은 태양빛을 식량으로 바꾸는 놀라운 능력이 있습니다. `엽록소`라는 색소 가 태양에너지를 받아 식물의 잎을 녹색으로 만들고 녹색 잎은 물과 공기에서 탄산가 스를 받아 `글루코스(Glucose)`라는 영양분을 만듭니다. 이것은 식물을 자라게 하는데 주요한 에너지원이 되는 것입니다. 따라서 식물을 먹는 메뚜기, 젖소, 얼룩말 등은 물 론이고 메뚜기를 먹는 새, 얼룩말을 먹는 사자, 젖소의 우유를 마시는 사람은 모두 태 양에너지의 도움을 받는 것이라고 할 수 있습니다.

물의 흐름

생물이 살아가는데 없어서는 안돼는 물은 여러 형태로 존재해 있으며 여러 움직임 을 통해 변화합니다. 지구상의 물의 주요한 움직임을 보면 첫째는 바다·하천·토지를 비롯한 모든 생물에 있던 수분이 날라가는 `증발`입니다. 둘째는 공기 중의 수증기가 비·눈·우박으로 변해 내리는 `강수`입니다. 셋째는 일단 지구표면에 내린 `강수`가 높은 곳에서 낮은 곳을 따라 흘러서 바다로 들어가는 `유수`입니다. 넷째는 식물이 자 기 몸 속에 있는 수분을 밖으로 내보내 공기 속의 수증기를 증가시키는 '증산작용`입 니다. 이러한 물의 원활한 움직임은 인간이 살 수 있는 좋은 환경을 만드는데 필수적 이라고 할 수 있습니다. 바다에서도 물의 흐름이 있습니다. 싱크대 개수구나 목욕탕에서 물이 빠지는 모습을 보면 똑바로 흘러 들어가지 않고 소용돌이치는 것을 알 수 있습니다. 즉 지구의 축을 따라 회전하는 자전작용 때문에 생기는 '코리올리 힘(Coriolis Force)'이라는 것이 물을 소용돌이치게 만드는 것입니다. 바다 속에서는 난류와 한류가 이 힘에 의해 일정한 형 태로 움직이는데 북반구에서는 시계방향으로 남반구에서는 시계 반대방향으로 흐릅니 다. 이러한 난류와 한류의 흐름 속에는 각기 다른 종류의 생물들이 살고 있는데 페루 해안처럼 난류와 한류가 함께 만나는 지역에는 많은 종의 생물체가 살고 있으며 세계 어획량의 7분의 1 가량이 이 조그만 해역에서 이루어진다고 합니다.

공기의 흐름

지구를 감싸고 있는 것이 공기입니다. 이 공기는 지구표면에서부터 높이에 따라 여 러 층으로 나누어집니다. 그 가운데서 생물과 인간에게 영향을 미치는 층은 땅에서부 터 약 11km까지의 높이인데 이곳을 `대류권`이라고 합니다. 대류권에서는 기온과 강우량의 변화가 생기고 바람이 일어남으로써 지구의 생물과 인간의 생존에 많은 영향을 미치고 있습니다. 또한 대류권은 높이 올라갈수록 기온이 낮아지며 여객기가 올라갈 수 있는 최대 높이라고 할 수 있습니다. 오존층을 포함한 성층권은 공기가 희박한 곳인데 태양에서 오는 자외선 중 유해한 일부 자외선을 차단 시켜 인간을 비롯한 지구의 생물을 보호해주며 음속으로 제트기가 날 수 있는 공간이 기도 합니다. 중간권은 높이 올라갈수록 기온이 다시 낮아지며 열권으로 들어가면 다 시 기온이 높아져 600km높이까지 올라가면 1200℃이상이 된다고 합니다. 공기의 움직임은 크게 둘로 나눌 수 있는데 상하로 움직이는 것을 `기류`라 하고 수 평으로 움직이는 것은 `바람`이라고 합니다. 그리고 공기가 매일 변하는 것을 `날씨`라 하며 수 년 동안 날씨의 변화를 분석하여 바람의 방향·기온·강우량 등의 일정한 형 식을 파악한 것을 `기후`라고 합니다. 대개 뜨거운 공기는 위로 올라가고 차가운 공기 는 밑으로 가라앉는 것이 일반적입니다. 더운 지역인 적도지방의 뜨거운 공기는 하늘 로 올라갑니다. 하늘로 올라간 뜨거운 공기는 차가워져서 지구의 추운 지역인 남극, 북극지방까지 수평으로 흘러가 다시 가라앉아 버립니다. 가라앉은 차가운 공기는 다시 지구표면을 따라 적도 지방쪽으로 흘러가서 뜨거운 공기가 되어 하늘로 올라갑니다. 한편 뜨거운 공기가 하늘로 올라가 차가워지면 그 안에 포함되어 있던 수증기가 비 나 눈으로 변해 지구표면에 내립니다. 따라서 적도지방이 다른 지역에 비해 강우량도 많고 습한 것입니다. 바람이 부는 방향은 지구의 자전작용에 의해서 난류와 한류의 흐름과 같이 북반구 에서는 시계방향으로 남반구에서는 시계반대방향으로 불게 됩니다. 이러한 공기의 흐 름은 지구 곳곳의 바람의 방향, 기온, 강우량 등 기후를 특징있게 해주며 생물과 인간 의 생존에 커다란 영향을 미치고 있습니다.

지구의 변화

지구는 끊임없이 변화하고 있습니다. 남극대륙은 지구상에서 가장 추운 곳이지만, 이 얼음 대륙에서 화석 형태로 굳어 있는 열대림의 흔적을 발견했으며, 적도지방의 인 도나 마다가스카르에서는 고대의 빙하 흔적을 발견하기도 하였습니다. 그리고 흥미있는 현상은 현재 각 대륙에 분포하는 생물들이 각각 특이한 양상을 보 인다는 것입니다, 캥거루는 호주에만 살고 있는데 이는 호주대륙이 다른 대륙과 격리 되어 있던 기간과 관계됩니다. 인도의 빙하 흔적이나 남극대륙의 열대림 화석, 캥거루 등은 지구의 지각층이 수천 번 변화되었다는 증거의 일부분입니다. 이것을 `판 구조의 운동`이라고 합니다. 지구는 6개의 큰 지각판과 몇 개의 작은 지 각판들로 되어 있습니다. 지각판은 움직이고 있습니다. 지각판은 지하의 약한 바위들 을 지표면으로 떠오르게 하기도 하고 대륙을 갈라놓아 바다를 넓히기도 합니다. 이러 한 움직임이 대륙도 만들고 산도 만들고 바다도 만듭니다. 지구에서 가장 높은 히말라야 산맥은 `인도-오세아니아 지각판`과 `유라시아 지각판`이 서로 충돌해서 솟아올라 생긴 것입니다. 각 지각판들의 충돌이나 움직임의 방향이 서로 상이하여 지진이 일어 나기도 하며 무서운 화산폭발이 생기기도 하는 것입니다.