Ⅴ-1. 생태계의 구성과 기능

15. 개체군과 군집

정답과 해설

[정답] ④

ㄱ. 종내 경쟁은 1989년보다 밀도가 높은 1987년에 더 심하다.

해설

ㄷ. 생체량은 ‘평균 질량 × 밀도’이다.  지역의 생체량은 1989년에 [eqn: 8 TIMES 0.4=3.2g/m ^{2}], 1987년에 [eqn: 4 TIMES 0.8=3.2g/m ^{2}]로 같다.

ㄴ. 밀도가 감소할 때 개체들의 평균 질량은 증가한다. 이것은 종내 경쟁이 약해지면서 개체의 질량이 증가하기 때문이라고 추론할 수 있다.

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[정답] ➂

ㄱ. 이론적 생장 곡선은 J자 모양을, 실제 생장 곡선은 S자 모양을 나타낸다. 따라서 A가 이론적 색장 곡선, B가 실제 생장 곡선이다.

해설

ㄴ. 환경 저항이 커질수록 개체수의 증가율이 감소한다. 따라서 B에서 환경 저항은 구간 I에서보다 구간 Ⅱ에서 더 크다.

ㄷ. 구간 I에서 그래프의 기울기가 더 급한 A의 개체수 증가율이 B의 개체수 증가율보다 크다.

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[정답] ⑤

ㄱ. 이론상 생장 곡선(A)은 개체군의 개체수가 시간에 따라 기하급수적으로 증가하는 J자형이지만, 실제 생장 곡선(B)은 환경 저항으로 인하여 S자형이 된다.

해설

ㄴ. 환경 저항은 개체군의 밀도가 클수록 커지므로, 구간 Ⅰ보다 Ⅱ에서 크다.

ㄷ. 개체군의 밀도는 개체수에 비례하므로, 구간 Ⅰ보다  Ⅲ에서 크다.

[정답] ③

A에서 참나물의 밀도는 5, 개망초의 밀도는 7, 패랭이꽃의 밀도는 13이다. 참나물의 상대 밀도는 20 %, 개망초의 상대 밀도는 28 %, 패랭이꽃의 상대 밀도는 52 %이다. B에서 참나물, 개망초, 패랭이꽃의 밀도는 모두 10이며, 각각의 상대 밀도는 모두 약 33.3 %이다.

해설

ㄱ. A에서 참나물의 상대 밀도는 20%이다.

ㄴ. B에서 개망초의 개체군 밀도와 패랭이꽃의 개체군 밀도는 모두 10으로 서로 같다.

ㄷ. 식물의 종 수는 A와 B 모두 3종으로 서로 같다.

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[정답] ③

식물 개체군 A의 생장 곡선인 (가)와 식물 개체군 B의 생장 곡선인 (나)는 모두 개체수가 일정 수준이 되면 증가하지 않는 실제 생장 곡선이다. 개체군의 밀도는 개체수를 면적으로 나눈 값이다.

해설

ㄱ. A는 개체군이므로 동일한 종으로 구성된다.

ㄴ. 구간 Ⅰ에서 B는 먹이 부족, 서식지 부족, 전염병 확산 등의 환경 저항을 받는다.

ㄷ. ㉠의 면적으로 [eqn: x]라고 하면 ㉡의 면적은 2[eqn: x]이다. [eqn: t _{1}]에서 A의 개체군 밀도는 [eqn: {200} over {x}]이고, [eqn: t _{2}]에서 B의 개체군 밀도는 [eqn: {100} over {2x}]이다.

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[정답] ➃

ㄱ. Ⅰ에서는 A, B, C의 3종이 서식하는 반면, Ⅱ에서는 A와 B의 2종이 서식하므로 식물의 종 수는 Ⅰ에서가 Ⅱ에서보다 많다.

해설

ㄷ. 밀도는 서식지의 면적에 대한 개체수의 비율이다. Ⅰ과 Ⅱ의 면적은 각각 1m2로 같고, A의 개체수도 Ⅰ과 Ⅱ에서 각각 6으로 같으므로 A의 개체군 밀도는 Ⅰ에서와 Ⅱ에서가 같다.

ㄴ. 개체군은 한 종으로 구성된 집단이다. 그런데 A와 B는 서로 다른 종이므로 Ⅰ과 Ⅱ에서 모두 A는 B와 서로 다른 개체군을 이룬다.

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[정답] ⑤

ㄱ. 구간 Ⅰ에서 증가한 ⓐ의 개체 수는 구간 Ⅰ의 첫 시점에서의 개체 수와 마지막 시점에서의 개체 수의 차이이다. 따라서 그래프의 기울기가 큰 A에서가 B에서보다 많다.

해설

ㄴ. 먹이 부족, 서식 공간 부족, 노폐물 증가, 질병 증가 등의 환경 저항은 실제 환경에서는 항상 작용하며, A의 구간 Ⅱ에서 개체 수가 더 이상 증가하지 않는 것은 환경 저항이 작용하기 때문이다.

ㄷ. B의 개체 수는 t2일 때가 약 60, t1일 때가 약 30으로 t2일 때가 t1일 때보다 많다.

[정답] ④

ㄴ. 제시된 자료는 A와 B가 실제 환경에서 서식할 때 시간에 따른 개체 수를 나타낸 것으로, 실제 환경에서는 항상 환경 저항이 작용한다. 따라서 구간 Ⅰ에서 A에 환경 저항이 작용한다.

해설

ㄷ. 상대 밀도는 모든 종의 개체 수에 대한 특정 종의 개체 수인데, t1에서 t2로 될 때 B의 개체 수는 감소하고, A의 개체 수는 증가한다. 따라서 B의 상대 밀도([eqn: rm {B의``개체수} over {A의``개체수+B의``개체수}]) 는 t1에서가 t2에서보다 크다.

ㄱ. 개체군은 일정한 지역에 같은 종의 개체가 무리를 이루어 생활하는 집단이다. 종 A와 B는 서로 다른 종이므로 한 개체군을 이루지 않는다.

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[정답] ➃

➃ 호랑이가 배설물로 자기 영역을 표시하는 것은 자신의 세력권을 나타내는 것이다.

해설

➀은 순위제, ➁는 리더제, ➂은 사회 생활(분업), ➄는 포식과 피식 관계이다.

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[정답] ②

식물 군집의 천이는 ‘초원(A) → 관목림 → 양수림(B) → 혼합림→ 음수림(C)’의 순으로 진행된다.

해설

ㄷ. C는 천이의 마지막에 안정된 군집을 형성해 극상을 이루는 음수림이다.

ㄱ. 기존의 식물 군집이 산불에 의해 불모지가 된 후 다시 초원에서부터 천이가 시작되므로 2차 천이를 나타낸 것이다.

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ㄴ. A는 초원이므로 A의 우점종은 초본류이다.

[정답] ③

천이 초기에는 지표면에 도달하는 빛의 세기가 상대적으로 강해 양수가 우점하고, 천이 후기에는 표면에 도달하는 빛이 세기가 상대적으로 약해 음수가 우점한다. A는 양수림, B는 음수림이다.

해설

ㄷ. (가)는 산불이 난 후의 천이 과정이므로 2차 천이 과정이다.

ㄱ. A는 혼합림 이전에 조성되는 양수림이다.

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ㄴ. 순생산량은 총생산량에서 호흡량을 뺀 양이므로 ㉠은 순생산량이 아니다.

[정답] ①

호수에서 시작되는 천이는 습성 천이이다. A는 관목림, B는 양수림, C는 음수림이다.

해설

ㄱ. 호수에서 시작되므로 습성 천이를 나타낸 것이다.

ㄴ. 지의류는 건성 천이의 개척자이고, A는 관목림이므로 A의 우점종은 지의류가 아니다.

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ㄷ. B는 양수림이다.

[정답] ①

ㄱ. (가)는 산불이 난 후 토양이 이미 형성되어 있는 지역에서 초본이 개척자가 되어 일어나는 2차 천이를 나타낸 것이다.

해설

ㄴ. 삼림이 발달해 지표에 도달하는 빛의 세기가 줄어들면서 양수림에서 음수림으로 천이가 일어나므로 A는 양수림이고, B는 음수림이다. 그런데 (가)에서 양수림(A) 이후에 음수림(B)까지 천이가 일어났으므로 K는 (가)의 음수림(B)에서 극상을 이룬다.

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ㄷ. 순생산량은 피식량, 고사량과 낙엽량, 생장량으로 구성되어 있다. 따라서 (나)에서 t1일 때 K의 생장량은 순생량보다 작다.

[정답] ➁

ㄴ. (나)에서는 경쟁에서 진 개체군(B)이 서식지에서 사라지는 경쟁 배타가 일어났다.

해설

ㄱ. (나)에서는 경쟁이 일어났다. 분서가 일어나면 두 개체군이 모두 일정 수준의 개체 수를 유지하게 된다.

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ㄷ. (다)에서 A와 C의 개체 수가 모두 증가한 것으로 보아 A와 C는 서로 이익을 주는 상리 공생의 관계이다.

[정답] ➁

ㄴ. (가)에서 A종의 생장 곡선은 S자형으로, 구간 Ⅰ에서 개체수의 증가율을 나타내는 그래프의 기울기가 감소하고 있다. 개체수의 증가율이 감소하는 이유는 개체수가 증가할수록 환경 저항이 커지기 때문이다.

해설

ㄱ. (가)의 S자형 생장 곡선은 실제 생장 곡선이다. 이상적인 조건에서는 개체수가 기하급수적으로 증가하므로 이론적 생장 곡선은 J자형으로 나타난다.

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ㄷ. A종과 B종을 혼합 배양한 (나)에서는 A종이 없어지고 B종만 살아남았다. 이는 두 종 사이에 경쟁 배타 원리가 적용된 결과이다. 만약 A종과 B종이 상리 공생 관계에 있다면 혼합 배양했을 때 두 종의 개체수가 모두 단독 배양했을 때보다 증가하여야 한다.

[정답] ➂

A는 종 2가 종 1에게 손해를 끼치고 있으므로 기생 관계이고, C는 종 1과 종 2가 모두 이익을 얻으므로 상리 공생 관계이다. B는 편리 공생 관계이다.

해설

ㄷ. 콩과식물은 뿌리혹박테리아에게 양분을 공급하고, 뿌리혹박테리아는 공기 중의 질소를 식물이 이용할 수 있는 형태로 고정시킨다.

ㄱ. B는 편리 공생 관계이므로 종 1은 종 2로부터 이익을 얻지만, 종 2는 이익도 손해도 없다(㉠).

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ㄴ. A는 기생이다.

[정답] ➃

ㄴ. 환경 저항은 서식 공간 부족, 먹이 부족, 다른 종과의 경쟁 등 개체군의 생장을 억제하는 요인을 말한다. ㉡에서 B는 환경 저항을 받는다.

해설

ㄷ. B를 제거하면 A는 ㉢에도 서식할 수 있는 것으로 보아 현재와 같이 ㉢에 A가 서식하지 않는 이유는 B와의 경쟁에서 졌기 때문, 즉 경쟁 배타의 원리가 적용되었기 때문이다. 따라서 B를 모두 제거하면 ㉢에서 A가 서식하기 시작하고 A의 개체군 밀도가 증가할 것이다.

ㄱ. A를 제거하여도 B의 서식 범위는 변하지 않는 것으로 보아 B가 ㉠에 서식하지 않는 이유는 경쟁 배타의 원리가 적용되었기 때문이 아니라 B가 건조에 대한 내성이 약하기 때문으로 볼 수 있다.

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[정답] ④

ㄱ. 개체군은 동일한 종의 개체들이 모인 집단이다. 따라서 개체군 A는 동일한 종으로 구성된다.

해설

ㄴ. (가)에서 개체군 사이의 상호 작용의 예로는 경쟁, 상리 공생, 편리 공생, 피식과 포식 등이 있다.

ㄷ. (나)에서 종 ⓐ와 종 ⓑ를 단독 배양했을 때보다 혼합 배양했을 때 개체수 증가가 더 빠르게 일어나는 것을 볼 수 있다. 이것을 통해 종 ⓐ와 종 ⓑ 사이의 상호 작용은 경쟁 배타가 아닌 상리 공생임을 알 수 있다.

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[정답] ②

㉡은 종 1과 2가 둘 다 이익을 얻으므로 상리 공생이다. 그에 따라 ㉠은 기생에 해당한다.

해설

ㄴ. (가)와 (나)에서 개체수를 비교해 보면, A와 B 개체군 모두 단독 배양한 (가)에서보다 혼합 배양한 (나)에서 개체수가 증가하였다. 따라서 (나)에서 A와 B 사이의 상호 작용은 상리 공생(㉡)에 해당한다.

ㄱ. 기생(㉠)의 경우 한 개체군은 손해를 보지만 한 개체군은 이익을 얻으므로 ⓐ는 이익이다.

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ㄷ. (나)의 구간 Ⅰ에서 A와 B 개체군 둘 다 환경 저항을 받아 개체수가 더 이상 증가하지 않고 있다. 그로 인해 A와 B 개체군의 생장 곡선은 둘 다 S자형을 나타내고 있다.

[정답] ①

ㄱ. B가 서식하는 수심의 범위는 (가)에서가 (나)에서보다 넓다.

해설

ㄴ. A를 단독으로 심었을 때도 A는 구간 Ⅰ에서 생존하지 못하므로 Ⅰ에서 A가 생존하지 못한 것은 경쟁 배타의 결과가 아니다.

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ㄷ. A와 B는 서로 다른 종이므로 한 개체군을 이루지 않는다.

[정답] ③

종 A와 종 B는 모두 각각 단독 배양하였을 때보다 혼합 배양하였을 때 증식 속도가 느리며, 종 B는 일정 시간 이후부터는 개체수가 줄어들어 0에 가깝게 줄어들었다. 그러므로 두 종의 상호 작용은 경쟁이다.

해설

ㄱ. [eqn: rm t _{2}]일 때 A의 개체수는 200이고, [eqn: rm t _{1}]일 때 A의 개체수는 100이다.

ㄷ. 이론적 생장 곡선과 같이 가상적인 조건이 아닌 실제 조건에서는 항상 환경 저항이 작용한다. 그러므로 구간 Ⅰ에서도 A와 B 모두에 환경 저항이 작용한다.

ㄴ. (나)에서 A와 B 사이에 나타난 상호 작용은 편리 공생이 아닌 경쟁이다.

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[정답] ①

ㄱ. 서로 다른 종 A~C가 경쟁을 피하기 위해 나무의 서로 다른 구역에서 사는 것은 군집 내 상호 작용인 분서에 해당한다.

해설

ㄴ. 개체군은 한 종으로 구성된 집단이다. B와 C는 서로 다른 종이므로 서로 다른 개체군을 이룬다.

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ㄷ. ㉠은 둘 이상의 종(개체군)이 경쟁을 피하기 위해 먹이나 서식지 등을 나누는 분서에 해당한다. 반면, 꿀벌이 일을 분담하며 협력하는 것은 개체군 내 상호 작용인 사회 생활에 해당한다.

[정답] ⑤

ㄴ. 한 종이 손해를 보는 ㉠이 기생이므로 ㉡은 상리 공생이다.

해설

ㄷ. 스라소니가 눈신토끼를 잡아먹는 것은 포식과 피식에 해당하며, 이때 잡아먹는 스라소니를 포식자, 잡아먹히는 눈신토끼를 피식자라고 한다.

ㄱ. ㉠에서 종 1이 손해를 보므로 ㉠은 기생이다. 기생에서는 한 종은 손해를 보고 다른 종은 이익을 얻으므로 ⓐ는 ‘이익’이다.

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