바닷속 깊이에 따라 같은 산소량의 물에서도 생물의 활동이 달라지는 이유는 무엇일까요?

Question

수압과 수온, 먹이 입자의 이동 및 생물의 에너지 소비 차이가 깊이별 활동성을 변화시키는 과정을 분석하고 단순 산소량만으로 설명하기 어려운 원인을 밝혀주세요. 성실한 답변 부탁드립니다.

Answer 1

동일한 용존산소량에도 수심에 따라 생물의 활동성이 달라지는 이유는 물리적 제약과 생태적 환경이 바뀌기 때문입니다.

수심이 깊어지면 수온이 2~4도까지 떨어져 효소 작용과 대사 속도가 급격히 둔화됩니다.

또한 10m당 1기압씩 늘어나는 고수압은 단백질 구조를 변형시키고 세포막 유동성을 떨어뜨립니다.

이로 인해 생물은 체력 유지와 구조 보호에 많은 생체 에너지를 소모하게 됩니다.

그리고 심해 수층은 빛이 없어 해수면에서 낙하하는 희박한 유기물 입자이 해양 눈에 먹이를 의존합니다.

먹이가 부족한 심해 생물들은 능동적인 포식 대신 에너지를 극도로 아끼는 매복형 전략을 취하는데, 뼈와 근육을 축소하고 체수분을 늘려 부력을 얻는 방향으로 진화해 유영 활동을 최소화하죠.

그리고 용존산소량은 에너지 생산의 잠재력일 뿐, 실제 활동성은 수온과 수압 및 먹이 수급 정도가 결정짓습니다.

즉, 심해 생물의 정적인 활동은 산소 부족이 아닌 저온 및 고수압 환경에서 살아남기 위한 에너지 절약 전략입니다.

Answer 2

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

같은 산소량의 물이라도 깊어지면 수압은 높아지고 수온은 낮아져 생물의 대사율과 에너지 소비가 달라집니다. 먹이 입지아의 양과 이동도 수심마다 달라활동 가능한 에너지 자체가 달라집니다. 그래서 산소농도 만 으로는 설명하기 어렵고 압력,온도,먹이 종별, 대사적응을 함께 봐야합니다.

Answer 3

안녕하세요, 양파껍데기님. 이중철 전문가입니다.

먼저 바닷속 깊이에 따라 산소량이 같아도 생물의 활동성이 달사지는 이유는 깊어질수록 수온과 수압이 세포 내 대사 효소의 활성과 근육 기능을 둔화시키고, 먹이가 희박한 환경에서 생물들이 에너지 소비를 극도로 줄이는 적응 전략을 취하기 때문이랍니다.

■ 저수온과 고수압에 의한 대사 속도 및 효소 기능 저하

​수온은 생체 내 화학반응 속도를 결정하는 핵심 요인입니다. 수심이 깊어지면 수온이 섭씨 2도에서 4도 안팎으로 떨어져 효소 반응 속도가 크게 감소하는데요. 산소가 풍부해도 미토콘드리아의 에너지(ATP) 합성 속도가 느려져 활동에 필요한 동력을 빠르게 만들지 못합니다. 여기에 수심 수천 미터의 높은 수압이 가해지면 세포막 지질이 굳고 단백질 구조가 변형되어 신경 전달과 근육 수축이 둔화되므로, 심해 생물은 표층 생물처럼 민첩하게 움직일 수 없습니다.

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■ 먹이 입자의 희소성과 에너지 절약형 생체 전략

​표층에서 떨어지는 유기물 입자인 해양 눈은 하강 도중 분해되어 심해에 이르면 공급량이 극히 줄어듭니다. 먹이가 부족한 심해에서 활발히 유영하는 것은 치명적인 에너지 낭비인데요. 따라서 심해 생물은 뼈와 근육을 줄여 체중을 가볍게 유지하고, 산소를 적게 소모하며 먹이가 올 때까지 기다리는 매복형 포식 전략을 발달시켰습니다. 즉 활동량 차이는 산소량 부족 때문이 아니라 먹이 환경에 맞춘 생체 에너지의 최적화 결과랍니다.

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정리하자면,

깊이에 따른 생물 활동의 차이는 단순 산소량보다 저수온과 고수압이 체내 대사와 근육 반응 속도를 물리적으로 억제하고, 먹이가 희박한 심해 환경에 맞춰 에너지 소모를 극도로 줄이도록 진화한 생리학적 적응 때문이랍니다.

※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉