생태 피라미드

동네 작은 가게 하나를 운영하기 위해 수많은 농장과 공장이 필요한 것처럼, 꼭대기 포식자 한 마리를 살리기 위해 그 아래 엄청난 양의 풀과 초식동물이 받쳐주는 계단식 구조예요.

정의 먹이 사슬에서 각 영양 단계(먹고 먹히는 위치)에 속한 생물의 개체 수, 생물량(무게), 에너지를 아래에서부터 차례대로 쌓아 올린 그림이에요. 위로 갈수록 전달되는 에너지가 급격히 줄어들기 때문에 대개 피라미드 모양으로 좁아져요.

왜 위로 갈수록 좁아질까요?

뷔페에 음식이 아무리 많아도 우리가 먹고 소화하고 숨 쉬는 데 대부분 써버리는 것처럼, 생물도 자기가 얻은 에너지를 살아가느라 거의 다 소모해요. 식물이 햇빛으로 만든 에너지 중 다음 단계인 메뚜기에게 실제로 전달되는 양은 보통 10퍼센트 남짓에 불과해요.

메뚜기가 풀을 뜯어 먹어도, 그 풀의 에너지는 메뚜기의 체온 유지, 점프하기, 호흡 등에 쓰이고 배설물로도 빠져나가요. 메뚜기의 몸을 이루는 살과 근육으로 축적되어 개구리의 먹이가 되는 에너지는 극히 일부뿐이에요.

개구리를 먹은 뱀, 뱀을 먹은 독수리로 올라갈 때마다 에너지가 10분의 1씩 줄어들어요. 그래서 맨 꼭대기 포식자를 먹여 살리려면 바닥에 엄청나게 거대한 생산자 층이 튼튼하게 받쳐주어야만 해요.

생태 피라미드는 무엇을 기준으로 재느냐에 따라 크게 세 가지 종류로 나뉘어요. 살아있는 생물의 마릿수를 세는 '개체수 피라미드', 생명체의 총 무게를 측정하는 '생물량 피라미드', 그리고 에너지를 측정하는 '에너지 피라미드'가 있어요.

대개 풀 수백만 포기 위에 메뚜기 수만 마리, 개구리 수천 마리, 매 한 마리가 사는 모습처럼 셋 다 위로 갈수록 좁아져요. 하지만 거대한 참나무 한 그루에 수천 마리의 애벌레가 붙어사는 숲에서는 개체수 피라미드가 뒤집힌 항아리 모양이 되기도 해요.

생물의 크기가 제각각이기 때문에 생기는 일이에요. 비록 겉모습인 개체수나 무게는 환경에 따라 잠시 뒤집힐 수 있지만, 흘러가는 에너지를 측정하면 어떤 생태계든 예외 없이 완벽한 피라미드 형태를 유지해요.

넓은 바다에서는 눈으로 보기에 매우 신기한 현상이 나타나요. 바다의 1차 생산자인 식물성 플랑크톤의 전체 무게보다, 그것을 먹고사는 동물성 플랑크톤이나 작은 물고기의 무게가 더 무거운 역피라미드 모양의 생물량이 관찰되거든요.

어떻게 밥보다 먹는 입이 더 무거운데 생태계가 무너지지 않고 유지될까요? 비밀은 바로 '성장 속도(회전율)'에 있어요. 식물성 플랑크톤은 몸집이 아주 작지만 번식 속도가 믿을 수 없을 만큼 빨라서, 먹히는 족족 몇 시간 만에 새로운 개체로 채워져요.

즉 한순간 사진을 찰칵 찍어 무게만 재면 작아 보이지만, 일 년 동안 만들어낸 에너지의 총량을 계산하면 여전히 식물성 플랑크톤이 압도적으로 많아요. 생태계의 기초를 지탱하는 법칙은 바다에서도 한 치의 오차 없이 작동하고 있는 셈이에요.

✕ 오해

생태계의 피라미드는 어떤 경우에도 항상 똑바른 삼각형 모양이다.

✓ 사실

거대한 나무 한 그루에 곤충이 많은 숲이나 바다 생태계에서는 개체수나 생물량 피라미드가 일시적으로 뒤집힐 수 있어요. 다만 에너지 피라미드는 어떤 경우에도 결코 뒤집히지 않아요.

1 아프리카 사바나 초원에서 수만 마리의 얼룩말과 누우 떼에 비해 사자의 수가 손에 꼽힐 만큼 적은 현상이에요.

2 거대한 참나무 한 그루가 수백 마리의 애벌레와 새들을 먹여 살리는 숲의 개체수 분포예요.

💡 그러니까 한마디로

생태 피라미드는 상위 단계로 갈수록 에너지가 약 10%만 전달되어 자연스럽게 좁아지는 생태계의 균형 구조예요.