제가 유익한정보 게시판에 올리는 글들이 그렇듯이...
다소 뜬금없을 수도... 몰라도 일상 생활에
전혀
지장이 없을 지도 모릅니다.
그래서 사실 어떤 캐터고리에 넣어야 할지 몰라서 '기타'게시판에 계속 올리게 되네요.
앞으로도 계속해서
'영화 속에 등장하는 무기류'
글은 올릴 예정입니다.
더불어...
틈나는 대로 동물, 그 중 인간과 보다 가까운 '포유류의 생리학'을 다뤄볼까 합니다.
아무래도 제게 익숙한 주제이기도 하고요. 학부 때 생화학을 전공하면서
포유류의 생리학 (Mammalian Physiology)
과목을 수강했는데...
3~4학년에 개설된 과목이라 담당교수의 강의 이외에 수업의 절반은 매주 세미나 식으로 발표와 토론으로 진행되었죠.
그 중 일부를 파워포인트 형태로 수업내용을 저장하고 있고요.
글쎄요. 몇 분이나 흥미있어 하실 지 모르지만.... 일단 동물, 그 중 포유류의 생리학에 관심있으시다면 봐주시면 좋겠네요.
영어로 씌여진 내용에 제가 한글로 해설을 첨부하는 식으로 앞으로 올려보겠습니다.
오늘은 첫 시간으로
강아지의 체온조절법
을 소개할까 합니다.
우선
초당 1200프레임으로 촬영된
치타의 슬로우 모션
을 보시죠.
포유류중에 가장 빠르게 달리는 동물은 '치타'이다
치타는 작은 머리와 가늘고 긴 다리, 유연한 등뼈와 근육질로 이루어진
몸을 가지고 있다.
그리고 평상시에도 완전히 감추지 못한 채 약간 돌출되어 있는 발톱은 땅을 차고 달리기에 유리하다.
치타는 시속 96Km에서 128Km까지 속력을 낼수있는데, 3초안에 가장 빠른 속도에 이를수 있다.
하지만, 170m 정도까지만 자신의 속력을 유지할수 밖에 없다는 단점도 있다.
그렇다면 다른 동물들의 달리기 실력은 어떠할까?
고양이는 시속 48Km, 순록과 토끼는 시속 51Km
경주견은 시속 64Km, 여우와 붉은사슴은 시속 72Km
경주마는 시속 77Km, 사자와 타조는 시속 80Km 정도라고 한다.
작고 날씬한 머리가 공기의 저항을 줄여주고 가슴이 납작하고 심장과 폐가 큽니다.
한 걸음에 7m 정도로 보폭이 넓고 유연한 척추가 스프링 역할을 하면서 온몸의 운동 에너지를 폭발시키며 질주할 수 있죠.
목뼈 또한 대단히 유연해서 저렇게 격렬하게 뛰는데도 불구하고 머리는 마치 허공에 뜬 듯 상하 움직임 없이 고정될 수 있어서 목표물을 정확히 노릴 수 있고요.
다만 200~300m를 달린 이후에는 속도가 뚜렷하게 떨어지고 500m를 넘어서면
오버히트 돼 완전히 한계에 도달합니다.
그래서 뛰는 시간이 10초 이상 걸리면 사냥에 실패할 확률이 높죠.
개에겐 'rete mirabile'이란 (위에 첨부한 사진과 같은) 목 경동맥에서 시작되는,
동맥과 정맥이 얽힌 복잡한 시스템이 있습니다.
운동시 근육에서 발생되는 열을 몸에서 가장 온도에 민감한 기관인 뇌와 분리하는 역할을 하죠.
개의 코에서 들어오는 차가운 정맥 혈액이 몸으로 부터 더워진 동맥 혈액이 뇌로 들어갈 때 식혀주는 역할을 합니다.
(Panting으로 혀를 통해서도)
사자와 가젤도 비슷한 시스템이 있고 북극여우 같은 경우엔 차가워진 발을 데울 때에 이 시스템을 이용합니다.
주로 추운 물 속에서 생활을 하는 비버에게도 체온유지 목적으로 있고요.
하지만 개의 메커니즘이 가장 효율적이죠.
더운 여름에 그 진가가 드러나는데요.
예를 들어 사막에서 잭 래빗을 쫒는 개가 있다고 한다면, 개가 잭 래빗을 앞서 달리진 못할지도 모릅니다.
하지만 '계속해서' 쫓다보면 얼마 못가서 잭 래빗은 오버히트 되어서 느려질 수 밖에 없는 순간이 오는데 이 때 낚아채는 겁니다.
개에겐 오버히트를 방지할 수 있는 말씀드린 탁월한 시스템이 있으니까요.
개들은 땀을 흘리지 않는다. 아니 땀샘이 없다....
참일까요 거짓일까요?
네. 개는 거의 땀을 흘리지 않습니다.
panting이라고 더워진 피가 혀에서 나오는 침을 증발시켜 체온하락을 유도하는데.. 이게 메이저 시스템입니다.
혀에서 열기를 잃어버린 피가 뇌로 들어가면서 냉각작용을 하죠.
건강한 개의 평균 체온은 38 ° C (정상범위는 37.2 ° C-39.2 ° C).
소형종은 약간 높은 온도를 유지하고, 대형종은 약간 낮은 온도를 유지합니다.
소형종일 수록 열손실이 큽니다.
체구에 비해 표면적이 넓어 그만큼 열손실이 많게되죠.
예외는 있지만
대체로 추운 지방에 사는 동물들이 체구가 큽니다.
북극 여우, 토끼는 핸디캡을 가진 셈이죠.
또한 사람처럼 감정 상태, 활동 수준, 주변환경에 따라 약간의 변화를 보이고요.
시상 하부에 의해 환경에 관계없이 내분비 및 신경계로 일정한 수준으로 체온이 유지됩니다.
사람의 경우 체온이 낮은 경우, 시상 하부는 몸의 근육을 자극하고
(Shivering)
체온이 높은 경우, 시상 하부는 땀샘을 자극해 더 많은 열이 땀을 통해 증발하면서 몸에서 빠져나갈 수 있도록 피부의 혈관을 자극하죠.
(vasodilation)
헌데 강아지의 기본적인 냉각 방법은 말씀드린 바와 같이
Panting(헐떡임)
입니다.
개나 고양이, 양 혹은 새들도 panting을 합니다만 말, 돼지나 작은 포유류는 하지 못합니다.
추위에 노출되면
그 스트레스로 갑상선 호르몬은
Na+/K+-ATPase
(펌프)를 자극하여 신진 대사 속도 및 열 생산을 증가시킵니다.
ATP의 생산과 소비
그리고
T3 호르몬 생산
을 늘리죠.
또한 저온의 환경은 교감 신경계를 활성화하고,
목 및 견갑골 부위에 축적된
갈색 지방(brown fat)
이 베타 아드레날린 수용체의 활성화를 통해 신진 대사 속도 및 열 생산을 증가시킵니다.
(흰색 지방-white fat-이 교감신경의 자극으로 지방산과 글리세롤로 분해되며 여러 스텝을 거치는 반면, 갈색 지방 세포 내에선 대부분의 지방산이 미토콘드리아에 의해 산화되면서 '언커플링 프로틴' 과정을 통해
즉각적으로 대량의 열을 방출
합니다.)
이 과정을
'Non-Shivering 열생성 과정'
이라고 합니다.
스스로 근육을 수축-이완을 하지 못하는 막 태어난 새끼나 박쥐 같은 작은 포유류들이 체온을 유지하는 메커니즘
이죠.
근육 운동은 개가
"자신의 체온을 유지하기 위해 열을 생산할 수 있는"
주요 방법 중 하나입니다.
정지상태에서 근육만을 수축-이완시켜 (이동시 발생하는) 대류(convection)를 통한 열손실도 줄일 수 있습니다.
낮은 강도와 높은 강도 'Shivering'
이 있는데요.
낮은 강도시 겨울과 같은 장기간 이어지는 추운 환경에서 수개월 동안 낮은 수준으로 계속 떨게되고
고강도에선 상대적으로 짧은 시간 추위에 노출될 경우로... 보다 격렬하게 떨게되죠.
저강도에선 지방을, 고강도에선 포도당을 주로 연료로 사용합니다.
동면하는 동물이 지방을 몸에 축적하는 이유
입니다.
혹시 여름에 키우는 강아지가 더울까봐 털을 모두 깎아주는 분들 계신가요?
개의 털은 정확히 말하자면 '단열'의 기능
을 합니다.
겨울에 체온을 잃지않도록 유지하는 기능도 하지만,
털을 다 깎아주면 자신의 몸을 열로 부터 방어할 기능도 잃게됩니다.
'개 발바닥에 땀 나도록'
이게 속설만은 아닙니다...ㅎㅎ
비록 사람만큼 땀샘은 발달하지 못했지만, (2시간이 넘는 마라톤을 할 수 있는 동물은 오로지 인간 뿐입니다.)
개가 땀을 흘리는 곳은
발바닥
(foodfad),
코
, 그리고
이도
(ear canal-귓구멍~고막까지의 부분)입니다.
아이리쉬 울프하운드의 panting
입니다...
여기에도 놀라운 과학이 숨어있습니다.
기도를 통해 빠르고 얕은 반복적인 호흡이 natural resonant frequency (자연공진주파수)를 이루면서
작은 기계적 에너지만을 사용하므로
호흡근육의 '열생산'이 최소화
되는 거죠.
그러면서 비강의 촉촉한 점막에서 수분을 증발시켜 열도 같이 배출시킵니다.
말씀드린 대로
일종의 체내 열교환기
'Rete mirabile'
을 통해 팬팅이 이뤄지는데요.
열이 배출되면서 차가워진 정맥혈액이 뇌로 공급되는 동맥혈액을 만나 냉각시키는 거죠.
그리고 본능적으로 혀를 최대한 내밀어 공기와 닫는 표면적을 넓히려 합니다.
공기흐름을 빠르게 만들고 침의 증발을 통한 냉각효과를 최대화하려는 시도입니다.
또 호흡기관 자체도 식힐 수 있고요.
환경에 적응하려다 이루게 된...
진화의 산물
이죠.
(비밀상점)
대용량 일회용 전자담배 비밀특가!
(7388)
