자연계의 잠수함과 잠수정
“인간이 가장 최근에 발견해 낸 것들에 대한 우리의 자랑도 다른 동물들이 태고적부터 이미 사용해 왔을지도 모른다는 점을 알게 되면 별로 자랑할 것이 못된다.”—「사이언티픽 아메리칸」지 1960년 7월호.
“창세로부터 그의 보이지 아니하는 것들 곧 그의 영원하신 능력과 신성이 그 만드신 만물에 분명히 보여 알게 되[느니라.]” (로마 1:20) 목적을 가지신 여호와 하나님의 지혜는 부력의 기능을 가진 이러한 해양 동물에도 명백히 나타나 있다.
● 앵무조개. 인간이 지상에서 잠수의 경이에 대해 공상하기도 전에, 앵무조개는 수천년 동안이나 밝혀지지 않은 채 잠수하고 있었다. 이 조개는 어릴 적부터 자기 방을 짓는데, 성장하면서 좀더 큰 방들을 덧붙여 짓는다. 매혹적인 껍데기가 밖으로 굽으면서 그 직경이 약 25센티미터가 될 때까지, 이 조개는 빈 방을 간막이로 막아 남겨둔다. 앵무조개의 껍데기는 대부분 얼룩말처럼 갈색의 줄무늬가 반들반들 그려져 있으며, 바다로 열려져 있는 방은 가장 나중에 만들어진 가장 큰 방으로서, 이 안에 앵무조개의 연체가 들어 있다. 결과적으로, 30여개의 빈방이 남게 되는데, 이 방들은 어렸을 적부터 앵무조개가 거주하던 방들이다. 하지만 앵무조개는 매번 새롭고도 더 큰 방으로 옮기며, 그에 따라 이러한 방들은 조개의 일부—튜브 모양의, 사이펀클 (“작은 파이프”라는 의미의 라틴어)—로 남게 된다. 또한 앵무조개는 방을 간막이 할 때마다, 간막이에 작은 구멍을 남겨둔다. 이러한 구멍을 통해, 흡관(吸管) 같은 앵무조개의 촉수는 방들 사이를 지나 최초의 작은 격실까지 되돌아 갈 수 있다. 이러한 격실, 그리고 촉수가 그것을 통과해 지나는 일로 인해, 앵무조개는 잠수할 수 있게 되는 것이다. 이 방들은 부유(浮遊) 탱크의 역할을 한다. 그 방들에는 가스가 채워져 있다. 촉수가 지나가면 물이 더 많아 지거나 줄어들 수 있다. 이렇게 촉수는 가스 대 물의 비율을 변화시킴으로써 부력을 바꿀 수 있다. 따라서 앵무조개는 수면 가까이나 수심 600미터, 또는 그 이내의 바다는 어느 곳에나 떠 있을 수 있다.
● 오징어. 보통 종류의 오징어는 지중해와 대서양 동부 해역에서 볼 수 있다. 큰 종류의 오징어는 60센티미터 길이의 몸체, 약 25 내지 30센티미터의 범위에 이를 수 있는 8개의 다리가 있으며, 그 외에도 두개의 기다란 촉수는 이들 발 너머로 불쑥 나와서 먹이를 낚아챌 수 있다. 몸체 옆에는 지느러미가 길게 늘어져 있으므로 기동력이 있고, 깔때기 모양의 누두(漏斗)는 제트 추진력을 갖게 한다. 앵무조개처럼, 오징어에도 부력을 변화시킬 수 있는 잠수함 같은 장치가 있다. 그러나 앵무조개 안의 방과는 달리, 오징어의 부력 장치는 뼈, 즉 오징어 뼈로 되어 있다. 이 뼈는 오징어 등살 바로 밑에 있다. 연하고 부스러지기 쉬운 재질인 이 뼈의 내부에는, 일백여개에 달하는 얇은 판들이 기둥에 의해 분리되어 있어 마치 벌집처럼 수많은 방들로 나뉘어져 있다. 오징어의 부력 탱크 역할을 하는 것이 바로 이 뼈인 것이다. 오징어가 자라나면서 더 무거워지게 되면 그에 따라 부력의 용량도 늘어나야 하므로 오징어 뼈에는 더 많은 방들이 부가된다. (덧붙여 말하면, 새장 속에 넣어 주는 것이 이 오징어 뼈이다.) 삼투 현상에 의해, 오징어는 뼈 속의 구멍 밖으로 물을 뽑아 내거나 안으로 물을 들여 보낼 수도 있다. 이러한 방법으로 오징어는 떠 오르거나 대양 밑으로 내려갈 수 있도록 부력을 조절한다. 원리 면에 있어서, 오징어 뼈의 구멍들은 잠수함의 물탱크와 같다. 오징어는 수심 30미터에서 75미터 정도에 머무르는 것이 일반적이지만, 180미터 정도까지 내려갈 수 있다.
● 심해 오징어. 거대한 이 오징어는 그 다리로 배를 휘감아 버리는 전설상의 바다 괴물에 관한 이야기의 근원일지도 모른다. 몸체가 3미터 이상—다리를 포함하면 약 20미터—되는 것도 발견되었다! 그 눈의 크기는 동물계에서는 가장 큰, 직경 약 40센티미터에 달한다! 이 심해 오징어는 제트 추진력으로 민첩하게 움직인다. 앵무조개나 오징어처럼, 이것도 바다의 깊이에 따라 부력을 조절할 수 있지만, 그 방법은 전혀 다르다. 몸체의 상단 3분의 2는 체강이라고 하는 큰 공간이다. 이것은 일종의 액체로 채워져 있다. 이 액체가 빠지게 되면, 심해 오징어는 가라 앉는다. 이 용액은 체내의 바닷물 농도를 중간쯤으로 유지케한다. 이 용액을 분석해 본 결과, 물 약 4리터 당 34그램의 암모니아가 농축되어 있음이 밝혀졌다. 이것은 무엇 때문인가? 포유동물과는 달리, 이 심해 오징어는 요소(尿素)가 아니라 암모니아인 질소 성분의 노폐물을 배설한다. 이 암모니아가 혈류에서 나와 체강에 있는 용액 속으로 들어가면, 거기서 암모늄 이온으로 분해된다. 가벼운 물질인 이 이온은 체강 속의 용액을 바닷물보다 가볍게 하여 이 오징어가 부력을 갖게 한다. 「사이언티픽 아메리칸」지는 심해에 내려가는, 어거스트 피카드가 제작한 심해 조사용 잠수정과 이 오징어를 비교하였다. 그 잠수정의 큰 방에는 바닷물보다 가벼운 액체인 가솔린으로 채워져 있어서, 바다 밑에 있는 관측실이 떠있게 해준다. 마찬가지로, 이 심해 오징어의 체강 속에 있는 용액도 부유 장치로서의 역할을 한다. 하지만 이러한 장치를 먼저 가지고 있었던 것은 심해 오징어이다. 왜냐하면 창조주께서 그것을 가장 먼저 생각해 내셨기 때문이다.
● 부레를 가진 물고기. 많은 물고기에는 가스로 채워지는 부레가 있다. 물고기가 밑으로 내려갈 때, 수압으로 인해 가스는 압력을 받게 되고 부레의 크기는 축소된다. 물고기가 올라오면 수압이 줄어들어 가스는 팽창하고, 부레의 크기는 커진다. 부레의 크기가 변할 때는 고기의 크기도 변한다. 마찬가지로 물고기가 내려갈 때에는 증가된 압력으로 인해 물고기의 용적은 줄어들게 된다. 이것은 물고기의 평균 비중이 증가되고 부력이 적어짐을 뜻한다. 물고기가 올라올 때에는 용적이 증가하고 평균 비중이 줄어들게 된다. 따라서 부력이 증가하는 것이다. 이렇게 부레의 기능은 물고기의 비중을 바닷물의 비중과 같도록 유지시키며, 따라서 물고기가 어떠한 깊이의 바다에서도 헤엄쳐 다닐 수 있는 것이다. 그러나 이 일은 언제나 간단하지만은 않다. 수심 약 2,000미터의 바다에서 수압은 부레의 용적을 수면에서의 부레 용적의 무려 1/200로 축소시켜 놓는다. 따라서 부레 안의 가스 농도는 200배로 짙어지고, 부력은 거의 없어진다. 하지만 물고기는 그 깊이의 두배나 되는 곳에서도 움직이지 않고 떠 있으며, 부레 안에 들어 있는 가스는 2.5입방 센티미터 당 3,000킬로그램도 넘는 압력하에서도 기능을 발휘하여 바다의 수압을 견딜 수 있다! 그러면 물고기는 어떤 방법으로 부력을 유지하는가? 물고기는 더 깊이 내려감에 따라 부레에 가스를 아주 서서히 추가할 수 있으며, 올라올 때도 가스를 재흡수할 수 있다. 그러면 부레 속에 압력이 이미 엄청난 상태인데도 그 깊은 바다 속에서 어떻게 부레에 가스를 추가할 수 있는가? 그것은 아무도 모른다. 이 가스 펌프 기관의 구조는 아직도 수수께끼이다.