물고기도 물을 마실까?

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평생 물속에서 사는 물고기도 목이 마를까? 만약 그렇다면, 이들은 물을 어떻게 마실까? 어린 시절 한 번 쯤 가져봤을 호기심이다. 우리에게는 너무 당연한 수분 섭취가 물고기들에게는 생존을 위한 복잡한 법칙으로 작용된다.

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이 호기심의 해답은 '서식 환경에 따라 다르다'는 것이다. 어떤 물고기는 물을 전혀 마시지 않고도 살아가며, 어떤 물고기는 물을 삼키면서도 몸속 염분을 걸러내는 정교한 시스템을 갖추고 있다. 심지어 민물과 바다를 오가는 물고기들은 환경에 따라 몸의 생리 작용을 완전히 바꾸기도 한다.

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삼투압과 물고기의 생리적 균형

물고기가 물을 마시는지의 여부는 삼투압(osmotic pressure)과 직접적인 관련이 있다. 삼투압이란 용액 내에서 용질 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물이 이동하는 현상을 의미한다.

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생물체의 세포는 항상 외부 환경과 삼투압 평형을 유지해야 한다. 인간을 포함한 육상동물은 신장을 통해 체내 수분을 조절하지만, 물고기는 주변 환경에 따라 물을 흡수하거나 배출하는 방식으로 수분 균형을 유지한다. 이는 민물고기와 바닷물고기의 삼투압 조절 기작이 서로 다른 이유이기도 하다.

 

 

 

민물고기는 물을 마시지 않는다

민물의 염분 농도는 물고기의 체액보다 낮다. 따라서 삼투압 원리에 의해 물은 지속적으로 물고기의 몸 안으로 들어온다. 만약 물고기가 물을 마신다면 체액 농도가 더욱 희석되어 세포 기능이 정상적으로 작동하지 못할 것이다. 이를 방지하기 위해, 민물고기는 아가미를 통해 소량의 이온을 흡수하면서도, 신장을 이용해 묽은 오줌을 대량으로 배출한다. 이를 통해 과도한 수분이 제거되면서 체내 삼투압이 일정하게 유지된다.

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바닷물고기는 물을 마신다

반면, 바닷물은 물고기의 체액보다 염분 농도가 높아, 삼투압에 의해 물고기의 몸속 수분이 지속적으로 빠져나가게 된다. 이러한 수분 손실을 막기 위해, 바닷물고기는 바닷물을 직접 삼켜 수분을 보충한다.

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그러나 바닷물을 그대로 흡수하면 체내 염분 농도가 위험한 수준까지 증가할 수 있다. 이를 해결하기 위해 바닷물고기는 외부 환경과 체내의 수분 및 염분 균형을 유지하는 삼투압 조절 기능을 갖고 있다.

 

 

 

 

바닷물고기는 바닷물을 삼킨 후 소화기관에서 순수한 물만 선택적으로 흡수하고, 염분은 체외로 배출한다. 아가미에는 특수한 염분 배출 세포가 존재하여 몸속으로 들어온 과도한 염분을 적극적으로 제거한다. 마지막으로, 신장은 극도로 농축된 오줌을 배출함으로써 염분 배출을 최소화하고 체내 수분을 효과적으로 유지한다. 이 덕분에 바닷물고기는 고염분 환경에서도 체내 수분 균형을 유지할 수 있다.

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양쪽 환경에 적응하는 물고기, 연어와 뱀장어의 삼투압 조절

연어(Salmonidae)나 뱀장어(Anguillidae)처럼 민물과 바다를 오가는 어종은 더욱 정교한 삼투압 조절 능력을 지닌다. 연어는 강에서 태어나 바다로 나가고, 다시 강으로 돌아오는 생애 주기를 가진다. 이러한 이동 과정에서 삼투압 조절 시스템이 근본적으로 변화한다.

 

 

 

 

강에서 바다로 이동할 때는 아가미의 염분 배출 세포가 활성화되며, 신장은 더 많은 염분을 보유할 수 있도록 변화한다. 또 바닷물에서 생존하기 위해 물을 마시는 습성이 나타난다. 반면 바다에서 강으로 돌아올 때는 염분 배출 세포의 활성이 감소하고, 신장은 묽은 오줌을 대량 배출하며 민물 환경에 적응한다. 이러한 가변적인 생리적 변화 덕분에 연어와 같은 어종은 담수와 해수를 오가는 극한의 환경에서도 생존할 수 있다.

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결론적으로 물고기가 물을 마시는지는 서식 환경에 따라 달라진다. 이는 생물이 환경에 적응하는 정교한 진화의 산물로 자연의 신비를 보여준다.

 

 

 

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