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실험실에서는 비슷한 자원으로 여럿이 경쟁하면 가장 센 종이 살아남아요. 그런데 자연에서는 꼭 그렇지 않아요. 힘이 약한 종도 힘이 센 종과 함께 더불어 살아가지요.

최근 장봉수 울산과학기술원(UNIST) 수리학과 교수팀이 이런 생태계 현상을 잘 설명하는 수학 방정식을 만들었어요. 교수팀은 생태계에서 가위, 바위, 보처럼 서로 물고 물리는 세 집단에 외부 경쟁과 함께 내부 경쟁이 발생한다고 가정했어요.

그리고 외부 경쟁률과 내부 경쟁률, 집단의 성장률, 집단간의 이동률을 변수로 하는 미분방정식을 만들었어요. 이 식으로 시간에 따라 집단에 어떤 변화가 생기는지 시뮬레이션했지요.

그 결과 내부 경쟁 정도에 따라 공존 형태가 바뀌었어요. 내부 경쟁이 없을 때 바위와 가위처럼 한쪽이 이기는 집단은 함께 공존하지 못했어요. 그런데 내부 경쟁이 발생하자 두 집단이 함께 살 수 있는 경우도 생겼어요.

수학이 생태계를 설명한다니 놀랍죠? 이번 연구는 네이처 자매학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 8월 7일자에 실렸습니다.