변온동물
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1. 개요
변온동물은 스스로 체온을 조절하는 능력이 부족하여 외부 온도 변화에 따라 체온이 변하는 동물을 의미한다. 변온동물은 햇빛과 같은 외부 열 에너지를 이용하여 체온을 조절하며, 꿀벌은 집단 활동으로, 도마뱀은 피부 색소 조절이나 호흡을 통해 체온을 조절한다. 변온동물은 주변 온도에 따라 활동이 제한되지만, 일부 종은 추운 환경에서도 활동하며, 에너지 소비가 적어 장기간 금식이 가능하다. 반면, 항온동물은 체온 유지를 위해 많은 에너지를 소비한다.
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체온은 생물체의 신체 내부 온도로, 환경 온도와 생체 내 열에너지 생산의 균형에 따라 결정되며, 동물은 항온동물과 변온동물로 나뉘지만 대부분 체온 조절 능력이 있고, 인간은 땀이나 떨림 등으로 체온을 유지하며, 체온 측정은 체온계나 열화상 카메라로 가능하다.
| 변온동물 | |
|---|---|
| 변온 동물 정보 | |
| 학문 분야 | 생물학, 생리학, 생태학 |
| 다른 이름 | 외온성 동물, 이온성 동물, 냉혈 동물 |
| 영어 이름 | Poikilotherm |
| 정의 | 체온이 주변 환경에 따라 변하는 동물 |
| 특징 | |
| 체온 조절 | 스스로 체온을 조절하지 못함 |
| 에너지 소비 | 항온 동물에 비해 에너지 소비가 적음 |
| 활동성 | 환경 온도에 따라 활동성이 변함 |
| 서식 환경 | 다양한 환경에 서식 가능 |
| 생존 전략 | |
| 행동 조절 | 햇볕을 쬐거나 그늘로 이동하여 체온 조절 |
| 계절성 행동 | 동면, 이주 등을 통해 극한 환경 회피 |
| 대사 조절 | 추운 환경에서 대사 속도를 늦춤 |
| 예시 | |
| 동물 종류 | 대부분의 어류 양서류 파충류 곤충 무척추동물 |
| 생태적 중요성 | |
| 생태계 역할 | 먹이 사슬에서 중요한 역할 담당 |
| 환경 지표 | 특정 변온 동물은 환경 오염 지표로 활용 |
| 장점과 단점 | |
| 장점 | 에너지 소비가 적어 생존에 유리 |
| 단점 | 환경 온도 변화에 민감하여 생존에 불리할 수 있음 |
2. 변온동물의 체온 조절
변온동물은 항온동물처럼 스스로 체온을 안정적으로 유지하기 어렵고, 외부 온도에 따라 체온이 쉽게 변하는 동물로 알려져 있다.[1] 그러나 변온동물도 체온 조절을 위해 다양한 방법을 사용한다. 예를 들어 꿀벌은 추울 때 모여서 열을 보존하고 근육 운동으로 열을 발생시키며, 도마뱀은 햇볕을 쬐어 체온을 높이거나 그늘에서 식히는 방식으로 체온을 조절한다.
변온동물도 호흡으로 열을 발생시킨다. 근육이나 신경 활동으로 인해 주변 온도보다 체온이 높아지는 경우가 많다. 흔히 변온동물은 주변 온도가 낮으면 활동할 수 없다고 알려져 있지만, 반드시 그렇지는 않다. 산개구리나 일본산 개구리처럼 추운 겨울에 번식하는 경우도 있고, 블랜딩거북이나 황소개구리 올챙이, 빙어처럼 얼음이 언 물속에서 활동하는 변온동물도 많다. 겨울자나방, 눈깔다구, 세케이날도래 등은 0℃ 이하에서도 활동한다.
변온동물은 체온을 외부 온도와 비슷하게 유지하여 에너지 소비를 줄일 수 있다. 또한 체온 변화에도 비교적 잘 적응하여 활동할 수 있다. 파충류, 어류, 곤충 등이 대표적인 변온동물이다. 하지만 변온동물과 항온동물의 구분은 명확하지 않다. 꿀벌은 벌집 온도를 조절하여 거의 일정한 체온을 유지할 수 있고, 참치나 돛새치는 신기망이라는 특수 혈관 구조를 통해 높은 체온과 운동 능력을 유지한다. 이들은 항온동물 또는 변온동물로 분류되기도 한다. 벌새, 뻐꾸기, 나무늘보, 벌거숭이두더지쥐처럼 포유류나 조류 중에서도 항온동물이라고 단정하기 어려운 동물들도 있다.
2. 1. 체온 조절 방법
꿀벌은 저온에서 집단으로 모여 열이 밖으로 나가는 것을 막고, 근육 운동으로 열을 낸다. 이 덕분에 꿀벌은 동면하지 않고 겨울을 날 수 있다. 많은 도마뱀류는 체온이 내려가면 피부의 색소 세포를 넓혀 햇빛을 흡수해 체온을 높인다. 반대로 체온이 너무 올라가면 입에서 열을 내보내거나 색소 세포를 모아 열 흡수를 막는다. 이러한 체온 조절에는 한계가 있어, 체온이 일정 수준 이하로 내려가면 몸의 신진대사가 느려져 활발하게 움직이지 못한다. 그래서 개구리, 뱀, 도마뱀 등은 추울 때 땅속에서 동면을 하고, 열대 지방에서는 덥고 건조할 때 하면을 한다.[1]변온동물은 외부 열 에너지를 이용해 체온을 조절한다. 예를 들어, 도마뱀류는 먼저 햇볕을 쬐어 체온을 올린 후 활동한다. 보통 30℃ 이하에서 활동하기 좋은 온도가 된다.
하지만 변온동물도 호흡을 통해 열을 낸다. 근육이나 신경이 움직일 때 열이 발생하여 주변 온도보다 체온이 높아지기도 한다. 변온동물은 주변 온도가 내려가면 활동할 수 없다고 알려져 있지만, 항상 그런 것은 아니다. 산개구리나 일본산 개구리는 추운 겨울에 번식하고 알을 낳는데, 이때 주변 기온은 5℃ 정도이거나 그보다 낮다. 북미의 블랜딩거북이나 황소개구리의 올챙이, 빙어 등은 얼음이 언 물속에서도 활동한다. 겨울자나방은 0℃ 이하에서도 날아다니고, 눈깔다구나 세케이날도래는 0℃ 이하에서 활동하며, 사람 손에 닿으면 너무 뜨거워서 죽을 수도 있다. 잠자리나 박각시처럼 애벌레 때는 변온동물이지만, 어른벌레가 되면 활동할 때 체온을 거의 일정하게 유지하는 경우도 있다.
변온동물은 필요 없을 때는 체온을 외부 온도와 비슷하게 유지하여 에너지 소비를 줄인다. 또한, 체온이 다소 변해도 정상적으로 활동할 수 있다. 반면, 항온동물은 체온을 낮출 수 없고[2] 항상 일정한 체온을 유지한다. 이 때문에 높은 활동 능력을 유지할 수 있지만, 많은 먹이를 먹어야 하는 위험도 있다. 몸이 작을수록 체온을 잃기 쉬우므로, 두더지나 쥐 같은 작은 포유류는 하루 종일 굶으면 죽을 수도 있지만, 비슷한 크기의 변온동물인 뱀이나 도마뱀, 전갈이나 대왕구족충 등은 몇 달, 심지어 몇 년 동안 굶어도 견딜 수 있다.
2. 2. 활동 온도
많은 도마뱀류는 체온이 내려가면 피부에 있는 색소세포를 확산하고 복사열을 흡수하여 체온을 높인다. 반대로 체온이 너무 올라가면 호흡 횟수를 늘려서 입에서 열을 발산시키거나 색소세포를 모아서 열의 흡수를 방지한다. 이러한 체온 조절은 한계가 있기 때문에 체온이 어느 정도 이하로 내려가면 체내의 신진 대사가 낮아져서 활발하게 활동하지 못하게 된다. 그 때문에 개구리, 뱀, 도마뱀 등은 추울 때에는 땅속에 들어가서 동면을 하고 열대지방에서는 덥고 건조한 시기가 되면 하면을 한다.[1]변온동물은 항온동물처럼 스스로 체온을 안정적으로 유지할 수 없으며, 외기온이나 수온 등에 체온이 영향을 받기 쉽다. 체온 조절을 위해 스스로 능동적으로 발열하는 것이 아니라 햇빛 등 외부의 열 에너지를 이용한다. 예를 들어 도마뱀류는 먼저 일광욕을 하여 체온을 올린 후 활동을 시작하는 경우가 있다. 일반적으로 30℃ 이하의 온도에 활동 적온이 있다.
그러나 변온동물이라고 해서 호흡에 의해 발열하지 않는 것은 아니다. 근육이나 신경 조직의 활동 등에 의해 주변 온도보다 높은 체온을 갖는 경우가 보통이다. 변온동물은 주변 온도가 내려가면 활동할 수 없다고 흔히 말하지만, 이것이 반드시 맞는 것은 아니다. 산개구리나 일본산 개구리에는 혹한기에 번식, 산란을 하는 것이 존재하며, 이들이 그 활동을 할 때의 주변 기온은 5℃ 정도이거나 그 이하이다. 북미의 블랜딩거북이나 황소개구리의 올챙이, 빙어 등 얼음이 언 수중에서도 활동하는 변온동물이 많다. 겨울자나방은 0℃ 이하에서도 활발하게 날아다니고, 눈깔다구나 세케이날도래는 0℃ 이하에서 활동하며, 사람의 손에 올려지면 열사할 수도 있다. 또한, 잠자리나 박각시처럼 유충은 전형적인 변온동물, 성충은 활동 시 체온을 거의 유지하는 이온성의 항온동물로 행동하는 것도 있다.
변온동물은 필요 없을 때는 외기온과 비슷한 체온으로 있기 때문에, 에너지 소비가 상당히 적다. 또한, 체온이 다소 변동해도 정상적인 활동을 할 수 있는 능력이 있다는 것이기도 하다.
3. 변온동물과 항온동물
파충류, 어류, 곤충 등이 대표적인 변온동물로 꼽힌다. 하지만 변온동물과 항온동물의 체온 조절 능력은 연속적이고 단계적이어서 엄밀하게 두 가지로 분류할 수 있는 것은 아니다. 예를 들어 꿀벌은 밀집해서 비행근을 운동시켜 열을 발생시키고, 벌집의 온도를 조절하여 거의 일정한 체온을 유지할 수 있다. 어류 중에는 참치나 돛새치처럼 신기망이라는 특수한 혈관 구조를 통해 높은 체온과 운동 능력을 확보하는 경우가 있는데, 이들은 항온동물 또는 변온동물로 분류되기도 한다. 벌새, 뻐꾸기, 나무늘보, 벌거숭이두더지쥐와 같이 포유류나 조류에 속하지만, 반드시 항온동물이라고 할 수 없는 체온 조절을 하는 생물도 있다.
변온동물도 호흡을 통해 열을 발생시킨다. 근육이나 신경 조직 활동으로 주변 온도보다 높은 체온을 갖는 경우가 보통이다. 흔히 변온동물은 주변 온도가 내려가면 활동할 수 없다고 알려져 있지만, 반드시 그렇지는 않다. 산개구리나 일본산 개구리는 혹한기에 번식, 산란을 하며, 이때 주변 기온은 5℃ 정도이거나 그 이하이다. 북미의 블랜딩거북이나 황소개구리의 올챙이, 빙어처럼 얼음이 언 수중에서도 활동하는 변온동물도 많다. 겨울자나방은 0℃ 이하에서도 활발하게 날아다니고, 눈깔다구나 세케이날도래는 0℃ 이하에서 활동하며, 사람 손에 올려지면 열사할 수도 있다. 잠자리나 박각시처럼 유충은 전형적인 변온동물이지만, 성충은 활동 시 체온을 거의 유지하는 이온성 항온동물로 행동하는 경우도 있다.
3. 1. 에너지 소비
변온동물은 항온동물처럼 스스로 체온을 안정적으로 유지할 수 없으며, 외기온이나 수온 등에 체온이 영향을 받기 쉬운 동물로 여겨진다.[1] 체온 조절을 위해 스스로 능동적으로 발열하는 것이 아니라 햇빛 등 외부의 열 에너지를 이용한다. 예를 들어 도마뱀류는 먼저 일광욕을 하여 체온을 올린 후 활동을 시작하는 경우가 있다.변온동물은 필요 없을 때는 외기온과 비슷한 체온으로 있기 때문에, 에너지 소비가 상당히 적다. 또한, 체온이 다소 변동해도 정상적인 활동을 할 수 있는 능력이 있다는 것이기도 하다. 이에 비해, 많은 항온동물의 체온은 낮출 수 없으며,[2] 항상 안정된 체온을 유지한다. 그것에 의해 행동 능력을 높게 유지할 수 있지만, 다량의 먹이를 소비하는 위험을 감수한다. 몸이 작을수록 체온을 잃기 쉬우므로, 두더지나 쥐와 같은 소형 포유류는 하루 종일 금식하는 것만으로도 굶어 죽을 위험이 있지만, 비슷한 체격의 변온동물인 뱀이나 도마뱀 등의 파충류, 절지동물인 전갈이나 대왕구족충 등은 월 단위 정도의 금식을 견디는 것은 드물지 않으며, 연 단위로 견디는 것도 있다.
참조
[1]
웹사이트
恒温動物と変温動物
https://www.nips.ac.[...]
2021-04-21
[2]
웹사이트
哺乳類の低温障害
https://www.nips.ac.[...]
2021-04-21
[3]
서적
Analysis of vertebrate structure
Wiley
2001-01-01 # 날짜 정보가 연도만 제공되므로 1월 1일로 설정
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