곤충의 기관소지에는 액체나 공기가 들어있는 데, 기관소지이면 공기만 들어 있어야 하는 것 아닌가?

핵심 개념

곤충의 기관소지(Tracheole) 끝부분에 차 있는 액체는 기관소지액이라 하며, 이는 곤충의 대사 활동량에 따라 가스교환의 효율을 조절하는 결정적인 역할을 합니다. 단순히 공기만 들어 있는 것보다 액체의 수위를 조절함으로써 조직에 필요한 산소를 더욱 효과적으로 공급할 수 있는 생리적 기전입니다.

상세 설명

1. 기관소지의 구조적 특징: 기관소지는 기관(Trachea)의 말단이 가늘게 갈라진 형태로, 직경이 1μm 미만이며 조직 세포와 직접 접촉하여 가스교환이 일어나는 종말 부위입니다.
2. 기관소지액의 존재 이유: 평상시(휴식기)에는 기관소지의 끝부분에 액체가 채워져 있어 산소의 유입 속도를 조절하고, 조직의 수분 증발을 억제하는 보호막 역할을 수행합니다.
3. 삼투압에 의한 수위 조절: 곤충이 활동을 시작하여 근육이 수축하면 조직 내에 젖산과 같은 대사산물이 축적되어 세포 내 삼투압이 급격히 상승합니다.
4. 액체의 이동과 산소 공급: 높아진 삼투압에 의해 기관소지 끝의 액체가 주변 조직으로 빨려 들어가게 되며, 이로 인해 공기가 직접 닿는 표면적이 넓어져 산소 확산 속도가 비약적으로 빨라집니다.
5. 가역적 반응: 활동이 끝나고 대사산물이 제거되면 삼투압이 다시 낮아져 액체가 기관소지 내부로 복귀하며 원래의 상태를 유지합니다.

시험 포인트

1. 곤충의 가스교환은 기체 상태의 확산(Diffusion) 원리에 의존하며, 기관소지액은 이 확산 거리를 단축시키는 매개체입니다.
2. 기관소지는 기관과 달리 내벽을 지지하는 나선사(Taenidia)가 존재하지 않아 액체의 이동과 압력 변화에 유연하게 대응할 수 있습니다.
3. 수목해충학 시험에서는 기관계의 구조와 더불어 삼투압 변화에 따른 기관소지액의 이동 원리가 지문으로 자주 출제됩니다.

관련 용어

1. 기문(Spiracle): 외부 공기가 유입되는 입구
2. 나선사(Taenidia): 기관이 찌그러지지 않게 지지해주는 나선형 구조 (기관소지에는 없음)
3. 확산(Diffusion): 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 기체가 이동하는 현상
4. 삼투 현상(Osmosis): 반투과성 막을 통해 용매가 이동하여 농도 평형을 맞추는 현상

활동 상태에 따른 기관소지 상태 비교