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물고기는 왜 어떻게 숨을 쉬나요???
안녕하세요. 물고기는 폐호흡을 하는 인간과는 달리 '아가미 호흡'을 하는 생명체입니다. 물고기는 아가미를 통해 물속의 산소를 흡수하는데요, 이 과정은 주로 확산이라는 원리에 의해 이루어지며, 물고기의 종류에 따라 호흡 방식에 차이가 있을 수 있습니다. 물고기는 입으로 물을 들이마신 후 아가미로 물을 밀어냅니다. 아가미는 얇고 넓은 필라멘트 구조로 되어 있으며, 물 속의 산소가 이 필라멘트를 통해 혈액으로 확산됩니다. 아가미의 필라멘트는 아가미판이라는 미세한 구조로 나뉘어 있어 산소와 이산화탄소 교환이 원활히 이루어집니다. 산소 농도가 높은 물은 아가미를 지나며 혈액 속의 낮은 산소 농도로 인해 확산을 통해 산소가 혈액으로 이동합니다. 물고기는 물의 흐름과 혈액 흐름을 반대 방향으로 유지하는 역류 교환 시스템을 사용하여 산소 흡수 효율을 극대화합니다. 이로 인해 산소가 낮은 농도로 물을 떠날 때까지 지속적으로 혈액으로 이동할 수 있습니다. 뱀장어와 메기처럼 일부 어류는 아가미 외에도 피부나 입점막을 통해 산소를 흡수할 수 있습니다. 이는 이들이 오염된 물이나 산소 농도가 낮은 환경에서도 생존할 수 있게 합니다. 일부 물고기, 예를 들어 폐어(lungfish)는 산소 농도가 낮은 물에서도 생존할 수 있도록 폐처럼 작용하는 기관을 가지고 있습니다. 이를 통해 물뿐만 아니라 공기 중의 산소도 흡수할 수 있습니다. 상어는 지속적인 운동이 필요합니다. 이들이 움직이며 물을 아가미로 흘려보내기 때문에, 멈추면 호흡에 문제가 생깁니다. 일부 상어는 아가미에 물을 강제로 흡입할 수 있지만, 대부분은 끊임없이 움직여야 합니다.
학문 / 생물·생명
24.10.27
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가을에도 왜 벚꽃이 피어나는 것인지요?
안녕하세요. 추석 폭염이 나타날 정도로 늦더위가 길게 이어져 역대 가장 더웠던 9월로 기록됐는데, 이런 기후변화 때문에 생체 시계가 어그러진 것으로 인해 가을에도 벚꽃이 피고 있는 것으로 보입니다. 잠시 쌀쌀한 날씨가 찾아왔지만 올해 9월 말까지 30도에 육박하는 이례적 늦더위가 이어지면서 곳곳에서 계절을 착각한 가을 벚꽃이 개화한 것입니다. 특히, 이번 여름은 역대 가장 더운 달로 기록될 정도로 기온이 높았는데, 이렇다 보니 나무도 기후변화로 인한 스트레스로 개화 시기를 혼동했다는 분석입니다. 즉, 올해 늦게까지 폭염이나 열대야가 발생하다 보니 나무들이 일종의 스트레스인데요, 원래 나무 생체시계가 적당한 때 꽃이 피어야 하는데 봄에 스트레스에 의해 무너진 것이라고 보시면 됩니다.
학문 / 생물·생명
24.10.27
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선인장은 그리 메마른 사막에서도 살아 남는 이유는 뭘까요?
안녕하세요. 선인장이 사막에서 살 수 있는 이유는 잎이 가시 모양이어서 물이 몸 밖으로 빠져나가는 것을 막고 물이 필요한 다른 동물의 공격을 막을 수 있으며 굵은 줄기에 물을 저장하여 물이 적은 환경에서 잘 살아갈 수 있습니다. 구체적으로 설명하자면 다음과 같습니다. 우선 선인장은 몸통에 수분을 저장할 수 있는 조직을 갖추고 있어, 비가 내리면 빠르게 많은 양의 물을 흡수하여 저장합니다. 덕분에 긴 가뭄 동안에도 이 물을 이용해 생존할 수 있습니다. 또한 대부분의 선인장은 잎이 가시 형태로 변형되어 있는데, 이는 물 손실을 줄이고 강한 햇빛으로부터 보호하는 역할을 합니다. 잎 대신 줄기가 광합성을 담당하는데, 줄기는 수분을 효율적으로 유지하도록 두껍고 왁스 같은 표면으로 덮여 있습니다. 마지막으로, 선인장은 낮 동안 물을 거의 잃지 않기 위해 증산 작용을 최소화하며, 광합성도 주로 밤에 이루어지는 CAM 광합성을 통해 이루어집니다. 이는 물 손실을 줄이고 필요한 에너지를 확보할 수 있도록 돕습니다. 이러한 적응 덕분에 선인장은 사막과 같은 극한 환경에서도 효과적으로 살아갈 수 있는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.27
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칼슘이 달걀형성에 있어 중요한 이유가 무엇인가요
안녕하세요.칼슘은 달걀을 형성하는 데 있어서 매우 중요한 요소로, 주로 달걀껍데기를 만드는 데 필요합니다. 달걀의 껍데기는 탄산칼슘(CaCO₃)으로 구성되어 있어, 이 단단한 껍데기는 달걀 내부를 보호하고, 물과 기체가 통과할 수 있는 작은 구멍을 통해 발생하는 가스 교환을 가능하게 합니다. 닭은 몸속에서 칼슘을 이용해 탄산칼슘을 생산하여 달걀껍데기의 강도와 두께를 형성합니다. 이 과정은 특히 알껍데기의 견고함과 보호 기능을 위해 중요합니다. 껍데기는 병원균, 기생충 등 외부 위협으로부터 배아를 보호하는 역할을 합니다. 칼슘 덕분에 껍데기가 단단해져 알이 안전하게 유지됩니다. 부화 후에도 껍데기에 남아 있는 칼슘이 새끼가 필요로 하는 미량의 칼슘을 제공해 초기 뼈 형성에 도움을 줍니다. 닭은 이러한 이유로 매일 필요한 양의 칼슘을 충분히 섭취해야 하며, 칼슘이 부족할 경우 껍데기가 얇거나 부서지기 쉬운 알이 형성될 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.27
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코끼리는 어떻게 태초부터 초식 동물이 되었나요?
안녕하세요. 코끼리가 대형 초식 동물이 된 이유는 주로 환경적 요인과 진화적 적응 때문입니다. 코끼리가 살았던 환경에서는 식물이 풍부했기에, 육식을 하지 않아도 충분한 에너지를 얻을 수 있었습니다. 또한, 많은 양의 초식을 통해서 에너지를 효율적으로 유지할 수 있었습니다. 큰 몸집을 가진 코끼리는 육식 동물의 공격으로부터 자신을 방어하는 데 유리했으며, 오히려 덩치와 힘으로 위험을 피할 수 있었습니다. 이런 덕분에 생태계의 먹이 사슬에서 포식자로서 진화할 필요가 없었고, 오히려 초식 동물로서 안정적인 생존이 가능해졌습니다. 코끼리처럼 덩치가 큰 동물은 느린 대사율로 에너지를 소비할 수 있습니다. 초식 동물로서 나뭇잎과 풀을 먹으며 큰 몸을 유지할 수 있도록 진화했습니다. 코끼리는 이러한 진화적 요인을 통해 효율적으로 식물을 섭취하여 몸집을 유지하게 되었으며, 덕분에 생태계에서 장기간 안정적인 초식 동물로 자리 잡게 된 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.10.27
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연역적 탐구 방법에 특징은 뭔가요? 그리고 한계점은 뭔가요?
안녕하세요.연역적 탐구 방법은 일반적인 원리나 이론을 바탕으로 특정 사례나 상황에 적용하여 결론을 도출하는 방법입니다. 이 방법은 일반적이고 널리 인정된 가설이나 이론을 통해 특정 상황을 예측하거나 설명할 때 사용됩니다. 연역적 탐구는 일반적인 원리를 세우고, 그 원리를 구체적인 사례에 적용해 결론을 얻습니다. 예를 들어, “모든 사람은 죽는다”라는 일반 원리에서 특정 개인이 죽을 것이라는 결론을 도출하는 방식입니다. 연역적 탐구는 논리적으로 정합된 결론을 중시하는데요 즉, 전제가 참이면 결론도 반드시 참이 되도록 구성합니다. 따라서 전제의 진위가 중요합니다. 과학 연구에서 연역적 탐구는 가설을 검증하거나 미래 상황을 예측하는 데 사용됩니다. 가설을 세우고, 그 가설이 특정 상황에 적용될 때 예측한 결과가 실제로 맞는지를 통해 검증할 수 있습니다. 연역적 탐구의 한계점은 일반적인 전제를 바탕으로 결론을 도출하기 때문에 전제가 틀리거나 불완전할 경우 결론 또한 오류가 있을 수 있다는 점입니다. 연역적 탐구는 주어진 전제가 참일 때만 결론이 참이 됩니다. 따라서 전제가 잘못되었거나 부정확하면 잘못된 결론을 도출하게 됩니다. 예를 들어, “모든 새는 날 수 있다”라는 전제에 기초한 논리적 추론은 타조와 같은 날지 못하는 새에 대해서는 적용되지 않습니다.
학문 / 생물·생명
24.10.27
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비둘기는 평화의 상징이라 하여 아끼고 보호하였는데 지금은 비둘기를 유해동물로분류하여 먹이도 주지 못하게 하고 있습니다
안녕하세요. 전세계 사람들은 ‘평화’의 상징으로 비둘기를 떠올리는데요, 고대 그리스신화에서는 비둘기가 생명의 재생을 상징하는 아테네의 새였으며, 고대 일본에서는 비둘기가 전쟁의 끝을 알리는 역할을 맡았다고 합니다. 성경에 따르면, ‘노아의 홍수’때 노아가 방주 속에 들어가 있다가 홍수가 끝났는지 알아보기 위해서 비둘기를 날려보냈다고 하는데요, 비둘기가 앉을 곳을 찾게 돼서 방주로 돌아오지 않으면 홍수가 끝난 것이고, 다시 방주로 돌아오면 홍수가 아직 끝나지 않은 거란 얘기입니다. 이 사건을 계기로 재난이 끝나고 평화의 상태를 알려주는 의미를 지닌 비둘기를 ‘평화의 상징’으로 부르게 된 것입니다. 다만 오늘날에 비둘기가 유해동물로 분류된 이유는 여러가지가 있습니다. 우선 비둘기는 잡식성 조류인데요, 비둘기는 버려진 음식물을 먹으며, 섭취 후에 나온 배설물에는 기생충은 물론이고 중금속 오염과 곰팡이가 있다고 합니다. 이 곰팡이는 '크립토코 쿠스 네오포만스'라고 하는데. 이는 공기를 통해 사람에게 감염될 수 있습니다. 두번째로 비둘기의 배설물은 강한 산성을 띠기 때문에 건축물은 물론 문화재까지 부식시킬 수 있습니다. 또한 비둘기는 하루에 수십 킬로씩 비행을 하는 조류이기 때문에 날개에는 각종 해충과 바이러스가 많아서, 면역력이 약한 어린이, 노인에게 아토피성 피부염을 유발할 수 있습니다.
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24.10.27
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뇌가 좌뇌와 우뇌로 나눠져 있는 이유는 무엇일까요?
안녕하세요.뇌가 좌뇌와 우뇌로 나눠진 이유는 주로 기능의 분화와 효율적인 정보 처리 때문입니다. 좌우 뇌는 각각 특화된 기능을 담당하면서도 서로 협력하여 최적의 작업을 수행할 수 있습니다. 이러한 구조적 분리는 인간뿐 아니라 많은 동물에서도 발견되며, 진화적으로 중요한 역할을 해왔습니다. 좌뇌와 우뇌는 서로 다른 기능에 특화되어 있는데요 예를 들어, 좌뇌는 언어 처리, 논리적 사고, 수리 능력 등에 강하고, 우뇌는 공간 인식, 창의력, 예술적 감각 등을 담당합니다. 이러한 기능적 분화는 각 반구가 특정 업무에 더 집중하여 신속하고 효율적으로 반응할 수 있게 합니다. 이때 좌우 반구의 특화된 기능은 각 반구가 정보를 독립적으로 처리할 수 있도록 하여 뇌 전체의 작업 효율을 높입니다. 이는 뇌가 여러 가지 작업을 동시에 수행할 수 있도록 돕는 방식으로, 예를 들어 좌뇌가 언어 정보를 분석할 때 우뇌는 그와 연관된 감정적 측면을 처리하여 복합적인 사고를 가능하게 합니다. 좌우 뇌는 뇌량(corpus callosum)이라는 신경 다발을 통해 서로 연결되어 있어, 각 반구가 처리한 정보를 통합하고 보완할 수 있습니다. 이러한 상호 보완은 창의력과 같은 복잡한 사고 과정에서 중요하게 작용하며, 한쪽 뇌의 손상을 다른 쪽이 어느 정도 보완할 수 있게 해줍니다.
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24.10.27
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우리몸의 체온이 올라가면 땀이 나오는 메카니즘은 무엇인가요?
안녕하세요. 땀을 흘리는 원리에 대해서 다음과 같이 설명드리겠습니다. 우선 땀샘은 땀을 만들어내는 피부의 외분비선인데요, 땀샘에는 에크린 땀샘과 아포크린 땀샘으로 나눌 수 있으며 우리 몸의 노폐물과 수분을 땀의 형태로 배설해주고 체온을 일정하게 유지시켜주는 역할을 합니다. 땀샘은 피부의 진피층에 위치하고 있는데요, 땀샘의 주변은 모세혈관이 그물처럼 둘러싸고 있으며 혈액으로부터 걸러진 노폐물과 물이 모세혈관에서 땀샘으로 보내져 땀이 생성됩니다. 땀샘의 끝은 실꾸러미처럼 뭉친 덩어리로 되어있고 긴 관을 통해 피부표면과 연결되어 있는데, 이를 통해 땀을 분비합니다. 에크린 땀샘은 땀의 형태로 노폐물과 수분을 몸 밖으로 배설하는데요, 또한 땀을 흘리면 피부표면에서 주위의 열을 흡수하면서 증발하므로 체온을 낮추어 우리 몸의 체온을 일정하게 유지시켜줍니다. 정리하자면 땀은 뇌에서 체온을 조절하기 위해 우리 몸에서 반응하는 정상적인 현상입니다. 체온이 올라가면 교감신경은 피부에 신호를 보내어 피부 외부와 가까운 혈관을 확장시킵니다. 혈관에서는 땀을 피부에 노출시켜 열을 공기 중으로 발산함으로써 체온이 조절됩니다.
학문 / 생물·생명
24.10.26
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비가 오면 왜 평소와 다른 이상한 비린내가 나나요?
안녕하세요. 비가 올 때 그리고 비가 오기 전의 그 특유의 냄새를 표현할 길이 없어, 쇠 냄새 혹은 흙냄새가 나는 것 같다고 표현해 왔는데요. 사실 비 오는 날 우리가 맡는 냄새는 '페트리코(PETRICHOR)'라는 이름이 있습니다. ‘페트리코’는 그리스어로 ‘돌의 피’라는 뜻으로, 1964년 호주 출신의 두 과학자 이사벨 베어와 리처드 토머스가 지은 이름입니다. 마른 흙의 비 냄새는 비가 실제로 내리기 시작했음을 알리는 신호입니다. 비가 계속 내리면 그 냄새는 페트리코와 비슷하면서도 다른 냄새인 지오스민(geosmin), 즉 흙냄새로 바뀝니다. 지오스민은 비가 그친 후에도 남아 있는, 약간 곰팡내 비슷하면서 눅눅한 냄새입니다. 비트와 흙을 갈아엎을 때 나는 것과 비슷한 이 냄새는 방선균이라는 땅속 박테리아에서 시작됩니다. 지오스민은 민물고기에게 알을 낳을 장소를 알려주고, 낙타가 사막에서 오아시스를 찾도록 도와주는 냄새이기도 합니다.
학문 / 생물·생명
24.10.26
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