[위대한 수업 요약] 리처드 도킨스 - 날개의 비밀

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[위대한 수업 요약] 리처드 도킨스 - 우리 몸에 설계자가 있을까

 

당신이 몰랐던 진화론 - 3강. 날개의 비밀

위대한 수업 다시 보기 링크 : https://www.ebs.co.kr/tv/show?prodId=411911&lectId=60102927

 

당신은 비행을 꿈꾸시나요? 다빈치와 같이 인류는 늘 비행을 꿈꿔왔다.

 

Q. 인간은 왜 날 수 없을까?

 

비행의 조건

비행의 조건 1) 크기

하늘을 날기에는 무겁고 거대한 인간, 인간만큼 무거우며 비행할 수 있는 동물은 극히 소수다.

케찰코아틀루스 : 백악기 시대의 익룡
날개 길이 10m 경비행기 크기, 비행이 가능했던 가장 큰 동물

 

인간이 비행하려면 3m 정도의 크기의 거대한 날개 필요

왼쪽) 다빈치가 그린 수태고지(1452)
성모 마리아를 찾아간 천사 가브리엘의 모습, 날개 터무니없이 작다
천사가 날아오를 수 있을 만큼 그림을 다시 그리면 날개는 말도 안 되게 커진다.

 

• 비행의 1조건 : 작아야 한다
• 신화 속 요정이나 파리, 각다귀와 같이 매우 작다면 공중을 떠다니기 때문에 날기 쉬움
• 부피와 무게에 비해 표면적이 크기 때문
• 어떤 모양의 물체에도 적용되는 수학적 원리
• 길이가 제곱으로 증가하면 표면적은 제곱, 부피는 세제곱으로 증가한다
• 따라서 작을수록 무게에 비해 큰 표면적을 가지게 된다.  

 

비행의 조건 2) 표면적

몸집이 크다면 표면적을 증가시켜야 함

호주의 유대목 동물들(여우원숭이, 박쥐 원숭이, 날다람쥐)의 특징
비막을 이용해 날 수 있다!
옆구리에 달린 비막으로 바람의 저항을 이용해 활강

 

비행의 조건 3) 날개 + α

추가 조건 1) 근력

활동적으로 날 수 있는, 근육으로 움직이는 진짜 날개!

• 인간을 날기 위해 새롤 보고 영감을 얻었으나 잘못했다.
• 날개의 퍼덕임만 보고 영감을 얻었기 때문에 도움이 되지 못했다.
• 날려면 엄청난 근력이 필요하기 때문!

1485년 인류 최초로 비행을 시도한 레오나르도 다빈치
날개가 퍼덕이는 비행장치 고안, 하지만 옳은 방법이 아니었다.
→ 인간에게는 날개를 움직일만한 엄청난 근력이 없었다

닭의 엄청난 가슴 근육(닭가슴살)
닭은 날지 못하지만 닭의 조상은 몸집도 엄청나고 근육도 엄청나 날 수 있었다
날개를 움직이기 위한 근육, 용골 돌기 발달
새가 인간의 몸무게라면 가슴 근육은 인간보다 7~8배 발달

 

추가 조건 2) 상승기류

근육이 없으면 퍼덕이는 대신 활공해야 할 것, 날개를 쭉 뻗고 열기류를 이용

행글라이더 : 열기류를 이용
열의 이동으로 찬 공기가 뜨거운 공기를 밀어 올려 상승기류 발생

활공하는 새(솔개, 독수리, 두루미)들도 마찬가지
날개의 퍼덕임 없이 미끄러지듯 기류를 활공
가끔 원을 그리며 날기도 하는데, 기류를 타기 위해 일종의 나선을 그린다

+ 다빈치도 글라이더를 고안했는데 아마 이 것은 성공했을 것!

 

추가 조건 3) 앞으로 밀어내는 추진력

열기류 없이 날고 싶다면? 앞으로 밀어내는 추진력 필요 = 비행기의 원리

비행기의 엔진 : 빠른 속도로 밀어냄

두 가지 상이한 방식으로 양력을 만들어냄

1. 뉴턴 작용 반작용

차를 타면서 창밖으로 손을 내미는 경우
손이 약간 위쪽으로 기울어져 있을 때 바람이 불면 손이 위쪽으로 들림

뉴턴의 운동 제3법칙 : 모든 작용에는 반대 방향의 동일한 반작용이 있다.

양력을 얻는데 가장 중요한 방식

 

2. 베르누이 원리

베르누이의 원리 : 기체나 액체가 빠르게 흐르면 압력↓, 느리게 흐르면 압력↑

날개는 곡선 모양이기 때문에 아래쪽보다 위쪽에서 공기가 빠르게 움직임

• 날개 아래쪽 : 느린 공기 → 높은 압력
• 날개 위쪽 : 빠른 공기 → 낮은 압력

→ 아래에서 위로 양력이 생기게 된다!

비행기처럼 고정돼있는 날개에 작용하는 원리, 하지만 자유자재로 움직이는 새의 날개

 

여러 동물들이 나는 원리

새가 나는 원리

• 날개를 퍼덕이며 앞으로 전진하면서 양력을 얻으니, 뉴턴, 베르누이 원리 둘 다 씀
• 날아오를 때는 날개를 안쪽으로, 내려올 때는 날개를 펴는 동작 반복 → 헬리콥터의 원리

→ 다양한 물리 법칙이 혼합돼 새, 박쥐, 익룡이 날도록 함. 곤충은 또 다름!

 

곤충이 나는 원리

• 곤충들은 조금 다른 방식으로 난다.
• 곤충이 날개를 위아래로 움직이는 방식은 아주 복잡
• 날개를 올리고 내리는 근육 없이 난다.

 

• 곤충의 날개 : 흉부의 일부가 자라 밖으로 튀어나와 딱딱하게 변형된 것 (날개에는 근육이 없다)
• 따라서 가슴의 근육이 곤충의 날개를 움직이게 함

• 새 : 근육에 내려, 올려를 계속 명령, 반복한다
• 곤충 : 모터와 같이 진동근이 있다. 켜고 끄기만 하면 끝,

 

날여우 원숭이가 활공하는 원리

• 날개 없이 날 수 있는 동물이 있다. 우리가 바랄 수 있는 건 그 정도 아닐까? 
• 박쥐 원숭이, 날여우 원숭이와 같은 비막을 가진 유대목 동물들은 나무 사이를 활강
• 100미터까지 활강할 수 있다

 

더 이상 날지 않는 동물들

• 의문 : 비행할 수 있었던 동물들이 왜 비행을 포기했을까?
• 날개가 있지만 날지 않는 동물들

 

예시 1) 날지 못하는 새

• 평흉류 : 타조, 에뮤와 같이 흉골이 평평하고 날개가 퇴화해 날지 못하는 새
• 날개를 가지고 있거나 날개의 흔적이 있다.

→ 원래는 날 수 있었다는 것!

 

• 모아새 : 뉴질랜드에서 서식했던 대형 평흉류
• 타조와 달리 날개가 퇴화되어 흔적, 뼈대조차 없다

 

• 도도새 : 지구 상에서 멸종한 새
• 도도새는 살고 있던 모리셔스로 날아서 갔을 것이다
• 그리고 더는 필요하지 않았기 때문에 나는 법을 잊은 도도새
• 포식동물이 없었기 때문에 도망칠 필요도 없다, 비행은 비경제적인 행위

→ 날지 않는 쪽으로 진화한 새들

 

예시 2) 날개를 잃는 개미

• 여왕개미는 날개가 있다
• 여왕개미를 많이 만드는 것이 군락의 목표
• 여왕, 수개미 날개가 있고 때가 되면 군락을 벗어나 하늘을 날며 교미를 함
• 여왕은 땅으로 내러 와 군락을 만든 후 스스로 날개를 물어뜯어 때어냄

→ 날개의 무용성을 보야주는 극단적인 예

 

날개를 잃은 이유 정리

• 날개가 있는 것이 장점만은 아니다. 그렇지 않다면 여왕개미가 왜 날개를 뜯어냈을까?
• 날지 않아도 된다면 나는 것은 골칫거리일 뿐
• 일개미들도 날개 유전자를 갖고 있지만 불필요하기 때문에 발현되지 않는다.
• 짝짓기를 끝낸 여왕개미도 땅속 군락을 만들면 필요 없어 날개를 때어버림

 

결론 

우리는 신화 속 구름들 사이를 떠다니는 행복의 꿈을 넘어서야 한다.
비행은 모두에게 유용한 능력인가? 날개는 환상과 동경이 아니다.
그것은 번식과 생존의 방법이었을 뿐

 

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