Ⅴ-1. 생태계의 구성과 기능

16. 에너지 흐름과 물질 순환

정답과 해설

[정답] ➂

ㄱ. 생태 피라미드는 먹이 사슬에서 각 영양 단계에 속하는 생물의 개체 수, 생체량, 에너지양을 하위 영양 단계부터 상위 영양 단계로 순서대로 쌓아올린 것이다. 생태계에서 에너지양은 영양 단계가 높아질수록 전달되는 에너지의 양은 감소하므로 에너지양은 생산자가 가장 많고, 1차 소비자, 2차 소비자 순으로 적다. 따라서 A는 생산자이다.

해설

ㄷ.  (가)의 생산자가 가진 에너지양은 1000, 1차 소비자의 에너지양은 100, 2차 소비자의 에너지양은 20이므로 상위 영양 단계로 갈수록 에너지양은 감소한다. 또한 (나)의 생산자가 가진 에너지양은 1000, 1차 소비자의 에너지양은 150, 2차 소비자의 에너지양은 15이므로 (나)도 상위 영양 단계로 갈수록 에너지양이 감소한다.

ㄴ. 2차 소비자의 에너지 효율(%)은 [eqn: {2차`소비자의`에너지양} over {1차`소비자의`에너지양} ` TIMES `100]이다. (가)에서 2차 소비자의 에너지 효율은 20 %(= [eqn: {20} over {100} TIMES 100])이고, (나)에서 2차 소비자의 에너지 효율은 10 %(=[eqn: {15} over {150} TIMES 100])이다. 따라서 2차 소비자의 에너지 효율은 (나)에서보다 (가)에서 높다.

바로알기

[정답] ②

D는 생산자, C는 1차 소비자, B는 2차 소비자, A는 3차 소비자이다.

해설

ㄷ. 상위 영양 단계의 에너지는 하위 영양 단계가 가지는 에너지의 일부를 얻는 것이므로 상위 영양 단계로 갈수록 각 영양 단계의 에너지양은 감소한다.

ㄱ. C는 1차 소비자이다.

바로알기

ㄴ. 에너지 효율은 A가 20 %이고, C가 10 %이므로 A가 C의 2배이다.

[정답] ④

ㄴ. (나)에서 1차 소비자의 에너지 효율이 10 %라고 하였고, 생산자의 에너지가 1000이므로 1차 소비자의 에너지양인 ㉠은 100이다.

해설

ㄷ. (가)에서 1차 소비자의 에너지 효율은 [eqn: {100} over {1000} TIMES 100]=10 %이고, 2차 소비자의 에너지 효율은 [eqn: {15} over {100} TIMES 100]=15 %이며, 3차 소비자의 에너지 효율은 [eqn: {3} over {15} TIMES 100]=20 %이다. 따라서 상위 영양 단계로 갈수록 에너지 효율은 증가한다.

ㄱ. 생태 피라미드 중 에너지 피라미드는 먹이 사슬의 각 영양 단계에 속하는 생물의 에너지양을 하위 영양 단계부터 상위 영양 단계로 차례로 쌓아 올린 것이다. 따라서 가장 아래쪽에 위치한 A는 생산자이다.

바로알기

[정답] ④

ㄴ. 총생산량은 생산자가 광합성을 통해 생산한 유기물의 총량이다. 순생산량은 총생산량에서 생산자 자신의 호흡량으로 소비하고 남은 양이며, 생장량은 순생산량에서 피식량과 고사량, 낙엽량을 제외한 나머지 양이다. 따라서 A는 (가)에서 A는 호흡량, B는 피식량 + 고사량(낙엽량 포함)이다.

해설

ㄷ. (나)에서 천이가 진행됨에 따라 구간 Ⅰ에서 순생산량은 감소하고 호흡량은 커지므로, [eqn: {rm A(호흡량) it} over {순생산량}]은 증가한다.

ㄱ. 초식 동물은 생산자인 식물을 섭취하고 호흡을 통하여 에너지를 얻는다. 따라서 초식 동물의 호흡량은 B 중의 일부인 피식량에 해당한다.

바로알기

[정답] ①

㉠은 호흡량, ㉡은 순생산량이다.

해설

ㄱ. 총생산량에서 피식량, 고사량, 낙엽량, 생장량을 뺀 ㉠은 호흡량이다.

ㄴ. 생산자가 광합성을 통해 생산한 유기물의 총량은 총생산량이다.

바로알기

ㄷ. 생산자의 피식량은 1차 소비자의 섭식량과 같다. 1차 소비자의 섭식량은 1차 소비자의 호흡량, 배설량, 사체량, 생장량 등으로 구성된다.

[정답] ⑤

총생산량은 호흡량과 순생산량을 합한 것이다. 순생산량은 고사량, 낙엽량, 생장량, 피식량을 합한 것이다.

해설

ㄴ. Ⅱ에서 총생산량에 대한 호흡량의 백분율이 67.1 %이므로 총생산량에 대한 순생산량의 백분율은 32.9 %이다.

ㄷ. Ⅰ의 총생산량이 Ⅱ의 총생산량의 2배이므로 Ⅰ의 생장량이 Ⅱ의 생장량보다 1.5배 많다.

ㄱ. Ⅰ과 Ⅱ의 호흡량은 식물 군집의 호흡량이므로 초식 동물의 호흡량은 포함되지 않는다.

바로알기

[정답] ③

식물 군집이 생산한 총 유기물을 총생산량이라고 하며, 이 중 식물의 호흡량을 제외한 부분을 순생산량이라고 한다.

해설

ㄱ. 호흡량보다 총생산량이 항상 많으므로 A는 총생산량, B는 호흡량이다.

ㄷ. 구간 Ⅱ에서 B는 증가하고 A에서 B를 뺀 순생산량은 감소하므로 [eqn: rm {B} over {순생산량}]은 시간에 따라 증가한다.

ㄴ. 구간 Ⅰ은 양수림이 출현한 직후이므로 여전히 천이가 진행되고 있는 시기이다. 극상은 음수림이 형성되고 완성되는 시기이므로 구간 Ⅰ에서 이 식물 군집은 극상을 이루지 않았다.

바로알기

[정답] ②

㉠은 총생산량, ㉡은 순생산량이다.

해설

ㄴ. 순생산량에는 식물 군집의 생장량, 고사량, 피식량, 낙엽량 등이 포함된다.

ㄱ. 호흡량은 총생산량에서 순생산량을 뺀 양이다. 그러므로 A의 호흡량은 구간 Ⅰ에서가 구간 Ⅱ에서보다 적다.

바로알기

ㄷ. 생산자가 광합성을 통해 생산한 유기물의 총량은 총생산량이다. 총생산량은 ㉡이 아니라 ㉠이다.

[정답] ①

ㄱ. 총생산량=호흡량+순생산량이므로 값이 큰 ㉠은 총생산량이다.

해설

ㄴ. 초식 동물의 호흡량은 피식량에 포함되므로 B에 포함된다.

바로알기

ㄷ. 순생산량은 총생산량-호흡량으로, 구간 Ⅰ에서가 구간 Ⅱ에서보다 많고, 생물량은 구간 Ⅱ에서가 구간 Ⅰ에서보다 많으므로 [eqn: {순생산량} over {생물량}]은 구간 Ⅱ에서가 구간 Ⅰ에서보다 작다.

[정답] ⑤

ㄱ. 과정 (가)는 토양 속의 질산 이온이 대기의 질소 기체로 되는 탈질소 작용이다.

해설

ㄴ. 과정 (나)는 대기 중의 질소 기체가 토양 속의 암모늄 이온으로 되는 질소 고정 작용으로, 뿌리혹박테리아나 아조토박터와 같은 일부 미생물에 의해 일어난다.

ㄷ. 과정 (다)는 암모늄 이온이 질산 이온으로 산화되는 질화 작용으로, 이에 관여하는 세균을 질화 세균이라고 한다.

[정답] ➁

(가) 질소 고정 세균에 의해 대기 중의 질소가 암모늄 이온으로 고정되는 과정이다.

해설

(나) 질화 세균(아질산균, 질산균)에 의해 암모늄 이온이 질산 이온으로 전환되는 과정이다.

(다) 탈질소 세균에 의해 질산 이온이 질소 기체가 되어 대기 중

으로 돌아가는 과정이다.

ㄴ. 질산균은 질화 작용(나)에 관여한다.

ㄱ. 대기 중의 질소는 매우 안정한 상태로 식물이 직접 이용할 수 없다.

바로알기

ㄷ. (다)는 탈질소 작용이다.

[정답] ④

(가)는 질소 고정 작용, (나)는 질화 작용, (다)는 탈질소 작용이다.

해설

ㄱ. 뿌리혹박테리아는 질소 고정 세균이다. 따라서 과정 (가)에 작용한다.

ㄷ. 탈질소 세균(질산 분해 세균)은 탈질소 작용에 관여한다.

ㄴ. 과정 (나)는 질소 동화 작용이 아니라 질화 작용이다.

바로알기

[정답] ④

A는 소비자로부터 전달된 질소 화합물을 분해하여 암모늄 이온(NH4+)을 생성하는 분해자이다. B는 암모늄 이온(NH4+)과 질산 이온(NO3-)을 흡수하여 질소 동화에 이용하는 생산자이다. ㉠은 질화 과정, ㉡은 탈질소 과정이다.

해설

ㄴ. 질산균(질화 세균)은 질화 과정(㉠)에 관여한다.

ㄷ. 탈질소 세균(질산 분해 세균)은 탈질소 과정(㉡)에 관여한다.

ㄱ. A는 분해자이다.

바로알기