극한 온도에서 동물의 활동, 대사율, 동면

극한 온도에서의 동물의 활동

극한 온도에서 동물의 활동

극한 온도에서 동물의 활동 모습 중 가장 간단한 방법은 가장 덥거나 가장 추울 때 은신처를 찾는 것입니다. 주변 온도가 가장 높을 때인 한낮에 은신처에 들어가 있는 길 앞잡이에 대해 살펴보도록 합니다. 작고 육식성인 길앞잡이(tiger beetle)를 포함한 많은 생물들이 뉴질랜드의 해변에 살고 있습니다. 검은색을 띠는 길앞잡이의 한 종인 Neocicindela perhispida campbelli는 검은 모래 해변에 서식합니다. 이러한 검은 모래 해변은 아침 햇볕에 금방 뜨거워지고, 근처의 흰모래 해변보다 더 높은 온도가 됩니다. 여기에 사는 검은 길앞잡이 또한 빨리 데워집니다. 아침 햇볕을 쬠으로써 그들은 아침 일찍 활동하기에 충분할 정도로 따뜻해집니다. 하지만 해가질 때까지 체온이 너무 올라가지 않게 해야만 합니다. 길앞잡이는 햇볕과 그늘 사이를 왔다 갔다 하고 햇볕과 평행하게 몸을 위치시킴으로써 섭씨 약 36.4도씨의 체온을 유지합니다. 길 앞잡이는 또한 대류를 통한 냉각의 비율을 증가시킴으로써 열을 식힙니다. 그들은 더 높이 공중으로 올라가기 위해서 다리를 쭉 뻗고 발끝으로 서는 '죽마 타기'를 이용해서 열을 식힙니다. 이러한 행동들의 조합으로 길 앞잡이는 모래의 온도보다 더 낮은 체온을 지속시킵니다. 하지만 모래의 온도가 섭씨 70도씨 가까이나 되는 한낮이 되면 체온을 조절하기가 매우 어려워져 길앞잡이 대부분은 이곳을 떠나 그늘로 피합니다. 

 

대사율

동물은 대사율을 조절함으로써 극한 환경에 적응 합니다. 벌새는 높은 대사율과 섭씨 39도씨의 체온을 유지하기 위하여 꿀과 곤충을 먹고삽니다. 먹이가 충분할 때, 그들은 낮이나 밤 모두 대사율과 체온을 높게 유지합니다. 하지만, 먹이가 적고 밤 온도가 낮을 때, 벌새는 휴면에 들어갑니다. 휴면은 대사율과 체온을 낮게 유지하는 방법입니다. 휴면 동안 벌새들의 체온은 섭씨 39도씨보다 훨씬 낮은 섭씨 12~17도씨 정도입니다. 낮은 대사로 인해 체온이 낮게 유지되기 때문에 휴면 중에 있는 벌새들은 많은 에너지를 절약합니다. 카펜터(F. L. Carpenter)와 그의 동료들(1993)은 밤새도록 높은 체온을 유지한 적갈색의 벌새들은 약 0.24g의 지방을 소비한다고 추정했습니다. 휴면에 들어간 벌새들에서는 0.02g의 지방만이 소비되었으며 이는 90퍼센트 이상의 에너지를 절약하는 것에 해당한다고 추정하였습니다. 벌새들은 매일 밤 수 시간 동안 휴면 상태에 들어가는 반면에 다른 동물들은 수개월 동안 계속하여 대사율이 줄어드는 상태가 될 수가 있습니다. 이러한 상태가 겨울에 일어난다면 동면(hibernation)이고 여름에 일어난다면 이를 하면(estivation)이라고 합니다. 동면 동안에 북극 땅다람쥐의 체온은 섭씨 2도씨까지 떨어집니다. 동면하는 마멋의 대사율은 활동할 때의 3퍼센트까지 떨어지기도 합니다. 하면 동안 긴 목거북이의 대사율은 정상적인 대사율의 28퍼센트까지 줄어듭니다. 이러한 대사율 감소를 통해 동물들이 오로지 저장된 에너지로 살아야만 하는 북극 또는 고산 지대의 긴 겨울 동안이나, 사막의 건조하고 더운 기간 동안 살아남을 수가 있습니다. 

동면

동면에 대한 연구는 거의 온대나 북극 종에 초점이 맞추어져 있지만, 어떤 조건하에서는 열대성 동물들도 동면을 합니다. 동면을 하는 종인 Cheirogaleus medius는 살찐 꼬리를 가진 난쟁이 여우 원숭이라고 하는 영장류입니다. C. medius는 서부 마다가스카르의 열대건조림에 사는데 그곳에서 5개월 동안 활동하고 7개월 동안 동면을 합니다. 이름에서 짐작할 수 있듯이 이것은 몸길이가 약 20cm이고 꼬리의 길이도 그와 비슷한 작은 영장류입니다. 다 자라면 약 140g 정도가 됩니다. 이것의 꼬리는 그 종이 긴 동면기간 동안 소비할 에너지를 저장하는 주요한 부분입니다. 이것은 나무에서 사는데, 낮에는 5마리 정도까지 모여서 자고 밤에는 숲에서 먹이를 찾아다닙니다. 휴식하는 낮 동안과는 반대로 이것이 밤에 먹이를 찾아다니는 동안에는 대부분 혼자 다닙니다. 이것의 주식은 과일과 꽃이지만 곤충 또는 카멜레온과 같은 작은 척추동물도 약간 잡아먹습니다. 우기와 건기 동안의 열대건조림 지역의 사진과 기후도를 통해 이들이 동면을 하는 이유를 추측할 수 있습니다. 우기 동안 열대 건조림은 이들이 먹을 수 있는 열매와 꽃이 매우 풍부한 반면, 건기 동안에는 이러한 먹이들이 부족합니다. 마다가스카르의 C. medius가 살고 있는 숲은 이들에게 식량이 부족한 건기가  8개월 동안 오래 지속됩니다. 체온을 낮춤으로써 이들은 음식이 부족한 건기 동안 에너지를 절약합니다. 필요한 에너지양을 줄였기 때문에 이들은 꼬리와 몸의 다른 부분에 축적된 지방으로 생존할 수 있습니다. 이러한 지방 창고는 이들이 동면에 들어가는 7개월 동안 시간이 갈수록 점차 소멸됩니다. 동면 및 이와 관련된 에너지 절약은 대사에 필요한 에너지가 부적절하게 공급될 때, 경우에 따라 유용합니다. 이것은 열대지역에서뿐만 아니라, 추운 지역에서도 나타납니다.