고등학교 1~2학년 (15-17세)

생태계와 에너지 흐름

Ecosystem & Energy Flow

생태계에서 에너지는 태양에서 생산자로 들어와 소비자 쪽으로 한 방향으로 흐르고, 단계마다 대부분이 호흡을 거쳐 열로 빠져나가요. 탄소나 질소 같은 물질은 생물과 환경 사이를 돌고 돌지만, 열로 흩어진 에너지는 다시 쓰이지 못해요. 한 영양 단계에서 다음 단계로 넘어가는 에너지는 대략 10%여서, 영양 단계를 쌓아 올리면 위로 갈수록 좁아지는 에너지 피라미드가 돼요. 그림에서는 전달 효율을 5%에서 20%까지 바꾸면서 막대 폭으로 나타낸 단계별 에너지와 단계마다 열로 빠져나가는 양을 볼 수 있어요.

에너지는 한 방향으로 흐른다

☀️ 태양에서 열까지

①생산자가 광합성으로 태양의 빛에너지를 유기물의 화학 에너지로 바꾸어 생태계에 들여온다

②이 에너지는 먹이 사슬을 따라 1차 소비자, 2차 소비자로 넘어가고, 단계마다 대부분은 호흡에 쓰여 열로 빠져나간다

③물질은 분해자를 거쳐 다시 생산자가 쓰지만, 열로 흩어진 에너지는 생산자가 다시 쓸 수 없어 생태계 밖으로 나간다

에너지 피라미드

에너지 전달 효율 (%)10%

💡 효율을 바꾸면

①기본값 10%는 흔히 ‘10% 법칙’이라 부르는 평균값이고, 실제 생태계의 전달 효율은 대략 5%에서 20% 사이다

②10%일 때는 1차 소비자 1,000 kcal, 2차 소비자 100 kcal, 3차 소비자 10 kcal로 생산자 에너지의 0.1%만 남는다

③효율을 20%로 올려도 한 단계마다 에너지가 1/5로 줄어, 3차 소비자에게는 생산자 에너지의 0.8%만 남는다

④위로 갈수록 에너지가 이렇게 모자라기 때문에 먹이 사슬은 보통 네다섯 단계를 넘기 어렵다

생태계를 이루는 요소

생태계 구성

생태계의 구성 요소

종 사이의 상호 작용

군집 안의 상호 작용

두 종이 받는 이익과 손해

유형	종 A	종 B	예
종간 경쟁	손해(−)	손해(−)	같은 먹이를 두고 다투는 두 종
포식과 피식	이익(+)	손해(−)	사자(A) · 영양(B)
기생	이익(+)	손해(−)	기생충(A) · 숙주(B)
상리 공생	이익(+)	이익(+)	벌과 꽃, 흰개미와 장 속 원생생물
편리 공생	이익(+)	영향 없음(0)	빨판상어(A) · 상어(B)

예제로 익히기

예제 1

생산자가 가진 에너지가 10,000 kcal이고 에너지 전달 효율이 10%일 때, 2차 소비자가 얻는 에너지는 몇 kcal인가?

한 단계 올라갈 때마다 에너지의 10%만 다음 단계로 넘어간다.

생산자 10,000 kcal → 1차 소비자 1,000 kcal → 2차 소비자 100 kcal

▸ 100 kcal

두 단계를 올라가면 10%의 10%, 곧 1%만 남는다. 피라미드 그림에서 효율을 10%에 두면 2차 소비자 막대에 100 kcal가 적히고, 그 아래 두 단계에서 9,000 kcal와 900 kcal가 열로 빠져나간다.

예제 2

벌은 꽃에서 꿀을 얻고, 꽃은 벌 덕분에 꽃가루받이를 한다. 이 관계는 어떤 종간 상호 작용이며, 두 종은 각각 이익과 손해 가운데 무엇을 얻는가?

두 종이 모두 이익(+, +)을 얻으면 상리 공생이다.

벌은 먹이인 꿀을, 꽃은 번식에 필요한 꽃가루받이를 얻으므로 둘 다 이익이다.

▸ 상리 공생 (벌 +, 꽃 +)

종간 상호 작용은 두 종이 받는 영향을 이익(+), 손해(−), 영향 없음(0)으로 짝지어 나눈다. (+, +)는 상리 공생, (+, −)는 포식과 피식 · 기생, (+, 0)은 편리 공생, (−, −)는 종간 경쟁이다.

총정리

에너지 흐름의 10% 법칙

다음 영양 단계의 에너지 ≈ 앞 단계 에너지의 10%

나머지 약 90%는 호흡에 쓰이거나 분해자를 거쳐 결국 열로 빠져나간다

물질 순환과 에너지 흐름

물질: 순환 (생산자 → 소비자 → 분해자 → 생산자) / 에너지: 한 방향 (태양 → 생물 → 열)

물질은 다시 쓰이지만 에너지는 다시 쓰이지 않는다

수능 유형 변형

생태계의 에너지 흐름과 물질 순환에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

①에너지는 태양에서 시작해 한 방향으로 흐른다.

②상위 영양 단계로 갈수록 에너지양이 줄어든다.

③탄소 · 질소 같은 물질은 생태계 안에서 순환한다.

④에너지는 물질처럼 생태계 안에서 순환한다.

⑤각 단계 에너지의 대부분은 호흡을 거쳐 열로 빠져나간다.

▸ ④ 에너지는 물질처럼 생태계 안에서 순환한다.

탄소 · 질소 같은 물질은 생물과 환경 사이를 순환하지만, 에너지는 태양에서 들어와 열로 빠져나가는 한 방향 흐름이다.

열로 흩어진 에너지는 다시 쓰이지 못해 순환하지 않으므로 옳지 않은 것은 ④이다.

🎯 시험 포인트

①에너지는 태양 → 생산자 → 소비자로 한 방향으로 흐르고 결국 열로 빠져나간다

②다음 영양 단계로 넘어가는 에너지는 약 10%이고, 나머지는 호흡 등을 거쳐 열이 된다

③생태 피라미드에는 에너지 · 생물량 · 개체 수 피라미드가 있고, 이 가운데 에너지 피라미드는 거꾸로 될 수 없다

④탄소 · 질소 같은 물질은 순환하지만 에너지는 순환하지 않는다

⑤먹이 그물이 복잡할수록 한 종이 줄어도 다른 먹이로 대신할 수 있어 생태계가 안정하다

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마지막 수정 2026-10-17

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