동물들은 어떻게 겨울을 지낼까 (ft.겨울잠)

요즘 말도 안 되게 추운 겨울을 보내고 계실 겁니다. 그래도 인간들은 과학의 발달을 통해 옛날보다는 훨씬 나은 겨울을 보내고 있지만 동물들은 그렇지 않을 겁니다. 동물들은 어떻게 겨울을 지내고 어떻게 겨울잠을 자는지에 대해 알아보려 합니다.
춥고 먹을 게 부족한 겨울은 야생 동물들에게 힘든 계절입니다. 그래서 동물들은 가을이 되면 무척 바쁜 나날을 보냅니다. 미리 먹이를 먹어 몸속에 영양분을 비축하거나 자기만 아는 창고에 먹이를 숨깁니다. 하지만 이런 대비만으로 겨울나기는 쉽지 않습니다.

변온동물의 겨울잠

척추동물은 크게 "정온동물", "변온동물"로 나눕니다. 정온동물은 체온이 떨어지지 않도록 몸에서 계속 열을 만들어내고 바깥 온도와 상관없이 체온을 유지할 수 있기 때문에 추운 겨울에도 바깥 활동을 할 수 있습니다. 반면에 변온동물은 정온동물과 다르게 체온을 조절할 수 없어 주변 온도에 따라 체온이 변합니다.
결국, 변온동물은 추운 겨울이 오면 제대로 활동할 수 없을 뿐 아니라 주변 온도가 영하로 떨어지면 체온이 영하로 내려가 신체가 얼 수 있습니다. 그래서 변온동물들은 진화 과정에서 추운 겨울을 이겨내기 위해 겨울잠을 자게끔 진화되어 왔습니다.
대표적인 변온동물인 양서류와 파충류는 겨울잠을 자기 위해 온도 변화가 작은 물밑이나 땅속으로 들어가고 겨울잠을 자는 동안 체온이 주위 온도와 같아지고 물질대사가 매우 낮아집니다. 그리고 날씨가 따뜻해지는 봄이 될 때까지 심장박동과 호흡이 거의 없는 상태로 겨울잠을 잡니다.

체온 조절을 할 수 없는 변온동물인 뱀

정온동물의 겨울잠

정온동물은 변온동물에서 진화했습니다. 진화 과정에서 정온동물은 살아가는 데 적절한 체온을 일정하게 유지하는 능력을 터득했습니다. 그래서 겨울잠이 필요 없이 겨울을 지냅니다. 그런데 정온동물 중 일부 포유류는 겨울잠을 자기도 합니다.
이 동물들은 대부분 북반구의 중위도에서 고위도에 걸쳐 비교적 추운 지역에 사는데, 최근에는 열대, 아열대 지역에 사는 포유류 중에서도 겨울잠을 자는 동물이 발견됩니다. 이 동물들이 겨울잠을 자는 이유는 먹이를 구하지 못하거나 상위 포식자에게 잡아 먹히지 않기 위함입니다.
겨울잠을 자는 동물들은 곰을 제외하면 대부분 작은 동물들입니다. 동물은 크기가 작을수록 체중에 대한 표면적이 커지고 체중에 대한 표면적이 클수록 열을 외부로 빼앗기기 쉽습니다. 결국 크기가 작은 동물일수록 추운 겨울에 많은 에너지를 섭취하지 않으면 살아가기 어렵습니다. 그래서 겨울잠을 선택합니다.

표면적을 줄여 열의 방출을 막기 위해 구부려 자는 다람쥐

겨울잠을 자는 포유류들은 가을이 끝날 무렵부터 봄이 시작될 때까지 몇 달 동안 땅의 구멍, 동굴, 식물 뿌리 등에서 겨울잠을 잡니다. 겨울잠을 자는 동안 몸에 필요한 영양분 공급은 이들에게 매우 중요한 문제입니다. 겨울 몇 달 동안 계속 자기 위해 여름부터 가을까지 영양분을 최대한 섭취하여 몸속에 지방으로 쌓아두는 종류가 있고, 겨울잠을 잘 곳에 미리 식량을 저장해 두고 겨울잠을 자는 중간에 잠시 깨어나 먹이를 먹으며 영양분을 섭취하는 종류도 있습니다. 또, 이 두 가지 방법을 택하는 종류도 있습니다.
포유류도 겨울잠을 자는 동안 체온이 내려갑니다. 박쥐와 고슴도치, 햄스터 등은 체온이 기온에 맞춰 내려가면서 거의 가사 상태에서 겨울잠을 잡니다. 예를 들어 다람쥐는 체온이 5도까지 내려가고, 평소에 분당 200회 뛰던 심장이 1분에 10회 미만으로 뒵니다. 호흡수도 1분에 몇 회 정도로 평소의 절반으로 떨어집니다. 하지만 너구리, 오소리 등은 체온이 크게 내려가지 않고 물질대사도 크게 떨어지지 않습니다. 그래서 이들은 겨울잠을 자다가 중간에 잠시 깨어 먹이를 먹습니다.
그런데 겨울잠을 자는 동물들은 계속 저체온 상태로 있는 것은 아닙니다. 가끔 체온이 급격하게 원래 상태로 돌아와 깨어나는데 이것은 몸속에 생기는 노폐물을 처리하기 위함입니다. 저체온 상태에서는 노폐물의 처리 능력에 한계가 있기 때문에 가끔 깨어 배뇨와 배변을 합니다.

곰의 겨울잠과 인간의 겨울잠 가능성

곰은 다른 포유류와 좀 다른 겨울잠을 잡니다. 곰은 겨울잠을 자는 동안 체온이 31~35도 정도로 정상 체온인 37도에서 크게 떨어지지 않습니다. 또한, 겨울잠을 자는 동안 전혀 깨지 않고 물을 포함해 먹이를 먹지 않으며 배뇨와 배변도 하지 않습니다. 곰은 소변을 배출하지 않고 방광 벽에서 흡수하여 단백질을 만드는 데 필요한 아미노산을 재활용합니다.
그래서 겨울잠을 자는 다른 동물들에 비해 겨울잠을 자는 동안 근육 손실이 크지 않습니다. 곰은 겨울잠을 자는 동안 몸속의 지방을 분해해 에너지와 물, 이산화탄소로 바꿉니다. 그래서 겨울잠을 자는 동안 물 마실 필요성이 없습니다. 인간은 이러한 특성을 가진 곰의 겨울잠에 대해 연구를 진행 중에 있습니다. 우주선을 탄 우주비행사들이 곰과 같은 겨울잠을 자면 우주 탐사에 있어 더 유리하기 때문입니다.

다른 동물과 많이 다른 곰의 겨울잠

이와 별개로 인간이 겨울잠을 잘 수 있는지에 대한 연구가 진행 중에 있습니다. 대체로 겨울잠을 자는 동물은 겨울잠을 자지 않는 동물보다 수명기 길다고 합니다. 또한 겨울잠을 자는 동안 발암 물질에 노출되고 세균이 침입하여도 병에 걸리지 않는다는 연구 결과가 있습니다. 미래에는 건강과 수명 연장을 위해 인간에게도 겨울잠을 자는 날도 오지 않을까 합니다.