백상아리는 어찌해서 "차가운 바다"에서도 "이동"할 수 있는가

 

백상아리는 어찌해서 "차가운 바다"에서도 "이동"할 수 있는가

==="백상아리"나 "물개"나 "바다표범"과는 전혀 다른 "체온 유지 메커니즘"이 너무 "충격적"이다!===

 

백상아리

 

 

영화 "죠스"에 등장한 거대하고 무서운 식인 상어로 대표되는 상어의 이미지. 유선형의 몸체와 긴 등지느러미가 있는 아름다운 실루엣. 심해에서 신비하게 빛나는 "야광 상어"! 둘 다 상어의 전형적인 이미지이다. 하지만 그게 다는 아니다. 상어는 식탁에 있는 연어, 꽁치, 전갱이와 같은 뼈 물고기와 관련된 연골어류로 가장 수명이 긴 척추동물이며 가장 빨리 헤엄치는 물고기 중 하나이다.

 

상어 연구의 선도적인 전문가인 저자들은 상어의 독특한 생태를 자세히 설명한다. 또한, 그들은 어떻게 뼈 물고기에서 갈라져 나왔고, 가오리로부터 갈라져 나왔으며, 어떻게 현재의 다양성을 갖게 되었는가? 다양한 고대 상어를 소개하고 그들의 진화 경로를 추적해 보겠다.

 

또, 세계 최초의 인공 자궁으로 상어를 번식시키려고 하는 츄라우미 수족관의 연구원으로서, 상어의 번식에 대해서도 한 장을 할애하고 있다.

 

기능적 형태학, 생태학, 분류 및 번식을 전문적이고 포괄적으로 설명하는 독특한 책이다. 수족관에서 가장 인기 있는 물고기 종인 상어에 대한 포괄적인 논평으로 출판될 것이다.

 

*이 기사는 『상어의 미지의 세계: 바다의 정복자, 그들의 생태와 진화』(Bluebacks)를 재구성 및 재편집한 것입니다.

 

상어는 차가운 물에서 어떻게 살까?

 

살아있는 유기체를 언급하면서 때로는 전기적으로 충전된 기계라고도한다. 이것은 유기체의 몸이 신경을 통과하는 전기 신호에 의해 제어된다는 사실을 언급하는 은유적 표현이다. 한편, 살아있는 유기체의 세포에서 일어나는 모든 반응은 기본적으로 화학 반응이며, 그런 의미에서 살아있는 유기체는 화학 기계라고 할 수 있다.

 

이 관점은 온도가 살아있는 유기체에게 왜 중요한지 알려준다. 화학 반응 속도는 기본적으로 온도에 따라 다르다. 대략적으로 말하면 일반적으로 화학 반응 속도는 10도 감소할 때마다 약 절반으로 떨어진다. 이것은 더 낮은 온도에서 사는 유기체에게 큰 제한이 될 수 있다. 실제로, 냉혈 상어의 에너지 소비는 해수 온도가 섭씨 10도 떨어질 때마다 대략 절반으로 줄어드는 것으로 알려져 있다.

 

에너지 소비와 온도 사이의 이러한 관계는 아마도 상어의 생활 방식과 밀접한 관련이 있을 것이다. 예를 들어, 심해와 극지방과 같은 시원한 물에 사는 상어는 일반적으로 느린 삶을 살고, 천천히 움직이며, 천천히 성장한다. 북극 상어가 대표적인 예이며, 수영 속도는 약 1km/h로 상어 중에서도 가장 느린 편이며, 성체가 되기까지 약 150년이 걸리는 것으로 추정된다.

 

수온은 넓은 바다의 표면에 상대적으로 사는 상어에게도 예외는 아니다. 그들 중 많은 수가 깊은 바다에서 먹이를 먹으며 때로는 표면보다 20도 이상 추운 몸으로 다이빙해야 한다. 수심 측정 로거가 바다를 항해하는 상어에 부착되어 있을 때, "요요 수영"이라는 행동을 볼 수 있는데, 이는 한 번에 심해로 잠수하여 그곳에서 시간을 보낸 다음 하루에도 몇 번씩 수면으로 돌아오는 것이다. 이것은 심해에서 시간을 보낸 후 체온이 떨어지기 때문에 몸을 따뜻하게 하기 위해 주기적으로 수면으로 돌아가는 행동으로 해석된다.

 

 

몸이 따뜻한 상어가 있는가?

 

주변의 체온을 낮추는 문제를 놀라운 방법으로 해결하는 상어가 있다. 상어는 백상아리로 대표되는 쥐상어과에 속한다. 사실, 그들은 체온을 물의 온도보다 높게 유지하는 방법을 영리하게 사용하여 차가운 물에서 활동할 수 있도록 한다. 체온계를 체내에 이식하고 체온을 측정하면, 예를 들어 쥐 상어의 경우, 수온이 8.5도 전후의 환경에서도 중앙의 체온이 26도 정도로 유지된다.

 

뜨거운 음료가 추위에 차가워지지 않도록 하는 도구라고 하면 보온병이 떠오른다. 이 용기의 외벽은 이중 구조를 가지고 있으며 그 사이의 공간은 거의 진공이다. 진공 상태에서는 열전도율이 매우 낮기 때문에 내부 액체의 열이 용기에서 쉽게 빠져나가지 않는다.

 

이와 같이, 물체 외부의 열전도율을 낮춰 열이 빠져나가기 어렵게 만드는 방법은 물개와 같은 기각류와 같이 추운 환경에 사는 유기체에서도 볼 수 있다. 몸은 열의 방출을 억제하기 위해 두꺼운 지방으로 덮여 있다. 이 2종류에는 사용하는 구분이 있고 적색근은 장시간 유영할 때에 백색근은 먹이를 잡으려고 때 급발진할 때 주로 쓰인다.

 

쥐상어과의 친류가 가진 열교환기 <기망(奇網>

 

쥐 상어과와 같은 원양 상어의 붉은 줄무늬는 항상 활동적이며 그들로부터 발생하는 열은 어리석지 않다. 그들은 이 열을 효율적으로 저장하기 위해 신체에 특정 변형을 가했다. 즉, 붉은 근육이 가능한 한 몸의 중앙에 배치된다.

 

일반적으로 물고기의 붉은 줄무늬는 몸 표면 근처에 위치하며 거기에서 발생하는 열은 몸 표면에서 빠르게 빠져 나온다. 반면에 쥐 상어의 붉은 줄무늬는 몸의 중심에 가까운 척추 바로 옆에 위치하며 열이 쉽게 빠져 나가지 않는다.

 

이것이 새끼의 체온을 유지하는 유일한 메커니즘은 아니다. 이 메커니즘을 한 단어로 설명해야 한다면 "열교환기"일 것이다. 차가운 물에서 수영하는 상어의 경우, 가장 열을 잃는 곳은 아가미이다. 아가미는 표면적이 넓을 뿐만 아니라 혈액이 피부 바로 아래로 흐르고 혈액은 차가운 바닷물에 의해 냉각된다.

 

이 차가운 피가 몸의 중앙으로 흘러 들어갈 때, 상어는 말 그대로 중심부까지 몸을 식힌다. 따라서 이 문제를 피하기 위해 쥐상어과(科觀)는 아가미에 의해 냉각된 혈액을 한 번 데운 다음 몸 안으로 펌핑한다. 그리고이 히터 역할을 하는 것은 붉은 줄무늬를 통과하여 따뜻해진 혈액이다.

 

붉은 근육을 통과한 혈액은 아가미의 혈액과 직접 섞이지 않지만, 이 혈관들은 서로 나란히 배열되어 혈관 벽을 통해 열만 교환한다. 덧붙여서,이 "열교환 기"는 붉은 줄무늬 옆에 설치되며 기망(奇網)이라고 한다.

 

사실, 거의 동일한 메커니즘이 뼈가 앙상한 물고기인 참치에서 완전히 독립적으로 진화한 것으로 알려져 있다. 그들은 동료 쥐상어와 마찬가지로 붉은 줄무늬를 몸 중앙으로 옮기고 망상체를 진화시켰다. 살아있는 유기체가 그러한 복잡한 메커니즘을 두 번 얻을 수 있다는 것은 믿기 어렵다. 이것은 놀라움 그 자체이다.

 

 

* 글=사토 케이이치(佐藤 圭一)、, 토미타 타케테루(冨田 武照)

* 일본어원문=なぜ「冷たい海」でも「動ける」の…「ホホジロザメ」の「オットセイ」や「アザラシ」と                         は全く異なる「体温維持メカニズム」が「衝撃」過ぎた！

* 출처=https://news.yahoo.co.jp/articles/d3a269404eb7bcbe23705a59f760