온혈 상어 -

온혈 상어

저자: 알렉스 브릴스키 박사

“상어는 온혈동물이다”라는 말을 들어본 적이 있나요? 물론, 진정한 온혈 물고기는 없습니다. 그럼에도 불구하고, 몇몇 상어 종은 중온성이라는 깔끔한 적응 방식을 통해 자연을 속여 상당한 진화적 이점을 얻었습니다.

최상위 포식자로서 상어는 수십 년 동안 해양 생물학자와 진화 과학자들의 관심을 끌어온 다양한 생리적 적응을 보여줍니다. 마소온증은 이러한 적응 중 하나이며 특히 흥미로운 특징으로 돋보입니다. 중온성, 때로는 지역적 내온성이라고도 불리는 이 체온조절 전략은 변온성(냉혈성)과 내온성(온혈성) 사이의 격차를 메우는 것을 의미합니다.

중온동물은 생물이 주변 환경보다 높은 체온을 유지하는 능력을 특징으로 하지만, 조류와 포유류와 같은 진정한 내온동물만큼 엄격하게 조절되지는 않습니다. 상어의 경우, 이러한 능력은 특정 신체 부위를 선택적으로 가열할 수 있는 특수한 생물학적 구조와 생리학적 과정에 의해 뒷받침됩니다.

중온성 능력을 가진 것으로 알려진 주요 종으로는 흰상어(Carcharodon carcharias), 짧은지느러미 참상어(Isurus oxyrinchus), 흉상어, 연어상어(Lamna ditropis)가 있습니다. 이 종들은 가장 매력적인 상어 중 일부를 포함하는 악상어과에 속합니다. 이들은 고등어상어로도 알려져 있으며, 빠른 속도와 약탈 효율성으로 유명합니다.

상어의 중온증을 가능하게 하는 주요 메커니즘은 rete mirabile(라틴어로 “멋진 그물”)라고 하는 특수한 혈관 구조를 통해 혈액을 순환시키는 것입니다. 밀접하게 정렬된 동맥과 정맥의 복잡한 네트워크는 역류 열 교환을 용이하게 합니다. 활동적인 큰 수영 근육에서 흘러나오는 따뜻한 정맥혈은 열을 생성하여 아가미에서 나오는 차가운 동맥혈로 전달하여 신체 핵심의 열 에너지를 효과적으로 보존합니다.

또한 고등어상어는 높은 유산소 운동성과 지속적인 활동이 가능한 붉은 근육 조직을 상당량 가지고 있습니다. 짧은 시간 동안 빠른 속도를 낼 때 사용되는 흰색 근육과 달리, 빨간색 근육은 장시간 수영을 하는 동안 지속적인 대사열을 생성합니다.
활동적인 붉은 근육과 효율적인 열 유지 메커니즘의 결합으로 중온 상어는 특히 수영 근육, 위, 눈과 같은 중요한 부위에서 높은 체온을 유지할 수 있습니다.

중온요법은 정확히 얼마나 효율적인가? 백상아리는 주변 온도보다 최대 14~15°C(25~27°F) 높은 온도를 유지할 수 있습니다. 짧은지느러미 마코는 그다지 효율적이지는 않지만 주변 온도보다 7~10°C(13~18°F) 더 높습니다. 악어는 주변 온도보다 8~10°C(14~18°F) 더 높은 온도를 유지하는 반면, 열 보존의 챔피언은 연어상어로, 극단적인 경우 주변 온도보다 최대 20°C(36°F) 더 높은 온도를 기록합니다. 거의 전적으로 영하의 물에서 서식하는 이 종은 종종 흡열 진화의 모델로 연구됩니다.

그렇다면 일부 상어는 왜 중온성을 진화시켰을까? 진화는 모두 이점에 관한 것이며 혈액을 따뜻하게 유지할 수 있다면 많은 이점이 있으며, 각각은 동물의 포식 능력과 생태적 성공의 생존을 향상시킵니다.

강화된 근육 성능: 근육 온도가 상승하면 근육 수축 효율성이 향상되어 수영 속도가 빨라지고 힘도 더 세집니다. 이러한 능력은 짧은 지느러미 참치와 같은 빠른 속력의 포식자에게 특히 유리하며, 민첩한 먹이를 쫓는 데 도움이 됩니다.
확장된 서식지 범위: 중온 상어는 따뜻한 표면수역부터 차갑고 깊은 지역까지 다양한 열적 환경에 서식할 수 있습니다. 이러한 열적 유연성 덕분에 사냥터가 넓어지고 자원에 대한 경쟁이 줄어듭니다.
소화 및 신진대사 개선: 따뜻한 내부 온도는 소화 과정을 가속화하여 상어가 먹이를 더 빨리 처리하고 더 높은 에너지 수준을 유지할 수 있게 해줍니다.
이러한 효율성은 그들의 활동적인 라이프스타일과 잦은 사냥 탐험을 뒷받침합니다.
감각 강화: 일부 종에서는 중온성이 뇌와 눈까지 확장되어 감각 기능이 향상됩니다. 다양한 조명 조건에서 먹이를 감지하고 잡으려면 시력과 신경 처리 속도가 향상되는 것이 중요합니다.

중온 생태학은 개별 상어에게만 이로운 것이 아니라, 더 광범위한 생태적 영향을 미칩니다. 상어가 다양한 열적 위치를 활용할 수 있게 함으로써, 해양 생태계 내의 포식자-피식자 관계와 에너지 흐름에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 중온성 상어는 차가운 물 속으로 뛰어들 수 있는 능력을 가지고 있어 엄격한 변온성 포식자가 접근할 수 없는 종을 사냥할 수 있습니다. 이렇게 확대된 포식 범위는 먹이 개체군의 분포와 행동에 영향을 미쳐 궁극적으로는 공동체 구조와 먹이 사슬을 형성합니다.

중온동물은 내온동물에 비해 장점이 있습니다. 지속적인 대사적 열 생산을 통해 일정한 체온을 유지하는 내온동물과 달리, 중온동물은 열을 더 선택적이고 효율적으로 조절합니다. 이 전략은 핵심 조직에서 성능 이점을 제공하는 동시에 전신 온열작용과 관련된 에너지 비용을 최소화합니다.

상어는 바다에 사는 유일한 중온동물이 아닙니다. 이것은 일부 참치와 모든 청새치를 포함한 다른 계통의 경골어류에서 독립적으로 진화했습니다.
이러한 수렴적 진화는 중온 생태가 특정 생태적 맥락에서 상당한 적응적 이점을 제공한다는 것을 시사합니다.

상어 중온증에 대한 지속적인 연구는 진화 생물학, 생리학, 해양 생태학에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 과학자들은 위성 태그, 온도 감지 원격 측정, 근육 조직 분석과 같은 기술을 사용하여 야생 상어 개체군의 열 조절을 조사합니다.

중온현상을 이해하는 것은 보존에도 큰 영향을 미칩니다. 기후 변화로 인해 해수 온도가 변하면 중온 상어의 열 서식지가 영향을 받을 수 있습니다.
이러한 종이 환경 변화에 어떻게 반응할지 예측하는 것은 효과적인 관리 전략을 개발하고 해양 생물 다양성을 보호하는 데 필수적입니다.

중온성은 일부 상어 종의 생존과 사냥 성공률을 높이는 인상적인 적응력입니다. 특정 부위의 체온을 높게 유지함으로써 중온 상어는 근육 기능이 향상되고, 서식지 범위가 넓어지며, 감각 능력이 향상됩니다. 이러한 체온 조절 접근법은 해양 환경에서 생리학, 행동, 생태학 간의 복잡한 관계를 강조합니다.
연구를 통해 메조테라피의 복잡성이 계속 밝혀지면서, 상어의 진화적 독창성과 해양 생태계에서의 중요한 역할에 대한 우리의 감사도 계속해서 커지고 있습니다.

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