물고기의 시각
물고기를 보면 바로 알 수 있듯이 물고기의 감각기관 중 가장 먼저 우리 눈에 띄는 것은 눈이다. 물고기의 눈은 아주 큰 종류인 볼락 같은 것부터 씬벵이 아구 같이 아주 작은 종류가지 다양하다.
(볼락 사진, 씬뱅이 사진 등 다양한 물고기 눈 사진)
그러나 물고기의 시각이란 것은 아주 발달한 것이 아니라 수십 미터씩을 볼 수 있는 기관은 아니라는 것이 일반적인 생각이다.
왜냐하면 물이라는 매질 자체가 소리는 아주 멀리까지 전달하지만, 빛을 전달하기는 아주 어려운데다, 물속이란 환경 자체도 물속의 공기와 부유물질 등으로 인해 빛이 산란되기 때문이다.
여기에 더하여 물고기의 눈은 양쪽에 달려 있어 수평범위로는 약 165°가 넘는 각도를 살펴볼 능력은 있지만 입체적으로 볼 수 있는 범위, 다시 말해 거리를 잴 수 있는 범위는 약 12° 정도 지나지 않는다.
이 입체로 볼 수 있는 각도란 아주 중요하다. 눈이란 게 모든 동물에서 마찬가지지만, 두 눈으로 다 보이는 분야에서만 입체적으로 파악할 수 있고, 거리감을 알 수 있는 것이기 때문이다.
아래 표에서 알 수 있듯이 입체적인 범위를 볼 수 있는 능력은 사람이 두배 이상으로 훨씬 뛰어나다.
(물고기 눈의 각도)
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사람과 물고기의 시각 범위 | |||
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구분 |
수평범위 |
수직범위 |
입체범위 |
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사람 |
154° |
150° |
25° |
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물고기 |
165° |
134° |
12° |
(표. 물고기와 사람의 시각)
그러나 물가에 바짝 붙어서 바로 아래 물고기를 낚는 경우는 상황이 다르다.
빛이 서로 다른 밀도를 가진 매질을 통과함에 따라 빛은 휘어지는 경향을 가지는데 이런 것을 굴절이라 한다.
우리가 공부할 때 배운 것처럼 물속에 있는 물체는 그 위치보다 더 높이 떠 있는 것처럼 보이는 현상이다. 물론 수면과 직각으로 들어오는 빛은 굴절 없이 직진하지만 수면과 평행하게 들어오는 빛은 약 48.5도 정도의 각도로 굴절된다.
그래서 청물이 지거나 하여 물이 아주 맑은 경우, 낚시꾼이 물고기를 볼 수 있는 것과 마찬가지로 물고기도 낚시꾼을 볼 수 있다. 게다가 굴절율이 높은 물질에서 낮은 물질로 빛이 들어갈 때 생기는 전반사 현상으로 일정 각도에서는 오히려 물고기는 사람을 보는 데, 사람은 물고기를 볼 수 없는 상황도 생긴다. 그래서 물가에 너무 바짝 다가서서 낚시하는 것은 불리하다.
(물고기와 눈과 낚시꾼의 눈)
또한 물고기도 기본적으로 색깔을 구분할 수 있으며, 얕은 물에서는 장파장을 가진 붉은 색 계통을 더 잘 볼 수 있는 것으로 알려져 있었다. 특히나 민물에서 하는 배스낚시에 관한 자료를 보면 배스도 붉은 색을 더 잘 구별하는 것으로 나와 있다. 이래서 숭어 꽃 낚시에서는 붉은 색을 사용하고 집어제도 붉은 색의 색소가 주로 사용되는 과학적인 근거로 인용되었다. 물론 몇몇 어종은 청색을 더 잘 인식한다고 알려져 있지만, 저녁 햇살의 붉은 색이 멀리 비치는 것처럼 파장이 긴 붉은 색 계통의 빛이 멀리까지 전달될 거라고 생각했기 때문에 루어낚시에서 붉은 색 계통의 미노우나 웜을 주로 사용했던 것이다.
또한 지금까지의 대체적인 자료를 보면 물고기의 시력에 대해서는 너무 많은 조심을 할 필요는 없다고 알려져 있었다. 물고기의 시력이란 것이 별로 좋은 것이 아니라며, “일본의 주간낚시 잡지인 이소츠리 스페셜 2001년 9월호에는 어류의 눈에 대한 특집을 다루었었다. 이 기사에서 어류의 시각을 사람의 시력을 나타내는 수치와 같이 표현했을 때, 벵에돔은 0.1282정도이고, 일본 열도 인근에서 잡히는 빨간눈복어(아까메후구)의 경우 0.0689 정도이라고 소개하고 있다.”(신동찬, 물고기의 눈, 바다낚시 2002년 11월호)
게다가 바다 속이란 것이 그렇듯이 잘 보이지 않는 환경이고, 물고기 눈을 닮게 만들었다고 해서 어안(魚眼)렌즈로 불리는 카메라 렌즈로 찍은 사진을 보면 알 수 있듯이 가장자리의 물체는 구별하기 어렵기 때문이다.
(어안렌즈로 찍은 경치사진)
그렇다면 물고기가 물속에서 살면서 먹이생활을 하는 데 눈이 거의 필요 없다는 이야긴데, 모든 물고기는 거의가 눈이 발달해 있다. 그렇다면 분명 다른 이유가 있는 것일 게다.
아래의 표는 자연계에 있는 색깔별 파장의 길이와 주파수가 나타나 있다.
(표1. 색깔의 파장과 주파수)
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색깔 |
파장의 길이nm |
주파수 THz |
|
적외선 |
>1000 |
<300 |
|
빨강 |
700 |
428 |
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오렌지 |
620 |
484 |
|
노랑 |
580 |
517 |
|
녹색 |
530 |
566 |
|
파랑 |
470 |
638 |
|
보라색 |
420 |
714 |
|
근자외선 |
300 |
1000 |
|
원자외선 |
<200 |
>1500 |
(nm은 나노미터이고, THz 테라 헤르츠를 말한다. 1nm은 10억분의 1m를 말하고, 1THz는 1초당 1조번 깜박인다는 뜻이다.)
다음의 표는 수심의 깊이에 따라 각 빛깔의 감쇠율을 나타낸 표이다. 표를 살펴보면 수심이 깊어질수록 붉은 색 계열보다는 푸른색 계열이 잘 보인다는 것을 알 수 있다.
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색 |
3m |
9m |
|
빨강 |
6.5% |
0.025% |
|
오렌지 |
50% |
12% |
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노랑 |
73% |
40% |
|
녹색 |
88% |
69% |
(표2. 수심에 따른 색의 감쇠율
즉, 물고기는 우리와는 다른 파장의 빛을 보고 있는 것이다. 다시 말해 물고기가 인간의 눈과 같은 파장을 볼 필요가 없는 것이다. 왜냐하면 얕은 물속에서와는 달리 수심이 깊어지면 붉은 빛의 파장은 불과 6 미터 정도 밖에 전달되지 않는다. 하지만 자외선에 가까운 파장은 훨씬 더 먼 60미터까지 전달된다. 공기라는 매질과 물이라는 매질에 따라 전달되는 빛의 파장 거리가 다르기 때문이다. 그러므로 물고기는 물속에서 자외선에 가까운 빛을 더 많이 보는 것이 유리하다.
2010년 11월 10일 영국의 BBC 뉴스는 스티글백 Stickleback이라는 물고기를 연구한 결과를 발표했는데, 이에 따르면 엑스터 EXTER 대학의 톰 파이크 Tom Pike박사의 말을 인용하여 이 물고기는 “자외선을 이용하여 짝을 만난다”고 하였다.
((http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-11718647) )
미국의 어메리칸 사이언티스트 온라인 American Scientist Online에서도 물고기가 사람이 보는 것처럼 사물을 구별하는 것이 아니라 자외선부분의 파장을 더 많이 이용한다고 발표했다.
(http://www.americanscientist.org/my_amsci/restricted.aspx?act=pdf&id=18165159971820)
물고기의 눈을 자세히 한 번 살펴보자.
대부분의 척추동물처럼, 물고기의 눈은 각막과 홍채, 수정체와 망막, 신경으로 이루어져 있다. 사람을 포함해서 일반적인 척추동물들은 수정체의 모양을 변화시켜 초점을 맞추는데 비해, 물고기는 수정체와 망막 사이의 거리를 변화시켜 초점을 변화시킬 수 있는 것이다. 물고기는 카메라의 렌즈처럼 초점을 맞추는 것이다. 또한 대부분의 물고기들의 눈에는 홍체의 근육이 없고, 모양이 고정되어 있다. 그래서 홍체를 수축시키거나 확장해서 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절할 수 없다. 상어나 가오리 계통은 움직일 수 있는 홍체를 가지고 있는 예외종이다.
(그림. 물고기 눈 해부도)
망막에는 간상세포와 원추세포라는 빛을 받아들이는 신경이 있다. 간상세포는 원추세포보다 빛에 더욱 민감하지만, 흑백 밖에 구별하지 못한다. 원추세포는 색에 반응하고 더욱 자세한 이미지를 만들어낼 수 있지만, 간상세포보다 1/13 정도 덜 민감하다. 원추세포가 색을 알려주고, 세부사항을 보여 주지만 간상세포는 빛을 본다.
사람과 마찬가지로 물고기도 밤이나 빛이 아주 적을 때는 색을 볼 수 없다.
사람의 눈에 있는 원추세포는 망막 주변에 집중되어 있어 세세한 부분까지 잘 볼 수 있지만 물고기의 원추세포는 전체적으로 펼쳐져 있어 움직임이나 콘트라스트는 잘 보지만 자세한 부분은 잘 못 본다.
버지니아 해양과학 연구소(Virginia Institute of Marine Science)가 망막전기측정기라는 기기를 사용하여 물고기가 감지하는 빛의 주파수를 측정하였다. 이 방법은 마취를 시킨 물고기의 눈에 어떤 색깔의 영역을 비추고, 망막에서 그 색깔에 반응하는 전극을 측정한 것이다. 이 결과에 따르면 물 위를 떠서 다니는 줄무늬 농어를 제외하고는 대개 빨간 색은 볼 수가 없었다. 또한 대개의 물고기가 오렌지색으로부터 보라색까지의 영역을 더 많이 볼 수 있으며 어떤 종류는 자외선 영역까지도 볼 수 있는 것으로 조사되었다.
아래 그림은 연구소에서 조사한 물고기들의 시각영역을 보여준다.
(그림. 파장대에 따른 물고기의 반응)
물고기에 있어 색깔을 본다는 것은 배경의 다양함 속에서 먹잇감을 본다는 의미이다. 먹잇감을 고르는데, 정확한 색깔이 뭔가는 별로 중요하지 않은 것이다.
다양한 배경에서 빛이나 색깔의 양은 수많은 요인에 따라 바뀐다. 즉 낮인지 밤인지, 물은 얼마나 깨끗한지, 바닥은 어떤 형태인지, 수심은 얼만지 등.
그래서 루어나 미끼를 사용할 때, 해가 뜰 때나 질 때처럼 빛이 희미할 때는 콘트라스트가 강한 것이 좋고, 오히려 밤처럼 달빛이 환할 때는 검은 색이 실루엣을 더 잘 보여준다. 맑은 날보다 자외선이 더많이 퍼지는 흐린 날에는 형광색이 좋을 것이다.
물고기의 눈에 대해 요약해서 정리하면 이렇다.
. 물고기도 색깔을 본다. 그러나 다른 배경 속에 있는 먹잇감을 구별하는 데 도움 되는 수준이지 먹잇감이 무엇인지 구별하는 정도는 되지 않는다. 밤에는 물고기도 색깔을 볼 수는 없다.
. 물고기의 눈은 디테일에서 움직임이나 콘트라스트를 확인하는 수준이다. 먹잇감의 정확한 형태는 구별할 필요가 없다. 단지 전반적인 모양이나 움직임을 파악하는 수준이다.
. 많은 포식 물고기들은 해가 뜰 때나 질 때, 먹잇감을 잘 발견할 수 있도록 적응되어 있다.
월간 "바다낚시 & SEA LURE" 2011년 7월호 게재 기사입니다.