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| [어류상식 > ] 어류의 특징 |
| 글쓴이 : the Bluesea
날짜 : 06-09-25 19:53
조회 : 3992
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일반적으로 활동적인 어류는 효율적인 유영을 위해 유선형의 체형을 지닌다. 어류의 움직임에 대한 저항력은 전두부의 면적, 몸의 굴곡, 그리고 표면의 결에 이해 결정되어진다. 저항력은 속도가 증가하면서 기하학적으로 증가한다. 따라서 빠르게 유영하는 어류들은 밀도가 크고 비교적 점성이 큰 유체에 의한 저항 효과를 최소화하기 우해 많은 형태적 변형을 보인다. 끝이 뽀족한 어뢰같은 몸체는 물의 저항력에 의해 손실되는 에너지 양을 최소화 한다.
어류의 앞쪽으로의 추진은 몸체와 지느러미의 복합적인 움직임으로부터 나온다. 뱀장어 같이 길고 유연한 어류들의 근육은 몸을 물결치듯 만들어 S자형 파동이 머리부터 꼬리까지 내려가게 한다. 뱀이 땅을 뒤로 밀고 나가는 것처럼 뱀장어도 물을 뒤로 밀려 앞으로 나아간다. 그러나 이런 형태의 운동은 그다지 효율적이지 못하다. 왜냐하면 몸 전체를 좌우로 상당한 거리를 파동 치듯이 움직여야 하기 때문이다. 그리고 상대적으로긴 몸체는 늘어나는 표면적으로 인해 저항력을 증가시킨다. 고등한 어류들은 보다 짧은 거리를 빨리 파동칠 수 있도록 상대적으로 덜 유연한 몸체를 가진다. 또한 그들은 물 쪽으로 근육에너지를 효율적으로 전달하도록 낫모양의 꼬리를 가진다. 물 길이가 짧아질수록 몸을 진행방향으로 더욱 쉽게 향할 수 있고, 따라서 저항에 따른 손실이 더욱 작아진다.
가장 빠르게 유영하는 어류들은 얼마나 효율적이고, 얼마나 빠르게 유영할 수 있을까? 가장 빠른 어류의 경우 꼬리지느러미에 전달된 근육 힘의 60~80%가 앞으로 향하는 운동에 사용된 것으로 추정된다. 황새치와 청새치는 짧은 시간내에 시속 120km의 엄청난 속도에 도달할 수 있다. 가장 빠른 참치와 일부의 상어는 주변 해수의 온도보다 몇도 이상의 내부 체온을 유지함으로써 빠른 속도를 지속할 수 있다. 이런 적응을 통해서 더욱 빠르게 음식물을 산화시키고 그 결과 단위 체중당 더 큰 근육의 힘을 만들어 낸다. 그러나 소수의 동무들만이 긴 시간에 걸쳐 빠른 유영속도를 유지할 수 있다.
수심의 유지
어류의 밀도는 근본적으로 주변의 물보다 크기 때문에 몸을 계속해서 움직이지 않거나 기체나 지방질로 채워진 부레가 없다면 몸은 점차 아래로 가라앉게 될 것이다. 그러나 대부분의 경골어류는 잘 발달된 부레를 지녔기 때문에 수중에서 아무런 움직임 없이 그 자리에 머무를 수가 있다. 부레 속에 들어 있는 기체의 부피는 어류의 무게를 상쇄시키기에 충분한 부력을 제공한다. 부레 속에 이는 기체의 양은 혈액으로부터 분출되거나 흡수됨으로써 조절되기도 하고, 수심변화에 따른 부레 근육의 수축에 의해서도 조절된다. 연골어류는 부레가 없기 때문에 물속에서 자신들의 위치를 유지하기 위해서 끊임없이 움직여야 한다. 상어는 자신들의 비대칭적인 꼬리와 비행기 날개와 같은 역할을 하는 지느러미를 이용하여 상승력을 얻는다.
부레는 수중에서 천천히 움직이는 경골어류에서 많이 발견되지만, 빨리 유영하는 상당수의 경골어류들은 부레가 퇴화되고 없다. 참치, 고등어, 새치와 같이 빠르게 움직이는 왕성한 포식자들은 깊은 수심까지 순식간에 오르내리며 먹이를 추적해야만 한다. 체내 기체의 압축과 팽창은 수심에 따라 급속히 변화하는데 이때에 부레의 파열 위험이 상당히 크기 때문에 빨리 움직이는 어류는 부레를 갖지 않는 경향을 보이다.
기체교환
어류는 물 속에서 어떻게 호흡을 할까? 산소를 받아들이고 몸 속에서 발생한 이산화탄소를 방출하는 기체 교환은 모든 동물들에게 필수적이다. 얼핏 보기에는 물 속에서 기체를 교환하는 것이 공기 중에서 기체를 교환한는 것보다 어렵다고 생각될지 모른다. 그러나 공기 중에서 호흡하는 동물들은 수중에서 호흡하는 동물들에 비해 한 단계의 과정을 더 거치고 있다. 즉, 우리들처럼 공기 중에서 호흡하는 경우 산소가 모세혈관으로 확산되기 위해서는 먼저 허파 속의 얇은 수막으로 산소를 용해시켜야 한다.
어류는 산소가 녹아 있는 물을 입으로 흡입하여 미세한 아가미막으로 밀어 보내면 이 물은 뒤쪽을 향해 있는 세열을 통하여 몸 밖으로 빠져나간다. 이 때 물 속에 용해되어 있는 고농도의 산소가 아가미막을 통하여 어류 몸속으로 확산되어 들어간다. 한편 혈액 속에 녹아 있는 고농도의 이산화탄소는 아가미막을 통하여 확산되어 외부로 빠져나간다 아가미막 자체는 매우 얇은 막들이 겹겹이 배열되어 있는 것이지만 이들은 작은 공간에 매우 효율적으로 배열되어 이다. 물과 혈액은 서로 반대 뱡향으로 흐름(역 순환 체계)으로서 기체의 확산 효율을 상승시킨다.
고등어와 같이 활동적인 어류는 엄청난 양이 산소를 필요로하며, 또한 엄청난 양의 이산화탄소를 배출하기 때문에 이들의 아가미 표면적이 몸의 표면적보다 적다. 활동적인 어류의 경우 그들의 엄청난 아가미 표면적과 역 순환 체계를 이용하여 아가미를 통과하는 물 속의 산소 중 약 85%를 몸 속으로 흡수한다. 반면, 공기 중에서 호흡하는 척추동물의 경우 흡입한 공기가 자신의 허파를 통과하는 동안 공기 중에 포함되어 있는 산소의 약 35% 정도만을 흡수할 수 있다.
삼투적응
해양 무척추동물 및 무악어류와 같은 원시 척추동물들은 주변 해수의 염분과 거의 동일한 농도의 체내 염분을 갖고 있다. 보다 진화된 척추동물의 체액은 일반적으로 해수 염분의 약 1/3 정도의 농도를 보이는데, 이러한 상태의 체액을 주변의 해수와 비교하여 저장액(hypotonic)이라 한다. 어류의 아가미와 내장의 막을 통해 기체와 음식물 분자가 통과하게 된다. 그런데 이같은 막을 통해 물이 통과되므로 삼투현상(osmosis)이 불가피하게 일어난다.
삼투현상이란 물이 고농도의 용액으로부터 반투막을 통과하여 저농도의 용액으로 이동하는 현상을 말한다. 해산 경골어류는 주변의 해수보다 낮은 농도의 체액을 갖고 있기 때문에 체내의 물이 지속적으로 외부 환경으로 빠져나가게 되는 반면, 담수 어류는 주변 환경의 농도보다 높은 농도의 체액을 갖고 있기 때문에 주변 환경으로부터 지속적을 물이 흡수된다. 만일 어류들이 삼투조절(osmoregulation)능력을 갖지 않는다면, 즉 이들이 능동적으로 체액의 농도를 조절할 수 없다면, 이들은 체액 농도의 불균형으로 인하여 곧 사망하게 될 것이다.
해산이건 담수산이건 모든 경골어류들의 피부는 물과 염에 대하여 거의 투과성을 보이지 않는다. 담수산 어류는 절대 물을 마시지 않는다. 담수어류들은 큰 신장을 이용하여 체내로 흡수된 물을 묽은 농도의 오줌 상태로 배출한다. 그리고 부족한 염을 보충하기 위해 이들 오줌속에 포함되어 있는 염을 최대한 흡수한다. 반면에 해산어류의 경우 적은 양의 오줌을 배설하며, 능동적으로 입을 통하여 물을 들여 마시며(일부 해양 어류가 하루에 마시는 물의 양이 자기 체중의 약 25%를 능가하는 경우도 있음), 아가미 속에 있는 특화된 염분비 세포를 통해체내의 과도한 염을 능동적으로 배설한다. 경골어류들은 생존에 필수적인 삼투조절을 위하여 상당량의 에너지를 소모하고 있다.
상어나 가오리와 같은 연골어류는 경골어류와 다른 삼투조절 전략을 보인다. 그들의 체액은 요소를 함유하고 있어 체액의 농도가 외부 농도와 거의 동일하다. 비록 그들 체액에 녹아있는 각종 고형물의 농도가 주변 해수에서의 농도와 다를지라도 녹아 있는 고형물질의 전체적인 양이 거의 동일하기 때문에 아가미나 내장의 막을 통하여 들어오거나 나가는 물의 양은 아주 적다. 상어의 육질은 소금물에 담구어 체액 속의 요소를 씻어내지 않으면 맛이 쓰다.
섭이와 방어
여러 종류의 어류들 사이에 형성된 경쟁 압력은 놀랄만큼 다양한 섭이와 방어 기술을 진화시켰다. 시각은 그들의 먹이를 찾게 하거나, 포식자를 피하게 하므로 대부분 어류에게 매우 중요하다. 유광층 아래에 사는 일부 심해어류는 배우자나 먹이를 찾기 위해 대단한 시각을 가지고 있다. 청각 또한 잘 발달되어 있다. 어류는 낮은 진동수의 진동을 측선으로서 감지하는 능력을 지니고 있다. 이 기작은 눈 주위와 머리 위, 몸의 측면의 피부와 뼈속에 있는 일련의 작은 관들로 이루어져 있다. 이 관들은 피부의 작은 구멍을 통해서 몸 표면에 연결되어 있으며, 관 주변에는 많은 신경이 분포해 있다. 이 신경은 해류의 방향, 수압 또는 음파 환경의 변화를 뇌에 전달해 준다.
어류의 방어술은 잘 발달되어있다. 해마와 같은 어류는 몸 외곽에 갑옷을 지녀 몸을 보호한다. 복어와 같은 어류는 물을 흡수하여 몸을 부풀리거나 상대방을 위협하기 위해 힘차게 가시를 곤두세운다. 또 다른 공격과 방어의 수단으로 주변과 형태를 일치시키거나 몸색깔을 배경 색깔과 동일하게 변화시켜 상대방이 눈치채지 못하게 한다. 이러한 위장색(cryptic coloration) 또는 위장술은 능동적일 수도 있고 수동적일수도 있다. 켈프배스(kelp bass)는 그들의 서식지인 해조숲 서식처와 매우 닮아 있다. 그 결과 작은 동물들이 잡혀 먹힐위험을 무른 채 근처로 지나가게 되며, 더 큰 포식자는 자기 먹이가 있는지를 인식하지 못한 채 지나가게 된다. 능동적인 보호색이 예는 가자미에서 볼수 있는데 가자미는 색소소포를 이용해 배경과 구분이 안 되도록 할수 있다. 여기서 가자미는 주변과 동일한 색깔과 무늬를 만들기 때문에 전혀 눈에 안 띄게 된다. 표층에서 활동적으로 움직이는 어류는 등쪽과 배쪽의 색깔이 다른 현상(countershading)을 보인다. 그들은 등족은 푸른새이나 녹색을 띠고, 배쪽은 은빛 색깔을 띰으로써 그들의 위나 아래에 있는 포식자가 이들을 감지하기 어렵게 한다.
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