심해생물

Deep sea creature
코르누타, 아놉로거스터 코르누타

심해생물(Deep Sea Creature)이라는 용어는 바다의 광자역 아래에 사는 유기체를 가리킨다. 이 생물들은 수백 개의 압력봉, 적은 양의 산소, 극소량의 음식, 햇빛도 들지 않고 지속적이고 극도로 추운 환경에서 살아남아야 한다. 대부분의 생물은 위에서 떠내려오는 음식에 의존해야 한다.

이 생물들은 수 천 미터 아래 있는 심연이나 하달 구역과 같이 매우 까다로운 환경에서 살고 있는데, 그것은 거의 완전히 빛이 없다. 물은 섭씨 3도에서 10도 사이고 산소 농도가 낮다. 깊이로 인해 압력은 20~1000bar이다. 수백 미터 혹은 심지어 수천 미터 깊이의 바다 속에 사는 생물들은 고기압, 빛의 부족, 그리고 다른 요소들에 적응했다.

심해생물의 진화적 적응

고압

1000미터 이상의 깊이를 넘는 펠로직 물고기는 보통 수영 방광이나 지방으로 채워진 수영 방광을 가지고 있지 않다. 수영 방광의 손실은 에너지를 절약하는데 기여했다. 왜냐하면 바닷속 깊은 곳의 방광에 가스를 주입하는 비용이 많이 들기 때문이다.[1]

이 동물들은 아광대의 극한 압력에서 살아남아야 한다. 압력이 10미터마다 약 1바씩 증가한다. 그 압력에 대처하기 위해서, 많은 물고기들은 오히려 작다. 이 생물체들은 수영 방광과 같이 압박에 의해 붕괴될 수 있는 모든 과도한 충치를 제거하거나 기름으로 가득 찬 더 촘촘한 수영 방광을 가지고 있다.[2] 수영 방광은 물고기의 근육과 오식된 뼈를 덜 갖게 한다. 물고기들이 해저 쪽으로 더 깊이 헤엄쳐 가면서 식량이 감소하기 때문에 오식화 부족은 에너지를 절약하기 위해 조정되었다.[3]

빛의 부족

빛이 부족하기 때문에 생물들은 먹이를 찾고, 포식자를 피하고, 짝을 찾기 위해 특별한 적응을 해야 한다. 대부분의 동물들은 눈이 매우 크고, 주로 막대들로 구성된 망막은 민감성을 증가시킨다. 많은 동물들도 주변 시야를 대신할 수 있는 큰 촉감을 개발했다. 번식할 수 있게 하기 위해, 이 물고기들 중 많은 수가 헤르마프로디테이트로 진화하여 짝을 찾을 필요가 없게 되었다. 많은 생물들은 또한 짝에 의해 방출되는 화학물질을 감지하기 위해 매우 강한 후각을 발달시켰다.

자원부족

이 깊이에서는 광합성이 일어나기 위한 충분한 빛과 신진대사가 높은 동물을 부양하기 위한 충분한 산소가 없다. 생존하기 위해, 생물들은 산소가 덜 필요한 느린 신진대사를 가지고 있다; 그들은 음식 없이 오랫동안 살 수 있다. 대부분의 식품은 위로부터 떨어지는 유기물이나 화학합성 과정(화학 에너지를 식품 에너지로 바꾸는 과정)을 통해 음식을 파생한 다른 생물을 먹는 것에서 유래한다. 생물의 분포가 희박하기 때문에, 항상 최소한 약간의 산소와 음식이 있다. 또한, 이 생물들은 먹이를 찾기 위해 에너지를 사용하는 대신에 매복 먹이에게 특정한 적응을 이용한다. 차례로 이 생물들은 죽은 물고기나 다른 해양 포유류의 파편과 같은 큰 음식 입자에 의존하여 수면에서 떨어진다.[4] 떨어지는 먹이가 심해생물 개체수를 떠받칠 수 있지만, 바닥으로 내려오기 전에 파편을 소비하는 중간 개체수가 많아 여전히 자원이 부족할 수 있다.[4]

심해 척추동물도 근육이 적고 오식화된 뼈가 적다. 이러한 오스화 부족은 식량이 부족할 때 에너지를 절약하기 위해 채택되었다.[1]

생물 발광

혹등 낚시어: 멜라노케투스 존슨기

생물 발광은 화학 반응을 통해 빛을 만들어내는 유기체의 능력이다. 생물들은 길을 밝히거나, 먹이를 유인하거나, 짝을 유혹하기 위해 생물 발광을 여러 가지 방법으로 사용한다. 많은 수중 동물들은 생물 발광이다. 독사 물고기에서부터 빛 때문에 이름 붙여진 손전등 물고기의 다양한 종에 이르기까지.[5] 낚시어류 등 일부 생물은 몸에서 튀어나온 작은 가지에 광포자가 농축되어 있어 호기심 많은 물고기를 잡는 미끼로 이용한다. 생물 발광은 또한 적들을 혼란스럽게 할 수 있다. 생물 발광의 화학적 과정에는 최소한 두 가지 화학물질이 필요하다: 루시퍼린이라는 빛을 생성하는 화학물질과 루시퍼아제라는 화학물질을 일으키는 반응이다.[6] 루시퍼아제는 루시퍼린의 산화를 촉진하여 빛을 발생시키고 그 결과 옥시루시페린이 비활성으로 된다. 신선한 루시퍼린은 반드시 식이요법이나 내부 합성을 통해 들여와야 한다.[6]

화학합성법

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검은 흡연자의 밑바닥에서 먹이를 먹고 있는 튜브 벌레.

그렇게 깊은 수준에서는 햇빛도 거의 없고 햇빛도 없기 때문에 광합성은 에너지 생산의 가능한 수단이 아니며, 어떤 생물은 스스로 식량을 생산할 수 있는 궁핍을 겪게 된다. 거대한 튜브 벌레에게 이 대답은 박테리아의 형태로 나온다. 이 박테리아는 화학합성이 가능하고 열수 분출구에 사는 거대한 관벌레 안에 산다. 이 환기구들은 매우 많은 양의 화학물질을 분출하는데, 이것은 박테리아가 에너지로 변형시킬 수 있다. 이 박테리아는 또한 숙주로부터 자유롭게 자랄 수 있고 열수 분출구 주변의 해저에 박테리아의 돗자리를 만들 수 있다. 열수 분출구는 다른 생물의 먹이 역할을 한다. 박테리아는 먹이사슬의 주요 에너지 자원이다. 이 에너지의 원천은 열수 분출구 주변 지역에 많은 인구를 생성하는데, 이것은 과학자들이 연구를 쉽게 중단시킬 수 있게 해준다. 유기체는 또한 화학합성을 이용하여 먹이를 유인하거나 짝을 유인할 수 있다.[7]

심해 거인주의

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거대한 이소팟 (바스티노무스 기간테우스)

심해 거인주의라는 용어는 다른 환경에 사는 친척의 크기와 비교했을 때, 그렇게 깊은 곳에서 사는 것이 어떤 생물체의 크기에 미치는 영향을 설명한다. 이 생물들은 일반적으로 상대 생물들보다 몇 배 더 크다. 거대한 이소포드(일반적인 알약 벌레와 관련)가 이를 예시한다. 현재까지 과학자들은 거대한 관벌레의 경우 심해 거인증을 설명할 수 있을 뿐이었다. 과학자들은 이 생물들이 엄청난 양의 자원을 배출하는 열수 분출구에 살기 때문에 얕은 물 관 벌레보다 훨씬 더 크다고 믿고 있다. 그들은 생물체들이 체온을 조절하는 에너지를 소모할 필요가 없고 활동에 대한 욕구가 적기 때문에 더 많은 자원을 신체 과정에 할당할 수 있다고 믿는다.

또한 성인의 입에 맞는 연등상어와 같이 심해 생물이 비정상적으로 작은 경우도 있다.[8]

심해연구

앨빈은 열수 분출구를 처음 탐사한 지 1년 후인 1978년.

인간은 해저의 4%도 채 안 되는 곳을 탐사해왔고, 수십 종의 심해 생물들이 다이빙할 때마다 발견된다. 미 해군이 소유하고 있고 매사추세츠주 우즈홀에 있는 우즈홀해양조사소(WHOI)가 운영하는 잠수함 DSV 앨빈은 심해 탐사에 사용되는 선박의 종류를 잘 보여준다. 이 16톤 잠수함은 극도의 압력에 견딜 수 있고 무게와 크기에도 불구하고 쉽게 기동할 수 있다.

해저와 표면의 압력의 극한 차이는 생물의 표면에서의 생존을 거의 불가능하게 만든다; 이것은 대부분의 유용한 정보는 생물이 살아있는 동안에만 발견될 수 있기 때문에 심층적인 연구를 어렵게 한다. 최근의 발전은 과학자들이 이 생물들을 더 자세히, 그리고 더 오랜 시간 동안 관찰할 수 있게 해주었다. 해양 생물학자 제프리 드라젠은 가압 어류 덫이라는 해결책을 탐구했다. 이것은 깊은 물속의 생물을 포착하고, 생물이 적응할 수 있기를 바라면서 생물이 표면으로 떠오를 때 서서히 내부 압력을 표면 수준으로 조절한다.[9]

또 다른 과학 팀은 피에르-에-마리-퀴리 우주국의 PERISCOP라고 알려진 포획 장치를 개발했는데, 이 포획 장치는 수압을 표면화하면서 유지하므로, 상승하는 동안 표본을 가압된 환경에 보관한다. 이를 통해 샘플에 영향을 미치는 압력 장애 없이 표면에 대한 면밀한 연구를 할 수 있다.[10]

참고 항목

참조

  1. ^ a b Yancey, Paul H.; Gerringer, Mackenzie E.; Drazen, Jeffrey C.; Rowden, Ashley A.; Jamieson, Alan (2014-03-25). "Marine fish may be biochemically constrained from inhabiting the deepest ocean depths". Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (12): 4461–4465. Bibcode:2014PNAS..111.4461Y. doi:10.1073/pnas.1322003111. ISSN 0027-8424. PMC 3970477. PMID 24591588.
  2. ^ Moloney, Ellis (December 11, 2017). "Deep Ocean or Deep Freeze: How Animals Have Evolved to Survive". Illinois Science.
  3. ^ Yancey, Paul H.; Gerringer, Mackenzie E.; Drazen, Jeffrey C.; Rowden, Ashley A.; Jamieson, Alan (2014-03-25). "Marine fish may be biochemically constrained from inhabiting the deepest ocean depths". Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (12): 4461–4465. Bibcode:2014PNAS..111.4461Y. doi:10.1073/pnas.1322003111. ISSN 0027-8424. PMC 3970477. PMID 24591588.
  4. ^ a b Isaacs JD, Schwartzlose RA (1975). "Active Animals of the Deep-Sea Floor". Scientific American. 233 (4): 84–91. Bibcode:1975SciAm.233d..84I. doi:10.1038/scientificamerican1075-84. ISSN 0036-8733. JSTOR 24949919.
  5. ^ "Monterey Bay Aquarium: Online Field Guide". Archived from the original on 2008-12-22. Retrieved 2008-05-12.
  6. ^ a b BL 웹: 케미스트리
  7. ^ 화학합성법
  8. ^ 비디오: 12피트 크랩, 걷는 물고기 및 작은 상어: 심해 생물 - 과학 - WeShow(미국판)
  9. ^ 심해 물고기를 어둠에서 안전하게 건져낼 수 있는 새로운 덫
  10. ^ Lever A (31 July 2008). "Live fish caught at record depth". BBC News. Retrieved 18 February 2011.

외부 링크