Doctor of Public Health 전상훈입니다
생물·생명
Q. 왜 종마다의 수명이 다른건지 궁금합니다 .
안녕하세요. 종마다 수명이 다르게 나타나는 이유는 유전적 요인과 환경적 요인, 그리고 진화적 선택압(進化的 選擇壓, evolutionary pressures)과 밀접하게 관련이 있습니다. 각 종의 수명은 그들이 진화해온 과정에서 적응력과 번식 전략에 의해 결정되며, 생물학적 특성에 따라 그들의 생존 방식과 관계된 다양한 요인이 복합적으로 작용합니다. 먼저, 유전적 요인이 수명에 큰 영향을 미칩니다. 세포는 여러 가지 이유로 시간이 지나면서 손상을 입고, 이 손상을 복구하는 능력이 종마다 다르게 발달해 있습니다. 특히, 텔로미어(telomere)라는 염색체의 끝부분이 세포가 분열할 때마다 조금씩 짧아지는데, 이 과정이 생물의 노화에 큰 영향을 미칩니다. 텔로미어의 길이가 짧아지는 속도는 종마다 다르게 나타나며, 이로 인해 일부 종은 더 빨리 노화하고 다른 종은 느리게 노화합니다. 예를 들어, 쥐와 같은 작은 포유류는 텔로미어가 더 빨리 짧아져서 수명이 짧고, 코끼리나 거북과 같은 동물은 텔로미어의 손상 속도가 느려 수명이 더 길어질 수 있습니다. 또한, 대사율(代謝率, metabolic rate)도 종마다 다른 수명을 설명하는 중요한 요소입니다. 대사율이 높은 동물들은 에너지를 더 빠르게 소비하고, 세포 손상도 더 빠르게 축적됩니다. 예를 들어, 작은 동물일수록 대사율이 높아, 그만큼 세포 손상이 빨리 일어나고 수명이 짧습니다. 반대로, 대형 동물들은 대사율이 낮아 세포 손상이 느리게 진행되고, 더 긴 수명을 가질 수 있습니다. 환경적 요인도 중요한 역할을 합니다. 자연에서 종들은 포식자, 질병, 기후와 같은 여러 위협에 노출되며, 이러한 위협이 적은 종은 더 오래 살 수 있습니다. 예를 들어, 자연 상태에서는 포식자에 의해 위협받는 종들이 짧은 수명을 가지고 빠르게 번식하는 경향이 있습니다. 이는 진화적 선택압의 결과로, 생존율이 낮은 환경에서는 빠르게 번식하고 짧은 생명주기를 가지는 것이 유리하기 때문입니다. 반대로, 포식자가 거의 없는 종은 더 오랜 기간 동안 생존하며, 느리게 성장하고 번식하는 전략을 취할 수 있습니다. 번식 전략도 수명에 중요한 영향을 미칩니다. 일부 종은 일찍 번식하여 많은 자손을 남기고 짧은 수명을 가집니다(ex : 쥐, 벌레 등). 반면, 인간이나 코끼리 처럼 K-선택종(K-strategists)은 느리게 성장하고, 상대적으로 적은 자손을 남기며 긴 수명을 가지는 경향이 있습니다.
생물·생명
Q. 서식지와 생태계의 차이점이 무엇인가요?
안녕하세요. 서식지(棲息地, habitat)와 생태계(生態系, ecosystem)는 모두 생물이 살아가는 공간과 관련이 있지만, 두 개념은 서로 다른 범위와 관점을 다룹니다. 이 둘의 차이는 주로 범위와 상호작용의 복잡성에서 나타납니다. 서식지는 특정 생물이 살아가는 물리적 공간을 의미합니다. 서식지는 한 종의 동물이나 식물 개체군이 번식하고, 먹이를 구하고, 피신할 수 있는 장소로 정의됩니다. 예를 들어, 호랑이의 서식지는 숲, 사막여우의 서식지는 사막일 수 있습니다. 이처럼 서식지는 주로 특정 종의 생물이 존재하는 구체적인 장소에 초점을 맞추고 있으며, 물리적 환경(토양, 온도, 물, 빛 등)과 관련된 특성을 중심으로 설명됩니다. 반면, 생태계는 더 넓은 개념으로, 특정 공간에서 살아가는 생물들이 서로 상호작용하는 복합적인 시스템을 의미합니다. 생태계는 생물(생물적 요소)뿐만 아니라, 이들이 상호작용하는 비생물적 요소(물리적 환경, ex : 공기, 물, 빛, 영양소 등)를 포함합니다. 생태계 내에서 다양한 종들이 먹이사슬을 형성하며, 에너지와 물질이 순환하게 됩니다. 예를 들어, 숲 생태계는 나무, 동물, 곤충, 미생물과 이들이 상호작용하는 물, 공기, 토양 등이 포함된 복합적 체계입니다.
생물·생명
Q. 사람처럼 동물들도 걔네들 입장에서 지루한 것을 하면 졸음이 찾아오곤하나요 ?
안녕하세요. 사람이 지루함을 느끼면 졸임이 찾아오는 것처럼, 동물들도 그들의 생리적, 인지적 상태에 따라 비슷한 반응을 보일 수 있습니다. 동물들도 지루하거나 자극이 부족한 상황에 처할 때, 행동적 변화나 졸음을 느끼는 경우가 있습니다. 이는 동물들의 뇌가 자극과 관심을 필요로 하며, 이들이 환경에서 충분한 자극을 받지 못할 때 졸음이나 무기력함을 느낄 수 있음을 나타냅니다. 동물들의 뇌는 기본적으로 인지적 자극과 행동적 활동을 필요로 하며, 이러한 요소가 부족하면 휴식을 취하거나 졸음을 느끼는 경향이 나타날 수 있습니다. 예를 들어, 연구에서는 포유류(특히 개나 고양이)가 오랫동안 흥미로운 활동 없이 정적인 환경에 있을 경우, 휴식을 취하거나 잠을 자는 시간이 증가한다는 사실을 보여줍니다. 이는 자극이 부족한 상황에서 뇌가 에너지 보존 모드로 전환되는 과정으로 볼 수 있습니다. 또한, 동물들은 지루함을 피하기 위해 활동을 찾으려는 경향이 있습니다. 이는 특히 자유로운 행동을 할 수 있는 환경에서 더 두드러집니다. 동물원이나 가축으로 기르는 동물들이 제한된 공간이나 자극이 부족한 환경에서 무력함이나 졸음을 느끼는 것도 이러한 이유 때문입니다. 야생에서는 동물들이 생존과 관련된 활동을 통해 지속적인 자극을 받지만, 인간이 제공하는 제한된 환경에서는 지루함과 졸음이 더 자주 나타날 수 있습니다. 따라서, 사람처럼 동물들도 지루하거나 관심이 ㅇ벗는 상황에 처하게 되면 졸음이 찾아올 수 있으며, 이는 뇌의 자극 부족에 대한 반응으로 이해될 수 있습니다. 각 동물의 종과 상황에 따라 다르지만, 이러한 반으은 생리적, 행동적 적응의 일환으로 나타납니다.
물리
Q. 유체역학에서 비중량은 무엇인지 궁금합니다
안녕하세요. 유체역학에서 비중량(比重量, specific weight)은 단위 부피당 물질의 무게를 나타내는 물리량으로, 주로 유체의 특성을 설명하는데 사용됩니다. 비중량은 어떤 물질이 얼마나 무거운지를 나타내는 척도로, 밀도(密度, density)와는 구별되지만 밀도와 중력가속도 사이의 관계로 정의됩니다. 비중량은 물질의 부피가 일정할 때 그 물질이 가지는 무게를 의미하며, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같습니다 : γ=ρ⋅g 여기서, γ는 비중량(비중량의 단위는 N/㎥ 또는 kg·m⁻²·s⁻²), ρ는 밀도(kg/㎥), g는 중력 가속도(약 9.81 m/s²)입니다. 따라서, 비중량은 물체의 밀도에 중력 가속도를 곱한 값으로, 물체가 받는 중력의 영향을 고려한 단위 부피당 무게를 의미합니다. 예를 들어, 물의 비중량은 1000 kg/m³의 밀도와 9.81 m/s²의 중력 가속도를 곱하여 약 9810 N/㎥로 계산할 수 있습니다. 모세관 현상을 설명할 때, 물기둥의 무게를 구하는 과정에서 비중량을 사용하는 이유는 물이 중력에 의해 아래로 당겨지는 힘을 나타내기 위해서입니다. 물기둥의 무게는 물의 부피와 비중량을 곱하여 계산되며, 이 값은 모세관에서 발생하는 힘들과의 균형을 이루는데 중요한 역할을 합니다. 결론적으로, 비중량은 물질의 부피당 무게를 나타내며, 유체역학에서 물기둥의 무게를 구하거나 압력, 힘 등의 계산에서 유체의 특성을 설명하는데 중요한 역할을 합니다.
물리
Q. 오목렌즈를 통한 물체의 상이 보인다는 것은 오목렌즈도 초점이 모인다는 뜻인가요?
안녕하세요. 오목렌즈(凹面렌즈, concave lens)는 빛을 굴절시켜 빛이 퍼지는 특성을 가지고 있기 때문에, 물체의 상이 보인다는 것은 오목렌즈도 초점이 존재함을 의미하지만, 오목렌즈에서의 초점은 실제 초점(實際焦點, real focus)이 아니라 가상 초점(假象焦點, virtual focus)입니다. 이는 빛이 실제로 한 점에 모이지 않고, 빛의 경로를 거꾸로 연장했을 때 초점이 형성되는 위치를 가리킵니다. 오목렌즈는 빛을 굴절시키는 과정에서 발산(發散, divergence)을 일으킵니다. 즉, 렌즈를 통과한 빛은 렌즈 뒤에서 한 점으로 모이지 않고, 퍼지게 됩니다. 그러나 퍼지는 빛의 경로를 거꾸로 연장하여 추적하면, 렌즈 앞쪽의 한 점에서 가상 초점이 형성됩니다. 이는 렌즈를 통해 보이는 상이 가상 상(假象像, virtual image)임을 의미하며, 이 상은 실제로 물리적 공간에 존재하지 않고, 마치 렌즈 안쪽에서 상이 형성된 것처럼 보입니다. 오목렌즈를 통해 형성된 상은 항상 작고, 똑바로 서 있는 가상 상입니다. 상이 작게 보이는 이유는 빛이 렌즈를 통과할 때 발산하면서, 물체의 크기를 축소하여 눈에 전달하기 때문입니다. 오목렌즈는 빛을 모으는 것이 아니라 퍼뜨리기 때문에, 빛이 한 지점에서 실제로 모이지는 않지만, 눈에는 마치 빛이 가상의 초점에서 온 것처럼 보이게 됩니다. 따라서, 오목렌즈를 통한 물체의 상이 보인다는 것은 렌즈가 빛을 실제로 모으지 않지만, 빛이 굴절되어 가상의 초점을 형성함을 의미합니다. 이는 물체의 상이 작게 보이는 이유와도 연관이 있으며, 오목렌즈의 빛 발산 특성 때문에 상이 축소되고 가상 상으로 나타나는 것입니다.