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짙푸른재카리
치타는 왜 그렇게 빨리 달릴 수 있는 데 오래 달리지는 못하나요?
치타가 육상 동물 중에서 가장 빠르다고 하는데, 빠른 대신 전력질주를 오래 지속하지는 못한다고 들었습니다. 신체 구조 때문에 그런건가요? 속도와 지구력을 동시에 갖추는 건 어려운 건가요?
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 치타의 엄청난 속도와 짧은 지속시간은 서로 밀접하게 연결되어 있는데요, 치타는 최고 속도를 내도록 특화된 몸을 가지고 있기 때문에 장거리 달리기에는 불리한 것입니다. 우선 치타는 약 시속 90~110km 정도의 순간 최고 속도를 낼 수 있는 것으로 알려져 있는데, 이때는 몸 전체가 전력으로 작동합니다. 긴 다리와 유연한 척추 덕분에 보폭이 매우 크고, 척추가 크게 휘었다 펴지면서 한 번의 질주에서 이동하는 거리를 늘리며, 발이 가볍고 몸통이 비교적 가벼워 가속도 빠릅니다.
하지만 이런 구조는 전력질주를 하면 근육이 매우 높은 강도로 에너지를 소비하고, 산소를 공급하는 것보다 훨씬 빠르게 에너지를 사용하기 때문에 대사 부산물이 빠르게 축적됩니다. 동시에 근육 활동으로 발생하는 열도 급격하게 증가하는데요, 치타는 장시간 최고 속도로 달리면서 발생하는 열을 충분히 방출하기 어렵기 때문에, 체온이 위험한 수준까지 올라가기 전에 추격을 멈춰야 하는 것입니다. 또한 속도와 지구력이 요구하는 신체 조건이 서로 다른데요, 빠른 속도를 내려면 가벼운 몸, 큰 보폭, 빠른 근육 수축, 높은 순간적인 에너지 생산 능력이 유리합니다. 반면 장시간 달리려면 효율적인 산소 공급과 에너지 대사, 열 방출 능력, 그리고 일정한 속도로 에너지를 절약하는 능력이 중요합니다. 따라서 한 동물이 최고 속도와 장거리 지구력을 동시에 극대화하기는 어렵습니다.
예를 들어 치타는 단거리 육상선수에 가깝다면, 늑대나 들개 같은 동물은 상대적으로 장거리 추격에 특화된 마라톤 선수에 가깝습니다. 또한 치타는 먹잇감을 발견하면 짧은 거리에서 엄청난 가속으로 따라잡고, 반대로 늑대나 아프리카들개 같은 동물은 상대적으로 낮은 속도를 오래 유지하면서 먹잇감을 지치게 하는 전략을 사용할 수 있습니다. 감사합니다.
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채택된 답변안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
치타가 빠른 이유는 긴 다리, 유연한 척추 ,큰 폐와 심장, 접지력이 좋은 발 등 전력질주에 최적화된 신체 구조를 가졌기 때문입니다 .하지만 빠른 속도를 내는 만큼 많은 에너지를 쓰고 체온이 급격히 올라 오래 달리기 어렵습니다. 반대로 지구력이 좋은 동물은 에너지를 오래 효율적으로 쓰는 구조를 가집니다. 속도와 지구력을 동시에 극대화하기는 생물학적으로 어려운 진화적타협입니다.
말씀하신 것처럼 극단적으로 속도에 올인한 신체 구조와 생리학적인 한계 때문입니다.
치타의 용수철 같은 척추와 밖으로 나온 발톱은 폭발적인 가속력을 만들 수 있는 이유입니다.
그러나 순간적인 힘을 내는 무산소 운동용 근육 비율이 높아 운동을 하면 젖산이 급격히 쌓이게 됩니다. 참고로 생물학적으로 폭발적인 힘을 내는 근육(속근)과 오래 견디는 근육(지근)은 양립하기 어렵습니다.
또한 전력질주 시 발생하는 엄청난 열로 체온이 41도 가까이 치솟게 되는데 그로 인한 뇌 손상을 막으려 강제로 멈추는 것이죠.
게다가 빠르게 달린 후 숨을 가다듬고 몸을 식히는 데만 20~30분이 소요됩니다.
결국 치타는 지구력을 포기하고 오직 순간 최고 속도에만 모든 신체 능력을 올인하며 진화한 동물인 것입니다.
치타가 속도는 빠르지만 오래 달리지 못하는 이유는 폭발적인 질주 과정에서 발생하는 과도한 체열과 근육 피로를 생리학적으로 감당할 수 없기 때문입니다. 치타는 유연한 척추, 가벼운 골격, 순간적으로 폭발적인 힘을 내는 속근 섬유 비율이 매우 높아 몇 초 만에 시속 백킬로미터 이상으로 가속할 수 있는 극단적인 단거리 특화 체형을 지니고 있습니다. 그러나 전력 질주 시 대사율이 급격히 상승하면서 체온이 짧은 시간 내에 치명적인 수준인 섭씨 사십도 이상으로 치솟고, 무산소 운동으로 인한 젖산 축적 및 산소 부채가 한계치에 다다르게 됩니다. 생물학적으로 폭발적인 순간 속도를 위한 속근 중심의 근육 구조와 고출력 에너지는 산소를 지속적으로 공급하여 유산소 대사를 유지하는 지구력 구조와 서로 트레이드오프 관계에 있으므로 이 둘을 동시에 극대화하는 것은 불가능합니다.