동물은 추위에서 자신을 보호합니다. 추위는 동물을 생명을 위협할 수 있습니다. 동물이 체온을 유지하는 방법과 추위를 이겨내기 위한 방법 중 하나인 동면에 대해 알아봅니다.
생존하는데 추위는 왜 문제인가
생명체는 세포로 이루어지는데 세포는 최소한 절반이 물로 채워져 있습니다. 섭씨온도 0도 가까이 온도가 내려가면 물은 얼면서 부피가 늘어납니다. 얼음이 세포보다 커지면서 세포가 손상됩니다. 얼음이 녹은 후에도 이미 망가진 세포는 회복되지 않아서 생명체는 결국 죽게 됩니다. 그러므로 살아있는 생명체는 물의 어는점보다 체온을 높게 유지해야 합니다. 이상적인 온도는 효소가 잘 움직일 수 있는 온도입니다. 모든 효소는 각자 최적인 온도가 따로 있지만 대개 최적 온도 범위는 섭씨온도 20~40도 사이입니다. 추위가 일으키는 문제는 또 있습니다. 생명은 분자 사이에 일어나는 전자 교환과 같은 화학반응의 거대한 집합체입니다. 분자 운동은 무질서하게 일어나고 분자는 서로 충돌하기도 합니다. 온도가 높을수록 분자는 더 활발하게 주변을 돌아다닙니다. 온도가 낮아지면 분자의 움직임이 줄어들기 때문에 분자끼리 만나서 새로운 반응이 일어나는 일이 적어집니다. 생물체 안에서 일어나는 반응도 비슷합니다. 화학반응은 특히 온도에 영향받기 쉽습니다. 생화학 반응은 수천 종류 이상이 있지만 대부분의 반응에는 거대한 복합 분자인 특별한 효소가 필요합니다. 온도가 너무 높으면 효소는 반응을 일으킬 수 있는 특수한 형태를 잃어버리거나 완전시 변성을 일으키며 분해됩니다. 온도가 너무 낮으면 반응에 참여하는 분자를 움직일 에너지가 모자랍니다. 그러므로 생명체는 아주 좁고 제한된 범위의 온도에서만 살 수 있습니다.
동물이 체온을 유지하는 방법
추위 속에서 생명을 유지하는 체온을 지키려면 생명체는 열심히 일해야 합니다. 번저 몸 표면을 아무 반응도 일어나지 않는 죽은 세포층으로 덮고 중요한 장기는 근육 아래에 숨겨놓습니다. 근육은 에너지를 사용해서 일합니다. 근육은 에너지를 사용해서 일합니다. 근육이 수축할 때 나오는 에너지 일부로 안쪽에 있는 장기와 근육, 몸을 덮는 표면층까지 따뜻하게 덥힙니다. 많은 동물은 일부러 근육과 근섬유를 수축해서 몸을 따뜻하게 합니다. 열을 붙들지 못하면 열심히 열을 만들어도 아무 의미가 없습니다. 그래서 열 발생만큼이나 열이 빠져나가는 걸 막는 단열이 중요합니다. 동물은 열을 잘 전달하지 않는 단열 물질로 덮여있어야만 합니다. 동물의 단열 물질은 깃털이나 털 사이에 있는 공기층일 수도 있고 두꺼운 피하지방층이기도 합니다. 보통 털이나 깃털이 두꺼우면 피부 가까이에 공기를 더 많이 붙들어 두어서 체온이 잘 변하지 않습니다. 하지만 작은 포유류의 경우 긴 털이 움직임에 방해가 되기 때문에 털이 대부분 짧습니다. 그래서 열린 공간보다 온도 변화가 심하지 않은 굴이나 은신처에 오래 머무릅니다. 열 손실 정도는 생물의 형태와 크기에 따라서도 달라집니다. 부피에 비해 표면적이 크면 체온이 내려가는 속도가 빨라집니다. 그래서 작은 생물은 항상 큰 생물보다 체온을 더 빠르게 잃습니다. 이런 현상을 막기 위해 북극지방과 같이 추운 지역에 사는 동물은 열대 지방에 사는 동물들보다 몸집이 더 큰 반면 귀나 꼬리같이 튀어나온 부분은 작습니다. 북극여우와 사막 여우의 모습을 떠올려 보면 바로 알 수 있습니다.
추위를 이기기 위해 동면하는동물들
주변 온도에 따라 열을 생산하는 일은 꽤 어렵습니다. 때로는 그저 추위를 견디면서 체온이 낮아지게 내버려 두는 쪽이 더 경제적일 수 있습니다. 느리게 움직이는 세포와 기관은 활발하게 움직일 때보다 에너지를 더 적게 사용하기 때문입니다. 추운 겨울에 신진대사와 체온이 크게 줄어드는 현상을 동면이라고 합니다. 동면은 체온을 일정하게 유지하기 위해 체중당 더 많은 에너지를 써야 하는 작은 동물에게 특히 더 중요합니다. 동면하는 동물은 죽은 것처럼 보입니다. 숨을 거의 쉬지 않고 심장도 1분에 몇 번만 겨우 뜁니다. 신경계는 거의 움직이지 않습니다. 전기신호를 전달하려면 아주 적은 양이더라도 열이 필요하기 때문입니다. 그래서 동면하는 동물은 외부 자극에 반응하지 않습니다. 하지만 동면할 때도 최소한의 에너지는 필요합니다. 동면하기 전에 동물들은 먹이를 아주 많이 먹고 에너지를 저장합니다. 동면하더라도 얕게 잠드는 동물도 있습니다. 이를 겨울 낮잠이라고 합니다. 겨울 낮잠은 깨우기 쉽고 신진대사도 동면처럼 크게 줄어들지는 않습니다. 동면하는 동안 새끼를 낳기도 하는 곰이나 라쿤, 너구리, 오소리는 모울 겨울 낮잠을 잡니다. 보통 동물들은 낮의 길이가 특정 시간보다 짧아지면 동면을 시작합니다. 계절 상황에 구애받지 않는 동물 보호소에 있는 동물들도 신진대사가 거의 완벽하게 멈추는 기간이 있습니다. 동면에서 깨어나면 동물들은 갈색 지방 조직을 에너지로 사용합니다. 이때 발생하는 열은 내장 기관에 가장 먼저 전해집니다.
