[동물백과] 어류인 상어가 잠수할 때마다 숨 참는 이유

하와이 코나 해변에서 헤엄치고 있는 홍살귀상어. (사진=하와이 대학교)

오늘은 어류인 상어가 잠수할 때마다 숨을 참는 이유를 알려드리겠습니다.

정말 신기하죠? 

 

분명 상어는 어류, 그 중에서도 뼈가 연골로 된 연골어류이죠. 그리고 아가미도 있는데, 왜 잠수할 때마다 숨을 참아야 하는 것일까요.

여기에도 진화의 신비가 숨어 있습니다! 함께 볼까요.

고래는 포유류이죠. 이 고래들이 숨을 참은 채 헤엄을 치다가 호흡을 위해 수면 위로 뛰어오르는 것은 아주 익숙한 광경입니다.

하지만 어류인 상어가 아가미까지 닫은 채 숨을 참고 깊은 심해로 나서는 모습이 관측되었습니다.

 

이는 따뜻한 곳에 있던 상어들이 먹이 사냥 과정에서 체온을 지키기 위해 호흡을 멈춘 채 심해로 나서는 것으로 분석되었습니다.

학계에 따르면 어류가 호흡을 참는 사례가 포착된 것은 이번이 세계 최초입니다.

 

13일 글로벌 과학 학술지 '사이언스(Science)'에 따르면, 하와이 대학교 마노아의 해양생물학 연구팀은 최근 귀상어의 심해 사냥에 대한 연구 결과를 소개했습니다.

이 논문은, 다른 심해어들과는 달리 별도의 체온 유지 능력이 없는 귀상어들이 어떻게 극저온의 심해로 잠수해서 사냥을 하는 지에 초점을 두고 있습니다.

 

귀상어의 한 종인 홍살귀상어는 열대지방~아열대 지방의 표해수대(얕은 200미터 수심 정도의 해수 표면)에 주로 서식합니다.

그러니까 따뜻한 지방의 해수면 인근이니까, 아주 따뜻한 곳에서 활동하는 셈입니다.

하지만 홍살귀상어는 수심 800미터 아래 심해에 서식하는 오징어 등을 먹이로 삼습니다. 이 수역의 온도는 섭씨 5도 정도밖에 되지 않습니다. 당초 따뜻한 곳에서 활동하는 홍살귀상어의 경우 신체에 상당한 타격을 입을 수 있는 수준의 수온 차라는 것이 학계의 분석입니다.

 

일반적으로 백상아리나 청상아리, 참치 등과 같이 깊은 수심에서 활동하는 어종은 마치 온혈동물처럼 체내에 부분적으로 따뜻한 피를 가지고 있습니다. 이들은 물이 얼어붙기 직전인 0도씨 수준의 수온에서도 체내의 열을 순환시켜 내장이나 근육의 체온을 유지합니다.

 

하지만 귀상어들은 이런 능력이 없습니다. 결국 20도씨 이상의 극단적인 수온 차를 직접적으로 버텨내야 하는 셈인데요.

이를  두고 연구진은 "한여름날 사람이 빙하 사이로 뛰어드는 것과 같다"고 비유했습니다.

 

이렇게 자체적으로 체온을 유지할 수 없는 생물이 극단적인 온도 저하를 겪으면 시력과 뇌 기능이 약화되기 쉽습니다.

하지만 연구대상이 된 홍살귀상어는 심해 사냥을 마치고 무사히 표해수대로 돌아오는 행위를 하룻밤 사이에도 수 차례나 반복했습니다.

 

연구팀은 상어들이 어떻게 체온을 유지하는 지를 알기 위해 감지 센서를 부착했습니다. 이로써 상어의 체온이나 수심, 수온, 속도, 움직임, 바이털 사인 등을 모두 측정하는 데에 성공했죠.

 

상어들은 센서를 부착한 채 23일간 생활했습니다. 실험 기간 동안 표해수면과 심해를 셀 수 없이 오갔는데도, 측정 내내 체온이 0.1도씨 이상 변화를 보이지 않은 것으로 나타났습니다.

가장 체온이 크게 떨어진 것은 심해에서 해수면으로 돌아오는 마지막 300미터였는데요. 이때도 체온 변화는 2도씨 수준으로, 크지 않았습니다.

 

연구팀은 센서 분석 결과 상어들이 심해로 갈 때 입과 아가미를 모두 닫고 헤엄을 쳤고, 이를 통해 체온을 유지한 것으로 판단했습니다.

입과 아가미를 모두 닫음으로써 호흡이 불가능해지지만, 동시에 바닷물에 체온을 뺏기는 것을 막을 수 있습니다.

 

해수면으로 상승하는 과정에서 체온이 떨어진 것도 이쯤 올라왔을 때 상어들이 다시 호흡을 하기 위해 아가미를 열었기 때문입니다. 실제로 1044미터 아래 심해에서 헤엄치는 귀상어의 아가미 구멍은 완전히 닫혀 있습니다. 그러나 해수면 가까이 올라온 상어의 아가미 구멍은 크게 벌어져 있는 영상이 포착되기도 했습니다.

 

상어들은 한 번 심해로 향할 때마다 평균 17분 동안 숨을 참았습니다. 심해 사냥터와 평소 서식지를 오가는 시간 등을 감안하면 최고로 깊은 심해 사냥터에서 잠수하는 시간은 약 4분 정도로 파악되었습니다.

 

귀상어들이 호흡을 중지함으로써 체온을 유지한다는 사실은 이렇게 밝혀졌는데요. 하지만 아직도 체온을 지키는 명확한 구조나 방법 등이 확인되지는 않았습니다. 연구팀은 후속 연구로 상어의 입과 아가미가 닫히는 영상 자료를 추가 분석하고, 상어의 신진대사를 조사해 이들이 어떻게 심해 잠수에 나서는지 확인할 방침입니다.

연구를 주도한 해양생물학자 마크 로이어는 "이번 연구를 통해 귀상어가 숨을 참은 채 헤엄을 치는 최초의 심해 활동 어종으로 파악됐다"고 했습니다. 또한 "상어가 잠수하는 해양 포유류처럼 숨을 참는 다는 것은 누구도 예상하지 못한 일이었다. 이같은 노력이 에너지 낭비가 되지 않으려면 심해 깊은 곳에 있는 먹이의 가치가 아주 높아야 할 것"이라고 말했습니다.

 

한편 이번 연구의 주인공인 홍살귀상어는 태평양, 대서양, 인도양의 모든 열대~아열대 해역에서 살고 있으나 무분별한 남획과 서식지 파괴로 멸종 위기에 놓여있습니다. 국제자연보전연맹(IUCN)은 홍살귀상어를 '위급' 수준의 멸종위기종으로 지정하고 국제적인 개체 수 보호에 나서고 있습니다.