Marine vertebrates (해양 척추동물) 어류 (Fishes) 무악어류 (Jawless fishes) 연골어류 (Cartilaginous fishes) 경골어류 (Bony fishes) 양서류 (Amphibians) 해양파충류 (Marine reptiles) 바다새 (Seabirds) 해양표유류 (Marine mammals)

어류 (Fishes) 최초의 어류: 약 5억년 전 해양에서 4억 2500만년 전 쌍으로 된 지느러미와 턱 (jaws)가 없었음 Scavenger (부식동물), 바다 바닥에서 feeding 4억 2500만년 전 쌍으로 된 지느러미와 턱 (jaws)을 가진 어류가 나타남 먹이를 얻는데 효과적임 대부분의 어류가 턱을 가진 종으로 대치됨 (예외: 무악어류) 다른 모든 척추동물을 합한 것보다 종수와 개체수가 많음 30,000여종 중 40%는 일생의 일부 또는 전부를 담수에서 60%는 해양에서만 생활

무악어류 (Jawless fishes) 턱이 없으며 둥근 입 (원구류), 쌍으로 된 지느러미가 없음 두꺼운 피부로 덮여있다 Skeleton: cartilage (연골)로 구성 몸에 비늘이 없음 퇴적물 위에 서식, 갯지렁이 또는 죽은 생물을 섭식 칠성장어, 먹장어: 100여종이 보고됨 먹장어 (Hagfishes, slime eels, 꼼장어) Vertebrae (척추) 가없음, 일부 학자는 척추동물로 여기지 않음 해양에서만 서식 60여종 칠성장어 (Lampreys) 먹장어와는 달리 담수와 해수 모두에 서식 산란은 담수에서 다른 동물의 몸 표면에 부착할 수 있는 이빨을 가진 입 40여종

먹장어 (hagfish)

칠성장어

연골어류 (Cartilaginous fishes) Skeleton: cartilage (연골)로 구성 2억 8천만년 전 이빨이 있는 턱, 쌍으로 된 지느러미 Skin: placoid scales (방패비늘) 일반적으로 sandpaper-like covering 일부 고래를 제외하고 현존한 척추동물 중 가장 몸집이 큰 종을 포함 Whale shark (고래상어): plankton feeding (filter feeder) 15m 이상

Whale shark (고래상어)

연골어류 (Cartilaginous fishes) 전체 어류 중 극히 일부 만 연골어류 (어류: 3만여 종) 750여 종 (상어, 가오리) 400여종의 상어와 약 350종의 가오리류 대부분 해양 종 부레가 없으므로 물 속에서 다소 음성 부력 지속적으로 움직이지 않으면 가라앉는다 큰 간 (liver)으로 부력을 조절 간이 전체 상어 무게의 20% 까지 차지 간의 주성분: Squalene (oily material) Squalene’s density: 0.8 g/cm3 Density of seawater: 1.02 – 1.029 g/cm3

연골어류의 Reproduction 체내수정을 함 (internal fertilization) 3 reproductive modes를 가짐 1. Oviparity (난생): Whale shark, bullhead shark 딱딱한 껍질을 가진 알집을 낳음 알집속에서 embryo 발생 2. Ovoviviparity (난태생): saw shark 알이 어미의 uterus (자궁)에서 부화 placental connection (태반과의 연결, 탯줄)이 없음 큰 yolk (난황)을 가짐 3. Viviparity (태생): hammerhead shark 가장 최근에 진화된 형태 Embryo가 어미의 uterus와 연결: 탯줄을 통해 모체로부터 영양분 흡수 (배꼽)

Oviparity

연골어류의 osmoregulation (삼투조절) 체액의 농도가 해수와 유사 많은 양의 질소계 물질을 함유 주로 urea (요소) 또는 trimethylamine oxide (TMAO) CO(NH2)2 – urease의 의해 NH3로 분해 홍어

상어 (Sharks) 후각이 발달 Lateral line system (측선계) 상어의 이빨은 계속 교체됨 상어 뇌의 약 2/3가 후각 정보 processing에 관여 백만분의 1 수준으로 희석된 피냄새 감지 Lateral line system (측선계) 물의 미세한 움직임도 감지 상어의 이빨은 계속 교체됨 일생 동안 3만개까지도 교체됨

Skates and rays (가오리류) 납작한 body Skates (홍어) Ray (가오리) Fin을 물결모양으로 움직여 수영 꼬리에 venomous spines (독침)이 없음 Oviparous (난생) Ray (가오리) Fin을 위 아래로 움직여 수영 (새처럼) 꼬리에 venomous spines이 있음 (stingray) Ovoviviparous (난태생) Manta ray: 폭 7m, 1400kg 이상

Skates Ray

Ray spines

Skate egg case

Manta ray (쥐가오리)

경골어류 (Bony fishes) Bone, bone scales 척추동물 중 가장 많은 수 27,000여종 현존하는 어류의 약 95%, 척추동물의 약 50% 해양 척추동물 중 가장 우점 중성부력에 도움을 주는 부레 (swim bladder) 빠른 속도, 빠르게 헤엄치는 어종은 근육 속 에 산소를 저장할 수 있는 myoglobin이라는 단백질을 가짐, 근육이 붉은색으로 보임 따라서 빠르게 움직이는 참치 등은 적색근을 많이 가짐 사회 체제, 방어적인 무리 형성 큰 경제적 가치 매년 약 7000만 톤의 경골어류가 어획

경골어류 (Bony fishes) 서식지에 따라 다양한 체형을 가짐 유선형: 빠르게 헤엄치는 종 (ex. 참치)

Fish migrations (회유) Daily or seasonally Daily migrations Feeding 이나 predator avoidance와 관련되어 있음 Seasonal migration 산란, 수온변화, feeding 과 관련됨 일부 종의 migration은 seawater 내에서만 일어남 일부 종은 freshwater 와 seawater 사이에서 일어남 산란을 위해 freshwater에서 saltwater로 이동: catadromous (강하성) – 뱀장어 산란을 위해 seawater 에서 freshwater로 이동: anadromous (내선형) – 연어

해양 어류가 직면하고 있는 문제와 적응 해수에 사는 자체가 여러 가지 문제점을 제공 1) Locomotion (이동) 물은 공기보다 밀도는 1000배, 점성은 100배 움직임을 방해한다 효율적인 유영을 위해 유선형의 체형 2) 수심유지 연골어류는 부레가 없으므로 계속 움직여야 함 천천히 움직이는 경골어류에서 부레가 발달되어 있음 빨리 유영하는 많은 경골어류 들은 부레가 퇴화 빨리 움직이는 포식자는 깊은 수심까지 순간적으로 오르내리며 먹이추적 체내 기체의 부피는 수심에 따라 급격히 변화하므로 부레의 파열 위험

해양 어류가 직면하고 있는 문제와 적응 3) 호흡 (기체교환) 아가미를 통해 산소와 이산화탄소 교환 활동적인 어류는 아가미 표면적이 몸 표면적의 10배 이상 아가미를 통한 gas exchange는 매우 높은 효율을 가짐 아가미를 통과하는 물 속의 산소 중 약 85%를 몸 속으로 흡수 육상 척추동물의 경우 허파를 통과하는 공기 중의 산소를 약 25% 정도만 흡수 Countercurrent system (역류 시스템)을 발전시킴 물이 입으로 들어와 아가미로 빠져나감 느리게 움직이는 어류: 입 속 공간을 수축시켜 물을 아가미로 보냄 빨리 움직이는 어류: 입을 벌리고 움직임 움직이지 못할 경우: 생존 불가능

Countercurrent system 아가미속 혈액의 흐름과 아가미를 통과하는 물의 흐름을 항상 반대방향이 되게 함 따라서 아가미로 들어온 혈액을 항상 산소농도가 높은 물과 만나게 됨 아가미가 산소를 효과적으로 흡수

해양 어류가 직면하고 있는 문제 4) Osmoregulation (삼투조절) 해양 무척추동물과 원시어류 (무악어류, 연골어류)들은 해수의 염분과 거의 동일한 농도의 체액을 가짐 진화된 척추동물 (경골어류 포함)의 체액은 해수의 약 1/3 농도 해수에 비해 저장액 (hypotonic) 해산경골어류의 경우 삼투에 의해 체내의 물이 지속적으로 빠져나감 담수어류는 지속적으로 물이 흡수된다 따라서 삼투조절 능력을 가짐

해양 어류가 직면하고 있는 문제 담수어류 절대 물을 마시지 않음 큰 신장 아가미를 통해 물로부터 염을 계속적으로 흡수 체내로 흡수된 물을 묽은 농도의 배설물로 배출 배설물 속의 염을 재흡수 아가미를 통해 물로부터 염을 계속적으로 흡수 해양경골어류 능동적으로 입을 통해 물을 마심 아가미 속의 염분비세포를 통하여 염을 능동적으로 배출 적은 양의 물 배설 삼투조절을 위하여 많은 양의 energy를 소모 연골어류 체액에 요소를 함유하여 체액의 농도가 외부 농도와 거의 동일 구성 성분은 다를지라도 전체적인 양은 비슷함