Why fish are better at breathing than you are - Dan Kwartler

번역: Jinsol Song 검토: DK Kim

In 2019, Eliud Kipchoge finished a Vienna marathon

2019년 엘리우드 킵초게는 비엔나 마라톤에서

in one hour, 59 minutes, and 40 seconds.

1시간 59분 40초 만에 완주했습니다.

This staggering time broke the two-hour barrier

2시간 장벽을 깨트린 놀라운 기록이었는데

that most runners previously deemed impossible.

그동안 선수들 대부분이 불가능하다고 여겼었죠.

However, some researchers weren't as surprised.

하지만 일부 연구자들은 그다지 놀라지 않았습니다.

Recent studies investigating if humans could maintain such a high pace

인간이 마라톤 내내 빠른 속도를 유지할 수 있는지 조사한 연구에 따르면

for the length of a marathon had found that elite runners

실력 좋은 선수들은 일반인들에 비해

can take in twice as much oxygen as non-runners.

산소를 두 배나 더 섭취할 수 있습니다.

And it’s likely that this superhuman ability played a role in Eliud’s victory.

이러한 초인적인 능력이 엘리우드의 성공에 영향을 미쳤을 확률이 높죠.

But when it comes to breathing efficiently,

하지만 호흡 효율성 면에서는

not even the best runners in the world can compete with the average fish.

세계 최고 수준 달리기 선수라도 평범한 물고기와 경쟁할 수 없습니다.

That’s right— you’re looking at some of the best breathers on Earth;

맞습니다, 물고기가 지구에서 최고로 호흡을 잘합니다.

which actually makes sense when you consider how little oxygen there is

수생 환경에 산소가 얼마나 적은지를

in their aquatic environments.

생각해 보면 말이 되죠.

Fish can breathe in a variety of ways,

물고기는 다양한 방법으로 호흡할 수 있지만,

but the most common is through the use of gills.

가장 일반적인 방법은 아가미를 사용하는 것입니다.

These branching organs typically come in four pairs,

가지가 갈라진 이 기관들은 일반적으로 네 쌍으로 구성되며

all enclosed in gill chambers.

모두 아가미 방에 들어 있습니다.

These chambers are protected by opercle, or gill covers,

아가미방은 아감딱지, 즉, 아가미 덮개로 보호되는데

which are just as essential to underwater breathing as the gills themselves.

이는 수중호흡에 아가미만큼이나 중요하죠.

When most fish take a breath,

대부분의 물고기는 숨을 쉴 때,

they first close these covers and take a gulp of water.

우선 아가미 덮개들을 닫은 후 물을 한 모금 마십니다.

Then, they open their opercle,

그 다음 아감딱지를 열어서

creating a pressure differential that pulls water through the gills,

압력 차이를 만들어 아가미 사이로 물을 보냅니다.

which are composed of thread-like filaments spaced evenly along a gill arch.

아가미는 아가미 아치를 따라 균일하게 배열된

실 모양으로 아주 가는 섬유로 이루어져 있죠.

These filaments are covered in countless small blood vessels called capillaries,

이런 가는 섬유에는 모세혈관이라는 수많은 작은 혈관이 들어 있으며,

in addition to tiny extensions known as gill lamellae

또한 아가미 박막층이라는 작은 연장부들이 있어서

which further increase the gill’s surface area.

아가미의 표면적이 더욱 넓아집니다.

When water passes over these capillaries,

물이 이 모세혈관을 통과할 때,

the membrane is thin enough for the fish’s red blood cells

모세혈관 조직막이 얇은 덕에 물고기의 적혈구가

to pull dissolved oxygen from the water into the bloodstream.

물에 녹아 있는 산소를 혈류로 끌어들일 수 있습니다.

And just like when we breathe with our lungs,

우리가 폐로 숨을 쉴 때와 마찬가지로

this process releases carbon dioxide,

이 과정에서 이산화 탄소가 배출되는데,

which passes out into the water through the open gill cover.

열린 아가미 덮개를 통해 물 속으로 배출되지요.

This technique only works underwater—

이 기술은 수중에서만 효과가 있는데,

on the surface, the pressure differential created by opening and closing gill covers

물 밖에서는 아가미 덮개를 열고 닫을 때 생기는 압력 차이가

isn’t strong enough to pull in sufficient air.

공기를 충분히 끌어들일 만큼 강하지 않기 때문이죠.

But under the surface, it’s remarkably efficient.

하지만 수면 아래에서는 놀라울 정도로 효율적입니다.

Inside the lamellae, blood flows in the opposite direction to the water,

아가미 박막층 내부에서는 혈액이 물과 반대 방향으로 흐르며,

creating a counter-current system that optimizes gas exchange.

이로 인해 기체 교환을 최적화하는 역류가 형성됩니다.

In fact, gills can absorb roughly 75% of the oxygen passing through them;

실제로 아가미는

아가미를 통과하는 산소의 약 75% 를 흡수할 수 있습니다.

that’s twice the percentage of oxygen our lungs extract from a breath of air.

이는 폐가 공기를 들이마실 때 흡수하는 산소의 두 배이지요.

Fish also breathe much more frequently than we do.

또한 물고기는 우리보다 훨씬 더 자주 호흡합니다.

The average adult human breathes 12 to 18 times a minute,

평균 성인은 분당 12회에서 18회 정도 호흡을 하는데

while most fish pull water over their gills

대부분의 물고기가 아가미로 물을 보내는 것은

anywhere from 20 to 80 times a minute.

분당 20회에서 80회 정도입니다.

Those numbers would raise even a marathoner’s eyebrows.

마라톤 선수마저도 놀랄 만한 횟수이죠.

Thanks to this fast, frequent, and efficient breathing

이렇게 빠르고, 빈번하고, 효율적인 호흡 덕분에

fish process far more oxygen than we do.

물고기는 우리보다 산소를 훨씬 더 많이 흡수합니다.

It's also why some species can live at great depths.

일부 어종이 아주 깊은 곳에서도 살 수 있는 이유이기도 하죠.

Bodies of water get most of their oxygen from the surface,

수역은 대부분의 산소를 표면에서 공급받으며,

where O2 dissolves into the water and begins circulating.

그곳에서 O2는 물에 녹아 순환하죠.

But further down, there are oxygen minimum zones,

하지만 더 아래로 내려가면 산소 극소 지역이 있습니다.

with concentrations as low as 0.5 milligrams of oxygen per liter.

산소 농도가 낮아서 리터당 0.5 밀리그램에 불과합니다.

To get the oxygen they need,

이러한 수심에 사는 물고기들은

fish living at these depths rely on increased gill ventilation

필요한 산소를 얻기 위해 아가미의 환기를 늘리고

and hearts that pump high volumes of oxygenated blood throughout the body.

몸 전체에 산소가 풍부한 혈액을 많이 공급하는 심장에 의존합니다.

Even with these tricks, sometimes there's still not enough oxygen to go around,

이러한 방법에도 불구하고 산소가 충분하지 않을 때가 있습니다.

forcing fish to adapt more extreme solutions.

그럴 때는 더 극단적인 해결책을 찾아야 하죠.

For example, the Australian lungfish lives in a habitat

예를 들어 호주 폐어가 서식하는 지역은

where the water level drops precipitously in August and September,

8월-9월에 수위가 급격히 떨어지기 때문에

making it almost impossible to survive with gills alone.

아가미만으로는 생존이 거의 불가능합니다.

Fortunately, these fish have gills and lungs.

다행히 이 물고기들은 아가미와 폐가 있습니다.

Using their long, thin limbs,

길고 가느다란 팔다리를 이용해

they can lift their mouths above the surface and take deep breaths of air,

수면 위로 입을 내놓은 채 깊은 숨을 마심으로써

allowing them to survive out of the water for several days.

물 밖에서도 며칠 동안 살아남을 수 있죠.

And other species of lungfish can survive above ground even longer

그리고 다른 폐어종은 지상에서 더 오래 생존할 수 있는데

in cocoons of mud and mucus.

진흙과 점액으로 뒤덮인 고치속에서 버팁니다.

Fortunately, for most fish these extreme adaptations aren’t necessary.

다행히도, 대부분의 어류는 이러한 극단적인 적응이 필요하지 않습니다.

After all, 71% of Earth is covered in H2O,

결국 지구의 71%는 물로 덮여 있어서

giving these aquatic animals plenty of room to flaunt their gills’ skills.

수생 생물들이 아가미 능력을 뽐낼 공간은 충분하니까요.