고래수염

고래수염(Baleen)은 수염고래의 입 안에 있는 여과 섭식자 시스템이다. 고래수염을 사용하기 위해 고래는 먼저 물속에서 입을 벌려 물을 들이마신다. 그런 다음 고래는 물을 밖으로 밀어내고, 크릴과 같은 동물들은 고래수염에 의해 여과되어 고래의 먹이원으로 남게 된다. 고래수염은 강모 (털)와 유사하며 사람의 손톱, 피부, 머리카락에서 발견되는 것과 동일한 물질인 케라틴으로 구성되어 있다. 고래수염은 피부 파생물이다. 북극고래와 같은 일부 고래는 길이가 다른 고래수염을 가지고 있다. 귀신고래와 같은 다른 고래는 고래수염의 한쪽만 사용한다. 이 고래수염 강모는 고래의 위턱에 걸쳐 판 형태로 배열되어 있다.

각 수염판에 부착된 고래수염. (털)

고래가 입을 벌렸을 때의 고래수염의 모습

뼈 a, 잇몸 b, 단단한 판 c, 그리고 닳아 해진 고래수염 d와 e를 보여주는 턱의 단면도

종에 따라 고래수염판은 0.5 to 3.5 m (1.6 to 11.5 ft) 길이이며, 최대 90 kg (200 lb)까지 나갈 수 있다. 털이 많은 가장자리는 고래수염 또는 고래뼈 털이라고 불린다. 또한 고래수염 강모라고도 불리는데, 보리고래의 경우 매우 석회화되어 있으며, 석회화는 강도를 높이는 기능을 한다.^[1][2] 고래수염판은 잇몸선(기저부)에서 더 넓다. 이 판들은 체 (도구) 또는 블라인드에 비유되기도 한다.

다양한 인간 용도의 재료로서 고래수염은 보통 고래뼈라고 불리는데, 이는 오칭이다.

어원

고래수염의 영단어 "Baleen"은 라틴어 bālaena에서 유래했으며, 그리스어 phalaina와 관련이 있는데, 둘 다 "고래"를 의미한다.

진화

고래수염의 가장 오래된 진정한 화석은 불과 1,500만 년 전의 것이지만, 고래수염은 거의 화석화되지 않기 때문에 과학자들은 그것이 그보다 훨씬 이전에 기원했다고 믿는다.^[3] 이는 눈 아래 위쪽 턱에 있는 뼈 버트레스와 턱 부분의 느슨한 아래턱 뼈를 포함하여 훨씬 이전에 발견된 고래수염 관련 머리뼈 변형으로 알 수 있다. 고래수염은 약 3천만 년 전에 까치돌고래가 가지고 있는 것과 같은 단단하고 점액질의 위턱에서 진화했을 것으로 여겨진다. 이는 미세한 수준에서 고래수염과 매우 유사하다. 고래수염판의 초기 진화와 방사는 올리고세 초기, 남극이 곤드와나에서 분리되고 남극순환류가 형성되어 대양 환경의 생산성이 증가했을 때 일어났다고 여겨진다.^[4] 이는 이 해류가 따뜻한 대양 물을 현재 남극인 지역에서 멀리 떨어뜨려 놓아, 따뜻한 물이 차가운 물과 만나는 곳에서 온도, 염분, 빛, 영양분 등의 급격한 기울기를 형성했기 때문에 발생했다.^[5]

입을 벌리고 고래수염을 보여주는 귀신고래 새끼

이빨에서 고래수염으로의 전환은 이빨에서 하이브리드를 거쳐 고래수염으로 단계적으로 일어났다고 제안된다. 현대 수염고래는 처음에 이빨을 가지고 있다가 자궁 내에서 고래수염판 종자세포를 발달시키지만, 유년기 및 성년기에는 치아를 잃고 고래수염만 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 발달 중인 수염고래는 법랑질을 생성하지 않는데, 이는 어느 시점에서 이 특성이 위유전자로 진화했기 때문이다. 이는 약 2천8백만 년 전에 일어났을 가능성이 높으며, 치아가 수염고래의 조상 상태임을 증명한다. 절약성을 사용하여 이러한 조상 특성을 연구하면 아이티오세투스과와 이빨 없는 수염고래의 공통 조상이 측면 영양 공동을 진화시켰는데, 이는 발달 중인 고래수염에 혈관과 신경이 도달할 수 있는 방법을 제공했다고 여겨진다. 추가 연구에 따르면 아이티오세투스의 고래수염은 넓게 떨어진 이빨 사이에 묶음으로 배열되어 있었다. 만약 사실이라면, 아이티오세투스에서 고래수염과 치아의 이러한 조합은 이빨고래와 수염고래 사이의 전환 상태 역할을 할 것이다. 이러한 중간 단계는 여과 섭식을 통해 유기체가 생존할 수 있도록 하는 두개골 구조 및 목 탄성의 변화와 같이 고래수염의 진화와 함께 발생한 다른 변화의 증거에 의해 더욱 뒷받침된다. 이러한 모든 변화가 한 번에 일어날 가능성은 매우 낮다. 따라서 올리고세 아이티오세투스과는 섭식 전략에 관한 조상 및 후손 특성 상태를 모두 가지고 있다고 제안된다. 이는 그들을 모자이크 분류군으로 만들며, 고래수염이 치아가 사라지기 전에 진화했거나 여과 섭식 특성이 원래 다른 기능을 위해 진화했음을 보여준다. 또한 조상 상태가 원래 유지되었기 때문에 진화가 점진적으로 일어났을 수도 있음을 보여준다. 따라서 모자이크 고래는 이전의 먹이 전략을 포기하지 않고 여과 섭식을 사용하여 새로운 자원을 활용할 수 있었다. 이러한 단계별 전환의 결과는 현대 고래수염에서 명백하게 나타나는데, 이는 법랑질 위유전자와 자궁 내 발달 및 이빨 재흡수 때문이다.^[3]

많은 초기 고래수염이 이빨도 가지고 있었다는 것이 사실이라면, 이 이빨은 아마도 주변적으로만 사용되었거나 (단단한 위턱에 오징어와 물고기를 붙잡는 까치돌고래처럼) 전혀 사용되지 않았을 것이다. 수염고래의 진화와 계통 발생 역사를 밝히기 위해 집중적인 연구가 수행되었지만, 이 문제에 대해서는 많은 논쟁이 있다.

여과 섭식

고래의 고래수염판은 여과 섭식 과정에서 가장 중요한 역할을 한다. 먹이를 먹기 위해 수염고래는 입을 크게 벌리고 밀집된 무리의 먹이(예: 크릴, 요각류, 작은 물고기, 때로는 떼 근처에 있는 새)와 많은 양의 물을 들이마신다. 그런 다음 입을 부분적으로 다물고 혀를 위턱에 눌러 물을 고래수염을 통해 옆으로 빠져나가게 함으로써 먹이를 걸러내고 삼킨다.

기계적 특성

고래 고래수염은 고래의 입에 매달려 있는 평행한 판으로 구성된 대부분 광물화된 케라틴 기반의 생체 재료이다. 고래수염의 강하고 유연한 기계적 특성으로 인해 이러한 특성을 요구하는 수많은 응용 분야(인간 사용 섹션 참조)에서 인기 있는 재료가 되었다.

고래 고래수염의 기본 구조는 직경이 60~900마이크로미터에 이르는 중공의 수질(내부 코어)과 관상층으로 둘러싸인 관상 구조로 설명되었으며, 이는 바깥쪽 단단한 껍질보다 약 2.7배 높은 칼슘 함량을 가지고 있었다. 종방향과 횡방향의 탄성률은 각각 270메가파스칼(MPa)과 200MPa이다. 탄성률의 이러한 차이는 샌드위치된 관상 구조가 함께 포장되는 방식에 기인할 수 있다.

수화된 고래수염과 건조된 고래수염은 또한 평행 및 수직 압축 응력에 대한 압축 변형 반응이 상당히 다르다. 수화된 샘플과 건조된 샘플 모두 평행 하중이 수직 하중보다 높은 응력 반응(수화된 샘플의 경우 0.07 변형에서 약 20MPa, 건조된 샘플의 경우 140MPa)을 보이지만, 수화는 압축 반응을 급격히 감소시켰다.^[6]

균열 형성도 횡방향과 종방향 모두에서 다르다. 횡방향의 경우 균열이 세관을 따라 재지정되어 골수골의 골절 저항성을 향상시키고, 균열이 세관에 들어가면 세관이나 층판을 통과하는 대신 더 약한 계면을 따라 방향이 바뀐다.

인간의 용도

이누피아트의 고래수염 바구니로, 알래스카주 우트키아그빅의 킹눅툭(1871–1941)이 만든 상아 손잡이가 있으며, 샌디에고 캘리포니아주의 우리 박물관에 전시되어 있다.

사람들은 이전에 유연성과 강도가 요구되는 수많은 물건을 만드는 데 고래수염(일반적으로 "고래뼈"라고 불림)을 사용했다. 여기에는 바구니, 효자손, 칼라 지지대, 마차 채찍, 양산 살, 스위치, 크리놀린 페티코트, 파딩게일, 코르셋 버스크와 코르셋 지지대 등이 포함되었지만,^[7] 갑옷 조각에도 사용되었다.^[8] 종이를 접는 데 흔히 사용되었는데, 그 유연성 때문에 종이를 손상시키지 않았다. 때때로 케이블 백드 보우에도 사용되었다. 이제는 유사한 목적을 위해 주로 플라스틱과 유리 섬유 강화 플라스틱과 같은 합성 재료가 사용된다. 고래수염은 네덜란드 장롱 제조공들이 압출 부조를 만드는 데도 사용되었다.^[9]

미국에서는 1972년 해양 포유류 보호법에 따라 "어떤 사람도 해양 포유류 또는 해양 포유류 제품을 운송, 구매, 판매, 수출하거나 구매, 판매, 수출을 제안하는 것"이 불법이다.^[10]

같이 보기

• 존 헨리 데버로, 설리번스섬에서 가장 큰 저택을 고래 턱뼈로 장식한 사우스캐롤라이나 건축가