북극곰 빙상 생활 생존력 비밀은 발바닥 유두에

by Bob Yirka, Phys.org

북극곰 발바닥 거친 돌기bumps (사진)는 눈 위에서 뛰어난 접지력을 제공한다. 출처: Journal of The Royal Society Interface (2022). DOI: 10.1098/rsif.2022.0466

(2022년 11월 2일) 오하이오 주 애크런Akron 대학교 연구진 세 명이 북극곰 발바닥 미세 구조인 유두papillae에 초점을 맞춰 연구를 진행했다.

이 유두는 접지력을 향상시키는 역할을 한다.

Nathaniel Orndorf, Austin Garner, Ali Dhinojwala로 짜여진 연구진은 이 연구 결과를 Journal of the Royal Society Interface에 발표했다.

기후 변화가 진행됨에 따라 전 세계 생태계가 변화하기 시작했다.

북극곰과 같은 생물들이 서식하는 북극도 그중 하나다.

과학자들은 이러한 생태계 변화가 식물과 야생 동물에 미치는 영향을 연구한다.

이번 연구진은 북극곰이 생존에 필수적인 얼음 손실로 언론의 주목을 많이 받고 있다는 점에 주목했다.

하지만 북극곰의 해부학적 구조 중 아직 제대로 연구되지 않은 부분이 많다는 점도 지적했다.

이에 연구진은 북극곰 발에 대한 연구를 진행했는데, 연구진은 발이 북극곰 생존에 중요한 역할을 한다고 추정했다.

이전 연구에서는 북극곰 발톱이 다른 곰들에 비해 짧고, 발바닥 크기도 몸집에 비해 작다는 사실이 밝혀졌다.

하지만 발바닥 아래쪽에 자라 접지력을 높이는 미세 구조물인 유두에 대해서는 연구가 미흡했다.

이번 연구는 곰들의 발바닥 유형을 비교하는 간단한 조사에서 시작했다.

북극곰polar bears 외에도 검은곰과 갈색곰black and brown bears 발바닥에도 돌기가 있지만, 말레이곰sun bears에는 없다는 것을 발견했다.

또한 북극곰 발바닥 돌기가 다른 두 종 돌기와 모양이 다르다는 점도 주목했다.

이를 바탕으로 더 자세히 살펴보았고, 북극곰의 발바닥 돌기, 즉 융기된 부분이 다른 두 종보다 더 높다는 것을 확인했다.


연구진은 더 높은 유두가 특정한 기능을 할 것이라고 추측하여 북극곰 발바닥의 3D 모델을 만들었고, 그 결과 높은 유두가 접지력traction을 향상시킨다는 것을 보여주었다.

이는 대부분의 시간을 얼음 위를 걷는 북극곰에게 중요한 특징이다.

더 구체적으로, 연구진은 북극곰 유두가 갈색곰이나 검은곰 유두보다 1.5배 더 높다는 것을 발견했다.

또한, 높은 유두는 북극곰 발바닥 표면적을 1.3배 더 넓게 만들어 마찰 전단 응력을 30~50% 증가시키는 것으로 나타났다.

More information: Nathaniel Orndorf et al, Polar bear paw pad surface roughness and its relevance to contact mechanics on snow, Journal of The Royal Society Interface (2022). DOI: 10.1098/rsif.2022.0466 

Journal information: Journal of the Royal Society Interface 
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