학문
양파껍데기
바닷물의 염분이 급격히 달라지는 환경에서 일부 생물의 생존율이 낮아지는 이유는 무엇일까요?
삼투압과 체내 수분 조절, 염분 변화 속도가 생물의 생리 기능에 미치는 영향을 분석하고 하구와 연안 생태계에서 나타나는 문제를 알아보고 싶습니다.
성실한 답변 부탁드립니다.
3개의 답변이 있어요!
가장 큰 이유는 삼투압 불균형에 의한 세포 손상과 과도한 에너지 소모 때문입니다.
생물의 체액과 바닷물의 염분 농도 차이가 커지면 수분은 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 급격히 이동합니다.
그래서 염분이 낮아지면 수분이 세포 내로 너무 많이 들어가며 세포가 부풀어 오르고 심하면 터지게 됩니다. 반면 염분이 높아지면 세포 안의 수분이 빠져나가 오그라들면서 정상적인 대사가 불가능해집니다.
결국 체내 농도를 유지를 위해 삼투 조절 작용을 과도하게 가동하다가 에너지(ATP)가 바닥나게 되고, 세포 내 수분과 이온 균형이 깨지면서 생명 유지에 필수적인 효소와 단백질이 제 기능을 잃게 됩니다.
특히 산호나 원해성 물고기처럼 염분 적응 범위가 좁은 협염분성 생물은 이러한 환경 변화에 특히 취약해서 자칫 집단 사멸로 이어질 가능성이 높죠.
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채택된 답변안녕하세요. 바닷물의 염분이 급격하게 변하는 환경에서 일부 생물의 생존율이 낮아지는 가장 중요한 이유는 체액의 삼투압을 일정하게 유지하는 능력이 환경 변화의 속도를 따라가지 못하기 때문인데요, 생물의 세포막은 물은 비교적 쉽게 통과시키지만 많은 용질은 선택적으로 제한하기 때문에, 체액과 주변 바닷물 사이의 염분 농도 차이가 커지면 물의 이동이 일어납니다.
예를 들어 주변 바닷물의 염분이 갑자기 높아지면 체내보다 외부의 삼투압이 높아져 세포의 물이 바깥으로 빠져나가기 쉬운데요, 결과적으로 세포가 수축하고 체액이 농축되며, 효소의 작용이나 세포 대사와 같은 생리 기능이 저하될 수 있습니다. 반대로 폭우나 담수 유입으로 주변 염분이 급격히 낮아지면 외부의 삼투압이 낮아져 물이 체내로 과도하게 들어올 수 있는데요, 이 경우 세포가 팽창하고 이온 농도의 균형이 무너질 위험이 있습니다. 이를 조절하기 위해 해양생물은 삼투조절을 수행하는데요, 아가미, 신장, 체표 등의 기관을 이용하여 나트륨과 염화이온과 같은 전해질의 흡수와 배출을 조절하고, 필요에 따라 소변의 양이나 농도도 변화시킵니다. 그러나 이러한 조절에는 에너지가 필요합니다. 따라서 염분 변화가 장기간 지속되거나 변화 폭이 지나치게 크면 생물은 항상성을 유지하기 위해 많은 에너지를 사용하게 되고, 성장·번식·면역 기능 등에 사용할 에너지가 감소할 수 있습니다. 이때 특히 중요한 것은 염분의 변화량뿐 아니라 변화 속도인데요, 염분이 서서히 변화하면 일부 생물은 삼투조절 능력을 이용해 체내 환경을 점진적으로 적응시킬 수 있습니다. 반면 짧은 시간 안에 염분이 크게 변하면 생리적 조절이 따라가지 못해 삼투 스트레스가 발생할 가능성이 커집니다. 다만 모든 생물이 같은 영향을 받는 것은 아닌데요, 넓은 염분 범위를 견딜 수 있는 광염성 생물은 비교적 잘 적응하지만, 좁은 범위에서만 살아갈 수 있는 협염성 생물은 급격한 변화에 훨씬 취약합니다. 감사합니다.
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
바닷물의 염분이 급격히 변하면 생물의 체액과 주변 물 사이 삼투압 차이가 커져 세포의 수분이 과도하게 빠지거나 들어올 수 있습니다. 이때 아가미, 신장 등 삼투조절 기관에 부담이 커지고 에너지 소모도 증가해 성장과 생존율이 낮아질 수 있습니다. 특히 하구 생물은 변화속도가 너무 빠르면 적응이 어려워집니다.