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2016년 10월 6일 목요일

바다새가 고속으로 다이빙 하는 비결 - 부리와 목



(Researchers simulated a gannet plunging into water, capturing the process with a high-speed camera. Credit: Sunny Jung/Virginia Tech)


 바다에서 물고기를 사냥하는 바다새 가운데서는 시속 80km가 넘는 속도로 물속으로 뛰어드는 종류도 있습니다. 만약 인간이 이런 속도로 다이빙을 한다면 정신을 잃을 정도의 큰 충격을 받게 될 것입니다. 새의 경우 몸무게가 물론 사람보다 작지만 그래도 비행을 위해서 가벼운 골격을 지니고 있어 이런 큰 충격을 견디기 쉽지 않습니다. 하지만 놀랍게도 이 바다새들은 아무 문제 없이 고속으로 다이빙해 먹이를 잡습니다. 


 버지니아 공대의 서니 정(Sunny Jung) 교수와 그의 동료들은 부비새(gannet)의 다이빙 모습을 관찰하고 이를 3D 프린터 모형으로 재현해서 그 비결을 조사했습니다. (아래 사진)


 부비새의 딜레마는 간단합니다. 먹이를 잡기 위해서는 아주 빠른 속도로 물속으로 뛰어들어야 합니다. 하지만 너무 고속으로 파고들면 부비새도 큰 충격을 받거나 손상을 입을 수 있습니다. 그렇다고 골격과 근육을 튼튼하게 만들면 이제는 날기에 너무 무거워지는 딜레마가 발생하는 것입니다. 따라서 가볍지만 물속에 안전하고 빠르게 다이빙 할 수 있는 신체 구조가 필요합니다. 



(Replicas of gannet skulls from the collection at the Smithsonian Institution allowed researchers to measure the forces a bird's skill experiences during a dive. Credit: Sunny Jung/Virginia Tech)


 연구팀은 실제 부비새와 부비새의 모형을 통해서 부비새의 뾰족한 부리와 목의 길이가 물에 입수할 때 생기는 항력 (drag force. 수평으로 잡아당기는 힘)을 안전한 범위에서 유지시킬 수 있는 비율을 지니고 있다는 사실을 발견했습니다. 부비새는 물에 뛰어들때 S 자 형태의 목을 직선화 시키고 날개와 몸통이 받는 충격을 최소화 하면서 물속으로 들어가 먹이를 잡습니다. 


 물론 부비새나 다른 바다새가 물리학이나 유체 역학을 알고서 그렇게 하는 것은 아닙니다. 먹이를 잡아야 살아남을 수 있는 자연의 법칙이 이들을 진화시킨 것이죠. 이렇게 자연 선택이 만든 다이빙 기술은 인간이 연마할 수 있는 수준을 넘어서는 자연의 경이입니다. 이 바다새들은 지구에서 가장 뛰어난 다이빙 선수인 셈이죠.


 참고 


Brian Chang et al, How seabirds plunge-dive without injuries, Proceedings of the National Academy of Sciences (2016). DOI: 10.1073/pnas.1608628113 

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