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조류 : 새의 뛰어난 호흡기 효율

살아있는 공룡 조류  : 공룡
- 새의 비행 : 큰뒷부리도요
- 새의 호흡 : 10배는 뛰어나다
- 새의 날개 : 케라틴

- 호흡 : 숙명적 결함과 대책
- 새가 다시 거대 공룡으로 ...






산소 농도의 급격한 저하

 



기낭 시스템

 

 

 

 

 

높아진 산소 효율

 

활성산소 발생의 극소화 --> 새는 늙지 않는다




새는 뼈가 비어 있고 이것을 통한 기낭 호흡을 하기 때문에 효율이 높은데, 이것은 선조인 공룡에게서 이어받은 것이다. 공룡이 등장한 중생대 초기 트라이아스기는 대기 중 산소가 부족한 저산소 시대였고, 새(공룡)의 기낭 호흡법은, 날기 위해서가 아니라, 낮은 산소 환경에서 좀 더 효율적으로 산소 확보를 하기 위해 만들어진 기능이다. 이런 효율적인 호흡을 통해 활성산소의 발생이 적고 노화가 늘려서 덩치에 비해 훨씬 오래 사는 것이다. 앵무새가 코끼리보다 오래 살기도 한다.


새에게 부러운 것은 날개가 아니라 폐
보통 공룡은 포유류보다 먼저 생겼고 먼저 멸종한 구세대 생물이라고 생각하고, 포유류는 공룡보다 나중에 생겨서 아직까지 살아남은 최신생물군이라고 생각되기 쉬운데, 따지고 보면 정반대다. 공룡(조류)은 포유류보다 나중에 생겼고, 단지 포유류보다 먼저 번성했던 신생 생물군이다.
공룡이 새로 진화했는데(치킨이 공룡의 최신판) 새의 탁월함은 공기의 이용 능력이다. 그래서 새는 그 높은 산도 가볍게 날아서 넘는다. 새는 폐 속 공기를 100% 교체한다. 지금도 새의 호흡효율은 포유류의 보다 세배 정도 더 높다고 한다. 공룡이 등장한 중생대 초기 트라이아스기는 대기 중 산소가 부족한 저 산소시대였고, 새(공룡)의 기낭 호흡법은, 날기 위해서가 아니라, 저 산소 환경에서 좀 더 효율적으로 산소 확보를 위해 만들어진 기능이었기 때문이다.
포유류의 입장에서 공룡은 덩치도 큰 게 행동까지 더 민첩하니, 도저히 넘을 수 없는 넘사벽의 존재였고, 기동력과 크기에서 밀리는 포유류는 밤에만 활동하는 비주류 생물군이 되었다. 포유류에게는 기본적으로 야행성 본능이 살아 있다. 또 한 번의 대멸절이 찾아오고, 다시 공룡과 포유류의 출발선이 같아졌다. 포유류는 그 억년의 핍박의 세월동안 겉보기에는 비슷하나 몸 안의 구조는 완벽하게 바꾸었다. 그래서 새로운 출발에서는 공룡을 이겼다. 타조보다 훨씬 큰 육식조를 멸절시키고 몸집이 작고 하늘을 나는 새만 살아남았다. 하지만 산소의 효율은 아직도 조류에게 완전히 진다. 같은 몸집이면 새가 포유류 보다 10배 정도 오래 산다. 같은 산소의 량으로도 활성 산소를 훨씬 적게 만들기 때문이다.

산소의 효율

원본 출전 : 미상

아프리카 사람들은 어떻게 악어를 잡았을까? 그들은 악어의 특징을 잘 이용하였다. 물 위에 떠 있는 악어를 긴 막대기로 자꾸 찔러 약을 올리면 악어가 자꾸 움직이게 되고, 그렇게 되면 악어는 힘이 빠지게 된다. 한참 시달림을 당한 악어는 거의 기진맥진한 상태에 빠지게 되는데 이 때 끈으로 입을 동여 묶고는 물 속에서 꺼내기만 하면 되는 것이다. 의외로 간단하다고 생각될 것이다. 어떻게 힘센 악어가 그렇게 간단하게 잡힐까?
악어는 파충류로서 냉혈동물이다. 그래서 몸의 체온을 유지하기 위하여 큰 에너지가 필요 없는 동물이다. 악어 같은 파충류의 허파는 한번 호흡할 때 산소가 교체되는 비율이 약 10%정도이다. 코(기관지)로 들어간 공기가 다시 코로 나오는데 이 때 허파 속의 공기가 10% 정도만 교체된다는 뜻이다. 즉, 허파의 효율이 약 10%라는 뜻이다. 허파의 효율이 낮기 때문에 악어는 힘을 한꺼번에 쓸 수는 있지만 지속적으로 쓰기가 힘든 동물이다. 막대기로 오랫동안 악어의 힘을 빼면 결국은 기진맥진해진다는 것을 아프리카 사람들은 알고 있었던 것이다.
사람을 비롯한 포유류의 허파효율은 대략 30% 정도이다. 그래서 사람도 허파의 효율을 높이기 위해서 심호흡을 자주 할 필요가 있다. 가슴을 펴고 자주자주 심호흡을 하면 허파의 효율이 높아져서 건강에 좋다. 하품도 사실은 무의식적인 심호흡이다.
공중에 나는 새의 허파 효율은 얼마나 될까? 거의 100%이다. 공기가 들어오는 곳과 나가는 통로가 따로 되어 있어서 들어온 공기가 허파를 통과하여 나가기 때문에 효율이 100%가 된다. 공중 높은 곳에는 공기가 희박하기 때문에 파충류의 허파나 사람의 허파를 새가 달고 있다면 새는 날아다닐 수가 없을 것이다. 보통 철새는 1,000Km, 북극제비갈매기는 20,000Km(북극에서 남극까지)를 쉬지 않고 날 수 있는 것도 바로 효율적인 허파를 가지고 있기 때문이다.



 

통상적으로 공룡은 포유류보다 먼저 생겼고 먼저 멸종한 구세대 생물이라고 생각되는 반면.. 포유류는 공룡보다 나중에 생겨서 아직까지 살아남은 최신생물군이라고 생각되기 쉬운데요. 따지고 보면 정반대입니다. 공룡(조류)은 포유류보다 나중에 생겼고, 포유류보다 번성했던 신형생물군입니다.
중생대로 접어들면서 본격적으로 지상을 지배하게 된 파충류들은 다양한 방식으로 분화되어 진화를 합니다. 그 중에 공룡보다 먼저 분화되어 나온 포유류쪽 갈래인 포유류형 파충류가 두각을 나타냅니다.
공룡의 바로 직전 진화단계인 라고수쿠스 : 척추가 좌우구조인 도마뱀의 한 종이 기동성을 발휘하기 위해 뒷다리 두개만 발달시킨 상태라고 보면 된다. 지금의 목도리 도마뱀과 비슷한 형태였을 것이다. 중생대인 트라이아스기에 출현한다.(하지만, 이 놈이 나왔을때는 이미 포유류형 파충류들이 번성하고 있었다.) 하지만, 트라이아스-쥐라기 멸절이 발생하면서 포유류계와 공룡(조류)계는 백지상태에서 다시 경쟁을 해야하는 상황이 도래합니다. 출발점이 비슷해진 이때에 공룡은 포유류계를 누르고 월등하게 앞으로 치고 나오게 됩니다.
그럴 수 있었던 연유는, 두가지 원인 때문이였는데..  그 중 하나는 공룡이 포유류보다 더 빨랐다는 사실이였습니다. 포유류형 파충류의 사족보행은, 양서류나 파충류보다는 발전된 것이였지만, 여전히 척추구조는 좌우구조였습니다. 즉, 좌우척추에 네발로 걸었으니 빠르기에 한계가 있었던 것이죠. 그에 비해, 같은 좌우척추였지만, 공룡은 이족보행으로 빠르게 움직일 수 가 있어서, 생존경쟁에서 유리한 위치를 차지할 수 있게 됩니다. 포유류형 파충류의 4족 보행 시스템은 아직 완성되지 않아 두발로 재빠르게 움직이는 공룡에게 밀리게 된다.(수궁류 : 리스트로사우르스)
또, 공룡은 포유류에 비해 지구력이 좋고 덩치를 더 쉽게 키울 수 있었는데, 거기에는 또 다른 이유가 있었습니다.

새는 뼈가 비어 있습니다. 이것은 크게 두가지 기능을 하는데, 뼈의 무게를 줄여 날기 쉽게 하고, 뼈의 빈 공간이 버퍼 역할을 하여 호흡 효율을 높히는 것입니다. 이것은, 캐쉬버퍼가 많은 CPU가 그렇지 못한 CPU보다 월등히 빠른 것과 비슷한 이치입니다. 마찬가지로, 뼈 속 빈공간을 버퍼로 이용하는 새는 그런 버퍼가 없는 포유류보다 호흡효율이 월등히 높습니다.(그래서 새는, 포유류라면 질식해서 죽을 높은 고공에서도 비행이라는 첨단행위가 가능하지요.) 이렇게 뼈 속 빈공간을 이용하는 호흡법을 기낭 호흡법이라고 합니다. 속이 빈뼈의 공간을 이용하는 기낭 호흡 시스템 : 호흡시 폐 안의 공기를 100% 교체하지 못하는 포유류에 비해, 폐 속 공기를 100% 교체한다. 지금도 새의 호흡효율은 포유류의 보다 세배 정도 더 높다고 한다. 조류의 조상인 공룡도 뼈가 비어있었습니다.
그것은, 공룡이 등장한 중생대 초기 트라이아스기는 대기중 산소가 부족한 저산소시대 였고, 새(공룡)의 기낭 호흡법은, 날기위해서가 아니라, 저산소 환경에서 좀 더 효율적으로 산소 확보를 하기 위해 만들어진 기능이였기 때문입니다. 그래서, 공룡도 기낭호흡을 하였으며, 결과적으로 새와 비슷한 잇점을 부여받게 됩니다. 뼈가 비고 기낭호흡을 하게 되면, 산소를 쉽게 확보하게 되고, 크기에 비해 무게가 적게 나가 이족 보행이 용의해지며, 이는 순발력과 지구력을 향상시키고 몹집을 쉽게 키울 있게 합니다. 공룡의 이런 장점들은 그런 잇점들을 가지지 못한 포유류를 쉽게 제압할 수 있게 하는 중요한 요인이 됩니다.

포유류의 입장에서 공룡은 덩치도 큰 게 행동까지 더 민첩하니, 도저히 넘을 수 없는 벽 일명 넘사벽이 되었던 것이였죠. 결과적으로 기동력과 크기에서 밀리는 포유류는 밤에만 활동하는 비주류 생물군이 되었고, 기동력과 덩치를 갖춘 공룡은 세상을 지배하는 주류생물군이 됩니다.(포유류는 특이하게도 기본적으로 야행성인데, 그건 비주류 시절의 특성이 남아있는 거라 보면 된다.) 하지만, 또 한번의 대멸절(중생대-신생대 대멸절)이 찾아오고, 다시 공룡과 포유류의 출발선이 같아졌습니다. 일단 땅굴 속에 많이 서식하던 포유류에 비해 육상을 지배하던 공룡은 대멸절때 거의 모두 죽었다고 사료됩니다. 하지만, 살아남은 공중 공룡(새)들 중 몇 종이 다시 땅으로 내려와 육상을 지배하게 됩니다. 바로 공포새라 불리는 육식조들이였죠. 하지만, 아시아 대륙에는 육식조들이 살지 않았는데, 그 이유는 그 곳에는 새로운 고등포유류 포식자들(현재의 개나 고양이의 선배격이라고 생각하면 되겠다)이 있었기 때문입니다. 이들은 조류가 땅으로 내려와 공룡의 역할을 대신하지 못하게 했고, 대륙이동이나 빙하기의 작용으로 각 대륙들이 육지로 연결되자, 다른 대륙들로 퍼져 거기에 있던 육식조들을 단계적으로 멸종시킵니다.

그럴 수 있었던 이유는 새로운 포유류의 기동성은 육상조류(공룡)의 그것을 능가하고 있었기 때문이였습니다. 이젠 더 이상 두발로 뛰는 공룡(새)이 네발로 달리는 포유류를 능가하지 못하게 됩니다.  그리고, 비슷한 크기의 공룡(육상조류)은 더 이상 비슷한 크기의 포유류를 이기지 못합니다. 크기는 비슷해도 무게는 포유류가 훨씬 무거우니까요. 일단 싸움이 벌어지면, 자체 무게가 가볍고 무게중심이 상대적으로 뒤에 있는 공룡이나 육상 조류는, 자체 무게가 무겁고 무게중심이 앞에 있는 포유류를 이길 수 가 없었던 것이죠. 대륙사이의 단절로 고등포유류 포식자가 비교적 늦게 진출한 남반구 대륙(아프리카, 남미)들에는, 육상조류나, 기동력이 상대적으로 떨어지는 원시 포유류가 오랫동안 존재하기도 하였습니다. 하지만, 대륙들이 연결되고 고등포식자들이 넘어오자 그들마저도 차츰 사라져버리게 되었죠. (타조는 아직도 아프리카에서 생존하고 있다.) 다른 대륙들과 완전히 단절되어 있던 호주나 뉴질랜드는, 육상조류와 원시포유류의 천국이였습니다. 하지만, 인간들로 인해 고등포유류들이 넘어오자, 육상조류와 원시포유류는 짧은 시간 안에 엄청난 퇴보를 겪게 됩니다. 뉴질랜드의 육상조류들은 거의 멸종되거나 멸종위기에 쳐해졌고, 호주의 유대류들도 심각한 생태적 위협을 받고 있지요.  (호주대륙에서만 서식하는 유대류, 단공류들은, 단절된 대륙이 보존한, 포유류계의 공룡이라고 불러도 손색이 없는 살아있는 화석들이다.)

  

공룡이 인간을 디자인하다

정복자 : 공룡
- 공룡의 식생활
- 공룡의 멸종설
- 공룡은 중온성?

   

- 항온성 --> 밤의 세계에 진출 --> 주의 집중

공룡의 기낭 시스템

 

1. Paranasal Sinus System (PNS)
2. Paratympanic Sinus System (PTS)
3. Clavicular Air Sac (CLAS)
4. Cervical Air Sac (CAS)
5. Dorsal Air Sacs (DAS)
6. Anterior Thoracic Air Sac (ATAS)
7. Posterior Thoracic Air Sac (PTAS)
8. Abdominal Air Sac (AAS)