새로운 연구: 특수한 폐를 이용한 활공 비행의 성능 향상

Seoul오스프리, 독수리, 독수리 등의 새들은 솟아오르는 기류를 이용하여 날개를 저어 주지 않아도 오랫동안 하늘에 머무를 수 있습니다. 과학자들은 이 새들이 비행을 더욱 효율적으로 만들기 위해 사용하는 새로운 방법을 발견했는데, 그것은 바로 그들의 폐를 활용하는 것입니다. 이 발견은 플로리다 대학교의 생물학자인 엠마 샤크너가 이끄는 국제 연구팀에 의해 이루어졌으며, 그들의 연구는 Nature에 게재되었습니다.

새들은 포유류와 다른 방식으로 호흡합니다. 포유류는 숨을 들이쉬고 내쉴 때 같은 경로를 사용하지만, 새들은 공기주머니의 도움을 받아 일방향으로 공기가 흐르는 고정된 폐를 가지고 있습니다. 특히 흉근하 우회기(흉근하 기낭)라고 불리는 특별한 공기주머니는 날개 근육의 힘을 증가시킵니다.

연구의 주요 내용:

• 새의 폐는 비행에 도움을 주는 공기 주머니가 있다.
• SPD라는 독특한 공기 주머니는 비상 능력을 강화한다.
• SPD는 오직 비상하는 새들에게만 발견된다.

붉은꼬리말똥가리의 CT 촬영을 통해 우연히 중요한 발견을 하게 되었다. 샤흐너는 날개를 퍼덕이는 데 중요한 가슴근육과 부리근 육 사이의 큰 돌출부를 보았다. 그녀는 이 주머니가 말똥가리가 더 잘 미끄러지듯 날 수 있도록 도와준다고 추측했다.

슈어너와 앤드류 무어가 스토니 브룩 대학교에서 68종의 새를 연구했습니다. 그들은 최소한 7번 이상 활공하는 새들에게 SPD가 나타났으며, 활공하지 않는 새들에게는 SPD가 없다는 것을 발견했습니다. 이는 SPD가 활공 비행에 중요하다는 것을 보여줍니다.

샤흐너는 리버풀 대학교의 칼 베이츠와 함께 SPD가 매의 비행에 어떻게 영향을 미치는지 연구하였다. 그들은 새의 신체를 컴퓨터 모델로 만들어 분석했다. 이 모델은 SPD가 가슴근육이 더 잘 작동하도록 도와 날개를 안정되고 평평하게 유지하는 데 기여한다는 것을 보여주었다. 모델에서 SPD를 제거하자 새의 비행 능력이 떨어졌다.

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그들의 연구 결과는 SPD가 공중을 활공하는 새들에게 중요하다는 것을 보여줍니다. 또한, 이 새들의 가슴 근육이 활공하지 않는 새들의 근육과 다르다는 것을 발견했습니다. 이러한 차이는 새들이 더 큰 힘을 생성하는 데 도움이 됩니다.

이 발견은 움직임과 호흡 사이의 관계를 보는 방식을 변화시킵니다. 우리는 이미 운동이 새들이 더 잘 호흡하는 데 도움이 된다는 것을 알고 있었습니다. 이제, 폐가 높이 나는 동안 이러한 새들의 움직임에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 알게 되었습니다.

팀은 SPD가 다른 용도가 없다는 것을 발견했습니다. 그들은 붉은꼬리매가 숨을 쉴 때의 CT 스캔을 관찰했습니다. 연구 결과, 공기 주머니가 무너져도 매는 여전히 숨을 쉴 수 있었고, 스스로 주머니의 열고 닫음을 조절할 수 있다는 사실을 알아냈습니다.

연구팀은 새의 폐가 우리에게 아직 알려지지 않은 기능을 가지고 있을 수도 있다고 생각합니다. 새는 타조, 벌새, 펭귄처럼 다양한 종류가 있습니다. 그들의 폐는 우리가 아직 발견하지 못한 여러 흥미로운 기능을 수행할 수 있을 것입니다.

이 연구는 루이지애나 주립대학교 연구 향상 프로그램과 플로리다 대학교 게토레이 상 배정의 지원을 받았습니다.