잉어에게 빵을 주면 안 되는 이유! ‘삼투압’에 숨겨진 놀라운 이야기
저는 사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.
공원 연못에서, 당신은 ‘과학의 신비’를 만날 수 있습니다!
날씨 좋은 날 문득 들른 공원 연못. 수면 위에는 여유롭게 헤엄치는 잉어 무리가 보입니다. 누군가 다가서면, 잉어들은 마치 홀린 듯 모여듭니다. 그 모습이 어찌나 사랑스러운지, 저도 모르게 먹이를 주고 싶어지죠.
그런데 그 바로 옆에 서 있는, 지극히 평범한 주의사항 표지판에 저는 그만 시선을 빼앗기고 말았습니다.
“잉어에게 먹이를 주지 마세요.”
🚫 왜 ‘먹이 주기 금지’일까요? 표지판 뒤에 숨겨진 심오한 과학 이야기
연못의 새나 잉어에게 식빵은 염분이 많으니 주지 마십시오.
흔히 볼 수 있는 이런 종류의 표지판. 하지만 이 표지판에는 놀랍게도 전문적인 과학 지식이 자세하게 적혀 있었습니다. 라벨 프린터(테프라)로 빼곡하게 적힌 문장은 마치 연구실 논문처럼 보였습니다. 솔직히 아이들이 읽기에는 조금 어려울 수도 있습니다. 하지만 저는 바로 그 **’성실함’**과 그 안에 담긴 **’생명체에 대한 애정과 과학에 대한 열정’**에 깊은 감명을 받았습니다.
물고기 체내의 염분 농도는 0.9퍼센트 정도로 유지됩니다. 민물고기의 경우, 체내의 염분 농도가 주변 물보다 높기 때문에, 삼투압 현상에 의해 끊임없이 물이 체내로 유입되는 상태입니다. 염분을 많이 섭취하면 체내 염분 농도가 상승합니다. 민물고기는 물을 거의 마시지 않지만, 아가미를 통해 물이 들어옵니다. 수분이 계속 유입되면 세포가 파열될 수 있으므로, 물고기는 여분의 수분을 오줌으로 계속 배출합니다. 지속적인 배출은 신장 등에 부담을 줍니다. 사람이나 잉어 모두 염분 과다 섭취는 몸에 좋지 않습니다.
💧 잉어의 몸에 숨겨진 ‘삼투압’의 비밀
물고기, 특히 연못에 사는 **민물고기(담수어)**에게 우리가 주는 식빵 등에 포함된 **’염분’**은 생명과 관련된 심각한 문제가 될 수 있습니다. 표지판에도 적혀 있듯이, 물고기 체내의 염분 농도는 우리 인간과 마찬가지로 약 0.9% 정도로 유지됩니다. 반면에 그들이 사는 민물의 염분 농도는 거의 **0%**에 가깝습니다.
여기서 핵심이 되는 것이 과학에서 배우는 **’삼투압(Osmosis)’**이라는 현상입니다.
삼투압이란, 반투과성인 세포막(또는 그에 가까운 얇은 막)을 경계로 농도가 다른 액체가 접해 있을 때, 물 분자가 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 이동하려는 힘을 말합니다. 이 원리에 따르면, 민물고기의 체내(염분 농도가 높음)로는 주변 연못의 물(염분 농도가 낮음)이 끊임없이 ‘흘러들어오는’ 상태가 됩니다.
만약 민물고기가 염분을 많이 섭취하여 체내 염분 농도가 상승하면, 삼투압은 더욱 강해져 주변의 물이 더 많이 체내로 침투하려고 합니다. 세포 내에 수분이 과도하게 유입되면, 세포가 물로 가득 차 부풀어 올라 최악의 경우 파열될 위험이 있습니다.
그렇다면 민물고기는 어떻게 체내 수분량을 조절할까요? 그들은 우리처럼 물을 적극적으로 마시지는 않지만, 호흡을 위해 아가미를 통해 물을 받아들입니다. 따라서 그들은 여분의 수분을 오줌으로 끊임없이 배출함으로써 체내 염분 농도와 수분량의 균형을 유지합니다. 이는 우리 인간의 신장이 체내 수분량을 조절하는 것과 비슷합니다. 하지만 염분을 너무 많이 섭취해서 이 배출 작업이 과도해지면, 신장 등의 장기에 큰 부담을 주게 됩니다. 인간도 염분 과다 섭취가 몸에 해롭다고 하지만, 이는 잉어에게도 마찬가지입니다. 오히려 민물고기에게는 생사를 좌우하는 중대한 문제가 되는 것입니다.
🐟 민물고기와 바닷물고기, 정반대의 생존 전략
여기서 더 흥미로운 사실은, 민물고기와 바닷물고기는 이 삼투압에 대한 대응 방식이 완전히 정반대라는 점입니다. 그들은 각각 정반대의 환경에서 살아가기 위해 놀랍도록 합리적인 신체 시스템을 진화시켜 왔습니다.
바닷물고기(해수어): 체액의 염분 농도(약 1%)보다 해수의 염분 농도(약 3.5%)가 더 높기 때문에, 삼투압에 의해 체내의 수분이 끊임없이 바닷물로 빼앗기려고 합니다 (탈수). 이 탈수를 막기 위해 그들은 적극적으로 바닷물을 마시고, 아가미를 통해 여분의 염분을 배출함으로써 체내 수분 균형을 유지합니다.
민물고기(담수어): 체액의 염분 농도(약 1%)보다 민물의 염분 농도가 낮기 때문에, 끊임없이 민물이 체내로 침투하려고 합니다. 이 과도한 수분을 배출하기 위해 그들은 물을 거의 마시지 않고, 아가미를 통해 물을 받아들이면서도 많은 양의 묽은 오줌을 배출함으로써 체내 수분을 조절합니다.
공원의 흔한 표지판에서 이토록 심오하고 장대한 생명의 신비, 그리고 합리적인 과학의 세계가 펼쳐진다는 것은 정말 놀랍습니다. 우리 주변의 가까운 현상에서 과학의 경이로움을 탐구하는 것은 최고의 배움이 될 것입니다.
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