물고기가 물속에서 헤엄치며 숨을 쉴 수 있는 이유를 아가미를 통과하는 물속에 녹아 있는 용존 산소를 혈액으로 흡수하는 원리로 설명해 주세요.

Question

물고기가 물속에서 헤엄치며 숨을 쉴 수 있는 이유를 아가미를 통과하는 물속에 녹아 있는 용존 산소를 혈액으로 흡수하는 원리로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

물고기는 입으로 삼킨 물을 아가미로 밀어내는 과정을 통해 물의 흐름과 혈액의 흐름을 반대로 교차시키는 역류 교환 원리를 이용하여 물속 용존 산소를 혈액으로 흡수합니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.

물고기는 아가미 내부가 빗살 구조로 되어 있어 물과 혈액이 만나면 접촉 면적을 넓혀주는 기능을 합니다. 물고기가 입을 벌려 물을 마신 뒤 닫으면, 물은 아가미 쪽으로 밀려 나가 아가미 덮개 밖으로 빠져나갑니다. 이때 아가미 표면을 따라 지나가는 물의 진행 방향과 내부 모세혈관 속 혈액의 진행 방향은 서로 정확히 반대 방향으로 흐르게 되어, 혈액이 흘러가는 경로 내내 물속 산소 농도가 혈액 속 산소 농도보다 항상 높게 유지됩니다. 이 역류 시스템 덕분에 물고기는 공기보다 산소 비율이 훨씬 낮은 물속에서도 용존 산소를 혈액 안으로 가져올 수 있습니다.

분자 농도가 높은 물속 용존 산소가 모세혈관 벽을 통과해 혈액 속 적혈구로 자연스럽게 이동하며, 반대로 체내 대사 결과 혈액 속에 쌓인 이산화탄소는 농도가 낮은 아가미 밖의 물로 빠져나가 몸 밖으로 흘러갑니다.