지구상 산소포화도가 가장 높을때에 생물의 크기가 가장컸다고 하던데 그이유는?
산소포화도가 높았을때 지구의 생명체가 가장컸다고 하던데 어떤한 이유때문에 산소포화도와 생물의 크기가 관련이 있는지 알려주세요
과거 지구의 대기 중 산소 농도가 현재보다 훨씬 높았던 시기는 고생대 말과 페름기에 해당됩니다. 이 시기에 산소 농도는 35%까지 이르렀습니다. -현재 지구의 산소농도는 21%- 산소가 풍부한 환경은 생물들에게 더 큰 신체를 유지할 수 있는 진화적 장점을 제공합니다. 큰 개체가 된다는 것은 그만큼 포식자에게 공격을 덜 받을 수 있습니다. 산소 농도가 대기중에 높다면 생물은 더 큰 신체를 유지하면서도 충분한 산소를 섭취할 수 있어 대사율을 유지하거나 증가시킬 수 있습니다.
세포가 생존하고 분열하기 위해 에너지를 생성하려면 산소가 필요합니다.
이는 몸 구석구석의 세포들에게도 마찬가지이며,
몸의 부피가 크면 모든 세포에 산소를 공급하는 것이 힘들어집니다.
물론 산소가 모든 생물의 크기에 동일하게 영향을 미치지는 않습니다.
폐와 심장의 성능에 따라 체내 산소 공급에는 큰 차이가 없을 수 있습니다.
산소농도에 따른 크기변화는 곤충에서 굉장히 잘 관찰되는데, 곤충의 순환계는 척추동물의 순환계에 비해 산소를 잘 전달 할 수 없어 주변 산소농도에 많은 영향을 받게됩니다.
다만 산소 농도가 크기를 결정짓는 단 하나의 원인은 아닙니다.
중력의 영향으로 일정이상 크기의 생물은 생존할 수 없으며, 온도에 따른 크기변화가 주요하게 작용하는 종도 있습니다.
산소는 대사 활동을 통해 에너지를 생산하는데, 산소가 풍부하면 더 많은 에너지를 생산할 수 있어서 세포가 더 크고 복잡해질 수 있습니다
고농도의 산소는 동물의 호흡과 신진대사를 더욱 원활하게 해줘 보다 큰 크기의 생명체로 성장할 수 있는 에너지 요구량이 충족되었습니다. 반대로 산소 농도가 낮으면 동물의 최대 크기가 제한될 수밖에 없습니다. 지질 기록에 따르면 석탄기와 페름기에 산소 수준이 역대 최고치에 달했고, 이 시기에 최대 30m에 달하는 거대 육상 곤충과 암모나이트 등 초대형 생물체들까지도 있었다고 합니다. 따라서 대기 중 산소량은 생물 크기의 상한선을 결정하는 주요 요인이라고 할 수 있습니다.
지구의 대기 중 산소 농도가 높을 때 생물의 크기가 컸던 이유는 산소 확산의 한계 때문입니다. 생물체는 산소를 호흡하여 에너지를 얻지만, 큰 생물일수록 체내 깊숙한 곳까지 산소가 잘 확산되지 않습니다. 하지만 산소 농도가 높으면 산소 확산 거리가 길어져 더 큰 생물체도 충분한 산소를 공급받을 수 있습니다. 따라서 과거 대기 중 산소 농도가 현재보다 높았을 때는 거대한 곤충과 식물이 번성할 수 있었습니다. 산소 농도가 생물 크기의 한계를 결정하는 주요 요인이었던 것입니다.
6500만년 전 혜성의 충돌로 멸종하기까지 지구상에서 가장 거대한 생물은 공룡이었는데요, 모든 공룡이 거대한 것은 아니었지만 대체로 우리가 '용각류'라고 부르는 공룡들의 체구는 크고 거대했습니다. 이들이 거대할 수 밖에 없었던 이유 중 하나는 바로 '산소' 때문인데요 트라이아스 초기에는 지구의 산소가 저농도였지만 쥬라기와 백악기로 넘어가면서 산소는 증가했습니다. 작은 생물은 저농도 산소 환경에서도 체내에 충분히 산소를 공급할 수 있지만 대형 생물은 산소가 부족하면 성장할 수 있는 크기가 제한될 수 밖에 없는데요, 당시 산소 농도가 증가했기 때문에 거대한 공룡같은 생명체도 생존이 가능했고 개체수도 늘어났던 것입니다. 반면 오늘날의 일반적인 생물의 크기가 줄어든 이유는 공기 중의 산소 양이 줄어들었기 때문이며, 큰 생명체의 호흡기관이 적은 산소 농도에 비효율적이기 때문에 과거에 비해 비교적 생명체의 크기가 줄어들었다고 할 수 있습니다.
대기 중에 산소의 농도가 높아지게 되면 산소가 체내로 쉽게 퍼질 수 있습니다 곤충의 경우에는 기공을 통해서 수동적으로 공기를 흡수하게 되는데 산소 농도가 높을수록 더 깊은 곳으로 산소가 공급될 수 있습니다.
때문에 곤충의 크기가 현재보다 상대적으로 컸다고 합니다.