환경수용력 / 환경수용력을 계산하는 주요 방법론

환경수용력 / 환경수용력을 계산하는 주요 방법론

 

1. 환경수용력

1) 정의

∙ 특정 환경에서 영구히 유지할 수 있는 최대 개체군의 크기

2) 내용

⓵ 환경수용능력은 그 지역의 인구밀도에 한계치를 부여하는 토지잠재력
⓶ 환경과 균형을 이루는 생태적 인구의 밀도를 결정

⓷ 환경수용능력은 가변적

∙지역적으로 환경저항이 강한 지역은 수용력의 폭이 적음

∙같은 지역이라도 시기적으로도 수용능력이 달라짐

∙수용능력은 그 집단의 생태적 적소의 폭에 달려 있음

- 넓은 생태적 적소를 가진 집단은 같은 환경에서도 좁은 생태적 적소를 가진 집단보다 인구밀도를 높일 수 있음

※ 생태적 적소 : 인간 집단이 환경에 적응하고 환경을 이용하는 집단 고유의 방식, 생태적 적소의 폭이 좁다는 것은 그 집단이 환경에서 이용 가능한 자원들 중에서 일부분만 이용하고 있다는 뜻

 

2. 환경수용력 계산방법

1) 그 집단이 식량 생산에 어느 정도의 에너지를 사용하고 있는가를 측정함. 그리고, 그 집단이 얼마의 에너지를 얻고 있는가를 계산함.
∙ 이 계산은 소비하는 모든 식량의 칼로리를 측정하는 것임. 그러면 에너지 투입에 대한 에너지 소비의 비율, 곧 에너지 효율성을 계산해 낼 수 있음.
∙ 즉, 에너지효율성 = 에너지 소비/에너지 투입

 

2) 그 집단의 에너지 요구량을 계산함.
∙ 집단의 에너지 요구량은 성원들의 성, 나이, 키, 규모 등에 달려있고, 구성원들 각자의 균형적인 영양섭취의 요구량에 따라 수용력이 달라짐.

 

3) 로지스틱 방정식

∙ 로지스틱 방정식 (logistic equation)은 생태학에서 개체군 성장의 단순한 모델로 고안된 미분 방정식, 또는 차분 방정식을 말한다.

∙ 혼돈 이론의 초기 연구 대상의 하나로 연구되어 현재는 생태학뿐 아니라 여러 분야에서 응용되어 쓰이고 있다. 
∙ 로지스틱 방정식은 1838년 Verhulst가 고안해 냈다. 

∙ 그는 인구증가를 설명하는 모델로 이 식을 고안한다. 

∙ 이후 독자적으로 같은 식을 제시한 생태학자가 있어 이후 개체군생태학의 기본적인 수학모델로 자리잡는다. 

4) 개체군 증가 모델

∙ 생물의 개체수에 관한 연구는 개체군생태학 분야에 속한다. 

∙ 인구 추산이나, 해충 발생에 대한 예상 등 이용가치도 있어 오래전부터 연구되고 있었다. 

∙ 많은 생물에서는 실제 생존하는 것보다 많은 자손을 만들기 때문에 그들 전부가 살아남는다면 개체수는 지수적으로 증가한다. 그러나 현실은 이와는 다르다. 
∙ 일반적으로는 생물개체수는 정수값을 갖고, 많은 경우 번식은 특정 시기에 일어나기 때문에 개체수 증가는 연속적이 아닌 단계적인 형태를 띤다. 그러나 수학을 간단하게 하기 위해 그 증가도 개체수도 연속적인 값을 갖도록 취급하는 경우가 많다. 
∙ 이 방정식의 해는 지수곡선이 되어 짧은 시간에도 인구폭발을 일으킨다.

∙ 이러한 개체군 성장 모델을 생물개체의 증가가 기하급수적이라고 지적한 것이 맬서스이기 때문에 맬서스적 성장으로 부르기도 한다.

∙ 현실의 생물은 특정 환경에서 생활하고 있고, 그곳에서 생활할 수 있는 개체수의 상한선이 정해져 있다고 보는 것이 자연스럽다.

∙ 곧, 개체수가 많아지면, 그 증가율은 낮아지는 것을 상상할 수 있다. 그래서 이러한 현실적인 개체수 변화를 설명하기 위해서는 다음과 같은 성질을 갖는 식이 필요하다. 

  - 개체 수 0에서 증가율은 0이다.
  - 개체 수가 증가함에 따라 증가율은 감소한다.
  - 환경의 수용 가능 한계 개체 수를 K라고 하면 N=K일 때 증가율은 0이 된다.