고래와 같은 동물이 잠수병에 걸리지 않는 이유는 무엇인가요?
해양 잠수부들은 바다 깊이 잠수하는 경우에 급격하게 빨리 수면 위로 올라오게 되면 잠수병에 걸리게 되는데요, 고래와 같은 동물은 심해까지 내려가기도 하는데 잠수병에 걸리지 않는 이유는 무엇인가요?
오랜 진화과정을 통한 적응 메커니즘 덕분입니다.
고래의 폐는 질소 흡수를 최소화 할 수 있게 발달했습니다.
깊은 수심의 높은 수압 때문에 고래의 유연한 흉곽과 폐가 압축되면서, 가스 교환이 일어나는 폐포가 찌그러지게 됩니다. 이로 인해 폐 속의 공기, 특히 질소가 가스 교환이 일어나지 않는 통로로 밀려나 혈액으로 녹아드는 것을 막을 수 있습니다.
또한 잠수를 할 때는 심장 박동수가 크게 느려지고, 혈류가 뇌와 심장 등 필수 장기에만 집중됩니다. 그래서 필수적이지 않은 조직으로의 질소 전달을 줄여 질소 축적을 줄이게 됩니다.
물론 빠르게 수면으로 올라가지 않는다는 점 역시 잠수병의 주원인인 질소 기포 형성을 최소화 할 수 있는 이유이죠.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 잠수병은 사람이 깊은 수심에서 오랫동안 잠수한 뒤 급격히 수면으로 올라올 때, 체내에 용해되어 있던 질소 기체(N₂)가 기포로 변하면서 혈관이나 조직을 막아 생기는 현상입니다.
고래는 일정 수심에 도달하면 폐 속의 공기가 압력에 의해 완전히 허파꽈리에서 기관지 쪽으로 밀려나며, 폐가 붕괴하는데요, 이 때문에 가스 교환이 사실상 멈추게 되고, 추가적인 질소가 혈액으로 녹아들지 않습니다. 반대로 사람은 폐가 끝까지 공기를 가지고 있어, 깊이 들어갈수록 질소가 과도하게 혈액에 녹아드는 문제가 생깁니다. 즉 사람은 주로 폐에 산소를 저장하지만, 고래는 근육과 혈액에 산소를 저장하는데요, 고래 근육에는 미오글로빈이라는 혈색소의 농도가 매우 높아, 산소를 단단히 붙잡아두어 잠수 중에도 안정적으로 공급할 수 있습니다. 따라서 폐 안의 공기를 오래 유지할 필요가 없으므로, 폐를 접어 질소 흡수를 최소화할 수 있는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요.
사람 잠수부에서 문제가 되는 잠수병은 깊은 곳에서 고압에 의해 체내로 흡수된 질소가 급격히 기압이 낮아지는 과정에서 기포로 변하면서 혈관, 신경, 조직을 막아 생기는 질환입니다. 그런데 고래와 같은 해양 포유류는 깊은 잠수를 자주 반복하면서도 이런 문제를 거의 겪지 않는데, 몇 가지 생리적 적응 덕분입니다.
폐의 구조적 특징
고래나 바다표범과 같은 해양 포유류는 깊이 잠수하면 폐가 거의 완전히 압착되면서 공기가 작은 기도로 밀려나가고, 가스교환이 중단됩니다. 즉, 폐에서 혈액으로 질소가 거의 흡수되지 않는 구조가 되어 잠수병 위험이 크게 줄어듭니다.산소 저장 방식의 차이
사람은 주로 폐 속 산소를 활용하는 반면, 고래는 근육 속 미오글로빈(myoglobin)과 혈액 속 헤모글로빈(hemoglobin)에 산소를 저장해 잠수 시 활용합니다. 따라서 폐 속 공기를 오래 유지하지 않아도 되며, 질소 흡수량도 제한됩니다.심혈관계 조절
잠수 시 심박수가 느려지고(서맥, bradycardia), 말초혈관이 수축해 혈류가 중요한 장기(뇌, 심장) 위주로 재분배됩니다. 이 과정에서 폐의 혈류도 줄어들어, 질소가 혈액으로 녹아드는 기회가 적습니다.천천히 떠오르는 습성
고래는 대부분 수면으로 오를 때 급격히 상승하지 않고, 일정한 속도로 천천히 올라옵니다. 이는 기포 형성을 억제하는 데 도움이 됩니다.
정리하면, 고래는 폐의 특별한 구조, 산소 저장 방식의 차이, 혈류 조절 기전 덕분에 깊은 잠수를 반복해도 질소 기포에 의한 잠수병 위험이 거의 없습니다.
감사합니다.
안녕하세요. 안상우 전문가입니다.
잠수병이 걸리는 이유는 호흡한 기체의 질소가 있다. 표면으로 나오는 과정에서 이 지수가 기포가 생기면서 발생하게 됩니다.
고래나 수심을 자주 이동해 다니는 동물의 경우에는 잠수를 할 때 폐에 공기가 거의 남아 있지 않도록 할 수가 있습니다. 이렇게 함으로써 몸에 있는 기체의 질소의 양을 줄임으로써 사람보다 잠수병에 덜 걸리게 됩니다.
또한 본능적으로 상승을 할 때 몸에 무리가 되지 않는 한도 내에서 상승률을 조절하는 경우도 있습니다.
고래는 잠수 전에 폐의 공기를 대부분 내뱉어 질소가 혈액으로 녹아 들어가는 것을 최소화하고, 잠수 중에는 폐를 수축시켜 폐포의 가스 교환을 중단시키며, 혈액과 산소를 뇌와 심장 등 필수 장기에만 집중적으로 공급하는 방식으로 신진대사를 조절하여 잠수병을 예방합니다.
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