깃털—설계의 경이

「깨어라!」 ‘캐나다’ 통신원 기

뜨락에서, ‘루비’빛 목을 한 벌새가 사랑스런 꽃에서 꿀을 따려고 무지개빛 영광을 발하며 공중을 날고 있다. 동물원에서 공작이 꼬리깃을 부채처럼 멋지게 펼치고 눈부신 빛깔을 과시하면서 뽐내고 있다. 물론, 이러한 새들의 화려함은 깃털이라는 옷 때문이다.

재단사, 재봉사 및 모자상은 사람의 의상을 위해서 종류와 색상이 다양한 섬유들을 고른다. ‘울’, 면, ‘실크’ 및 합성 피륙들로부터 이들이 만들어 내는 옷들은 얼마나 다양하고 흥미로운가! 그러나 새들의 옷은 단지 한 가지 재료, 즉 ‘케라틴’만으로 만들어져 있다. 이 딱딱한 각질(角質)의 단백질은 사람의 손톱, 그리고 동물들의 발굽과 발톱을 이루는 물질이다. 이것을 가지고 새를 위한 의상의 위대한 ‘디자이너’께서는 미와 다양성과 실용성에 있어서 인간 ‘패션 디자이너’들의 창작력을 훨씬 능가하셨다.

섬세하면서도 강함

속 빈 관(管)이 속이 찬 막대보다 유용하다고 알려져 있는 것처럼, 속이 빈 깃촉은 뼈같은 힘을 내면서도 속이 찬 뼈 일부분의 무게 밖에 나가지 않는다. 깃털에서 가장 두꺼운 부분이 깃촉인데, 이것은 깃털을 새 표피의 소포(小胞) 속에 고정시켜 주는 부분이다.

깃촉에서 더 위로 올라가면 깃대가 되고, 이 깃대로부터 깃가지들이 양 옆으로 나란히 뻗어 있다. 깃가지 하나하나를 직각으로 보면 작은 깃가지라고 하는 작은 돌출물들이 있는데, 여기에 붙어 있는 미세한 고리들은 마치 ‘지퍼’같은 역할을 하여 각 깃가지들을 연결시켜주며, 강하면서도 끊어지는 일없이 자유로이 또는 반복적으로 굽힐 수 있을 만큼 유연한 직물을 만들어 낸다.

어쩌다가 깃털들이 풀어지는 경우, 새는 단순히 깃털들을 부리로 다듬어서 모든 깃가지들이 다시 제대로 맞붙어 잠거지도록 한다. 이처럼 주름진 깃털들을 모두 제 위치에 두어 새는 완전한 방한복에다가 방수 모자 및 ‘레인 코우트’까지 걸친 셈이 된다. 오리와 다른 물새들의 경우, 관찰에 의하면, 깃털이 새잡는 산탄을 비껴 나가게까지 한다는 것이다!

형성 과정

깃털 돌기는 새 표피 속의 조그마한 소포에서 형성된다. 이것이 커가면서 경이롭고 복잡한 변화들이 일어난다. 껍질 안에서 깃대를 부드럽게 감싸는 독특한 깃털의 각 부분들이 자라간다. 이것은 너무나 정교하게 포장되어 있기 때문에 다 자란 깃털을 볼 때 우리는 당연히 이렇게 묻게 된다. 즉 그 모든 것이 어떻게 그처럼 제한된 공간 속에 다 들어 있을 수 있었는가?

깃털이 다 자라고 나서 성장 세포에 양분을 공급하던 혈관이 말라 붙고 껍질이 터지면 새는 못쓰게 된 물질을 신속히 제거하고 새로운 깃털을 다듬어 온전한 모양을 갖추게 한다. 깃털은 새의 혈류로부터 양분을 더는 공급받을 필요가 없는, 본질적으로 죽은 조직이 되는데, 이것은 실로 새의 순환 계통의 활동을 경제적으로 만들어 주는 유익을 준다.

다양한 깃털들

깃털은 모양, 크기, 색깔 및 종류에 있어서 다양하다. 대부분은 어떤 기능상의 목적을 수행하지만 그저 전시용인 것처럼 보이는 것들도 있다. 새들에게는 각각의 필요에 비례해서 깃털이 주어져 있어 보다 큰 새도 남음이 없고 조류계의 꼬마들도 부족함이 없다. 실제로 세어 볼 것 같으면, 가장 큰 새들 중의 하나인 야생 백조는 깃털을 25,216개나 입고 있는 것으로 밝혀진 반면, ‘루비’빛 목을 한 벌새는 깃털이 제 아무리 잘 꾸며 봐야 940개 밖에 안되는 것이다!

기능을 수행하는 깃털 중에는 우리의 날개달린 친구들에게 “뜨듯한” 속옷을 마련해 주기 위해 정교하게 설계된, 푹신한 솜 깃털이 있다. 확대경으로 보면 길고 곱게 형성되어 있는 매우 유연한 깃가지들과 작은 깃가지들은 보이는데 고리는 보이지 않는다. 매우 가볍고, 모양이 일정치 않은 부드러운 깃털 가지들의 뭉치는 새의 몸을 에워쌈으로써 추운 날씨에는 따뜻하게 여름에는 시원하게 해 준다.

다른 새들보다 솜깃털이 많은 새들도 있다. ‘아이더’ 오리(eider duck)가 그 중 하나다. 사실상 이것은 비단처럼 부드러운, 과잉 솜깃털을 절연재로 이용하여 응석받이 오리 새끼들을 위한 최고급 “아가 담요”로 보금자리를 두른다! 남극의 황제 ‘펭귄’ 또한 방수, 방풍의 외부 깃털 속에다가 솜털옷을 입고 있다. 황제 ‘펭귄’이 알 하나를 양발 위에다 놓고 부화시키는 동시에 약 석달 동안 시속 80‘킬로미터’의 바람 및 섭씨 영하 50도의 기온과 싸우는 동안 아무 것도 안 먹고 꼼짝않고 서 있을 수 있는 이유가 바로 여기에 있는 것이다!

외부 깃털에 대해 말하자면, 이것들은 유선형으로 설계되어 있어 새가 날 수 있게 해 주며 종에 따라 특정한 형태로 배열되어 있다. 깃털 중앙에 위치한 깃대는 몸 표면에 맞게 약간 굽어 있으며 언제나 부리에서 꼬리쪽으로 뒤를 향하고 있다. 그 기부(基部)의 솜털 부분은 새의 표피 위의 “속옷” 역할을 하며, 그 다음 열의 깃털들로 적절히 덮여있다.

암탉이 알 또는 새로 부화된 병아리들을 덮어주기 위해 깃털을 부풀리는 것을 본 적이 있는가? 외부 깃털들이 부착해 있는 표피 내의 근육과 섬유질이 깃털들을 그처럼 들어 올리는 것이다. 이로 인해 새는 필요에 따라 ‘드라이클리닝’을 하거나 깃털을 재배열하고, 혹은 보온 또는 공기 조절의 목적으로 더 많은 공기를 잡아들일 수 있게 된다.

아마 더 매혹적인 것은 새가 공중으로 떠서 날아다닐 수 있게 해 주는 “프로펠러”인 날개깃일 것이다. 단 하나의 날개깃이 100만까지의 정교하게 설계되어 조립된 부분들로 이루어져 있는 것도 있다. 각 날개 끝에는 10여개의 일차 깃들이 있는데 이는 사실상 전체 날개에 주된 추진력을 주는 부분이다. 다음에는 17개의 이차 깃들이 있는데, 이는 일차 깃들처럼 뼈대에 부착된 극히 강력한 깃촉과 갈려나온 깃대를 가지고 있다. 그 모든 것은 그 축에 따라 돌릴 수 있기 때문에 날개를 접을 때는 맞붙게 겹쳐질 수도 있고 펼칠 때는 ‘베니스’식 발처럼 열려질 수도 있다. 믿어지지 않을 정도로 가벼운 삼차 날개깃은 날개 나머지 부분을 부드럽게 덮어 비할데 없이 우수한 날개골을 만든다.

꼬리에 붙어 있는 다른 날개깃들은 강력한 근육으로 말미암아 원하는 대로 내려뜨리고, 부채처럼 펼치고, 접고, 또는 기울게 할 수 있다. 이리하여 이들 10여개의 깃털들은 비행기로 말하면 이륙과 비행시의 방향키, 수평 미익, ‘플랩’, 보조 날개, 그리고 착륙할 때의 공기 제동기와 똑같은 역할을 수행한다.

착색

조류계의 미를 특징짓는 색의 전시는, 아무리 줄잡아 말해도, 눈길을 사로잡는다. 되새류는 청색, 녹색, 노란색, 빨간색이 잘 어울려 보이는 반면, 볏 꼭대기로부터 꼬리 끄트머리까지 밝은 빨강의 ‘코우트’를 입고 있는 홍관조 수컷이 대담하게 사람들 앞에 나타나면 그 검은 얼굴만이 대조를 이룬다.

많은 새의 깃털은 서식지에 따라 그 색깔이 다양하다. 잘 차려 입은 뇌조는 여름철에는 여러 색조의 갈색이었다가 겨울철에는 거의 순백색으로 바뀌는데 이는 북극 지방에 알맞는 완전 변장술이다. ‘정글’의 울창한 초목 가운데서는 밝은 녹색이 흔하다. 사막 지대의 새들은 모래빛을 지니고 있어 육식 동물의 눈에 거의 뜨이지 않는다.

깃털의 색깔은 구조와 색소 현상 및 반사광의 결합으로 나타나는 것이다. 흰 깃털은 전적으로 백색광만을 반사하는 미시적(微視的) 구조를 가지고 있다. 작은 깃가지들을 구성하는 미세한 입자들은 청색광만을 굴절시키고 확산시키고 반사시켜 청색조를 산출한다. 녹색은 청색 구조와 노란 색소의 결합으로 생기며, 빨간 색소의 깃털은 백색광의 청록 부분은 흡수하고 빨강 파장만을 반사한다. 우리가 조류계의 가지 각색의 깃털을 보고 즐거워할 수 있는 것은 깃털 구조의 이러한 경이로운 설계 덕분이다.

무지개 빛

영국의 한 박물학자는 벌새를 이렇게 묘사했다. “한 순간에는 ‘루비’를, 다음에는 황옥을, 그 다음에는 ‘에머랄드’를, 그리고는 다시 찬란한 금빛을 닮는다.” 미국의 유명한 박물학자 겸 예술가인 ‘아우두본’은 이 깃털의 미(美)를 “사랑스런 무지개 조각”이라고 말했다. 이유는? 깃털의 무지개빛 특성 때문이다.

무엇이 이러한 무지개빛을 내는가? 미세하고 세밀한 반사경같은 구조들이 간섭이라 칭하는 복잡한 광학 작용을 일으킨다. 이들은 광선의 어떤 성분들은 제거하고 다른 것들은 반사하여 강화한다. 그 결과, 깃털 표면에 광선이 와 닿는 각도가 달라짐에 따라 변하는 색의 순간적인 번쩍임이 있게 된다. 그리고는 속히 광채가 사라질 수 있다.

무지개 빛의 뛰어난 예 하나는 공작의 꼬리 깃털에 있는 “눈”(둥근 무늬)이다. 이처럼 가지각색의 도안을 하는, “눈”을 통과하는 각 깃가지는 서너가지의 색대(帶)를 가지고 있을 수 있다. 이를 위해서는 깃가지의 매 3‘밀리미터’마다에 수천개의 빛 반사 구조들이 정확하게 배열되어 있어야 한다. 그러므로 수십억개의 이들 분자들은 새가 털을 갈고 새로운 깃털들로 갈아 입어 매년 바뀔 때 약간의 변화도 없어야만한다. 0.001‘밀리미터’의 변화만 생겨도 색깔이 지워질 것이다!

특수한 깃털들

깃털의 세계에는 진기한 것들이 많이 있다. 딱따구리의 뻣뻣한 꼬리 깃털은 전화 보선공이 전신주를 오를 때 쓰는 ‘스파이크’ 신발처럼 딱따구리가 나무를 걸어 올라가도록 받쳐준다! 뇌조의 발에는 매우 길게 비져나오는 깃털이 자라나 겨울에 “눈신” 역할을 한다. ‘아프리카’산 사계(砂雞) 새끼들은 매일 마실 물을 숫새가 물을 흡수하는 가슴 깃에 담아 오는 물로 공급받는다. 어떤 도요새와 엽조(獵鳥)는 날개에 달린 특수한 “음악” 깃에 공기를 통과시켜 노래 소리를 낸다. 거위는 강력한 날개 깃털들을 전쟁 무기로 삼는다. 특수한 깃털을 가지고 숙녀에게 구혼하는 조류계의 예절 바른 신사들도 빼놓아서는 안될 것이다. 이들 중에는 왕관 두루미, 백로 깃을 한 왜가리, 잊을 수 없는 극락조, 그리고 ‘오스트레일리아’산 금조(琴鳥)가 있다.

참으로 깃털은 설계의 경이이다. 공학의 이 걸작품들은 실로 경이롭고 흥미진진하다! 이처럼 미와 실용성을 갖춘 깃털의 위대한 창조주이시자 설계자이신 분께 모든 영예가 돌아가 마땅하다.

[21면 삽화]

깃대

깃가지

작은 깃가지