자연계열 4번

[나] 우리가 몇 년 전에 한 경험을 말해보겠습니다. 코끼리 이야기인데, 밀렵꾼들 탓에 그 수가 줄어드는 것을 염려하여 설정한 코끼리 보호구역에서 있었던 일입니다. 우리가 코끼리들을 보호한 지 얼마 지나지 않아 그 수가 엄청나게 불어났습니다. 그러자 이번에는 다른 문제가 생겼습니다. 무리를 지어 다니는 코끼리들이 그 지역의 식물들을 모조리 파괴하기 시작한 것입니다. 그들이 지나가고 나면 마치 탱크 군단이 지나간 것처럼 숲이 파괴되었습니다. 예를 들어 지난 수만 년 동안 바오밥나무는 건기(乾期)에 코끼리들에게 먹이와 물을 공급하는 역할을 해왔습니다. 코끼리들은 어금니를 바오밥나무 줄기 속에 박아 넣어 껍질을 벗겨내고 속에 수분이 있는 펄프를 꺼내 먹지요. 그런데 코끼리의 수가 급격하게 늘자 보호구역 안에 서식하는 바오밥나무들이 차츰 사라졌습니다. 수천 년 동안 그곳에 서 있었던 나무들이 말입니다. 숲 속의 다른 나무들도 마찬가지였습니다. 그러자 동료들 사이에서 코끼리들을 쏴 죽여 개체 수를 줄여야 한다는 주장이 나오기 시작했습니다. 그래야만 코끼리와 그들의 먹이 사이에 균형이 잡히고 결과적으로는 코끼리들에게도 도움이 된다는 것입니다. 그 말에 일리가 있다고 생각한 우리는 그동안 한 번도 해보지 않았던 코끼리 추려내기를 시작했습니다. 하루에도 수십 마리의 코끼리들을 쏘아 죽였더니 단시일에 수백 마리의 코끼리들이 몰살됐습니다. 실로 간담이 서늘해질 정도로 끔찍한 일이었습니다. 결국 우리는 생각을 바꿔 그 일을 일단 중단했습니다. 설사 코끼리들이 그들의 먹이를 모두 소비하여 언젠가는 굶어죽는 한이 있더라도 그때까지는 그냥 내버려두기로 했던 겁니다. 어찌 보면 무책임해 보이기도 했지만, 그 결정이 현명했다는 것은 얼마 지나지 않아 밝혀졌습니다. 그 후 일 년도 지나지 않아 혹독한 가뭄이 그 지역을 휩쓸었습니다. 평원과 숲은 바싹 타들어가 푸른 잎이 모두 사라져버렸습니다. 마치 융단 폭격을 받은 것처럼 숲은 황폐해졌지요. 굶주린 코끼리들은 나무를 통째로 먹어치우며 견뎠지만, 그 가뭄 때문에 최소한 일만 마리의 코끼리들이 사라졌습니다. 사람들이 걱정하지 않아도 자연이 스스로 코끼리 추려내기를 한 셈입니다. 그 후 코끼리들이 파괴한 삼림은 얼룩말이나 영양 같은 다른 동물들의 새로운 서식처가 된다는 것도 밝혀졌습니다.

[다] 위의 지문에 나타난 코끼리 개체 수의 변화 양상을 이해하기 위하여, 한 연구자는 아래와 같은 두 가지 조건을 가정하고 설명 모형을 만들었다.

(a) 먹이가 풍부하고 코끼리 개체 수가 극히 적은 이상적인 상황에서는 코끼리 개체 수가 매년 50%로 늘어난다.

(b) 코끼리 개체 수가 지나치게 많으면 다음 해에는 굶어 죽어 개체 수가 오히려 줄어들고, 극단적으로 개체 수가 20,000이면 그 다음 해에는 코끼리가 모두 죽는다.

코끼리뿐 아니라 일반적으로 생태계에서 어떤 종의 개체 수 변화를 연구할 때, 개체 수 변화에 대한 기초 설명 모형으로서 포물선 형태가 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이 연구자는 이 점에 착안하여 위의 두 가지 조건 모두를 반영하는 간단한 설명 모형으로 $\displaystyle y=rx\left(1-\frac{x}{20,000}\right)$ 형태의 포물선을 제시하였다. 여기서 $\displaystyle x$는 어떤 해의 코끼리 개체 수를, $\displaystyle y$는 그 다음 해의 코끼리 개체 수를, $\displaystyle r$은 개체 수 증가 비율과 관계된 상수를 표시한다.