먹이사슬과 토양의 건강 (2)

2. 먹이사슬과 토양의 건강 (2)

먹이사슬은 어떻게 측정되나?

측정기술은 아래의 먹이사슬을 구분하는 데 사용된다.

계수(counting)

세균, 곰팡이, 원생생물, 절지동물 등의 생물군 또는 세균 포식성, 곰팡이 포식성, 일반 포식성 선충 등은 계산을 통해 계측되며, 생물량으로 전환시킬 수 있다.

* 직접 계수 - 현미경이나 눈으로 각각의 생물을 헤아림. 모든 생물들이 계수될 수 있으며, 어떤 것은 형광성을 이용하여 계수된다.

* 접시배양 계수 - 토양시료로 키워서 군락을 이루는 세균이나 곰팡이 수를 헤아림.

활성 능력의 측정

활성능력은 토양에서 생성되거나 식물 잔재물 같은 기질의 감소로 발생하는 부산물(이산화탄소 등)을 측정하거나, 생물집단의 대부분에서 생산하거나 특정생물 군에서 생산하는 메탄가스 등을 측정함으로써 결정된다.

 

이러한 측정치는 생물군락이 할 수 있는 총체적인 “일”을 반영한다. 총제적인 생물학적 활성은 일정 부분이 특정 시간 동안 활동하는 모든 생물 활동의 합이다.

* 호홉 - 이산화탄소 생산을 측정한다. 이 방법은 어떤 생물(식물, 병원균, 또는 기타 토양 생물)이 이산화탄소를 생산하는지 구분할 수 없다.

 

* 질산화율 - 암모늄을 질산 형태로 바꿔주는 생물종의 활성을 측정한다.

 

* 분해율 - 유기성 잔재물 또는 cotton strips의 분해속도를 측정한다.

세포 구성물의 측정

모든 토양생물의 총 생물량 또는 군락의 특수한 특성을 토양생물의 구성성분을 측정하여 추정할 수 있다.

* 생물량 탄소, 질소 또는 인산 - 살아 있는 세포의 양분함량을 측정하여 생물의 총 생물량을 예측하는 데 사용할 수 있다.

 

* 효소 - 살아 있는 세포나 토양에 부착된 효소를 측정한다. 잠재적인 활성능력을 예측하거나 생물학적 군락을 특성을 예측할 때 이용할 수 있다.

 

* 인지질과 기타 지질류 - 곰팡이나 방선균 등 그룹의 생물량과 군락의 고유한 특성을 제공한다.

 

* DNA와 RNA - 군락 특유의 특성을 제공하고, 특정 종이나 그룹의 존재를 검출할 수 있다.

복잡성이란 무엇인가?

먹이사슬의 복잡성이란 토양 내 생물종과 다른 생물종과 요인이다. 예를 들어, 세균 포식성선충 10종을 갖는 토양은 세균 포식성선충, 곰팡이 포식성선충,  일반 포식성선충을 포함하는 10종의 선충보다 덜 복잡하다. 복잡성은, 아주 오래된 더글라스 전나무가 자라는 토양에서 나타나는 먹이사슬을 아래 그림으로 나타낸 것 같이, 결정될 수 있다. 이 먹이사슬 도표의 각 박스는 토양계 내에서 비슷한 역할을 하는 기능적 생물집단을 나타낸다. 에너지의 이동이 화살표로 표시되었고 한생물이 다른 생물을 먹이로 할 때 발생한다. 복잡한 생태계는 단순한 생태계보다 더 많은 기능적 집단과 더 많은 에너지 이동이 이루어진다.

토양계를 떠나기까지 에너지의 회전율은 각 생태계의 기능적 군락의 수에 따라 다르다. 더글라스 전나무계 내에서는, 한 생물에서 다른 생물로 또는 기능적 그룹간의 에너지 전환이 20회 이상 일어난다. 반대로 동굴이나 식물잔재물이 거의 없는 재배지에서는 토양생태계 도식에서 오른쪽으로 진행되는 고등포식자를 많이 갖지 못한다. 에너지와 양분은 몇 안 되는 생물에 의해 순환될 것이다. 토양관리 방법에 따라 토양에서의 기능적 군락과 복잡성의 수는 바뀌게 된다. 농지와 같이 토양관리의 강도가 심한 계는 기능적 군락의 수가 다르다. 작물선택, 경운작업, 식물 잔재물 관리방법, 농약의 사용과 물의 관개방법은 토양생물들의 터전을 변화시키고 먹이사슬의 복잡성을 변화시킨다.

그림. 몇몇 생태계에서 먹이사슬의 복잡성

 

* 관련내용보기 : 먹이사슬과 토양의 건강 (1)