개체군
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1. 개요
개체군은 특정 공간 내 동일 종의 개체 집합으로, 개체군 생태학, 집단유전학, 사회과학 등 다양한 분야에서 연구된다. 개체군은 개체 수, 밀도, 연령 구성 등의 특징을 가지며, 멸종 위기 동물, 농업, 장기 생태 연구 등에서 중요한 개념으로 활용된다. 사회과학에서는 인구 증가, 인구 계획 등과 관련하여 연구되며, 세계 인구는 2022년 80억 명을 넘어섰다.
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- 집단생태학 - 인구
인구는 특정 지역 또는 국가에 거주하는 사람들의 총수를 의미하며, 출산율, 사망률, 이주 등의 요인에 따라 시대별로 변화하면서 현재 지속적인 증가 추세를 보이고 있고, 경제, 사회, 환경 등 다양한 측면에 영향을 미친다. - 집단생태학 - 인구 밀도
인구 밀도는 특정 지역의 인구수를 면적으로 나눈 값으로, 인구 분포와 과밀 정도를 나타내는 지표이며, 다양한 계산 방법과 함께 도시 계획, 환경 관리 등 여러 분야에서 활용되고, 높거나 낮은 밀도는 사회·경제적 문제를 일으킬 수 있다. - 개체군 - 지리학
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유전적 부동은 집단 내 대립형질 빈도가 무작위로 변하는 현상으로, 집단 크기가 작을수록 영향이 커지며 자연 선택과 함께 작용하여 진화에 영향을 미친다.
개체군 | |
---|---|
개체군 정보 | |
정의 | 특정 지역에 서식하는 동일 종의 생물 개체들의 집단 |
특성 | 개체 밀도 출생률 사망률 연령 구조 성비 유전자 풀 |
개체군 생태학 | |
연구 분야 | 개체군의 크기, 구조, 분포 변화를 연구하는 생물학의 한 분야 |
중요성 | 생물 다양성 보전, 해충 관리, 질병 확산 예측 등에 활용 |
개체군 동태 | |
개체군 성장 | 출생률과 이입률이 사망률과 이출률보다 높을 때 발생 |
개체군 감소 | 사망률과 이출률이 출생률과 이입률보다 높을 때 발생 |
개체군 유지 | 출생률과 이입률이 사망률과 이출률과 같을 때 발생 |
개체군 조절 요인 | |
밀도 의존적 요인 | 경쟁 포식 기생 질병 |
밀도 비의존적 요인 | 기후 자연재해 환경 오염 |
개체군 연구 방법 | |
직접 계수법 | 특정 지역 내의 모든 개체를 직접 세는 방법 |
표본 추출법 | 특정 지역 내의 일부 표본 구역을 선정하여 개체수를 세고, 이를 전체 지역으로 추정하는 방법 |
표시 재포획법 | 개체군 내의 일부 개체를 포획하여 표식을 한 후, 다시 놓아주고 일정 시간이 지난 후 다시 포획하여 표식된 개체의 비율을 이용하여 개체수를 추정하는 방법 |
개체군과 관련된 개념 | |
군집 | 특정 지역에 서식하는 모든 생물 개체군의 집합 |
생태계 | 생물 군집과 비생물적 환경과의 상호 작용 시스템 |
생물다양성 | 지구상에 존재하는 모든 생물 종과 그들이 이루는 생태계의 다양성 |
2. 개체군의 정의
생태학에서 개체군(population)은 같은 종에 속하며 같은 지리적 영역에 서식하고 유성 생식이 가능한 유기체들의 집단이다.[2][3] 유성 생식 개체군의 영역은 그 영역 내의 어떤 이성 쌍 사이에서도 근교 교배가 가능하고 다른 영역의 개체와의 잡종보다 더 가능성이 높은 영역이다.[4]
인간의 경우, 모든 인간은 같은 종인 *호모 사피엔스*에 속하기 때문에 인종의 차이에 의해 근교 교배가 제한되지 않는다.
개체군은 특정 공간 내에 존재하는 동일 종 개체의 전체이며, 다른 개체군으로부터 격리되어 있다. 개체군 내 개체들은 서로 '상호작용'하거나 잠재적으로 상호작용할 수 있는 상태에 있다. 이 상호작용은 동종 개체 간 관계이며, 경쟁, 협동, 이타, 공격적인 배척, 중립 등이 있다. 개체군 내부에서는 개체 간 관계에 따라 개체가 단독으로 존재하기도 하고, 서로를 끌어들여 집단을 형성하기도 한다. 그러나 적어도 생식에 관해서는 동일 지역의 동일 종 개체는 서로 관계를 가져야 하므로, 잠재적으로 관계를 맺는 집단이라고 볼 수 있다.
개체군은 동일한 종 또는 그보다 작은 단위(아종, 변종)의 개체로 구성된다. 여러 종이 마치 동일 종처럼 종간과 같은 관계를 갖는 경우는 '''이종 개체군'''이라고 부른다.
2. 1. 개체군과 무리의 관계
개체군이라는 단어에서 무리가 연상되지만, 개체군과 무리는 다른 개념이다. 무리는 어떤 개체군의 개체들이 밀접하게 모여 있는 상태이며, 그 개체군 내 개체 간 관계의 결과 중 하나이다. 집단을 만들지 않는 생물에게도 개체군은 존재할 수 있다.[1]반대로, 무리를 만드는 경우, 그것이 개체군에 해당한다고 생각하는 것도 좋지 않다. 예를 들어, 원숭이에는 번식 가능한 수컷을 암컷들이 둘러싸는 집단을 만드는 경우가 많지만, 그런 경우 어린 수컷은 별도로 집단을 만든다. 이 경우 어떤 무리를 선택하더라도, 그것은 개체군 안에서 특정한 경향을 가진 집단일 뿐이며, 그것들을 모두 포함하는 집단을 생각하지 않으면 개체군으로서 완결되지 않는다.[1]
2. 2. 데임 (Deme)
개체군에서 일반적으로 번식이 이루어지고 유전자 흐름이 일어나는 단위를 번식 집단 또는 '''데임'''(deme)이라고 부른다. 데임은 무리 하나인 경우도 있고 여러 무리를 포함하는 경우도 있다. 집단유전학에서 "population"(집단)이라고 부르는 경우에는 일반적으로 데임을 가리킨다. 데임과 생태학의 개체군 개념은 유사하지만, 반드시 일치하는 것은 아니다.3. 개체군의 특징
개체군은 개체 수, 개체군 밀도, 연령 구성, 출생률, 사망률 등의 속성을 갖는다.[26] 이러한 요소들을 연구하는 것을 '''개체군 생태학'''이라고 하며, 특히 개체 수 문제를 중심으로 다룬다. 개체군은 구체적인 종을 대상으로 하므로, 종의 특성으로서의 생태와 습성을 연구하는 측면도 있으며, 이를 '''개체 생태학'''(autecology) 또는 '''종 생태학'''(species ecology)이라고 부르기도 한다. 생태학에서는 연구 대상 집단의 계층이 최소 단위인 개체에서 개체군, 군집, 생태계, 경관으로 이어진다.
개체군 밀도는 인구 밀도와 같이 일정한 공간에서 생활하는 개체수 또는 생체량으로 다음과 같이 계산된다.[26]
:
: D : 밀도, N : 개체수, S : 서식지의 넓이
개체수는 시간을 두고 주기적으로 변화한다. 장기적으로 개체수의 증가나 감소를 관찰하기도 하며,[26] 환경의 급격한 변화로 인해 개체수가 크게 변화하는 대발생 현상이 일어나기도 한다.[26]
개체군 내에서는 먹이, 생활 공간, 배우자 등을 차지하기 위해 경쟁을 하면서도 생태적 지위를 형성하는 질서를 이룬다.[26]
- '''세력권'''(텃세권): 포유류와 조류는 일정한 공간을 독점하여 다른 개체의 접근을 막는 행동을 하기도 한다.[26]
- '''순위제''': 어류, 조류, 포유류 등은 힘의 서열에 따라 순위가 결정되기도 한다.[26]
- '''리더제''': 한 마리의 리더가 집단을 통솔하여 먹이를 얻거나 위험에 대처하기도 한다.[26]
- '''사회생활''': 일부 동물들은 개체군 안에서 복잡한 사회 관계를 형성하기도 한다.[26]
3. 1. 개체군의 크기
개체군의 크기는 개체군이 차지하는 '''분포역'''의 크기와 '''개체 수'''의 크기, 이 두 가지 측면에서 볼 수 있다.[26] 면적과 서식 가능한 개체 수 사이에는 밀접한 관계가 있다. 개체 수는 개체군의 존속에 매우 중요한데, 개체 수가 너무 적으면 예상치 못한 사건으로 인해 개체 수가 급감하여 멸종 위기에 처하거나(예: 대나무의 대량 고사로 인한 자이언트판다의 위기),[26] 근친 교배로 인한 부정적인 영향이 커질 위험이 있다.[26] 따라서 같은 면적의 분포역이라도 분단되면 멸종 위험이 크게 증가한다.[26] 서식지가 단절되어 개체군 내 개체 수가 최소존속가능개체수(MVP) 이하로 떨어지면, 유전적 다양성을 가진 개체군을 오랫동안 유지하기 어렵게 된다.[26]3. 2. 지역 개체군
어떤 종의 '''개체군'''은 여러 '''지역 개체군'''으로 나뉘어 있다. 개체군을 언급할 때는 이 점에 주의해야 한다. 연구 대상에 따라서는 매우 좁은 범위를 정하여 대상으로 삼는 경우도 있다(어떤 배추밭의 배추흰나비 개체군 등). 그러나 그 경우는 더 큰 개체군에서 추출한 표본으로 보고 있다.[26]환경 보호 및 종 보전 문제를 다룰 때도 지역 개체군은 중요한 개념이다. 종의 멸종은 먼저 지역 개체군의 소멸로부터 시작되기 때문이다. 일본 환경성이 작성하는 레드 리스트에서는 종(아종·변종) 단위의 범주와 별도로 부록 자료로서 "멸종 위기에 처한 지역 개체군"을 설정하고 있다.[26]
4. 집단유전학
집단유전학에서는 개체군에서 나타나는 대립형질 발현빈도가 세대가 지남에 따라 변화하여 일정 세대가 되면 하나의 형질만이 살아남는 고착 현상을 보인다.[27] 집단유전학은 이러한 고착의 원인을 찰스 다윈의 자연선택에 의한 진화 압력, 유전자 부동, 유전자 이동, 인위적 선택 등으로 설명한다.[28][29] 즉, 다양한 대립 형질 가운데 보다 환경에 적응하기 유리한 형질을 가진 개체가 더 많은 자손을 남기게 되고, 이것이 반복되면 결국 어느 시점에서는 집단 내에서 하나의 형질만이 남게 된다.
유전학에서 '집단'은 구성원 간에 교배가 가능한 유기체 집합으로 정의되며, 이들은 일반적으로 수정 능력이 있는 자손을 얻기 위해 배우자를 교환할 수 있다. 이러한 번식 집단은 감모덤(gamodeme)으로도 알려져 있으며, 모든 구성원이 동일한 종에 속함을 의미한다.[5]
감모덤이 매우 크다면(이론적으로 무한대에 가까워진다면) 모든 유전자 대립유전자는 그 안에서 배우자에 의해 균일하게 분포되어 있으며, 이 감모덤은 팬믹틱(panmictic)이라고 한다. 이러한 상태에서 대립유전자(배우자) 빈도는 적절한 이차 방정식을 전개하여 유전자형(접합자) 빈도로 변환할 수 있으며, 이는 양적 유전학을 확립한 로널드 피셔(Sir Ronald Fisher)가 보여준 바와 같다.[6]
이는 자연에서 거의 발생하지 않는다. 분산 제한, 선택적 교배, 대격변 또는 기타 원인을 통한 배우자 교환의 국지화는 서로 내부에서 배우자를 비교적 균일하게 교환하지만 이웃 감모덤과는 사실상 분리된 작은 실제 감모덤으로 이어질 수 있다. 그러나 이웃과의 교환 빈도가 낮을 수 있다. 이것은 큰 유성 집단(팬믹틱)이 더 작고 겹치는 유성 집단으로 분해되는 것으로 볼 수 있다. 이러한 팬믹시아의 실패는 전반적인 집단 구조에 두 가지 중요한 변화를 가져온다. (1) 구성 요소 감모덤은 서로 및 이론적 팬믹틱 원래 집단과 비교할 때 대립유전자 빈도가 다르다(이는 분산으로 알려져 있으며, 그 세부 사항은 적절한 이항 방정식의 전개를 사용하여 추정할 수 있다). (2) 전체 감모덤 집합에서 동형 접합성 수준이 증가한다. 동형 접합성의 전반적인 증가는 근교계수(f 또는 φ)로 정량화된다. 모든 동형 접합체의 빈도가 증가한다(유해한 것과 바람직한 것 모두). 감모덤 집합의 평균 표현형은 팬믹틱 원래 집단보다 낮으며, 이는 근교 약세로 알려져 있다. 그러나 일부 분산 계통은 팬믹틱 원래 집단보다 우수하고, 일부는 거의 같으며, 일부는 열등하다는 점에 유의하는 것이 가장 중요하다. 각각의 확률은 이항 방정식에서 추정할 수 있다. 식물 및 가축 육종에서 분산의 효과를 의도적으로 활용하는 절차(예: 계통 육종, 순계 육종, 역교배)가 개발되었다. 분산 지원 선택은 가장 큰 유전적 진전(ΔG=표현형 평균의 변화)으로 이어지며, 분산이 없는 선택보다 훨씬 강력하다. 이는 모두가미(무작위 수정)[7] 및 자가가미(자가 수정) 감모덤[8] 모두에 해당한다.
5. 생태학
생태학의 주요 연구 중 하나는 개체군을 관찰하는 것이다. 생태학에서 개체군(population)은 같은 종에 속하며 같은 지리적 영역에 서식하고 유성 생식이 가능한 유기체들의 집단이다.[2][3] 유성 생식 개체군의 영역은 그 영역 내의 어떤 이성 쌍 사이에서도 근교 교배가 가능하고 다른 영역의 개체와 교배하는 것보다 더 가능성이 높은 영역이다.[4]
인간의 경우, 모든 인간은 같은 종인 *호모 사피엔스*에 속하기 때문에 인종의 차이에 의해 근교 교배가 제한되지 않는다.
특정 지역의 특정 종의 개체군은 관찰된 개체 수를 기반으로 해당 지역의 총 개체군을 계산하기 위해 링컨 지수를 사용하여 추정할 수 있다. 개체군은 개체 수, 개체군 밀도, 연령 구성, 출생률, 사망률 등의 속성을 갖는다. 이러한 요소들을 연구하는 것이 개체군 생태학이다.
개체군의 크기는 분포역의 크기와 개체 수의 크기라는 두 가지 측면이 있다. 서식 면적과 개체 수에는 분명한 관계가 있으며, 개체 수는 개체군의 존속에 중요한 요소이다. 개체 수가 적으면 돌발적인 현상으로 인한 급감으로 멸종 위기에 처하거나(예: 대나무의 대량 고사로 인한 자이언트 판다의 위기) 근친 교배로 인한 악영향의 위험이 커진다. 따라서 같은 면적의 분포역이 있더라도, 분단되면 멸종 위험이 급격히 증가한다. 서식지 단절 등으로 개체군에 포함된 개체 수가 최소존속가능개체수(MVP) 이하가 되면 유전적으로 다양한 개체군을 장기간 유지할 수 없게 된다.
개체군은 여러 지역 개체군으로 나뉘어 있다. 연구 대상에 따라서는 매우 좁은 범위를 정하여 대상으로 삼는 경우도 있지만(예: 배추밭의 배추흰나비 개체군), 이는 더 큰 개체군에서 추출한 표본으로 간주한다.
환경 보호 및 종 보전 문제를 다룰 때도 개체군은 중요한 개념이다. 종의 멸종은 먼저 지역 개체군의 소멸로부터 시작되기 때문이다. 일본 환경성이 작성하는 레드 리스트에서는 종(아종·변종) 단위의 범주와 별도로 "멸종 위기에 처한 지역 개체군"을 부록 자료로 설정하고 있다.
5. 1. 개체군 생태학의 주요 개념
- 개체군 밀도: 인구 밀도와 같이 일정한 공간에서 생활하는 개체수 또는 생체량으로 다음과 같이 계산된다.[26]
:
: D : 밀도, N : 개체수, S : 서식지의 넓이
- 개체수 변화: 시간을 두고 주기적으로 변화하는 개체수의 증가나 감소를 관찰한다. 비교적 오랜 시간이 걸리는 장기적 변화를 관찰하기도 한다. 환경의 급격한 변화로 인해 개체수의 변화가 크게 일어나는 대발생 현상이 일어나기도 한다.
- 상호관계: 개체군 내에서는 먹이, 생활 공간, 배우자 등을 차지하기 위해서 여러 가지 형태의 경쟁을 하면서도 생태적 지위를 형성하는 질서를 이룬다.[26]
- * 세력권: 포유류와 조류에서는 일정한 공간을 독점하여 다른 개체의 접근을 막는 행동을 하는 경우가 있다. 텃세권이라고도 한다.
- * 순위제: 어류, 조류, 포유류 등에서 힘의 서열에 따라 순위가 결정되는 경우이다.
- * 리더제: 한 마리의 리더가 집단을 통솔하여 먹이를 얻거나 위험에 대처하는 경우이다.
- * 사회생활: 일부 동물들은 개체군 안에서 복잡한 사회 관계를 형성하기도 한다.
6. 연구
생태학에서 특정 지역의 특정 종의 개체군은 링컨 지수를 사용하여 추정할 수 있다. 링컨 지수는 관찰된 개체 수를 기반으로 해당 지역의 총 개체군을 계산한다.
개체군 연구는 여러 분야에서 이루어진다. 보전유전학에서는 야생 동물의 계통 분류와 개체군의 유전적 다양성을 측정하여 개체군 병목 현상 등에 대처한다.[30] 농업에서는 해충 개체군을 줄이기 위해 노력한다.[32] 대한민국에서는 국가장기생태연구를 통해 조류와 포유류 등의 개체군을 조사하는 등, 생태계 변화를 이해하기 위한 장기 생태 연구가 진행되고 있다.[33]
6. 1. 멸종 위기 동물
보전유전학에서는 야생 동물의 계통 분류와 개체군의 유전적 다양성 측정을 통해 다른 건강한 상태의 개체군과 비교하여 이들이 유전적으로 얼마나 건강한지를 측정한다. 이러한 연구는 개체군 병목 현상과 같은 상황에 대한 대처를 가능하게 한다.[30]멸종 위협에 처한 동물의 개체군을 야생에 복귀시키기 위해서는, 우선 그 개체군이 어느 정도의 절멸 위험에 처해있는가에 대한 정확한 진단이 필요하다. 개체군 생존분석은 각종 자연환경 요소 및 해당 종의 다양한 생태적인 변수들을 이용하여, 개체군이 현재 처한 절멸 위협 정도와 미래의 절멸 가능성, 그리고 개체군 유지를 위한 최소개체군의 크기 등에 대한 정보를 제공하여, 야외 개체군의 관리 및 복원 계획을 효과적으로 수립하도록 하는 데 큰 도움을 주고 있다. 국제 자연 보호 연맹의 ‘재도입을 위한 지침(IUCN Guidelines for Re-introductions)’에서는 장기적인 개체군 관리를 위해 재도입을 하고자 하는 종에 대하여, 재도입 사업 시작 전에 개체군 생존분석을 실시할 것을 권고하고 있다.[31]
6. 2. 농업
농업에서는 농작물에 유해한 영향을 주는 해충의 개체군을 줄이기 위해 노력한다. 환경 변화로 개체군이 크게 증가한 해충을 억제하지 못할 경우 농업 생산량에 큰 타격을 줄 수도 있다.[32]6. 3. 장기 생태 연구
생태계의 변화를 이해하기 위해 개체군에 대한 장기 생태 연구가 진행되고 있다. 대한민국에서는 국가장기생태연구를 통하여 조류와 포유류 등의 개체군을 조사하고 있다.[33] 1997년부터 2007년까지 진행된 대한민국의 주요 조류 개체군 조사에서는 그동안 감소세를 보이던 참새, 제비와 같은 종들이 다소 증가하는 추세로 안정화되고 있다고 보고하고 있다.[34]7. 사회과학에서의 인구
사회학과 인구 지리학에서 인구는 위치, 인종, 민족, 국적, 또는 종교와 같이 공통적인 특징을 가진 인간 집단을 의미한다.
7. 1. 세계 인구
UN에 따르면, 세계 인구는 2022년 11월 15일에 80억 명을 돌파했다.[9] 이는 2012년 3월 12일 이후 10억 명이 증가한 것이다. UNFPA는 이러한 규모의 인구 증가가 전 인류에게 전례 없는 과제와 기회를 제공한다고 밝혔다.[10]미국 인구조사국은 2006년 2월 24일에 세계 인구가 65억 명에 달했다고 발표했다. 국제연합 인구기금은 1999년 10월 12일을 세계 인구가 60억 명에 도달한 날로 지정했는데, 이는 1987년 50억 명, 1993년 55억 명에 도달한 지 각각 12년, 6년 후이다. 그러나 나이지리아와 같은 일부 국가의 인구는 정확히 알려져 있지 않아, 이러한 추산에는 오차가 있을 수 있다.[11][12]
1700년대 산업혁명 이후 인구 증가가 크게 증가했으며,[14] 지난 50년 동안 인구 증가율은 더욱 빨라졌다. 이는 의학 발전과 녹색 혁명으로 인한 농업 생산성 증가 때문이다.[15][16] 2017년 유엔 인구국은 2050년 세계 인구가 약 98억 명, 2100년에는 112억 명에 이를 것으로 예상했다.[17]

미래에는 세계 인구가 정점에 도달한 후,[18] 경제적 이유, 건강 문제, 토지 고갈, 환경 위험 등으로 인해 감소할 것으로 예상된다. 한 보고서에 따르면, 21세기 말 이전에 인구 성장이 멈추고, 2100년 이전에 인구가 감소할 가능성도 있다.[19][20] 이미 동유럽, 발트해 연안 국가, 독립 국가 연합(CIS)의 전 회원국에서는 지난 10~20년 동안 인구가 감소했다.[21]
최근 몇 년 동안 세계 저개발 지역 인구 패턴은 출산율의 점진적인 감소를 보인다. 이는 이전의 사망률 급감에 따른 것으로, 이러한 변화를 인구 변동이라 한다.[22]
7. 2. 인구 계획
인구 계획은 인구 증가율을 변화시키는 행위이다. 역사적으로 인구 조절은 인구 증가율을 제한하는 것을 목표로 시행되어 왔다. 1950년대부터 1980년대까지 세계 인구 증가와 빈곤, 환경 파괴, 정치적 안정에 미치는 영향에 대한 우려로 인구 증가율을 낮추려는 노력이 있었다. 인구 조절은 사람들에게 더 나은 생식 조절 권한을 부여함으로써 삶의 질을 향상시키는 조치를 포함할 수 있지만, 중국 정부의 한 자녀 정책과 같이 강압적인 조치를 취한 프로그램도 일부 존재한다.[23]1970년대에는 인구 조절 옹호자들과 인권 기반 접근 방식의 일환으로 여성의 생식권을 신장시킨 여성 건강 운동가들 사이에 긴장이 고조되었다. 좁은 인구 조절 중심에 대한 반대가 커짐에 따라 1980년대 초 인구 조절 정책에 큰 변화가 생겼다.[24]
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뉴스와이어
2007-02-27
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