식물천이

식물천이

 

대부분의 식물군집은 스스로 자신을 유지하지는 못한다. 온대낙엽수림군계에 있는 목초지는 가축에 의해 먹히거나 벌초되지 않으면 목초지로 남아 있을 수 없다. 만약 이 같은 활동이 중단되면 목초는 다른 식물종에 의해 대체된다. 벌초나 산불 같은 환경적 요인이 없게 되면 다른 종에게 유리하게 균형이 깨뜨려지고 교대로 새로운 침입자는 자신의 성장에 의해 자신을 파괴시킬 종자들의 씨를 뿌리게 될 것이다. 예를 들면 회색 자작나무는 햇빛이 잘 드는 지역에서만 잘 자란다. 자작나무의 그늘은 그 아래에서 자라는 다른 자작나무의 생장은 저해하나 백송의 묘목은 자리잡고 잘 자랄 수 있다. 백송이 성장하여 무성하면 아주 심한 그늘이 지워지는데 그 아래에선 어린 백송나무는 자랄 수 없으나 단풍나무 묘목은 잘 살아갈 수 있는 것이다.

 

식물천이의 과정은 식물이 살아갈 수 있는 토양이 형성되면 바로 시작된다. 빙하의 퇴각에 의한 바위의 노출, 대양과 호수 주변의 모래밭 형성 및 연못이 점차적으로 메꾸어지는 것은 식물이 이주될 수 있는 새로운 영역을 마련해 준다. 1980년 오래곤주의 세인트헬렌(Saint Helens) 산의 화산폭발은 수평방 마일에 걸쳐 살고 있던 많은 식물들을 사멸시켜 버리고 거기에 두꺼운 진흙층과 화산재를 덮어 씌웠다.

이 지역에 식물들이 다시 이입되는 현상에 관한 조사는 수년에 걸친 식물천이에 대한 새로운 정보들을 제공해 줄 수 있었다. 온대낙엽수림생물군계가 추운 지방 헐벗은 암석에서 일어나는 식물천이에 대해 알아보기로 하자. 앞서 어떤 식생도 없었던 서식지에서 새로이 시작되는 천이를 1차천이(primary succession)라 한다.

최초의 이주자는 지의류(lichens)이다. 그들은 바위 표면에 달라붙어 살며 바위를 부식시켜 자신이 필요한 무기 영양분을 흡수하나 건조한 시기에는 휴면상태로 들어간다. 지의류의 생장이 장기간 계속됨에 따라 선태류(mosses)가 이입될 수 있는 바탕이 마련된다. 선태류는 지의류보다 훨씬 빨리 생장한다. 매 계절 새로운 생장이 이루어짐에 따라 늙은 식물부위는 죽고 썩어 부식토를 만들어 준다. 결국 풀이 자랄 수 있게 충분한 토양이 축척되고 이렇게 얇은 토양층이 점차 두꺼워짐에 따라 월귤나무(blueberry)와 같은 관목이 자리잡게 된다. 이어서 이번에는 회색 자작나무나 포플러와 같이 햇빛을 좋아하고 빨리 자라는 종이 좋아하는 토양상태가 된다. 앞서 살펴보았듯이 결국엔 이렇게 단기간만 존속하는 종은 백송으로 대치되고 백송의 짙은 그늘에 저항성을 가진 단풍나무나 너도밤나무와 같은 묘목들만이 살아갈 수 있게 된다. 이런 나무들이 들어차게 되면 마침내 천이는 끝나게 된다. 단풍나무나 너도밤나무 묘목은 큰 나무들이 자라는 환경에서도 잘 성장할 수 있는 개체군으로 자체 유지가 지속될 수 있는 식물군인 것이다. 이러한 개체군으로 덮혀져 있을때 이를 산림의 극상(climax)이라 한다.

유사한 과정이 연못에서도 일어난다. 주위 토양이 씻겨 내려와 퇴적되고 수중식물에 의해 만들어진 유기물이 쌓여 점차적으로 낮은 연못은 메워지게 된다. 배수가 잘 안 되는 늪지 연못의 가장자리로부터 산림 쪽으로 걸어나와 보면 시간이 지남에 따라 진행된 식물천이로 생긴 새로운 지역들을 지나게 될것이다. 물가의 까치수염속식물과 쇠귀나물로부터 시작하여 물이끼와 병자초속 식물대를 지나면 관속식물들인 월귤나무와 옻나무 지대가 나온 후 이어 관목인 가문비나무와 미국 낙엽송 지대를 지나 마침내 단풍나무와 백송이 자라는 지역에 이르기까 지각 식물의 중심지대를 지나면서 땅은 점점 단단해지며 건조해지고 나무의 그늘이 짙어감에 따라 이들 식물천이는 후기단계를 보여준다.

 

 

2차천이

목재를 베어 내거나, 방목 및 산불과 태풍이 몰아치는 것은 군집에서 우점종식물을 제거시키는 것으로 천이과정을 방해한다. 이런 요인이 없으면 2차천이(secondary succession)단계가 시작된다.

뉴잉글랜드 지방의 많은 버려진 농장에서 이러한 과정을 찾아볼 수 있다. 사람들은 가끔 개척자들이 깊은 숲속에 왜 돌담을 쌓았을까 하고 의아스럽게 생각한다. 그러나 그들은 숲속에 돌담을 쌓은 것이 아니다. 오늘날 보는 숲속의 돌담은 옛날에는 들과 목장의 경계였으나 경작과 방목이 중단된 후 2차천이가 이루어져 숲이 된 것이다. 예를 들면 방치된 들과 목장의 풀은 잡초와 키작은 관목에게 자리를 내주게 된 후 곧 회색 자작나무나 포플러 및 시다나무가 번창하게 된 것이다. 배수가 잘 되는 사질토에서는 백송이나 차나무가 뒤를 이었다. 만일 그들이 그대로 잘 보존된다면 언젠가는 단풍나무와 너도밤나무로 이루어진 극상을 볼 수 있게 될 것이다.

노출된 바위에 식물이 자리잡게 된 지역이나, 연못이 메워진 지역 또는 버려진 들판에 일어나는 2차천이는 천이 초기단계에서는 다른 여러 종들이 자리잡게 된다. 그러나 특정 지역에서는 마지막 단계인 자립 극상산림을 형성할 종이 자리하기도 한다. 극상군집으로 모든 다른 식물들의 천이가 끝나는 현상을 수렴(收斂, convergence)이라 한다. 천이 초기단계의 식물들은 작으나 빨리 생장하며 작고 잘 분산되는 종자를 생산하는 종들이다. 이러한 종의 특색은 - 전략종(rstrategist)의 특성을 갖는다. 천이가 극상에 가까워지면서 군집은 커지고 생장이 느린 식물들이 우세하게 되는데 이러한 식물은 분산력도 낮으며 적은 수의 종자를 생산하는 종들이다. 이들은 K-전략종(K-strategist)과 연관된 특성을 갖는다.

한 천이단계에서 다음 단계로 넘어감에 따라 그 군집의 생체량은 증가한다. 이러한 기간 중 독립영양생물의 생산성은 종속영양생물의 요구량을 초과한 양이어서 많은 열량이 식물군집에 저장된다. 그러나 그 체제가 극상에 이르면 순생산성은 평형을 이루게 된다. 극상군집에서 식물 순생산의 대부분은 종속영양생물에 의해 소비되고 생체량도 일정한 값을 갖게 된다. 또한 극상군집들은 천이의 초기단계 군집에서보다 무기 양분들을 효과적으로 보유하는 경향이 있다.