동물들은 추위가 닥치기 전 따뜻한 곳으로 이동하거나 겨울잠을 자며 봄을 기다린다. 두터운 털로 갈아 입고 가을에 쌓아 놓은 먹이를 먹으며 추위를 이겨내기도 한다. 본능에 따른 행동이지만 동물들의 겨울나기에는 과학적 작용들이 어우러져 있다. 첨단과학 분야에서 이를 응용하기도 한다.
●겨울잠의 신비, 냉동인간에 응용할 수도
동물들이 겨울잠을 자는 이유와 환경, 형태는 다양하지만 크게 개구리, 뱀 등 주변 온도에 따라 체온이 변하는 양서류·파충류(변온동물)와 자신의 체온을 유지하는 곰 등 포유류(항온동물)로 나눠서 생각해 볼 수 있다. 대체적으로 변온동물은 겨울에 체온이 급격히 낮아지기 때문에 더 완벽한 형태로 겨울잠에 빠져 든다. 일부 동물은 심장박동과 호흡이 거의 멎는 가사(假死) 상태로 겨울을 보내기도 한다.
아직 겨울잠의 신비는 다 밝혀지지 않았지만 박쥐 등 포유류의 경우 ‘갈색지방(brown fat)’이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 백색지방과 달리 갈색지방은 미토콘드리아를 통해 열을 발생시킨다. 겨울잠을 자는 포유류의 대부분은 갈색지방을 많이 갖고 있다.
또 가사 상태로 겨울잠을 자는 동물은 몸 속에 정교한 ‘부동액 시스템’을 갖춰 주변 온도가 많이 떨어져도 혈액과 세포는 얼지 않는다. 숲개구리(wood frog)의 경우 주변 기온이 떨어지면 간에 저장한 녹말이 포도당으로 바뀌며 세포 내부 수분의 결빙점을 낮춤으로써 세포의 동결을 막는다는 보고가 있다. 이러한 원리를 ‘냉동인간’의 연구에 응용해 보려는 시도가 이어지고 있다.
●철새가 V자로 나는 이유? 에너지 절약
철새들은 날씨가 추워지고 먹잇감을 찾기 어려워지면 따뜻한 지역으로 이동한다. 철새는 수천㎞의 먼길을 이정표 하나없이 찾아가기도 한다.
서울사대 부속여중 임혁 교사는 “낮에는 지형지물을 이용하고 밤에는 별자리를 보고 방향을 잡는 것이라는 학설이 있다.”면서 “머릿속에 자석처럼 지구의 자기장을 감지할 수 있는 감각기관이 있다는 이론도 있다.”고 소개했다.
지형지물을 인식해 저공으로 날아가는 크루즈미사일 등이 철새를 응용한 과학적 산물이라고 임 교사는 설명했다.
철새떼가 대장새를 필두로 양쪽으로 V자 형태로 날아가는 데에도 이유가 있다. 날개를 퍼덕거릴 때 새의 뒤를 따라 상승기류가 발생하는데 뒤따르는 새는 이 상승기류를 이용해 최소한의 에너지를 쓰며 날 수 있다. 먼거리를 날아가야 하는 철새로서는 에너지 사용을 줄이는 게 필수적이다.
한편 겨울잠을 자는 동물과 철새를 제외한 대부분의 야생동물은 겨울이 오기 전 털갈이를 하거나 피하지방을 두텁게 만든다. 두터운 털은 외투 역할을 해주고 피하지방은 방한복 기능을 한다. 피하지방은 열전도율이 낮아 외부의 찬 기운이 체내에 전달되지 않게 하고, 체내의 따뜻한 기온은 외부로 빠져 나가지 않게 해준다. 또 지방은 에너지로 변환되는 양이 단백질이나 탄수화물보다 많아 겨울을 이기는데 도움이 된다.
장택동기자 taecks@seoul.co.kr
