목이 긴 기린은 왜 다리 또한 그리 길까?

동물 시뮬레이션이 드러낸 놀라운 답

 

by Roger S. Seymour, Edward Snelling / The Conversation
 

엘런드eland와 같은 하체와 긴 기린 목을 지닌 가상의 '엘라페elaffe'는 심장에서 머리까지 피를 펌핑하는 데 더 많은 에너지를 사용한다. 사진 제공: 에스텔 메이휴 / 프리토리아 대학교

기린 목이 왜 그렇게 긴지 궁금한 적이 있다면, 답은 분명해 보인다.

아프리카의 키 큰 아카시아 나무 꼭대기에 있는 즙이 많은 잎을 뜯어먹을 수 있기 때문이다.

기린만이 그 잎에 직접 접근할 수 있는 반면, 작은 포유류들은 땅 근처에서 서로 경쟁해야 한다.

이러한 독점적인 먹이 공급원 덕분에 기린은 일 년 내내 번식하고 키가 작은 종보다 가뭄에서 더 잘 살아남는 것으로 보인다.

하지만 긴 목에는 큰 대가가 따른다.

기린 심장은 머리까지 몇 미터 높이까지 피를 펌핑할 수 있을 만큼 충분한 압력을 생성해야 하기 때문이다.

성인 기린의 혈압은 일반적으로 200mmHg가 넘는다. 이는 대부분 포유류 혈압보다 두 배 이상 높다.

따라서 휴식 중인 기린 심장은 휴식 중인 인간 몸 전체보다 더 많은 에너지를 사용하며, 실제로 비슷한 크기 다른 어떤 포유류 심장보다도 더 많은 에너지를 사용한다.

그러나 Journal of Experimental Biology에 발표된 새로운 연구에서 보여주듯이, 기린 심장은 중력에 맞서 싸우는 데 알려지지 않은 조력자, 바로 길고 긴 다리가 있다.

'엘라프elaffe'를 만나보자

새로운 우리 연구에서는 일반적인 성체 기린이 혈액을 펌핑하는 데 드는 에너지 비용을 정량화하고, 다리는 짧지만 목이 길어 같은 나무 꼭대기 높이까지 올라갈 수 있는 가상 동물과 비교했다.

이 동물은 흔한 아프리카 엘랜드eland 몸과 기린 목을 프랑켄슈타인처럼 조합한 것이다.

우리는 이 동물을 "엘라프"라고 명명했다.

엘라프는 전체 에너지 예산 무려 21%를 심장에 사용하는 반면, 기린은 16%, 인간은 6.7%를 심장에 사용한다.

기린은 긴 다리로 심장을 머리 가까이로 들어 올림으로써 음식에서 섭취하는 에너지 5%를 순절약한다.

이렇게 절약한 에너지는 1년 동안 1.5톤 이상 식량에 해당하며, 이는 아프리카 사바나 생사를 가를 수 있는 중요한 요소다.

기린의 작동 방식

동물학자 그레이엄 미첼Graham Mitchell은 그의 저서 『기린의 작동 방식How Giraffes Work』에서 기린 조상들이 긴 목으로 진화하기 전에 긴 다리를 지니고 있었다고 밝힌다.

에너지 관점에서 보면 이는 타당하다.

긴 다리는 심장 일을 더 쉽게 만들고, 긴 목은 심장 일을 더 어렵게 만든다.

그러나 긴 다리의 진화에는 그에 따른 대가가 따랐다.

기린은 물을 마실 때 앞다리를 벌려야 하기 때문에 포식자가 나타나면 일어나 도망치기가 어렵고 느려진다.

통계에 따르면 기린은 모든 먹이 포유류 중 물을 마시지 않고 물웅덩이에서 나올 가능성이 가장 높다.

목은 얼마나 길어질 수 있을까?

심장의 에너지 소비량은 목의 높이에 정비례하므로 한계가 있을 것이다.

용각류 공룡인 기린파티탄Giraffatitan은 베를린 자연사 박물관 바닥에서 13미터 높이로 우뚝 솟아 있다.

목 높이는 8.5m로, 머리까지 혈액을 공급하려면 약 770mmHg 혈압이 필요하다.

이는 일반 포유류 약 8배에 달하는 수치다.

심장이 그 혈액을 펌프질하는 데 드는 에너지 비용이 신체 나머지 부분 전체가 소모하는 에너지 비용을 초과했을 것이기 때문에 이는 있을 수 없는 일이다.

용각류 공룡들은 머리를 그렇게 높이 들면 기절할 뻔했다.

사실, 역사상 어떤 육상 동물도 성체 수컷 기린 키를 넘을 수 없었을 것이다.


Journal information: Journal of Experimental Biology 
Provided by The Conversation