물고기는 바닷속을 어떻게 움직이나요?
사람은 팔로 수영을 해서 움직이는데 물고기는 팔다리가 없잖아요. 물속을 어떻게 헤엄치고 다니고 속도는 얼마로 이동하는지 궁금해요.
안녕하세요.
물고기가 물속을 효율적으로 이동하는 원리는 유체역학(Hydrodynamics)에 기반하여 설명될 수 있으며, 이는 물고기의 체형, 근육의 움직임, 지느러미의 기능, 부력 조절 기작 등이 조합되어 이루어집니다. 인간이 수영할 때 주로 팔과 다리를 이용하여 물을 밀어내는 방식과는 달리, 물고기는 몸 전체를 이용한 파동 운동과 지느러미를 활용한 세밀한 조정 능력을 통해 이동합니다.
물고기의 주요 추진력(Propulsion)은 몸통과 꼬리(Caudal Fin)를 이용한 파동 운동(Wave-like Motion)과 지느러미를 이용한 균형 조절 및 방향 전환에서 비롯됩니다.
먼저, 몸통과 꼬리를 활용한 파동 운동(Body and Caudal Fin Propulsion, BCF Propulsion)입니다. 이는 물고기의 몸통과 꼬리가 물을 밀어내면서 반작용에 의해 추진력을 얻는 방식으로, 대부분의 어류가 채택하는 이동 방식입니다. 특히, 황다랑어(Thunnus albacares)와 같은 고속 유영 어류는 꼬리 지느러미의 강력한 추진력을 활용하여 최대 시속 75 km/h 이상의 속도로 이동할 수 있습니다. 이러한 운동 방식은 뉴턴의 제3법칙(작용-반작용의 법칙)에 의해 설명되며, 꼬리를 좌우로 힘차게 흔들 때 발생하는 반작용이 물고기를 전진시키는 원리가 됩니다.
또, 지느러미를 활용한 이동(Fin Propulsion)입니다. 이는 가오리(Ray)와 같은 어류에서 두드러지며, 가슴지느러미(Pectoral Fins)를 물결처럼 움직여 전진하는 방식입니다. 또한, 열대어와 같이 상대적으로 작은 어류는 가슴지느러미와 배지느러미(Pelvic Fins)를 이용하여 미세한 방향 조절 및 정지 유영이 가능합니다. 이러한 지느러미 기반 추진 방식은 주로 느린 속도로 이동하는 어류에서 관찰되며, 기동성이 높은 움직임을 가능하게 합니다.
물고기가 수심을 조절하는 방식은 부레(Swim Bladder)의 가스 조절 메커니즘을 통해 이루어집니다. 부레는 내부에 기체를 저장할 수 있는 기관으로, 내부 기체의 양을 조절하여 부력을 변화시킵니다. 이상적인 기체 법칙(Ideal Gaw Law)에 따라, 부레 내부의 기체 양이 증가하면 부력이 커져 물고기는 상승하게 되며, 반대로 기체를 배출하면 부력이 감소하여 하강할 수 있습니다. 상어와 같이 부레가 없는 어류는 지방(lipids)의 함량을 높이거나 지속적으로 헤엄을 침으로써 부력을 조절하는 특성을 보입니다.이와 같은 물고기의 유체역학적 움직임과 추진력에 대한 심도 있는 내용을 접하고 싶으시다면 Fish Locomotion: An Ecohydrodynamics Perspective (sfakiotakis et al., 1999, IEEE Journal of Oceanic Engineering)과 같은 문헌을 추천드립니다.
1명 평가물고기는 팔다리가 없는 대신 지느러미와 몸통을 이용해 물속을 헤엄칩니다.
물론 물고기 종류에 따라 헤엄치는 방식과 속도가 다릅니다.
지느러미를 이용하여 헤엄을 치는 경우 꼬리 지느러미가 가장 중요한 추진 기관이 됩니다. 보통은 좌우로 흔들어 추진력을 얻는데, 꼬리 지느러미 모양과 크기에 따라 속도와 방향 조절 능력이 달라집니다. 그리고 가슴지느러미와 배지느러미는 몸의 균형을 잡고 방향을 조절하는 역할을 하고 등지느러미와 뒷지느러미는 몸의 안정성을 유지하고 회전을 돕습니다.
하지만 뱀장어처럼 몸통 전체를 좌우로 흔들어 추진력을 얻는 방식도 있는데, 이는 몸이 긴 물고기에게 적합합니다.
그리고 물고기 속도는 종류, 크기, 서식 환경 등에 따라 매우 다양합니다.
일반적으로 작은 물고기는 시속 몇 km 정도의 속도로 헤엄치고, 참치나 황새치 같은 큰 물고기는 시속 70km 이상의 빠른 속도로 헤엄칠 수 있습니다.
특히, 청새치는 순간적으로 시속 110km까지 속도를 낼 수 있는 것으로 알려져 있습니다.
물고기는 주로 몸을 좌우로 흔들며 헤엄치고, 지느러미를 이용해 방향을 조절합니다. 꼬리지느러미(미부)를 힘차게 움직여 추진력을 얻고, 등지느러미와 배지느러미로 균형을 잡습니다. 부레를 이용해 부력을 조절하며 깊이를 조정하기도 합니다. 속도는 종마다 다르지만 일반적으로 시속 5~10km 정도이며, 청새치나 황새치 같은 일부 어종은 시속 100km 이상으로 빠르게 헤엄칠 수 있습니다.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
물고기는 지느러미와 몸통을 사용해서 수영을 해요
대부분 물고기는 시속 5~10키로 정도입니다.
일부는 30키로도 더 빠르게 움직이요