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생물다양성과 그 보전

생물다양성은 생명의 다양함으로, 유전자, 종, 생태계의 세 수준이 있어요. 적도 근처에서 가장 높고 면적이 넓을수록 커져요 (log S = log C + Z log A). 비행기의 리벳처럼 모든 종이 중요해요. 지금 종이 빠르게 사라지는 이유는 '악의 4중주' 때문이에요: 서식지 파괴와 분절, 남획, 외래종 침입, 공멸(함께 멸종). IUCN 적색 목록(적색 자료집)은 종을 '관심 대상'부터 '절멸'까지 등급으로 나눠요. 생명을 지키는 방법은 서식지 내 보전(핫스팟, 국립공원, 야생동물 보호구역, 생물권 보전지역, 신성한 숲, 람사르 습지)과 서식지 외 보전(동물원, 식물원, 종자 은행, 유전자 은행)이에요.

🎬 단계별 이야기

  1. 북극에서 적도까지 걸으며 종의 수를 세어 봐요. 막대가 점점 커져요. 추운 곳에는 적고 열대에는 많아요. 조사하는 면적을 두 배로 늘리면 종이 더 많이 나오지만 두 배는 아니에요. 이것이 종-면적 곡선이에요.
  2. 비행기는 수천 개의 리벳으로 붙어 있어요. 한두 개를 빼도 날 수 있어요. 계속 빼면 어느 날 날개가 떨어져요. 생태계 속 종도 이 리벳과 같아요.
  3. 나무 60그루의 숲을 지켜봐요. 도로와 농지가 숲을 자르고(서식지 파괴), 사람들이 너무 많이 캐고, 외래종이 들어오고, 짝이 된 생물이 함께 죽어요(공멸). 숲은 작은 조각으로 쪼개져요.
  4. IUCN 적색 목록은 위험 정도로 종을 나눠요: 관심 대상, 준위협, 취약, 위기, 심각한 위기, 야생 절멸, 절멸. 가운데 세 개를 '위협받는 종'이라고 해요.
  5. 생물권 보전지역은 고리 모양이에요. 가운데는 손대지 않는 핵심 지역, 그 둘레는 연구와 교육을 위한 완충 지역, 가장 바깥은 사람들이 살고 농사짓는 전이 지역이에요.
  6. 자유 체험: 국립공원, 보호구역, 생물권 보전지역, 신성한 숲, 람사르 습지, 동물원과 종자 은행 중 하나를 골라 어떻게 생명을 지키는지 읽어 봐요.

팁: 3D 화면을 드래그하면 돌아가요. 두 손가락으로 확대할 수 있어요.

🤔 헷갈리는 점, 한 번에 해결

열대는 왜 추운 지역보다 종이 더 풍부할까요?

아주 오랫동안 빙하기가 없어서 진화할 시간이 더 길었고, 기후가 안정적이라 종이 한 가지에 특화될 수 있고, 햇빛이 많아서 먹이도 많아요. 3D에서 열대 막대가 가장 높아요.

넓은 면적에 종이 더 많다면, 면적을 두 배로 늘렸을 때 왜 종은 두 배가 되지 않나요?

처음 면적에서 이미 많은 종이 발견되었고, 새 면적은 일부 새로운 종만 더해 주기 때문이에요. 보라색 종-면적 곡선이 휘어서 완만해지는 이유예요.

종 몇 개가 사라져도 생태계가 정말 힘들어질까요?

처음에는 괜찮을 수 있어요, 비행기가 리벳 몇 개를 잃는 것처럼요. 하지만 하나씩 잃을 때마다 약해지고, 핵심종이나 많은 손실은 무너짐을 일으킬 수 있어요. 3D에서 리벳을 빼 보고 너무 적게 남으면 비행기가 기우는 것을 보세요.

생물다양성 손실의 원인 중 가장 큰 것은 무엇일까요?

서식지 파괴와 분절이에요. 3D에서 숲이 작은 조각으로 쪼개지는 것을 보세요. 넓은 활동 범위가 필요한 동물은 조각 속에서 살아남을 수 없어요.

위기(endangered)와 심각한 위기(critically endangered)는 무엇이 다를까요?

둘 다 위협받는 종이지만, 심각한 위기는 IUCN 사다리에서 한 칸 더 위예요. 야생에서 멸종할 위험이 극도로 높아요. 3D에서 주황 칸(EN) 위에 있는 빨강 칸(CR)을 보세요.

생물권 보전지역은 보호받는 곳인데 왜 사람이 안에 살까요?

핵심 지역만 사람의 활동이 없어요. 완충 지역은 연구와 교육을 허용하고, 전이 구역은 지역 주민이 지속 가능하게 살고 농사짓는 곳이에요. 3D의 오두막은 가장 바깥 노란 고리에만 있어요.

종을 살리는 데 동물원이 국립공원보다 나을까요?

보통은 아니에요. 서식지 내 보호는 종이 자연의 집에서 먹이, 짝, 행동을 그대로 유지하게 해 줘요. 동물원과 종자 은행(서식지 외)은 아주 위험한 종을 위한 대비책이에요. 선택기에서 '국립공원'과 '동물원 / 종자 은행'을 비교해 보세요.

생물다양성이란? 세 가지 수준

생물다양성은 생명의 모든 수준에서 나타나는 생물의 다양함을 뜻해요. 이 말은 과학자 에드워드 윌슨 덕분에 널리 알려졌어요.

종은 모두 몇 개일까?

지금까지 이름이 붙은 종은 약 150만 종이지만, 과학자들은 전체가 약 700만 종쯤일 거라고 추정해요. 기록된 종의 70% 이상이 동물이고 곤충이 가장 큰 무리예요. 인도는 세계 땅의 약 2.4%뿐이지만 종은 약 8%를 가지고 있어서, 12개의 거대 다양성 국가 중 하나예요.

생물다양성의 패턴

위도에 따른 변화

적도에서 극으로 갈수록 다양성이 줄어요. 적도 근처의 콜롬비아에는 새가 약 1,400종 있지만, 먼 북쪽의 그린란드에는 약 56종뿐이에요. 아마존 열대우림은 지구에서 생명이 가장 풍부한 곳이에요.

열대가 더 풍부한 이유: (1) 수백만 년 동안 빙하기의 방해를 받지 않아서 종이 생겨날 시간이 길었어요. (2) 기후가 안정적이고 예측할 수 있어서 종이 한 가지에 특화될 수 있어요. (3) 일 년 내내 햇빛이 많아서 생산성이 높아요.

종-면적 관계

탐험가 알렉산더 폰 훔볼트는 조사한 면적이 넓을수록 종의 수가 늘지만 어느 정도까지만이라는 것을 알아챘어요. 로그-로그 그래프에서는 직선이 돼요:

log S = log C + Z log A

S = 종 풍부도, A = 면적, Z = 기울기(회귀 계수), C = Y절편이에요. 작은 지역에서는 생물 무리나 장소와 상관없이 Z가 약 0.1~0.2예요. 대륙처럼 아주 넓은 면적에서는 Z가 더 가팔라서 약 0.6~1.2예요.

생물다양성이 중요한 이유

안정성과 생산성

오랜 기간의 야외 실험(데이비드 틸먼)에서 종이 많은 구역일수록 해마다 총 생물량의 변동이 적고 생산성도 높았어요. 풍부한 생태계는 더 안정적이에요.

리벳 포퍼 가설

폴 에를리히는 생태계를 비행기에, 종을 리벳에 비유했어요. 리벳 몇 개를 잃는 것은 괜찮을 수 있지만, 많이 잃거나 '날개'에 있는 핵심 리벳(핵심종) 하나를 잃으면 시스템 전체가 무너질 수 있어요.

왜 신경 써야 할까?

생물다양성의 손실: 악의 4중주

IUCN은 최근 500년 동안 약 784종의 멸종을 기록했어요. 도도(모리셔스), 콰가(아프리카), 태즈메이니아늑대(호주), 스텔러바다소(러시아) 같은 종이에요. 오늘날의 멸종 속도는 자연 속도보다 100배에서 1,000배 빠르다고 보는데, 대부분 사람 때문이에요. 이를 여섯 번째 대멸종이라고 불러요.

종이 사라지면 식물 생산이 줄고, 가뭄과 병해충에 대한 저항력이 낮아지며, 물 이용이나 질병 순환 같은 과정이 덜 안정돼요.

네 가지 원인 (악의 4중주)

  1. 서식지 파괴와 분절: 가장 큰 원인이에요. 열대우림은 한때 땅의 약 14%를 덮었지만 지금은 약 6%예요. 큰 서식지가 작은 조각으로 잘리면 넓은 땅이 필요한 동물(큰 고양잇과, 철새)이 줄어요.
  2. 남획: 너무 많이 잡는 것. 스텔러바다소와 여행비둘기는 사냥으로 사라졌어요. 바다 물고기도 많은 종이 너무 많이 잡혀요.
  3. 외래종 침입: 빅토리아호에 넣은 나일농어는 시클리드 물고기 200종 넘게 없앴어요. Parthenium(당근풀), Lantana, 부레옥잠은 인도 생태계를 해쳐요. 아프리카 메기 Clarias gariepinus는 토종 메기를 위협해요.
  4. 공멸(함께 멸종): 한 종이 사라지면 그 종에 기대어 사는 종도 함께 죽어요. 숙주에 붙어 사는 기생충, 또는 식물과 그 식물의 유일한 꽃가루받이 곤충이 그 예예요.

멸종위기종과 적색 자료집

세계자연보전연맹(IUCN)은 적색 목록을 관리해요. 처음에는 적색 자료집으로 인쇄되었어요. 각 종이 멸종에 얼마나 가까운지 기록해요.

등급쉬운 설명
관심 대상 (LC)흔하고 지금은 위험하지 않아요
준위협 (NT)곧 위협받는 종이 될 수 있어요
취약 (VU)야생에서 위험이 높아요
위기 (EN)위험이 매우 높아요
심각한 위기 (CR)위험이 극도로 높아요
야생 절멸 (EW)동물원이나 농장에서만 살아요
절멸 (EX)어디에도 한 마리도 남지 않았어요

VU, EN, CR을 합쳐 위협받는 종이라고 해요. 인도의 예: 호랑이와 갠지스강돌고래는 위기(EN), 인도능에(Great Indian bustard)와 가비알은 심각한 위기(CR)예요. 적색 자료집은 보호 계획을 세우고, 사람들에게 알리고, 급히 도움이 필요한 종을 찾는 데 쓰여요.

보전: 서식지 내 보전과 서식지 외 보전

서식지 내(in situ, 현지) 보전은 종을 자연의 집에서, 생태계 전체와 함께 지켜요. 종이 자연스러운 관계를 그대로 유지하므로 가장 좋은 방법이에요. 예: 핫스팟, 보호구역, 신성한 숲.

서식지 외(ex situ, 현지 밖) 보전은 종을 원래 집 밖에서 지켜요. 종이 너무 위험해서 특별한 돌봄이 필요할 때 써요:

나라들도 함께 노력해요. 지구 정상회의(리우데자네이루, 1992)에서 생물다양성 협약이 만들어졌고, 지속가능발전 세계 정상회의(요하네스버그, 2002)에서는 손실 속도를 줄이자는 목표를 세웠어요.

생물다양성 핫스팟

핫스팟은 (1) 종의 수가 아주 많고, (2) 고유종(다른 곳에는 없는 종)이 많으며, (3) 원래 식물 덮개를 많이 잃어 위협이 큰 지역이에요. 이 개념은 노먼 마이어스가 내놓았어요.

처음에는 핫스팟 25곳이 정해졌고, 나중에 더해져 34곳이 되었어요(지금은 약 36곳). 이들을 모두 합쳐도 지구 땅의 2% 미만이지만 전체 종의 아주 큰 몫을 가지고 있어요. 이곳을 강하게 보호하면 지금의 멸종 속도를 최대 30%까지 줄일 수 있어요.

인도와 닿아 있는 핫스팟: 서고츠 산맥과 스리랑카, 인도-버마, 히말라야 (니코바르 제도는 순다랜드 핫스팟에 속해요).

보호구역: 국립공원, 야생동물 보호구역, 생물권 보전지역, 람사르 습지

인도에는 국립공원이 100곳 넘고 야생동물 보호구역이 550곳 넘어요.

신성한 숲

신성한 숲은 종교나 문화적 믿음 때문에 지역 공동체가 지키는 숲 조각이에요. 그곳에서는 아무도 나무를 베거나 사냥하지 않아서, 희귀종과 고유종이 사는 안전한 집이 돼요.

예: 메갈라야의 카시와 자인티아 언덕, 라자스탄의 아라발리 언덕, 카르나타카와 마하라슈트라의 서고츠 산맥, 마디아프라데시와 차티스가르의 사르구자, 찬다, 바스타르. 메갈라야에서는 일부 신성한 숲이 많은 희귀 식물의 마지막 피난처예요. 공동체의 전통이 강력한 보전 도구가 될 수 있음을 보여 줘요.

시험에는 무엇이 나올까

자주 나오는 문제: 종-면적 관계를 설명하고 식을 쓰기, 열대에 다양성이 더 큰 이유 쓰기, 리벳 포퍼 가설 설명하기, 악의 4중주를 예와 함께 나열하고 설명하기, 핫스팟을 정의하고 인도의 핫스팟 이름 쓰기, 서식지 내와 서식지 외 보전의 차이, 국립공원과 보호구역과 생물권 보전지역의 차이, 신성한 숲이란 무엇인가, 적색 자료집이란 무엇인가. 짧은 사례형 문제는 외래종이나 사라진 꽃가루받이 곤충을 설명하고 원인의 이름을 묻는 경우가 많아요.

핵심 공식과 정의

풀이 예제

1. 어떤 식물 무리에서 C = 20, Z = 0.2예요. 면적이 100,000 m²일 때 예상되는 종 수는? (log 100,000 = 5)

log S = log 20 + 0.2 × 5 = 1.301 + 1 = 2.301. S = 10^2.301 ≈ 200종.

2. Z = 0.2일 때 면적이 32배 커지면 종 수는 몇 배가 될까요?

S ∝ A^Z 이므로 S는 32^0.2 = 2배가 돼요 (2⁵ = 32이므로). 면적이 32배 커져도 종은 두 배만 늘어요.

3. 10 km²의 섬에 도마뱀이 40종 있어요. Z = 0.3일 때 1,000 km²의 섬에 있는 종 수를 추정해 보세요.

면적 비 = 100. S₂ = 40 × 100^0.3 = 40 × 10^0.6 ≈ 40 × 3.98 ≈ 159종, 약 160종.

4. 각 경우의 손실 원인을 쓰세요: (a) 빅토리아호의 나일농어, (b) 숙주 물고기가 멸종하자 기생충도 죽음, (c) 사냥으로 사라진 여행비둘기, (d) 고속도로를 내려고 벤 숲.

(a) 외래종 침입, (b) 공멸, (c) 남획, (d) 서식지 파괴와 분절.

5. 야생 개체 수가 크게 줄어 동물원에서만 살아남은 종은 적색 목록의 어떤 등급일까요? '위협받는 종'에 해당할까요?

야생 절멸(EW). 위협받는 세 등급(VU, EN, CR)보다 더 심각해요. 서식지 외 개체군만 남아 있어요.

6. 각각 서식지 내인지 서식지 외인지 분류하세요: 카지랑가 국립공원, 종자 은행, 메갈라야의 신성한 숲, 희귀 사슴의 초저온 보존 정자, 칠리카 람사르 습지.

서식지 내: 카지랑가, 신성한 숲, 칠리카. 서식지 외: 종자 은행, 초저온 보존 정자.

7. 한 마을 사람이 보호림 근처에서 소를 방목하고 땔감을 모으고 싶어 해요. 국립공원 핵심 지역, 보호구역, 생물권 보전지역 전이 구역 중 각각 어디에서 가능할까요?

국립공원: 둘 다 안 돼요. 보호구역: 야생동물에 해가 없다면 땔감 채집은 허용될 수 있고, 방목은 보통 제한돼요. 생물권 전이 구역: 가능해요, 사람들이 살면서 지속 가능하게 땅을 써요.

자주 하는 실수

연습 퀴즈

1. 악의 4중주에 속하지 않는 것은?
2. log S = log C + Z log A 에서 Z는 무엇을 뜻할까요?
3. 리벳 포퍼 가설을 내놓은 사람은?
4. 신성한 숲은 어떤 보전의 예일까요?
5. 람사르 협약이 지키려는 것은?

연습: 직접 풀어 보세요

답을 입력하거나 고른 뒤 확인을 누르세요. 막히면 힌트를 보세요. 풀이는 답을 낸 뒤에 나타나요.

자주 묻는 질문

서식지 내 보전과 서식지 외 보전은 무엇이 다른가요?

서식지 내 보전은 국립공원, 보호구역, 생물권 보전지역, 신성한 숲처럼 종을 자연 서식지 안에서 지켜요. 서식지 외 보전은 동물원, 식물원, 종자 은행, 초저온 보존처럼 서식지 밖에서 지켜요.

생물다양성 핫스팟이란 무엇인가요?

종 풍부도가 매우 높고, 고유종이 많고, 위협 수준도 높은 지역이에요. 전 세계에 34곳(지금은 약 36곳)이 있고, 인도는 서고츠-스리랑카, 인도-버마, 히말라야 핫스팟에 걸쳐 있어요.

적색 자료집이란 무엇인가요?

IUCN이 종을 멸종 위험에 따라 관심 대상부터 절멸까지 나열해 관리하는 기록이에요. 취약, 위기, 심각한 위기 종을 위협받는 종이라고 해요.

배우는 곳

Canada (Ontario)Grade 12B. Species and Spaces
NetherlandsHAVO 5 (eindexamenjaar)Evolution
NetherlandsVWO 6 (eindexamenjaar)Evolution
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIXI. Biodiversity, threats and protection
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIXIV. Regional variety of Poland's natural environment
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IVXVIII. Biodiversity, threats and protection
RomaniaClasa a IX-aDiversity and conservation of life
RomaniaClasa a IX-aBiosphere and soils – geographic diversity
RomaniaClasa a XII-aHuman ecology
Spain2º ESOEcology and sustainability
Spain2º ESOChallenges of today's world
Spain3º ESOEcology and sustainability
Spain1º BachilleratoEcology and sustainability
Spain2º BachilleratoSustainability of Spain's physical environment
CBSE (India)Class 12Ecology and Environment
England (GCSE, A level)Year 114.7 Ecology
England (GCSE, A level)Year 123.4 Genetic information, variation and relationships
England (GCSE, A level)Year 123.1 The living environment
England (GCSE, A level)Year 123.1.6 Ecosystems under stress (Section C option)
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 8MS-LS2 Ecosystems
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Ecosystems: interactions, energy and dynamics
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Biological evolution: unity and diversity
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Ecology
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12The Living World: Biodiversity
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Global Change
South Korea고등학교 3학년Ecosystems and interactions
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 9Invertebrate biodiversity and adaptation
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 13Ecology and biodiversity
FrancePremièreContemporary environmental issues
FranceTerminaleA history of life
Russia11 классEcology
China高一Compulsory 2
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