해양에 서식하는 플랑크톤 부유기작(floatation mechanism) 설명

1. 현미경적 크기

Stokes 법칙에 의하면 생물체의 크기가 작을수록 침강속도가 느려지므로 작은 생물체가 부력이 크다. 따라서 운동력이 전혀 없는 부유식물의 경우 현미경적 크기로 소형화하는 것이 표층에 부유하는데 좋다.

표면적 대 용적의 비(비표면적)가 크기 위해서 세포의 반경이 작아야 하고, 소형화되는 것이 부유력 증가뿐만 아니라 세포 내외의 물질교환에도 유리하다.

 

Stokes 식

Vs: 하강 속도, μ: 유체의 점성도, ρs: 입자의 밀도, ρ: 유체의 밀도, D: 입자의 지름, g: 중력가속도

2. 무게의 감소

부유생물이 표층에 부유하기 위해서는 무엇보다도 몸의 비중을 물의 비중에 가깝게 줄여야 한다. 

몸의 비중을 줄이기 위해서 체내외에 함유하고 있는 비중이 큰 물질들을 가벼운 물질로 바꾸거나 무거운 물질들을 내보내야 한다.

살아 있는 세포의 원형질 물질을 형성하는 대부분의 성분은 물보다 무겁다. 다만 지방은 가장 작은 비중을 가지고 있으므로 부유 세포 내에서 차지하는 부분은 크지 않더라도 지방의 함유량이 증가하므로 인해 세포의 침강속도를 감소시킬 수 있다.

 

점액질은 다당류에 의해 형성되는 교질물질(gel)이다. 이 교질물질은 다량의 수분을 함유하고 있기 때문에 교질의 비중은 물의 비중과 유사하다. 점액질을 체내 외에 가짐으로 부유력이 증가되는 것은 아니지만 침강률을 감소시키고, 물에 대한 저항을 증가시켜 점액질이 없는 세포보다 부유하는데 유리하다. 부유성 남조류와 녹조류의 많은 종류가 점액질 물질로 쌓여 유리한 부유조건을 갖고 있다.

 

체내에 기체주머니와 기포는 부유하는데 효과적이다. 그러나 식물플랑크톤에서는 기포를 가진 것이 드물고, 남조류와 원생동물의 일부 종에서 기포가 나타나고 있다.

3. 형태저항

구형의 입자들은 밀도나 용적을 바꾸지 않고 형태를 변형함으로서 침강속도를 변하게 할 수 있다. 즉, 같은 용적이나 밀도라도 표면적이 커지면 물에 대한 저항이 커져 침강속도가 감소된다.

부유 돌말류 형태가 구형보다는 원통형이나 원판형, 뿔모양, 배모양으로 나타나는 것은 표면적을 넓혀 부유에 용이하게 하려는 적응 현상이다.

돌말류(diatom)

4. 물의 점성도

물의 점성도는 수온의 상승에 따라 감소한다. 열대해역은 수온이 높기 때문에 극지방 해수의 점성도보다 낮다. 그 결과 부유생물들의 침강속도는 증가된다. 이러한 침강속도 증가를 줄이기 위하여 열대해역에 서식하는 부유생물들은 크기가 작아지고 표면적을 넓히기 위하여 돌기와 가시들이 많이 돋아나 있다.

5. 운동기관

부유식물의 대두분은 일차적으로 형태적 생리적인 적응에 의해 부유력을 증가시키려하나 특별히 운동기관을 가지기도 한다. 편모가 대표적인 운동기관이며, 이외에 섬모, 헤엄다리, 촉수, 촉각 등을 가지고 있다.

와편모조(dinoflagellate)