실험 4 : 생태학
과제 : 토양단면 층이 다른 군집구조의 결정
서론
토양은 육상생태계에서 매우 중요하다. 왜냐하면 토양은 생물요소와 생물이 살아가는데 필요한 무생물적 요소를 포함하기 때문이다. 토양은 생물의 안식처이며, 먹이를 찾고 분산하는데 적당한 환경요인이 될 뿐만이 아니라 생물과 생물의 배설물이 더해지고 섞여서 토양을 형성한다. 표면에서 깊은 곳까지의 단면을 토양단면이라고 한다.
이러한 토양단면을 눈으로 관찰할 때 여러 층들을 볼 수 있다. 토양층의 구조와 내용은 생태학적 요구에 따라 그 토양의 동식물이 어느 정도 분산할 것인가를 결정한다.
3층으로 된 실험용 토양단면을 학생에게 제공한다. 실험의 목적은 이 3층으로 된 실험용 토양단면을 구별하고, 각 층의 동물상 구조를 결정하고 재료 및 방법에서 주어진 정보에 기초하여 토양 군집의 구조를 나타내고자 하는 것이다.
재료 및 방법
1. 학생들에게 제시된 실험디자인에 따라 토양단면을 검사하고, 서로 다른 토양층을 구별하시오.
그림과 같이 스크류를 이용하여 피스톤을 움직여, 2개의 다른 토양층이 만나는 곳까지 밀어낸다.
위 그림에서와 같이 주걱으로 토양을 밀어내고 그 토양을 체로 친다.
각 층의 생물을 페트리 접시에 떨어뜨린다.
각 층에 대하여 이러한 과정을 반복한다.
2. 각 층의 생물을 표 1(6쪽 참조)의 범주에 따라 계통적(체계적)으로 결정한다.
학생들은 작은 주걱, 집게, 페트리 접시 등의 도구를 이용할 수 있다.
흙이 묻어서 눈으로 확인하기 어려울 때에는 여분의 페트리 접시의 물로 표본을 씻을 수 있다.
3. 각 층의 생물의 수를 세어서 표1을 채운다(총 5.5점)
이를 위해서, 표 1에서와 같은 범주에 따라 모든 생물을 구분하여 수를 센다. 각 범주의 자료를 표 1에 기록한다.
4. 각 토양층에서 각 범주에 속하는 생물의 수도와 다양도를 계산하시오.
(수도=총 11점; 다양도=총 9점)
아래의 식에 따라서 수도와 다양도를 계산할 수 있다. 각 층의 표본에 대하여 표1에 결과를 기록한다. 수도는 군집에서 종들의 비례적 분포를 나타내는 것으로 아래의 식으로 계산될 수 있다. 주어진 식에 따라서 계산된 데이터를 표 1의 해당 칸에 쓰고, 각 층의 각 표본에 대한 수도를 계산하시오.
수도 = 
×100
N=모든 범주의 총 개체수
n=어떤 한 범주의 개체수
다양도는 군집의 풍부도로서 다음의 식으로 계산된다. 각 토양층의 총 다양도의 결과를 표 1에 쓰시오.
다양도 = 
N= 모든 범주에 속하는 총 개체수
S= 총 범주의 수
표1
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토양층 1 |
토양층 2 |
토양층 3 |
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범주 |
수 |
수도 |
다양도 |
수 |
수도 |
다양도 |
수 |
수도 |
다양도 |
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(A) 다족류 (지네, 노래기) |
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(B) 등각류 (쥐며느리) |
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(C) 직시류 (메뚜기,귀뚜라미) |
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(D) 딱정벌레목 (딱정벌레) |
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(E) 반시류 |
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(F) 막시류 (개미,벌,말벌) |
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(G) 동시류 (매미,잔디) |
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TOTAL |
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100 |
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100 |
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100 |
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5. 동물의 양에 따라 토양층 사이의 유사도를 계산하시오. (총 6점)
유사도는 군집 사이의 유사한 정도를 나타내는 것으로, 유사도를 구하기 위해서는 한 번에 두 군집씩 비교한다. 한 군집 자체의 유사도는 1.00(100%)이다.
계산할 때 다음 몇 가지 점에 유의하시오.
․ 다음에 주어진 유사도 식을 이용하여 계산하시오.
․ 실험하는 동안 각 토양층에서 나타나는 생물들의 형태적 차이점을 고려하시오.(눈으로 또는 확대경으로 차이점을 구별할 수 있다.)
같은 범주에 속하는 것이라도 형태적 차이 때문에 MS라는 다른 종으로 가정하시오.(MS는 특정 의미가 없는 상징적 문자일 뿐이다.) 이러한 가정에 따라 계산하시오.
․ 유사도 표(표2)에 결과를 기록하고, 아래의 설명대로 비율을 구하시오.
유사도=
A= 두 군집에서 공통으로 출현하는 종수
B= 첫 번째 군집에서만 출현하는 종수
C= 두 번째 군집에서만 출현하는 종수
표2
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토양층 Ⅰ |
토양층 Ⅱ |
토양층 Ⅲ |
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토양층 Ⅰ |
1.00 |
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토양층 Ⅱ |
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1.00 |
|
|
토양층 Ⅲ |
|
|
1.00 |
6. 결과에 따라 다음 질문에 답하시오(총 12.5점)
6.1 표1에 따르면 3개의 각 토양층에서 수도가 가장 높은 범주는 어느 것인가?
범주의 이름을 쓰시오. (4.5점)
토양층 Ⅰ: _______
토양층 Ⅱ: _______
토양층 Ⅲ: _______
6.2 다양도가 가장 높은 토양층은? (2점)
토양층 _______
6.3 다양도가 가장 낮은 토양층은? (2점)
토양층 _______
6.4 유사도가 가장 높은 토양층들은? (2점)
토양층 _______ 와 토양층 _______
6.5 유사도가 가장 낮은 토양층들은? (2점)
토양층 _______ 와 토양층 _______
대수표
<해답>
실험 4 : 생태학
3.
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토양층 1 |
토양층 2 |
토양층 3 |
||||||
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범주 |
수 |
수도 |
다양도 |
수 |
수도 |
다양도 |
수 |
수도 |
다양도 |
|
(A) 다족류 (지네, 노래기) |
- |
- |
XXXXX |
- |
- |
XXXXX |
2 |
40.0 |
XXXXXX |
|
(B) 등각류 (쥐며느리) |
1 |
8.33 |
XXXXX |
1 |
20.0 |
XXXXX |
- |
- |
XXXXXX |
|
(C) 직시류 (메뚜기,귀뚜라미) |
1 |
8.33 |
XXXXX |
- |
- |
XXXXX |
- |
- |
XXXXXX |
|
(D) 딱정벌레목 (딱정벌레) |
2 |
16.66 |
XXXXX |
1 |
20.0 |
XXXXX |
- |
- |
XXXXXX |
|
(E) 반시류 |
2 |
16.66 |
XXXXX |
- |
- |
XXXXX |
- |
- |
XXXXXX |
|
(F) 막시류 (개미,벌,말벌) |
5 |
41.66 |
XXXXX |
3 |
60.0 |
XXXXX |
3 |
60.0 |
XXXXXX |
|
(G) 동시류 (매미,잔디) |
1 |
8.33 |
XXXXX |
- |
- |
XXXXX |
- |
- |
XXXXXX |
|
TOTAL |
12 |
100 |
2.0121 |
5 |
100 |
1.2426 |
5 |
100 |
0.6213 |
4. 표 참조
5.
|
|
토양층 Ⅰ |
토양층 Ⅱ |
토양층 Ⅲ |
|
토양층 Ⅰ |
1.00 |
0.36 |
0.18 |
|
토양층 Ⅱ |
|
1.00 |
0.50 |
|
토양층 Ⅲ |
|
|
1.00 |
6.
6.1.
토양층 Ⅰ: ___F____
토양층 Ⅱ: ___F____
토양층 Ⅲ: ___F____
6.2. I
6.3. III
6.4. II
6.5. III