벌새는 어떻게 제자리에서 정지비행을 할 수 있나요?
벌새는 어깨관절을 180도 회전시켜 말씀하신 것처럼 날개를 수평에 가깝게 누운 8자 모양으로 흔듭니다.보통 다른 새는 날개를 아래로 내릴 때만 위로 뜨는 양력을 얻지만, 벌새는 날개를 앞뒤로 저을 때 모두 양력을 만들어냅니다. 왜냐하면 날개가 뒤로 이동할 때 어깨를 뒤집어 날개 뒷면으로 공기를 아래로 밀어내기 때문입니다.이때 앞으로 저을 때의 전진력과 뒤로 저을 때의 후진력이 서로를 상쇄하며, 앞뒤 움직임 없이 오직 위로 뜨는 힘만 남아 공중에 정지할 수 있는 것입니다.결론적으로 자유롭게 회전하는 유연한 어깨관절 구조와 초당 20~80회에 달하는 빠른 날갯짓이 합쳐져 헬리콥터처럼 제자리 비행을 가능한 것이죠.
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인류는 어째서 고기를 구워먹기 시작햇을까여?
먼저 학계에서 명확한 불 사용 흔적으로 인정하는 고고학적 증거는 약 80만~100만 년 전입니다.하지만 생물학적 특징을 바탕으로 역추적하면 고고학적 결론과는 좀 다르게 약 180만 년 전 나타난 초기 인류인 호모 에렉투스 시기 산불로 타 죽은 동물 시체를 먹어본 것이 시작으로 본격적인 불로 익혀 먹는 화식이 시작되었다고 봅니다.초기 인류는 구운 고기가 날고기보다 훨씬 잘 씹히고 맛과 향이 좋다는 것을 경험적으로 깨달았습니다. 또한 불에 익힌 고기는 탈이 나지 않는다는 것을 깨닳았죠.실제 고기를 구우면 단백질 구조가 부드러워져 소화 흡수율과 칼로리 획득량이 폭발적으로 증가하는데, 그 덕분에 하루 종일 질긴 날고기를 씹고 소화시키는 데 쓰던 시간과 에너지를 크게 줄일 수 있었습니다.이 남는 고효율 에너지가 공급되면서 인류의 뇌 크기가 급격히 커지는 결정적 계기가 되었습니다.그리고 소화하기 쉬운 음식을 먹게 되면서 거대했던 소화기관(장)의 길이가 줄어드는 신체 변화도 일어났는데, 질긴 음식을 씹을 필요가 없어지면서 턱 근육과 치아가 작아졌고, 이는 나중에 언어를 발음하는 구조가 됩니다.결론적으로 우연히 시작된 화식이 생존율을 높이고 인류의 생물학적 구조를 바꿔놓은 것이죠.
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철새는 태어난 지 얼마 안 됐는데도 어떻게 정확한 이동경로를 아나요?
철새 새끼가 부모 없이 먼 길을 찾아갈 수 있는 이유는 유전자에 각인된 생체 나침반과 비행 프로그램 덕분입니다.조금 다르긴 하지만, 간단히 말해 유전자에 남서쪽으로 20일간 날아가라는 식의 비행 방향과 기간이 미리 프로그래밍되어 있습니다.또한 눈 망막의 크립토크롬 4 단백질이 빛과 반응해 지구 자기장을 시각적 명암 패턴으로 인지하고, 밤하늘 별자리가 회전하는 중심점인 북극을 본능적으로 감지해 방위를 설정합니다.사실 DNA는 상세 지도가 아니라, 자기장 정보를 처리할 뇌의 전용 신경회로를 형성하는 레시피이며, 계절 변화로 호르몬이 분비되면 지정된 방향으로 날아가려는 강한 본능이 발동합니다.실제 서로 다른 방향으로 이동하는 철새 종을 교배하면, 새끼는 정확히 두 방향의 중간으로 비행합니다.즉, 지도가 담긴 것은 아니지만, 자기장 선을 따라 특정 기간 동안 날아가라는 비유하자면 알고리즘 같은 형태가 유전적으로 작동하는 것입니다.
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기린 머리에 잇는 안테나 부분은 뼈가 잇을까여?
기린 머리 위에 솟아 있는 더듬이 속에는 뼈가 들어 있습니다. 그래서 말랑말랑하지 않고 돌처럼 매우 단단합니다.그리고 이 부위의 이름은 오시콘이라 합니다.오시콘은 태어날 때는 연골 상태로 두개골과 분리되어 가죽 속에 묻혀 있지만, 자라면서 점차 단단한 뼈로 골화하고, 두개골에 완전히 융합하여 붙습니다.사슴의 뿔이나 소의 뿔과 달리, 기린의 오시콘은 평생 떨어지지 않고 피부와 털로 계속 덮여 있는 고유한 구조인데, 특히 수컷 기린은 성장하면서 오시콘 주변의 뼈가 점점 더 두꺼워지고 무게가 나갑니다. 다른 수컷과 목을 휘두르며 싸우는 넥킹을 할 때 매우 강한 무기 역할을 합니다.결론적으로 기린 머리의 뿔은 말랑한 살이나 더듬이가 아니라 피부로 둘러싸인 단단한 진짜 뼈입니다.
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왜 요즘은 큰기러기가 가을부터 일찍 우리나라로 날아와요?
가장 큰 이유는 북극과 시베리아 번식지의 기후 변화와 국내 서식 환경의 변화 때문입니다.북극권의 가을 결빙과 추위 시기가 불안정해지면서 먹이를 찾아 서둘러 남하하는 경향이 강해졌습니다.게다가 여름철 번식지 기온 상승으로 유조의 성장이 앞당겨져 이동 준비가 일찍 끝나기도 하고, 중국 및 몽골을 거치지 않고 먹이가 풍부한 우리나라의 습지로 직행하는 무리가 늘었습니다.즉, 우리나라의 천수만이나 한강 하구 등의 낙곡과 습지 환경이 좋아지면서 일찍 찾아오는 무리가 늘어난 것이죠.또 텃새화 되는 개체도 발생했는데, 봄철 북상을 할 때 부상이나 체력 저하로 남아있는 개체들이 생겨났고, 우리나라의 사계절 습지와 인공호수 덕에 여름에도 서식하기 용이해졌습니다.다만 이렇게 텃새화된 개체는 번식을 포기한 개체들이 많습니다.결국 지구 온난화로 인한 번식지 변화와 우리나라의 서식 환경 요인이 맞물려 일찍 오고 머무는 현상이 나타나게 된 것입니다.
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새의 뼈는 왜 속이 비어있는데도 부러지지 않을 만큼 튼튼한가요?
새의 뼈가 속이 비어있는 함기골임에도 강한 하중을 견딜 수 있는 이유는 보강 구조에 높은 골밀도, 그리고 체내 기낭 시스템을 갖추고 있기 때문입니다.뼈 내부에는 삼각 교량 구조 형태의 얇은 뼈 기둥인 골소체들이 교차해서 휨과 비틀림 하중을 분산시킵니다.또한 내부를 비운 대신 외벽에 단단한 칼슘과 미네랄을 밀도 높게 집약시켜 포유류보다 강도 자체가 뛰어납니다.그리고 무거운 골수 대신 공기 주머니가 들어가 있고 호흡계인 기낭 시스템과 연결되어 있는데, 비행 중 공기가 뼈 내부를 순환하면서 열을 식혀주고 산소를 공급하고, 몸 전체의 무게중심을 안정화하면서, 외부 충격을 완화합니다.특히 척추와 골반, 가슴뼈 등 주요 골격이 하나로 강하게 붙어있어 있어 날갯짓의 강한 비틀림을 몸 전체로 받아내는 구조이고, 중공관 형태는 최소한의 무게로 최대의 휨 저항력을 가지는 최적 형태를 이루고 있죠.
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까마귀와 까치는 언제부터 존재했고, 전 세계적으로 몇 종류가 있고 한국에는 몇 종류가 있으며 무엇을 먹고 살며 수명은 얼마나 되나요?
먼저 까마귀와 까치는 생물학적으로 같은 까마귀과(Corvidae)에 속하는 친척 관계입니다.까마귀과 조류의 조상은 약 1,700만~2,000만 년 전 마이오세 초기 오스트레일리아-뉴기니 지역에서 처음 등장한 것으로 추정하고 있습니다.이후 아시아와 전 세계로 퍼져나가며 현대의 까마귀와 까치 형태의 속으로 분화한 것은 약 1,000만 년 전 무렵입니다.전 세계 까마귀과 전체에는 약 130여 종이 있으며, 그 중 까마귀류는 약 45~50종, 까치류는 약 20여 종이 있습니다.그 중 우리나라에는 까마귀과 조류가 총 10여 종이 발견되며, 대표 까마귀류로는 큰까마귀, 큰부리까마귀, 떼까마귀, 갈까마귀, 까마귀, 잣도요까마귀 등이고, 대표 까치류로는 까치, 물까치, 어류까치 등입니다.까마귀와 까치는 조류 중에서도 대표적인 잡식성인데, 보통 곤충이나 애벌레, 개구리, 뱀, 작은 쥐, 다른 새의 알과 새끼, 곡식, 과일, 견과류, 죽은 동물의 사체를 주식으로 삼습니다. 하지만 도심에서는 음식물 쓰레기와 과자 부스러기, 심지어 로드킬 당한 동물의 사체를 먹이로 삼기도 합니다.수명은 까마귀가 보통 10~15년 정도이고 까치는 5~10년 정도입니다. 만일 사육 개체라면 이보다 두배 정도 더 수명이 긴 편입니다.
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사람은 왜 태어나서 3살 무렵까지의 기억을 성인이 되면 머릿속에서 완벽하게 삭제해 버릴까요?
유아기 기억을 못 하는 현상은 '영아기 기억상실증'이라 하는데, 뇌의 대대적인 구조 변화 때문입니다.먼저 장기 기억을 담당하는 해마에서 새로운 신경세포가 생겨나며 기존 기억 회로를 덮어씁니다. 다시 말해 뇌 신경망이 재편되면서 어릴 때 기억이 저장된 옛길이 사라지는 것과 같습니다.게다가 어른은 언어로 기억을 검색하지만, 3세 이전은 감각으로 저장해 인출 시스템이 작동하지 않습니다. 내가 경험했다는 자아 인식이 잡히기 전이라 연속적인 서사로 기억을 남기지 못하죠.다만, 최근 연구에 따르면 기억 자체가 지워졌다기보다 성인의 뇌 검색 방식과 맞지 않아 접근을 못 하는 것에 가깝습니다. 그래서 사건은 잊혀도 걷기, 숟가락질, 정서적 유대감 같은 몸과 무의식의 기억은 남아있습니다.
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모기의 활동량은 계절에 따라 달라지나요? 기온에 따라 달라지나요?
모기의 활동량을 결정짓는 것은 계절이나 특정 달이 아닌 기온입니다.모기는 변온동물로 25~28도 사이에서 신체 대사활동과 흡혈 및 산란 활동이 가장 활발해집니다.하지만, 30도가 넘어가면 체수분 증발로 수명이 짧아지고 웅덩이가 말라 번식이 어려워져 그늘에 숨어지냅니다.그러다 가을이 되어 기온이 다시 25도 안팎으로 떨어지면 활동하기 좋은 환경이 되어 활동이 재개합니다.다만, 가을은 밤낮 일교차가 크고 기온이 계속 떨어지는 시기라, 한여름처럼 폭발적인 번식이나 지속적인 활동은 어렵습니다. 결국 25~28도 사이의 기온이 유지될 때 모기의 활동량이 가장 극대화되는 것입니다.
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상어는 알을 낳는 종도 있고 새끼를 낳는 종도 있다던데 알을 낳는 종과 새끼를 낳는 종은 번식력 자체에서 차이가 크나요?
말씀하신대로 상어는 종에 따라 알(난생) 또는 새끼(난태생이나 태생)를 낳는 번식 방식을 취합니다.알을 낳는 상어는 대표적으로 괭이상어와 두목상어, 뿔상어 등이 있는데, 한 번에 2개의 알을 낳으며, 한해에 20~100개의 알을 바위나 해조류에 붙입니다.그리고 새끼를 낳는 상어는 보통 뱀상어와 림상어 같은 종이 30마리 내외를 낳지만, 샌드타이거상어는 2마리, 고래상어는 최대 300마리까지 낳기도 합니다. 그리고 임신 기간은 9개월에서 긴 종은 2년(가시도치상어 등)에 달할 정도로 매우 깁니다.번식력의 차이라면 난생은 수가 많지만 알 상태로 방치되어 생존율이 낮습니다. 반면 태생은 출산 수가 적지만, 완벽하게 자란 상태로 태어나 초기 생존율이 매우 높습니다.결국 알이나 새끼 중 어느 쪽을 선택하든 최종 성체로 살아남는 개체 수는 비슷합니다.일반 물고기와 달리 상어는 소수정예를 키워 생존율을 극대화하는 번식 전략을 사용하는데, 한 번 개체 수가 줄어들면 회복하는 데 수십 년이 걸릴 정도로 번식 속도가 매우 느립니다.
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