춘천교육지원청 영재교육원 과학 2024 멸치 해부 실험 (by 봄내중학교 - 봄내중 고준)

춘천교육지원청 영재교육원 과학 2024

멸치 해부 실험

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어류의 신체

■ 피부와 비늘

피부란 생명체인 몸의 가장 바깥을 덮고 있는 조직을 말한다. 어류의 피부 또한 몸을 보호하며 삼투압에서 차이가 있는 외부의 물과 자신의 체액 사이의 방벽 역할을 한다. 즉, 바다에서는 짠 바닷물이 몸 속으로 침투하는 것을 방지하고 강에서는 농도가 높은 체액이 바깥으로 희석되지 않도록 막아주는 것이 피부의 중요한 역할 중의 하나인 것이다.

어류의 피부는 표피와 진피로 되어 있으며 몸을 보호하는 작용과 감각 기능도 함께 가지고 있다. 또한, 여러 종류의 색소포들이 여러 형태로 배열되어 종마다의 각기 독특한 체색과 무늬를 나타내기도 있다.

대부분 어류의 피부는 비늘로 덮여 있지만 비늘을 가지지 않은 종들도 있다. 어류 중에서 가장 원시적인 형태의 먹장어가 그 예인데, 먹장어는 비늘이 없으며 단지 체측을 따라 발달한 점액선에서 많은 양의 점액이 분비되어 피부를 매끄럽게 유지함으로써 자신의 피부를 보호한다.

미꾸라지, 뱀장어, 베도라치 등은 피부가 매끄러워 비늘이 없어 보이지만 사실은 비늘이 퇴화하여 살 속에 파묻혀 있다. 이들 종 역시 딱딱한 비늘이 없는 대신 점액선이 잘 발달하여 점액으로 몸을 감싼다. 이 점액은 몸 표면의 마찰을 줄이고 기생 생물이 붙는 것을 막아 주며 체내 삼투압을 조절하는 기능을 갖고 있다.

비늘은 진피성으로 방패비늘(상어, 가오리), 코스민비늘(폐어), 굳비늘(철갑둥어), 둥근비늘(잉어류, 대구, 정어리 등) 및 빗비늘(농어, 참돔 등 대부분 경골어류)로 나누어진다. 복어와 같은 종의 비늘은 독특한 가시 형태로 변화되었으며 그 중에 가시복은 긴 가시 형태의 비늘을 일으켜 세웠다가 눕혔다가 할 수 있다. 거북복은 큰 비늘이 서로 붙어서 상자 모양의 외부 골격을 형성한 독특한 비늘을 갖고 있다. 또, 상어처럼 이빨 조직과 유사한 조직으로 비늘이 발달한 종도 있다.

상어의 비늘 구조

벵에돔의 해부도

각종 어류의 창자 굴곡

어류의 심장 구조

경골어류의 등지느러미 가시와 줄기

■ 옆줄

붕어, 잉어, 농어, 참돔 등 어류의 몸을 보면 머리 뒤에서 꼬리까지의 체측에 직선이 보이는데, 자세히 보면 비늘마다 구멍이 뚫려 있는 것을 볼 수 있다. 이처럼 비늘을 가진 종들은 비늘에 하나씩의 구멍이 뚫려 있으며, 이 구멍들은 몸 속에서 서로 연결되어 있고 그 속에 점액이 가득 차 있다. 이를 옆줄(lateral line)이라 하며 어류의 감각 기관 중의 하나로 볼 수 있다.

옆줄 기관에선 물의 흐름, 수압, 진동 등 외부 자극을 감지한다. 물 속에서 살아가는 어류들은 옆줄 기관에서 감지되는 환경 변화에 매우 민감할 수밖에 없는데, 특히 해마다 가뭄의 정도에 따라 물이 말라버리거나 홍수를 겪어야 하는 연못, 늪, 하천에 사는 잉어, 붕어, 미꾸라지 등의 담수어는 물 속에서의 그러한 환경 변화의 감지가 생존의 필수 요건이었다.

대부분의 어류들은 이러한 옆줄 기관을 체측에 하나씩 갖고 있는데 어떤 종들은 두 개 혹은 더 많은 수의 옆줄을 지니기도 한다. 연안에서 흔히 볼 수 있는 쥐노래미는 네 줄의 옆줄을 갖고 있어 한 줄을 갖고 있으면서 형태가 유사한 노래미와의 분류 형질이 되기도 한다. 또, 정어리처럼 옆줄을 갖지 않은 종들도 있으며 은상어처럼 머리에 몇 개의 옆줄 기관(머리 옆줄)을 가진 종들도 있다.

■ 꼬리지느러미

흔적적으로 남아 있는 척추로 미루어 보아 사람도 옛날에는 제법 쓸만한 꼬리가 있었던 동물이라 추정된다. 물 속에 사는 어류의 꼬리(항문 뒤에서 꼬리지느러미 시작 부분까지를 일컬음)는 비교적 길며 그 끝에 각양각색의 꼬리지느러미를 갖고 있다. 어류는 꼬리를 사용하여 전방으로 나아가는 추진력을 얻는다. 환도상어와 같은 종은 크게 발달된 꼬리지느러미를 휘둘러 먹이를 모으기도 하며, 산란을 위하여 강으로 돌아온 연어는 꼬리를 사용하여 강바닥을 파헤쳐 알을 낳을 장소를 만들기도 한다. 꼬리지느러미는 척추의 뒤끝으로 지지되어 있는데, 그 기능이 다양한 만큼 그에 따른 모양도 다채로워 형태에 따라 몇 가지로 나뉜다.

가오리류처럼 꼬리지느러미가 퇴화되어 긴 회초리 모양으로 된 종이나 상어처럼 상하엽이 대칭되지 않는 꼬리(부정미, 不正尾)를 갖는 무리도 있지만, 많은 어류들이 상하엽으로 이루어진 꼬리(정미, 正尾)를 갖고 있다. 망둥어, 나비고기, 가물치와 같은 종은 부채와 같은 둥근형의 꼬리지느러미를 갖고 있지만 골격상으로 보면 상하엽의 형태를 가진 종과 같은 구조이다. 모양은 상하엽의 전형적인 형태를 갖고 있지만 골격 구조가 다른 대구, 명태 등의 꼬리지느러미는 동형미(同形尾)로 구분하기도 한다.

꼬리 지느러미의 다양한 형태

■ 이빨

먹이를 먹고 소화시키기 위하여 가장 먼저 ‘일’을 해야 하는 기관이 이빨이다. 특히 물 속에서 살아온 어류에게 이빨이란 육상 동물들의 손의 역할까지 겸해야 했던 중대한 기관이었는데, 왜냐 하면 육상 동물의 팔에 해당하는 기관이 유영이나 몸 균형을 잡는 가슴지느러미로 발달해 버렸기 때문이다.

모든 물고기들이 다 그런 것은 아니지만 육식성이 강한 종이나 먹이를 만날 확률이 낮은 심해산 어류의 경우는 한번 만난 먹이를 놓치지 않도록 크고 날카로우며 강한 이빨을 갖게 되었다.

양턱을 갖지 않고 숙주에 달라붙어 기생 생활을 하는 먹장어는 혀와 구강 벽면에 이빨을 갖고 있으며 해마나 실고기처럼 전혀 이빨을 갖지 않는 종도 있다. 전어, 멸치, 정어리 등은 거의 흔적적인 이빨만을 갖고 있다.

물고기가 갖는 이빨로는 턱니, 입천정니, 혓바닥니 및 목니가 대표적이다. 턱니는 주로 육식성이 강한 종들에서 발달하는데, 그 모양에 따라 송곳니, 원뿔니, 앞니, 어금니의 4가지로 나누어진다. 백상아리(백악상어), 청상아리 등 대형 상어가 갖는 이빨은 턱니 중에서도 대표적인 송곳니로써 대형 먹이를 물어뜯기 위하여 이 가장자리에 톱니가 발달해 있다. 가다랑어·삼치는 원뿔니, 복어·쥐치는 앞니를 가지며 참돔·감성돔 등은 어금니를 가진다. 송어·연어류에서는 입천정니·혓바닥니가 발달되어 있고, 잉어·붕어 등 잉엇과 어류에는 목니가 잘 발달해 있다.

어류의 다양한 이빨 형태

갯장어의 이빨

돌돔의 이빨

참돔의 이빨

■ 무늬

어류들은 자신이 살고 있는 환경이나 자신의 생태에 맞는 독특한 색과 무늬를 가진 체색을 갖게 되는데, 이는 사람의 옷에 해당한다 할 수 있다. 특히, 잡아먹고 먹히는 살벌한 생존 경쟁이 항상 함께 하는 수중 세계에서 적절하게 자신의 몸을 치장하거나, 저마다의 체색으로 동종임을 확인하며 암수를 만나야 하므로 종마다 다양한 무늬나 색을 갖게 될 수밖에 없었을 것이다. 한 종씩 자세히 살펴보면 일류 디자이너도 흉내낼 수 없는 멋진 체색과 무늬를 갖고 있음을 알 수 있다.

어류의 체색은 몸 속에 있는 색소 세포와 광채 세포로 나타나게 된다. 색소 세포에는 흑색소포, 황색소포, 적색소포 등이 있는데, 이 중 흑색소포는 몸 속에서 만들어지지만 다른 색소포들은 먹이로부터 몸 속에 축적되는 것으로 알려져 있다. 광채 세포는 구아닌, 아데닌 등을 함유하는 세포로 은색이나 무지개 색을 내는 색소이며 갈치 표면에 반짝이는 은색도 이들 색소 때문이라 할 수 있다.

체색은 주위 환경이나 생리 상태에 따라 변하며 이를 보호색, 경계색, 표지색 등으로 부른다. 넙치, 가자미가 자신이 있는 주위 환경의 색에 반응하여 체색을 마음대로 조절하는 것은 이미 잘 알려진 사실이다.

어류의 무늬는 가로무늬와 세로무늬로 나누어 표현하는데, 대부분의 어류들이 등을 위쪽으로 한 채 헤엄치기 때문에 가로·세로란 표현에 혼동이 온다. 학술적으로 가로무늬라고 하는 것은 능성어, 돌돔 등의 무늬로 물고기를 사람처럼 머리를 위쪽으로 척추가 아래쪽으로 가도록 세웠을 때 가로로 그어진 무늬를 말한다. 물 속에서 헤엄치고 있을 때에는 당연히 세로로 보인다. 반면, 어류의 세로무늬라 함은 벤자리처럼 머리에서 꼬리 쪽으로 그어진 무늬로 이들이 헤엄치고 있을 때는 가로무늬처럼 보인다. 물고기의 유영 자세가 사람과는 다르기 때문에 이처럼 단어의 혼란이 있다.

세로무늬(벤자리)와 가로무늬(돌돔)

■ 위

위라 함은 먹이가 입을 통하여 뱃속으로 들어가서 저장되고 처음으로 소화 작용을 거치는 곳이다. 위에는 위선이 발달하여 염산이나 단백질 분해 효소가 분비된다. 어류 위의 형태는 I형, U형, V형, Y형, ㅏ형 등으로 다양하다.

● I형 : 원통 모양으로 곧고 식도에서 직선으로 창자에 연결되는 형으로 뱅어, 복어 등에서 볼 수 있다.
● U형 : 분문부와 유문부가 완만한 U자형으로 휘어진 것으로 전어, 빙어 등이 대표적이다.
● V형 : 참돔, 연어, 독가시치 등의 어종에서 볼 수 있으며 유문부와 분문부가 V자형으로 이어진 위이다.
● Y형 : 유·분문부, 맹낭부가 고르게 발달된 표준형 위라 할 수 있으며 청어, 멸치, 뱀장어 등에서 볼 수 있다.
● ㅏ형: 맹낭부가 현저하게 발달된 형으로 고등어, 대구, 다랑어, 볼락 등의 위 형태이다.

숭어 내장에서 쫄깃쫄깃한 맛이 일품으로 ‘밤’이라 불리는 것도 위인데, 이는 유문부의 근육이 매우 발달되어 모래주머니처럼 된 것이다. 여기에는 위선이 발달되어 있지 않다. 전어에도 이와 같은 위가 있으며, 전어 내장 젓갈은 ‘전어밤젓’이라 하여 그 독특한 맛으로 유명한데, 숭어에서처럼 근육이 발달된 전어의 위이다.

어류의 소화 기관

한편, 어류 중에는 위를 가지지 않는 종도 의외로 많은데 잉어, 학공치, 복섬, 날치, 망상어, 놀래기, 먹장어 등이 그렇다. 또, 씬뱅이, 대구, 아귀 및 풍선장어와 같은 일부 심해어는 큰 먹이를 만났을 때 한입에 삼켜 버릴 수 있도록 위를 부풀리거나 자신보다 큰 먹이를 먹을 수 있을 만큼 거대한 위를 갖기도 한다.

■ 아가미

물 속에서 생활하는 어류들은 물 속에 녹아 있는 산소를 흡수하여 살아가는데, 그 역할을 맡고 있는 기관이 바로 아가미이다. 아가미의 구조는 원구류, 연골어류, 경골어류에서 각각 다르게 발달해 왔으며 원구류의 경우는 아가미를 지지하는 새궁이 발달해 있지 않다.

경골어류의 아가미는 새궁(gill arch), 새파(gill raker), 새엽(gill filament)으로 이루어져 있다. 새궁에는 수많은 빗 모양의 새엽이 발달해 있고 이 새엽에는 그물 모양으로 혈관이 분포하는 무수히 많은 작은 새판(gill lamellae)이 발달해 있어 여기에서 산소와 탄산가스의 교환이 이루어진다.

아가미의 구조

어항 속의 붕어가 계속하여 입을 열었다 닫았다 하는 것도 숨이 가빠서 그런 것이 아니라 산소 호흡을 위한 기본 운동 즉, 입으로 물을 삼키고 아가미 뚜껑을 통하여 배출하는 아주 기초적인 동작일 뿐이다. 이와 같은 아가미 개폐 운동은 종마다 다르며 수온, 산소분압 같은 환경 요인에 따라서도 크게 달라진다.

아가미는 이처럼 어류의 생존에 반드시 필요한 기관이지만 물고기 요리에서는 그다지 사용되지 않는다. 그러나 대구, 명태의 아가미는 젓갈로 만들어 먹기도 하는데 특히 대구 아가미젓은 유명한 전통 식품 중의 하나이다.

어종에 따라서는 아가미 외에 창자, 피부, 부레 등으로 보조 호흡을 하는 종도 있다. 뱀장어, 베도라치류, 망둥어류 등은 피부 호흡을 하며 미꾸라지는 입으로 공기를 마셔 창자 호흡을 하고 가물치도 공기를 마셔 인후공기실 호흡을 한다.

■ 근육

다른 척추동물들과 마찬가지로 어류도 근육(筋肉)으로 몸과 여러 기관을 움직인다. 어류의 근육은 크게 평활근, 골격근, 심근으로 나뉜다.

소화관, 혈관 등 내장 기관은 자율 신경에 의하여 조절되고 있는 평활근 즉, 불수의근(不隨意筋)이며, 흔히들 ‘살’이라 부르는 골격근(骨格筋)은 길고 큰 근원 섬유로 구성되어 있는 수의근(隨意筋)에 속한다. 그 외에도 심장을 움직이는 심근이 있는데 이 역시 자율신경계에 의하여 움직이는 불수의근에 속한다.

어류 유영의 원동력은 몸통과 꼬리의 양쪽에 줄지어 발달한 측근(側筋)에서 얻어진다. 이 근육 대부분은 체측에 W형으로 발달하여 있으며 이 체측근의 표면에 세로로 발달한 적갈색의 근육 다발이 있다. 이 적갈색 근육을 표면혈합근(表面血合筋)이라 부른다.

표면혈합근은 정어리, 고등어, 삼치 등 회유성이 강한 종에서 잘 발달해 있으며 놀래기, 양태, 가자미 등과 같이 운동력이 약한 종에서는 그 발달이 미약하다. 또 척추골의 양쪽을 따라 뻗어 있는 적색근은 진정혈합근(眞正血合筋)이라 하는데 가다랑어, 다랑어, 청상아리, 악상어 등과 같이 외양 회유성 어종에 잘 발달해 있다. 이 근육은 근육의 기능보다 간과 같은 합성 기능을 갖고 있어 격렬한 유영시 근육의 피로를 풀어 주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

어류 근육의 단면도

■ 감각 기관

어류 또한 그들만의 감각을 이용해 외부 세계와의 다양한 소통을 시도한다. 먹이를 찾을 때 뿐 아니라 적이나 다른 위험 요소를 피해 오랜 시간 생명을 유지하는데 있어서 감각 기관의 발달은 필수적이었던 것이다.

● 시각 : 가장 쉽게 확인할 수 있는 어류 눈의 특징은 눈까풀이 없다는 것이다. 이는 그들이 눈의 건조가 염려되지 않는 물 속에서 생활하기 때문일 것이다. 하지만 별상어·흉상어·까치상어와 같은 종류는 눈의 일부나 전체를 덮어 광선의 양을 조절할 수 있는 순막(瞬膜)이라는 것이 발달되어 있기도 하며, 고등어나 숭어처럼 특정 계절이 되면 눈 주위가 투명한 막으로 덮이게 되는 종들도 있다. 어류 눈에도 각막, 홍채, 동공이 있으나 빛의 밝기에 따른 홍채의 신축성은 없으며 동공의 중앙에는 공 모양의 렌즈가 있어 안대와 렌즈근에 의하여 지지되고 있다.

어류의 실질적인 시각 능력을 결정하는 시세포(視細胞) 층(망막)에는 일반적으로 원추체(圓錐體) 세포와 간체(桿體) 세포가 분포하는데, 간체 세포는 명암 감각에 관여하는 세포로 알려져 있다. 물고기의 색깔 구분 능력에 대해서는 좀더 많은 연구가 필요하지만 대체로 원추체 세포가 그에 관여하는 것으로 알려져 있다. 때문에 원추체 세포가 없는 연골어류는 색맹이라고 볼 수 있다.

감성돔의 눈

참돔의 눈

전기가오리의 눈

홍어의 눈

가숭어의 눈

숭어의 눈

● 촉각 : 어류의 촉각 기관은 옆줄과 같은 관 속에 들어 있는 관기(管器)와 몸의 표피에 줄지어 있거나 흩어져 있는 공기(孔器, Pit organ)로 이루어져 있다. 공기는 육안으로 볼 수 있을 정도로 큰 것과 현미경으로 보아야 할 정도로 작은 것이 있는데, 표층에 나와 있는 것과 피부 깊숙이 들어가 있는 형이 있다. 어류의 머리 부분을 자세히 보면 작은 구멍들이 줄지어 있는 것을 볼 수 있는데 이것이 바로 공기이다. 망둑어과에 속하는 어류들은 종에 따라 이 공기의 배열이 달라 종을 구분하는 형질로 이용되기도 한다.

● 청각 : 어류의 귀는 겉으로 드러나지 않고 비교적 간단한 구조로 머리 속에 존재한다. 즉, 중이(中耳), 외이(外耳), 고막 등의 구조 없이 단순한 내이(內耳)만으로 이루어져 있는 것이다. 내이는 두개골 속에 들어 있으며 엷은 막으로 구성되어 있고 어류마다 조금씩 다른 구조를 갖는다. 귀 전체에는 액체가 가득 차 있으며 음파는 양쪽 내이에 들어 있는 이 액체를 통하여 젤리 물질로 전도되고 이 때 발생하는 작은 털들의 진동이 감각 세포를 자극하여 뇌에 전달된다.

● 미각 : 어류에게는 미뢰(Taste bud)라고 하는 맛을 느끼는 감각 기관이 구강, 혀, 새궁, 새파, 표피 등에 산재해 있다. 미뢰는 대개 플라스크형을 나타내는데 크기, 모양, 분포 상태는 종에 따라 다소간의 차이가 있다. 특히 잉어, 메기, 대구, 촉수 등 수염을 갖고 있는 어류는 이 수염에도 미뢰가 많아 촉각과 미각 기관의 역할을 겸한다.

● 후각 : 외형적으로 튀어나온 코를 갖고 있지는 않지만 대개는 눈 앞쪽에 구멍이 뚫려 있을 정도의 기능적인 코를 지닌다. 구조적으로 볼 때 어류의 코는 구멍을 갖고 있는 주머니 모양이며 사람의 코와는 달리 구강과 연결되어 있지 않다는 것이 특징이다. 대부분 어류의 코는 기본적으로 유사한 구조를 갖고 있으며 비강 내에는 감각 세포를 갖고 있는 많은 수의 후판(嗅板)이 있다. 경골어류의 콧구멍은 대개 2개(날치는 1개)로 이뤄져 있으며 그 속으로 물이 흐르면 후판에서 냄새를 감지하게 된다. 후각 능력이 뛰어나기로 소문난 상어류는 주둥이의 배쪽에 1쌍의 코가 있으며 각각 1개의 비공으로 열려 있다. 후각 발달 정도는 종에 따라 차이가 많으나 특히 야행성 어류 중에 후각이 발달된 종이 많다.

어류의 감각 기관

[네이버 지식백과]어류의 신체 (우리바다 어류도감, 2010. 12. 13., 명정구, 김병일, 이선명, 전길봉)

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