추운 곳의 새는 얼음 위에서도 어떻게 발을 보호할까?

오리나 갈매기가 얼음 위에 서 있을 때 발이 몸통처럼 따뜻한 것은 아닙니다. 오히려 몸의 중심 온도는 높게 유지하면서 발은 어는점에 가까울 만큼 차갑게 두는 '부분 이질체온' 전략을 씁니다. 발과 얼음의 온도 차가 작아지면 밖으로 빠져나가는 열도 줄어듭니다.

다리 안에서는 몸통에서 내려가는 동맥과 발에서 돌아오는 정맥이 서로 가까이 지나갑니다. 두 혈류가 반대 방향으로 흐를 때 따뜻한 동맥혈의 열이 차가운 정맥혈로 전달되는 역류 열교환이 일어납니다. 그 결과 몸통으로 돌아가는 피는 데워지고 발로 가는 피는 미리 식습니다.

이 교환은 핵심 장기의 열을 발바닥까지 그대로 보내 얼음에 잃어버리는 일을 막습니다. 그렇다고 발의 혈액 공급을 완전히 끊지는 않습니다. 조직에는 산소와 영양분이 필요하므로 적은 혈류를 유지하고, 일부 새는 주기적으로 공급을 늘려 발 온도가 조직이 얼 만큼 내려가지 않도록 합니다.

혈관 자체의 조절도 중요합니다. 추울 때는 말초 혈관과 우회 혈관의 흐름을 줄여 다리 표면의 열 손실을 제한하고, 더울 때는 혈류를 늘려 깃털이 없는 다리를 방열판처럼 이용할 수 있습니다. 야생 조류 14종을 열화상으로 조사한 연구에서도 낮은 기온에서 다리 표면이 체표 깃털보다 차가워지는 능동적 열 보존이 관찰됐습니다.

새의 발에는 몸통이나 사람 발보다 부피가 큰 근육과 신경 조직이 적고 뼈와 힘줄의 비중이 큽니다. 따라서 높은 온도로 유지해야 할 대사 활발 조직이 상대적으로 적습니다. 다만 이 해부학적 특징 하나가 보호를 전부 설명하는 것은 아니며, 순환 조절과 함께 작동합니다.

행동도 같은 목적을 돕습니다. 새는 한쪽 발을 깃털 속으로 번갈아 넣거나, 웅크려 두 발을 배의 깃털로 덮고, 바람을 덜 맞는 장소를 고를 수 있습니다. 종에 따라 다리 길이와 깃털 범위, 서식 환경이 다르므로 어떤 방법에 얼마나 의존하는지도 달라집니다.

이 장치가 모든 추위에서 동상을 막는 절대적인 보호막은 아닙니다. 심한 한파, 강풍, 젖음, 장시간 노출, 영양 부족이나 질병은 열 균형을 무너뜨릴 수 있습니다. 핵심은 발을 뜨겁게 만드는 것이 아니라, 차갑지만 살아 있는 범위에서 혈류와 열 이동을 조절해 몸 전체의 에너지를 아끼는 것입니다.