캐리어의 제약
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1. 개요
캐리어의 제약은 동물이 움직일 때 호흡에 어려움을 겪는 현상을 의미한다. 이 제약은 대부분의 도마뱀에게서 나타나며, 트라이아스기 후기에 이족보행 동물에게 포식당하는 원인이 되기도 했다. 뱀은 허파 구조, 왕도마뱀은 구강 펌핑, 악어는 높은 걸음, 새와 포유류는 직립 자세와 유연한 몸을 통해 이 제약을 극복한다. 그러나 일부 연구에서는 도마뱀이 움직이는 동안에도 호흡을 유지하며 동맥혈이 잘 산소화된다는 반대 증거도 제시된다.
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| 캐리어의 제약 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 현상 | 척추동물의 걷기 또는 달리기 동작 중 호흡이 어려워지는 현상 |
| 상세 내용 | |
| 원인 | 사지동물의 걷거나 달리는 동작 시 몸통 굽힘으로 인한 호흡곤란 척추동물의 보행 시 자세로 인한 기계적 제약 |
| 영향 | 척추동물의 보행 지구력 제한 호흡 능력 저하 |
| 관련 연구 | 데이비드 R. 캐리어의 척추동물 보행 지구력 진화 연구 |
| 용어 | |
| 명칭 유래 | 데이비드 R. 캐리어의 이름에서 유래 |
| 관련 학문 | 고생물학 |
2. 캐리어의 제약과 그 영향
대부분의 도마뱀은 짧은 시간에 빨리 이동하고 오래 멈추어 있는 상태로 숨을 쉰다. 대부분의 도마뱀은 숨을 쉬기 위해 오랫동안 멈추면서 짧게 움직인다.
후기 트라이아스기에 캐리어의 제약을 가진 동물들은 더 효율적인 걸음을 진화시킨 이족보행 동물들에게 잡아먹혔다. 후기 트라이아스기 무렵, 캐리어 제약이 있는 동물들은 더 효율적인 보폭으로 진화한 이족보행 종의 먹이가 되었다.
2. 1. 도마뱀의 경우
대부분의 도마뱀은 짧은 시간에 빨리 이동하고 오래 멈추어 있는 상태로 숨을 쉰다. 후기 트라이아스기에 캐리어의 제약을 가진 동물들은 더 효율적인 걸음을 진화시킨 이족보행 동물들에게 잡아먹혔다.2. 2. 트라이아스기 후기의 진화
대부분의 도마뱀은 숨을 쉬기 위해 오랫동안 멈추면서 짧게 움직인다.후기 트라이아스기 무렵, 캐리어 제약이 있는 동물들은 더 효율적인 보폭으로 진화한 이족보행 종의 먹이가 되었다.
3. 캐리어의 제약을 피하는 방법
3. 1. 부분적인 해결책
대부분의 뱀은 허파를 하나만 가지고 있어 캐리어의 제약이 적용되지 않는다.[9] 움직임과 숨쉬는 것을 동시에 할 수 있다는 것을 제외하면 뱀이 이동할 때 이 허파가 어떻게 작동하는지는 알려져 있지 않다.왕도마뱀은 목과 입바닥의 뼈와 근육을 이용하여 공기를 "삼켜" 구강 펌핑을 통해 지구력을 향상시킨다.[9][5] 일부 다른 도마뱀, 주로 아감 도마뱀은 두 발 보행을 사용하여 달리고 옆으로 굽히는 것을 피한다. 현대 도마뱀의 이족 보행은 드물지만 숨을 쉬기 위해 멈추지 않고 달리는 효과적인 방법이며, 활동적인 먹이를 잡거나 포식자를 피하는 데 유리하다.
악어는 "높은 걸음(high walk)"을 이용하는데, 이것은 긴 거리를 이동하기 위해 다리를 직립시킴으로써 옆으로 몸을 구부리는 자세를 최소화한다.[9] 악어가 제한적으로 직립이족보행을 하던 동물에서 진화했다는 것을 생각해 보면 이것은 캐리어의 제약을 극복하기 위한 적응이라기보다 과거의 행동이 남아있는 것일 수 있다.[9] 유타 대학교의 토드 J. 우리오나(Todd J. Uriona)는 늑골 환기가 이 제약을 극복하는 데 있어 직립 자세를 도왔을 것이라고 가설을 세웠다.[6]
3. 2. 완전한 해결책
새는 직립한 다리와 단단한 몸을 가졌으므로 이동할 때 몸을 옆으로 구부리지 않는다. 거기에 더해 많은 새들이 엉덩이를 흔들며 양쪽 허파를 동시에 공기를 공급하는 메카니즘을 가지고 있다.대부분의 포유류들은 직립한 다리와 유연한 몸을 가지고 있어서 빠르게 이동할 때 몸을 수직으로 구부릴 수 있다. 이것은 양쪽 허파를 동시에 확장시키고 수축시켜 호흡을 돕는다.
4. 반대 증거
위에 설명된 모델과는 달리, 도마뱀은 움직이는 동안, 심지어 호기성 범위를 넘어서도 호흡을 유지하며, 동맥혈은 잘 산소화된 상태를 유지한다.[10][7]
5. 대중문화
고생물학자 리처드 코웬은 캐리어의 규칙을 설명하고 기념하기 위해 리머릭을 썼다.[3]
:재미있는 파충류의 생각은
:하루 종일 햇볕을 쬐는 것입니다.
:생리학적 장벽,
:캐리어에 의해 발견됨,
:달리면 숨을 쉴 수 없다고 말한다.
참조
[1]
학술지
The evolution of locomotor stamina in tetrapods: circumventing a mechanical constraint
[2]
서적
Evolutionary Paleobiology
University of Chicago Press
[3]
웹사이트
Respiration, Metabolism, and Locomotion
http://mygeologypage[...]
Richard Cowen, [[University of California, Davis]]
2014-10-21
[4]
학술지
Freed to Fly Again
http://www.americans[...]
Sigma Xi
2014-10-21
[5]
학술지
Monitor Marathons
https://www.questia.[...]
2014-10-21
[6]
서적
The Function of the Crocodilean Diaphragmaticus
https://books.google[...]
2014-10-21
[7]
백과사전
Exercise performance of reptiles
http://compphys.bio.[...]
Academic Press
2009-12-03
[8]
저널
The evolution of locomotor stamina in tetrapods: circumventing a mechanical constraint
[9]
웹인용
Monitor Marathons
http://biomechanics.[...]
2014-01-24
[10]
백과사전
Exercise performance of reptiles
http://compphys.bio.[...]
Academic Press
2014-01-24
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