독립영양생물, 종속영양생물, 혼합영양생물 어떻게 다른가?

SCIENCE WAVE

 

 

생물의 세계에는 식물처럼 스스로 영양분을 생산하는 생명체, 그런 식물을 먹거나, 자기보다 약한 동물을 잡아먹거나, 죽은 동물이나 식물을 분해하거나, 동식물에 기생하는 생명체도 있다. 생존에 필요한 영양분을 스스로 만드는가? 영양분을 가진 다른 생물을 포식하는가? 두 가지를 다 하는가?에 따라 독립영양생물, 종속영양생물, 혼합영양생물로 구분한다.

 

 

독립영양생물

 

 

식물은 태양 에너지로 이산화탄소와 물이라는 단순한 물질을 결합하여 탄수화물과 지방질을 만들고, 몇 가지 무기물을 합쳐 단백질과 기타 생존에 필요한 물질을 생산하는 능력이 있다. 이처럼 광합성(또는 화학합성) 능력을 가진 생명체를 독립영양생물(autotroph)이라 한다. 위 그림은 독립영양생물인 식물, 조류, 식물 플랑크톤, 시아노박테리아(some bacteria)를 나타낸다.

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대표적인 독립영양생물은 클로버, 해바라기, 소나무 같은 육상의 식물, 담수에 사는 조류와 바다의 해조류가 있다. 이 외에

- 태양 에너지 대신 철을 산화시켜 에너지를 얻는 철박테리아,

- 황에서 에너지를 취하는 황박테리아,

- 수소에 산소를 결합시켜 에너지를 얻는 수소박테리아,

- 청녹조라 불리는 시아노박테리아,

- 온갖 식물 플랑크톤 등이 독립영양생물에 속한다.

 

 

 

광합성을 하며 증식하는 해조류들은 지상의 식물과 마찬가지로 대표적인 독립영양생물이다. 광합성을 하는 식물은 광합성생물(phototroph)이라 불리기도 한다. Autotroph라는 용어는 독일의 식물학자 프랑크(Albert Frank 1839-1900)가 1892년에 처음 사용했다. troph는 고대 그리스어로 ‘먹이, 영양섭취’라는 의미가 있다.

 

 

종속영양생물

독립영양생물과 달리, 동물은 대부분 스스로 영양분을 생산하지 못하고 독립영양생물체(식물)를 포식하거나, 독립영양생물이 만들어놓은(저장해둔) 물질을 먹거나, 자기보다 약한 동물을 잡아먹거나, 동식물의 몸에 붙거나 들어가 기생하는 생물들이 있다. 이처럼 다른 생명체로부터 생존에 필요한 영양을 섭취하는 생물을 종속영양생물(heterotroph)이라 한다. hetero는 고대 그리스어로 ‘스스로 먹이를 생산하지 못하는 생물’이라는 뜻이다.

 

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그러므로 풀을 먹는 토끼, 잎을 갉아먹는 곤충의 애벌레는 종속영양생물이다. 그런데 애벌레를 잡아먹는 새, 작은 곤충을 포식하는 잠자리와 개구리, 토끼를 포식하는 호랑이 또한 종속영양생물이다. 그 외에 온갖 동식물과 인체에 기생하는 박테리아, 죽은 나무 속에 균사를 뻗어 영양분을 섭취하여 자라는 곰팡이와 버섯 역시 종속영양생물이다.

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혼합영양생물

생물 중에는 독립영양과 종속영양 두 가지 기능을 다 가진 혼합영양생물(mixotroph)이 있다. 식물 중에 끈끈이주걱, 파리잡이풀과 같은 식충식물이 혼합영양생물에 속한다. 식충식물은 광합성도 하면서 곤충을 유인하여 영양을 취하기도 한다.

 

 

 

여러 종류의 나무 줄기에 붙어서 기생하는 겨우살이(mistletoe)라는 식물도 혼합영양생물이다. 그들은 숙주 나무 줄기의 물관에서 영양액을 흡수하는 동시에 스스로 광합성도 한다. 세상에는 다수의 기생식물이 알려져 있다.

 

 

 

동물 중에 도롱뇽 무리에 속하는 얼룩도롱뇽(spotted salamander)은 종속영양동물이면서, 그들의 피부 세포 속에 광합성을 하는 미생물이 함께 공생한다.

 

 

 

남북아레리카 대륙의 서쪽 태평양 연안에 사는 초록말미잘은 크기가 30cm까지 자라기도 한다. 초록말미잘이 녹색인 이유는 그들 세포 속에 광합성을 하는 단세포 녹조류(쥬클로렐라 zoochlorella)가 공생하기 때문이다. 서로 공생하고 있으므로, 초록말미잘과 쥬클로렐라 두 생명은 모두 혼합영양생물이다. 이런 혼합영양생물은 산호 종류(Scleractinia) 중에서도 발견된다.

 

 

 

오리엔탈 오넷(Oriental hornet)이라는 서부 아시아에 사는 말벌 종류는 그들의 외피를 이루는 큐티클층이 태양에너지를 흡수하여 생존에 필요한 에너지 일부로 사용하는 능력이 있다는 사실이 2010년에 알려졌다. 이 말벌 역시 종속영양을 주로 하면서 일부분 태양 에너지를 이용하는 혼합영양생물이다.

 

 

 

단세포 원생동물(프로티스트 protist) 종류 중에는 광합성 능력을 가진 단세포 미생물(쥬클로렐라)과 공생하는 종류가 대단히 많이 발견된다. 섬모가 가득한 사진의 단세포 원생동물 외에 유글레나, 집신벌레 종류(Paramecium bursaria)는 몸속에 많은 쥬클로렐라가 공생하는 혼합영양생물이다. (프로티스트에 대해서는 2024년 4월 14일의 본사 블로그 참조)

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먹이사슬(먹이그물)

생물의 세계에서 서로 먹고 먹히는 관계를 먹이사슬(food chain) 또는 먹이그물(food web)이라 한다. 식물처럼 광합성을 하여 영양분을 생산하는 독립영양생물은 생산자(producer)라 하고, 생산자를 잡아먹는 동물은 포식자(predator)라 하며, 지렁이나 흰개미, 부패균, 곰팡이처럼 죽은 생물을 분해하는 생물은 분해자(decomposer)라 한다.

 

 

 

광합성을 하는 식물은 1차 생산자(primary producer)라 하고, 1차 생산자를 먹는(소비하는) 동물은 1차 소비자(포식자), 2차 소비자, 3차 소비자 등으로 불리며, 최정점에 있는 포식자를 최상위 포식자(apex predator)라 한다. 위와 같이 피라미드를 이루는 먹이사슬을 에너지 피라미드(energy pyramid)라 한다. decomposer: 분해자, energy lost as heat: 생명체의 에너지는 열의 상태로 방출, recycled nutrients: 영양분의 재순환

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포식의 단계를 보면, 1차 생산자인 단세포식물(플랑크톤)을 먹는 새우가 있고, 새우를 포식하는 물고기가 있으며, 물고기는 더 강한 새나 포유동물에게 먹힌다. 강한 포식자에게 잡히는 약한 포식자는 피식자(被食者)라 한다. 이런 먹이사슬의 정점에는 맹수들이 자리하는데, 최상위 포식자 자리는 인간이 차지한다. - YS

 

 

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