학문
생태계의 군집 천이 과정에서 산불 후 이차 천이가 빠른 이유가 궁금해요
용암 대지 같은 맨땅에서 시작하는 1차 천이와 산불이나 벌목 후 시작하는 2차 천이의 진행 속도 차이가 궁금합니다. 토양과 유기물, 씨앗이 남아있는 2차 천이 환경에서 초본류와 목본류가 차례로 극상군집을 이루어가는 생태학적 원리가 알고 싶어요.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 생태계의 군집 천이는 한 지역에 사는 생물의 종류와 개체 구성이 시간에 따라 변화하면서 새로운 군집으로 바뀌어 가는 과정인데요, 천이는 시작 환경에 따라 1차 천이와 2차 천이로 구분되며, 일반적으로 산불이나 벌목 이후 발생하는 2차 천이가 용암 대지처럼 토양이 없는 곳에서 시작하는 1차 천이보다 훨씬 빠르게 진행됩니다. 가장 중요한 이유는 2차 천이에서는 식물이 살아가는 데 필요한 토양과 영양분, 종자와 뿌리 같은 생물학적 기반이 상당 부분 남아 있기 때문입니다. 우선 1차 천이는 화산 폭발로 만들어진 용암 대지나 빙하가 물러난 뒤 드러난 암석 지대처럼 토양이 거의 없는 곳에서 시작됩니다. 처음에는 지의류와 이끼류처럼 척박한 환경에서도 살아갈 수 있는 생물이 정착하는데요, 이들은 암석 표면을 풍화시키고 유기물을 축적하여 토양이 형성되는 데 기여합니다. 이후 토양이 점차 발달하면 초본식물이 자랄 수 있고, 낙엽과 죽은 생물의 잔해가 분해되면서 유기물과 무기 양분이 축적됩니다. 이러한 변화가 반복되면서 관목과 나무가 정착할 수 있는 환경이 만들어지며, 1차 천이에서는 생물의 정착뿐 아니라 토양을 형성하고 환경을 개선하는 과정까지 거쳐야 하므로 오랜 시간이 필요합니다.
반면 산불이나 벌목 이후의 2차 천이에서는 토양이 대체로 유지됩니다. 산불이 발생하더라도 불의 강도와 지속 시간에 따라 차이가 있지만, 토양 속 뿌리와 종자, 일부 미생물은 살아남을 수 있습니다. 또한 토양에는 이전 식물에서 유래한 유기물과 무기 양분이 남아 있고, 주변 지역에서 바람이나 동물에 의해 종자가 유입될 수도 있는데요, 따라서 식물이 정착하기 위한 조건이 이미 어느 정도 갖추어져 있어 새로운 식생이 빠르게 회복될 수 있습니다. 특히 땅속에 남은 뿌리나 지하줄기에서 새싹이 자라면 종자 발아를 거치지 않고도 식생이 다시 형성됩니다. 2차 천이의 초기에는 빛을 많이 필요로 하고 생장 속도가 빠른 초본식물이 먼저 번성하는 경우가 많습니다. 이들은 짧은 시간 안에 빠르게 자라 토양을 덮고 침식을 줄이며, 죽은 식물체를 통해 유기물을 추가합니다. 이후 관목과 어린 나무가 자라기 시작하면 식물의 높이와 잎의 양이 증가하고, 토양의 그늘과 습도, 온도 조건도 달라집니다. 시간이 지나면서 빛이 부족해지는 환경에 적응한 나무나 경쟁력이 높은 수종이 자리를 넓히고, 식물의 층위가 발달하면서 동물과 미생물의 서식 환경도 함께 변화합니다. 이처럼 먼저 정착한 생물이 환경을 바꾸고, 변화한 환경이 다음 생물의 정착을 가능하게 하는 과정이 천이를 진행시키는 중요한 원리라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
채택된 답변안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
이차 천이는 산불 뒤에도 토양 유기물 뿌리 씨앗 , 미생물이 남아 있어 처음부터 토양을 만드는 과정이 필요하지 않아 훨씬 빠릅니다. 초본류가 먼저 자리 잡고 관목 교목으로 이어지며 군집 구조가 점차 복잡해집니다. 1차 천이는 맨땅에서 시작해 훨씬 느립니다.
1차 천이는 용암 대지 등 맨땅에서 시작해 토양 형성부터 거쳐야 하므로 수백 년 이상 걸립니다.
반면 2차 천이는 산불이나 벌목 후에도 토양과 유기물은 그대로 남아 있어 수십 년 내로 빠르게 진행되는 것입니다.
다시 말해 2차가 빠른 가장 큰 원인은 영양분이 포함된 성숙한 토양이 이미 마련되어 있기 때문입니다.
또한 지하에 남아 있던 종자와 생존한 뿌리마 지하줄기를 통해 식물이 빠르게 발아하고 자라날 수 있고, 토양 속 균근균과 미생물 네트워크가 남아 있어 식물의 영양 흡수와 물질 순환이 곧바로 이뤄질 수 있습니다.
복원 과정은 말씀하신 것처럼 먼저 햇빛을 좋아하는 초본류가 번성하여 토양 유실을 막고 유기물을 공급하고, 이어서 생장 속도가 빠른 관목과 햇빛을 좋아하는 양수림이 자라나 숲의 골격을 이룹니다.
그리고 양수가 만든 그늘에서 그늘에 강한 음수림이 세력을 점차 확장해 나가는 방식이죠.