아하, 이렇구나
곤충의 근육은 용수철

2021-01-13 08:31:27

파리, 모기, 벌, 갑충 등은 날개를 100~1000헤르쯔라는 높은 진동수로 흔든다. 이들의 나는 방법은 특이한데 이에 관계되는 비상근도 특이하다. 이 근육은 다음과 같이 매우 불가사의한 성질을 보인다.

비상근은 날개에 직접 부착되여있지 않다. 근육은 간접적으로 날개를 움직이는데 이런 형태의 근육을 간접비상근이라고 한다.

날개를 쳐올리는 근육은 배판과 복판을 상하 방향으로 련결하는 배복근이다. 날개를 내리치는 근육은 흉부 등쪽에 전후 방향으로 뻗어있는 배종주근이다. 배판은 앞의 끝부분과 뒤의 끝부분이 안쪽으로 들어간 활모양으로 굽어져있다. 가슴의 체절을 상자라고 한다면 배판은 마치 돔형으로 우로 볼록한 뚜껑과 같은 모양이다. 배종주근은 그 두껑의 앞과 뒤의 안쪽 가장자리에 부착되여 두껑을 종단하는 것처럼 전후로 뻗어있다. 결국 날개를 드는 배복근과 날개를 내리치는 배종주근 모두 날개에 결합되여있지 않다. 더우기 두가지 길항근의 짝이, 몸을 옆에서 보면 열십자로 직교하고 있어 이것으로 어떻게 날개를 움직이는지 리해가 잘되지 않는다.

곤충들의 날개의 진동수는 100헤르쯔를 넘는다. 100헤르쯔, 즉 1초 동안 100번이라는 진동수는 보통의 근육이 수축과 이완을 반복할 수 있는 속도의 최대치인데 그 한계를 어떻게 넘는 것일가? 또한 근육은 빨리 수축시키면 약한 힘밖에 나오지 않아 힘이 부족하기 쉬운 데도 이 근육은 매우 큰 힘을 필요로 하는 비행을 해내고 있다.

날개를 이 정도의 빈도로 진동시키는데 날개를 움직이게 하는 신경 자극은 가끔밖에 나오지 않는다. 례를 들면 1초 사이에 120회를 날개 치더라도 신경 임펄스는 3번밖에 나오지 않는다. 날개의 움직임과 신경 자극은 동기화되여있지 않기 때문이다. 이와 같은 근육을 비동조성 근육이라고 한다.

이상의 불가사의한 성질은 흉부의 각피와 비상근 모두 용수철과 같은 성질을 가지고 있고 그것을 비행에 리용하고 있기 때문에 발생한다.

곤충의 배판은 각피로 만들어졌으며 이것은 탄성체로 작용한다. 배판은 약간 우로 볼록하고 전후의 끝이 안쪽으로 굽어 캔의 뚜껑을 닮았다. 그래서 뚜껑처럼 작용한다. 뚜껑은 가운데 볼록한 부분을 손가락으로 누르면 오목하게 들어가면서 끝을 잡고 있던 갈고리가 열린다. 곤충도 이와 비슷한 원리로 날개를 움직인다. 손으로 누르는 대신 가슴 안쪽에 우아래로 뻗어있는 배복근이 수축해서 배판을 아래로 끌어내리면 볼록한 모양의 배판이 들어감과 동시에 앞뒤에 있는 ‘갈고리’가 열리고 앞의 갈고리에서 뒤의 갈고리까지 뻗어있는 배종주근이 늘어난다. 반대로 늘어져있던 배종주근이 수축하면 갈고리가 안쪽으로 당겨지는 것과 동시에 배판은 우로 볼록해지고 이번에는 배복근이 늘어진다. 이렇게 해서 배판을 사이에 두고 직교하는 두가지의 근육이 길항근으로서 작용한다. 배판은 두가지의 모양을 번갈아 취하며 이 변환이 날개의 상하 운동과 짝을 이룸으로써 모기나 벌은 날개를 친다.

날개의 뿌리는 배판 가장자리와 관절을 사이에 두고 련결되여있으며 날개 뿌리의 약간 앞쪽은 측판 우에 놓여있어서 그곳이 날개의 지레목으로 작용한다. 배판이 배복근에 의해 쑥 펴져서 내려가면 배판에 련결된 날개 관절의 위치가, 측판 우에 놓인 지레목보다도 낮아져서 날개가 올라간다. 날개를 내리칠 때에는 배종주근이 수축해서 배판이 우로 쑥 올라와 볼록해진다. 그러면 배판과 날개의 관절부가 끌어올려져 그 결과 날개가 내리쳐진다.


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