절지동물
節肢動物 (Arthropoda)
1. 개요
절지 동물이란, 외골격으로 둘러싸여 있고 체절화된 몸에, 관절로 되어 있는 부속지들을 가진 무척추동물들을 지칭한다. 다리(肢)가 마디(節)로 이루어져 있다고 해서 절지 동물이다. 전 세계에 퍼져 살고 있으며 다양한 환경과 지형에 적응해있다. 또한 현재까지 알려진 '''동물군의 대부분을 차지'''하고 그 수도 많아 생태계에서 '''빠져서는 안 될 중요한 위치'''에 머무르고 있다. 당장 주변에서 흔히 볼 수 있는 곤충이나 거미 같은 동물들이 여기에 속하니 말 다 했다.
특히 절지 동물은 '''최초의 산소를 호흡하는 육상 동물''' 중 하나로 여겨지는데,[1] 지질 시대에서는 척추 동물의 진화사에 밀려 삼엽충 정도만 주목받고 마는 안습한 상황에 처해있다.
2. 눈여겨 볼만한 특징
2.1. 외골격
개요에서 설명한 것처럼 모든 종들이 외골격을 지니고 있다. 다른 동물들과는 다르게, 세포층이 외각을 둘러싼 것이 아닌 키틴 성분의 큐티클이라는 물질로 싸여있다. 이 단단한 외피 때문에 작은 충격에는 상처조차 입지 않지만 딱딱하기 때문에 유연하게 움직일 수가 없다.[2] 덕택에 체절이 매우 발달해 있다.
사실 절지동물에게서 가장 중요한 특징은 탈피를 한다는 것이다. 이는 절지동물이 속한 탈피동물분기군에서 보이는 중요한 특징으로 성장하기 위해 허물을 벗게 된다. 이렇게 되는 이유는 바로 탈피동물분기군에 속하는 동물들은 확장이 쉽지 않은 큐티클성 외골격으로 몸을 둘러쌌기 때문이다. 그래서 몸의 크기를 증가시키기 위해 절지동물은 간헐적으로 외골격을 벗고 큰 것으로 바꾸기 위해 탈피를 하게 되었다. 곤충을 제외한 대부분의 절지동물들이 성체가 되어서도 탈피를 죽을 때까지 한다. 또한 절지동물의 생리 대부분이 탈피에 관여되어 있으며, 특히 아성체에게서 더 명확히 두드러진다.
외골격은 몸이 커질수록 그에 비례하여 점점 무거워지기 때문에 최종적인 몸의 크기를 제한하는 경향이 있다. 역사상 가장 컸던 절지동물에 속하는 바다전갈이나 아르트로플레우라도 3m를 넘어가기 힘들다. 이들은 산소 농도 등 환경적인 요인에 의해 거대해진 것이다. 현재는 30cm가 넘어가는 종들부터 손에 꼽을 정도로 극소수다.
2.2. 체절과 부속지
완보동물과 환형동물들도 체절을 가지고 있기에 그다지 특징적인 것은 아니나, 절지동물들은 진화하면서 다양한 부분에서 다양한 형태의 체절을 발전시키거나 유합시켜 생존에 유리하도록 하였다. 고등한 분류군일수록 수생 척추 동물의 아가미와 턱처럼 합쳐지고 세분화된다. 협각아문의 경우 고등 분류군으로 갈수록 협각이 작아지고 퇴화하며, 곤충의 턱 구조는 이런 체절과 부속지 유합의 좋은 예이다.[3]
이러한 체절들은 분류군에 따라 다양한 모습을 띄며, 합체절이라는 기능적인 그룹으로 몸의 외형적 구성을 나눈다. 곤충을 포함한 육각류는 머리, 가슴, 배, 협각류와 갑각류는 두흉부와, 복부로 말이다.
부속지의 경우 주로 다리들이 대부분을 차지하는데[4], 이들은 빠른 움직임을 위하여 횡문근으로 된 근육이 움직이게 한다. 관절 부위마다 감각모가 있어 신속하고 효율적으로 반응하도록 다양하게 변형되어있다. 특히 절지동물의 부속지는 크게 단지형과 이분지형으로 나뉘게 되는데, 협각아문과 육각류 절지동물들 전부가 이 단지형에 속하며, 나머지 다른 절지동물들이 이분지 구조의 부속지들을 가지고 있다. 하지만 단지형 다리는 기원이 이분지형 다리에서 유래된 것이기에 결국은 변형된 이분지 구조라고 봐도 된다. 이분지 구조의 다리는 바깥다리와 안다리를 가지고 있으며 이것들 또한 엽족동물의 유영성 외엽과 보행성 내엽에서 기원한 것으로 알려졌다.
과거에는 절지동물을 대악류[5]와 그렇지 않은 종류로 구분했다. 대악류에는 다지아문, 갑각아문, 그리고 육각아문이 속해 있었느나, 발생학 및 분자생물학의 발전 등으로 인해 대악류 가설(mandibulate hypothesis)은 거의 사장되고 다지류와 협각류를 묶는 다지-협각류 가설(myriochelata hypothesis)이 등장하게 되었다. 따라서 과거에 다지류를 곤충의 조상으로 보던 것이 현재에는 레미페드 갑각류(Remiped)의 발견으로 인하여 곤충을 포함한 육각류 절지동물이 갑각류의 자매분류군으로 배속되었다. 따라서 이 둘을 범감각동물분기군(pancrustacea)로 현재 이렇게 분류하고 있다.
2.3. 기관계
물에 사는 경우 책아가미를 통해 물속의 용존 산소를 채액과 교환한다.
대부분의 육상 절지 동물의 경우, 척추 동물과 달리 폐호흡을 하지 않고, 기관계와 기문을 통해 호흡을 한다. 그런데 이 기문을 통해서 폐처럼 공기를 적극적으로 빨아들이는 식이 아니라 기문을 통해 체액[6]을 직접 공기에 노출시키는 식이다. 때문에 부피를 키우면 상대적으로 체표면적이 줄어드는데, 이러면 호흡 효율도 나빠질 수밖에 없다. 하지만 이는 과거 고생대 초반에 육상 절지동물이 나타났을 때 생존에 도움이 되는 방법이었을 것이다.
물론 이렇게 기문으로 숨 쉬는 친구들은 순각강과 백각강, 육각류와 일부 육상 갑각류들이 그렇고, 거미와 전갈의 경우에는 폐서(책허파)라고 하는 기관이 배 바닥 쪽에 열려있어, 이 부분을 통해 가스교환을 한다. 이 부위는 거미의 순환계 기관 중 가장 앞부분에 위치하는 위심동에 연결되어서 혈액이 노출이 잘 되도록 되어있다. 투구게의 새서(책아가미)는 거미의 폐서와 동일한 부분에 나 있는데, 이는 원래 폐서가 과거에는 아가미였음을 보여준다. 갑각류는 배나 가슴에 나 있는 아가미가 달린 유영지를 통해 숨을 쉰다. 곤충 또한 수서생활을 하는 유약충들이 배 꽁무니나 옆구리, 가슴 양 측면에 아가미를 달고 있다.
2.4. 기타
눈은 대부분의 절지동물들이 발달해있으며, 삼엽충이 가장 잘 발달되어있는 동물이다. 겹눈을 가지고 있는 종이 대부분이며 거미같이 홑눈만을 가지고 있거나 곤충처럼 홑눈과 겹눈을 가지고 있는 종이 있다. 더듬이는 협각아문, 건미아문을 제외하고는 대부분이 더듬이를 가지고 있다.
심장은 척추 동물과 다르게 등을 따라 일직선으로 뻗어있으며 개방 순환계이다. 따라서 혈관도 존재하지 않는다. 헤모글로빈이 없다시피 하여, 피 색깔은 헤모시아닌 등를 주로 가지고 있어서 파란색이거나 무색을 띈다.
신경계는 체절을 따라 맨 앞의 뇌[7]와 각부의 신경절로 나뉘어있다.
절족동물(節足動物)이라고도 쓰는데, 마디가 발(足)뿐이 아닌 다리(肢) 전체에 있으니 의미상으로는 절지동물이 보다 정확한 표현이다.
3. 종류
크게 협각아문, 삼엽충아문, 다지아문, 갑각아문, 육지아문으로 나누고 있다. 또한 어느 아문에 속하지도 않는 멸종된 생물의 강까지 존재한다! 전 세계에 '''117만여 종'''이 분포하며 현재 살아있는 동물 종의 80%를 차지할 정도로 그 수가 매우 많다.
3.1. †삼엽충아문(Trilobitomorpha)
3.2. 협각아문(Chelicerata)
3.3. 다지아문(Myriapoda)
3.4. 갑각아문(Crustacea)
3.5. 육각아문(Hexapoda)
3.6. 관련 문서
[1] 절지 동물이 최초로 육상에 진출을 한 시기는 오르도비스기 후기~실루리아기 정도로 추정하고 있다. 다시 말해, 육상 척추 동물들의 조상인 초기 양서류가 허파를 진화시켜 가면서 겨우겨우 육지로 올라왔을 때, 이미 땅 위에는 지네들이 번성하고 있었다.[2] 대신에 관절이라는 게 존재하여 이 부분은 연한 큐티클 조직으로 되어 있어 움직일 수 있게 되어 있다.[3] 과거 다른 절지 동물들에게는 다리였던 부분이 곤충에게서는 입술 수염의 형태를 띠고 있다.[4] 애초에 더듬이, 턱, 협각 등이 다리에서 유래되었다.[5] 큰 턱[6] 혈액이라 하기도 하지만, 절지동물은 인간처럼 혈관으로 혈액과 체액을 분리하지 않는 개방순환계를 가져서 혈액이라는 의미가 모호하다. 개방순환계라는 개념이 어렵게 느껴진다면 따로 검색해보는 것도 추천한다.[7] 뇌도 원래 각 머리쪽 체절마다 놓여져 있던 신경절들이 하나로 뭉친 것이다.