박광하의 생명과학 이야기
동물의 방향감각 및 회귀본능(3)
진도개의 회귀성
뭐니뭐니해도 회귀감각의 챔피언 격으로 큰 화제를 모은 건 ‘돌아온 백구’ 진돗개다. 1995년 진도에서 대전지역으로 팔려간 이후 7개월 동안 무려 300㎞를 헤매다 천신만고 끝에 제집으로 되돌아왔다고 해서 화제가 된 일이 있었다. 진돗개 연구의 재미난 사례가 있다. 경희대 동물생태학연구실 유정칠 교수(생물학)팀은 “진돗개가 다른 품종에 비해 훨씬 우수한 귀소본능과 강한 영역방어 본능을 갖추고 있는 것은 오줌이나 배변으로 빈번하게 자기 영역을 표시하는 행동에 힘입었을 것”이란 요지의 연구결과를 내놓은 일이 있다. 유 교수팀은 진돗개 한 쌍을 사육하며 야외에서의 오줌·배변·땅긁기·구르기 등 각종 냄새행동을 기록해 왔다. 이 가운데 오줌 속에 섞인 독특한 페로몬을 통해 자신의 위치나 영역 등을 표시하는 행동은 개과(科)동물의 전형적인 냄새표시 행동으로 알려져 있다. 조사 결과, 진돗개의 오줌표시 행동은 야생동물보다 훨씬 더 습성화된 것으로 관찰됐다. 한 차례에 한 시간씩 진행한 야외 관찰조사에서 수컷 진돗개는 모두 695번, 암컷은 85번의 오줌표시 행동을 한 것으로 집계됐다. 수컷은 시간당 18.8차례, 암컷은 2.5차례 꼴이다. 이는 그동안 국제학계에 보고된 연구조사 결과를 훨씬 뛰어넘는 수치다. 야생화한 암캐·수캐에 대한 연구에서는 시간당 0.1차례(암컷)와 0.3차례(수컷)에 불과했고, 야생 코요테 무리를 이끄는 우두머리 코요테의 오줌표시 행동도 시간당 5.1차례인 것으로 보고됐었다. 진돗개 수컷의 경우 야생 코요테보다 4배 가까이 빈번하게 영역표시 행동을 한다는 것이다. 유 교수팀은 “예로부터 진돗개가 영역방어 본능이 강하고 귀소본능이 우수하다고 알려져 왔지만 지금까지 이를 실제적으로 관찰한 동물행동학적 연구는 없었다.”면서 “진돗개의 빈번한 오줌표시 행동은 이런 본능을 설명하고, 뒷받침해 주는 자료로 판단된다.”고 말했다. 이 연구실의 박소라 연구원은 “자기의 냄새를 빈번하게 남김으로써 원래 살던 곳에서 멀어졌을 때 다른 품종보다 더욱 쉽게 본래 장소로 되돌아 올 수 있게 된다는 것”이라고 설명했다. 연구팀은 진돗개의 다른 행동 패턴도 밝혀냈다. 성(性) 성숙기 이후의 오줌표시 행동이 강아지 때보다 5배가량 많으며 수컷은 성장하면서 오줌표시 자세를 달리하는 반면 암컷은 생후 13개월에 이르기까지 앉아서 누는 자세만 고수하고 발바닥의 향기샘에서 나는 냄새를 땅에 묻히는 땅긁기 행동이 수컷에서만 나타났다는 점 등이다.
동물들이 장착[裝着]하고 있는 자기장[磁氣場] 지도
새와 같은 몇몇 동물들은 이주할 때의 안내자로서 지구자기장을 이용하고 있다. 철새들은 생체에 자기장 지도를 가지고 있으며 계절에 따라 무리를 지어 이동할 때 지구의 자기장을 이용하여 길을 찾는다. 그래서 철새는 자기력선의 방향인 남북 방향으로 많이 이동한다. 예를 들어 꾀꼬리 류에 속하는 지빠귀 나이팅게일이라는 철새는 아프리카에서 겨울을 지내기 위해 북유럽의 스웨덴에서 출발하여 1,500km에 달하는 사하라 사막을 건너 아프리카 중남부까지 날아간다. 과학자들에 의하면 철새들은 신경세포에 제2철염[Fe2O3]을 가지고 있는데 이 제2철염이 지구자기장에 반응하여 장거리 이동을 할 수 있게 해 준다고 한다. 북극제비갈매기는 날개 길이 75~85cm, 체중 100그램 안팎의 작은 바다 철새인데 가장 긴 여행을 하는 철새로 알려졌다. 북극제비갈매기는 바람을 이용하기 위해 수 천km 우회하기도 하며 북극과 남극을 오가는데 1년에 무려 7만여 km를 여행한다. 최근에는 북극제비갈매기가 북극을 떠나 남극에서 겨울을 보내고, 다시 북극으로 돌아오는 이동경로를 완전히 추적하여 북극제비갈매기의 ‘대 여행지도’가 완성됐다. 연구 결과에 따르면 북극제비갈매기는 8, 9월에 북극 지역의 그린란드를 떠나 포르투갈 서쪽의 아조레스 제도에서 1,000km 정도 서행하면서 플랑크톤과 물고기를 섭취해 장거리 이동에 필요한 열량을 확보한 후 남위 70도 부근의 남극 대륙에 위치한 웨들 해로 향한다. 이곳에서 4~5개월 가량을 보낸 후 이듬 해 5, 6월쯤 다시 번식지로 돌아온다. 북극제비갈매기는 남극으로 이동할 때 두 갈래 이동로를 이용하는 것으로 조사됐다. 유럽 서부와 아프리카 서쪽을 따라 여행을 시작한 후 대서양 중심부에서 아프리카 대륙을 따라가거나, 대서양을 건너 브라질 연안을 따라 아메리카 대륙 남쪽으로 이동한다. 그리고 남극에서 다시 북극으로 돌아갈 때는 대서양 가운데로 거대한 ‘S’자를 그리면서 북행하는 것으로 밝혀졌다.
쇠똥구리와 은하수
쇠똥구리는 은하수를 쳐다본다. 은하수가 쇠똥구리의 네비게이션이다. 2013년에 남아공에서 스웨덴 연구진은 쇠똥구리가 밤중에 그들의 집으로 길을 찾아 귀소할 수 있는 것은 은하수를 이용하기 때문이라는 실험결과를 발표해서 세상을 놀라게 한일이 있다. 수십년 전에는 한국의 농촌에서 쇠똥구리는 흔하게 볼 수 있었지만 최근에는 쇠똥구리 찾아보기 힘들게 되었다. 길이 2㎝도 되지 않는 이 풍뎅잇과 곤충이 달도 없는 칠흑 같은 밤에 자신의 몸보다 더 큰 ‘똥 경단’을 집까지 무사히 가져가는 비결은 하늘 위의 빛무리였다. 사람과 새, 물개 등은 별을 보고 방향을 찾는 것으로 알려져 있지만 곤충에서 이 같은 행동이 확인되기는 쇠똥구리가 처음이다. 야행성인 쇠똥구리가 별빛이 강처럼 흐르는 은하수를 알아보는 것은 생존에 필수적이기 때문이다. ‘소중한’ 똥 경단을 경쟁자들에게 빼앗기지 않으려면 똥더미에서 직선거리로 빨리 멀어져야 한다. 은하수는 이 직선 경로를 정하는 기준이 되는 것이다. 연구진은 쇠똥구리들이 똥 경단 위에서 ‘춤’을 추면서 해와 달, 편광을 이용해 방향을 찾는다는 사실을 실험으로 입증했다. 하지만 달도 뜨지 않은 밤에 이들이 어떻게 길을 찾는지는 궁금증으로 남아 있었다. 이를 밝히기 위해 연구진은 밤하늘을 투영한 실험실에서 쇠똥구리의 행동을 관찰했고, 은하수의 뿌연 빛만 있을 때에도 길을 잘 찾는다는 사실을 확인했다. 하지만 은하수를 가리거나 밝은 별빛만 보여주었을 때는 쇠똥구리들이 길을 잃었다. 연구를 주도한 스웨덴 룬드대 연구원 마리 데크는 “쇠똥구리들은 겹눈을 갖고 있어서 하늘의 가장 밝은 별들을 볼 수 있는 것으로 보인다”고 말했다. 쇠똥구리는 포유류의 배설물을 먹고 번식한다. 소, 말, 코끼리 등 포유류가 많아지면서 쇠똥구리도 번창했을 것이다. 공룡시대가 저물고 포유류가 지구를 지배하게 됐을 때부터 쇠똥구리도 제 세상을 만난 듯 퍼져나갔을 것으로 추정하고 있었다. 그러나 이런 당연한 믿음이 잘못됐다는 연구결과가 나왔다. 쇠똥구리는 처음 공룡 똥을 먹으며 지구상에 퍼졌다는 것이다. 니콜 군터 미국 클리블랜드 자연사박물관 박사 등 연구자들은 이제까지 알려진 것보다 쇠똥구리의 진화가 3000만년이나 이르다는 사실을 알아냈다. 연구자들은 전 세계의 쇠똥구리 450종의 유전자를 분석해 이런 결론을 얻었다는 논문이 발표된 일이 있다. 연구결과를 보면, 쇠똥구리는 백악기 전반기인 1억 1500만~1억 3000만년 전에 처음 출현했다. 이어 백악기 후반인 9000만~1억 1000만년 사이에 종 다양성이다양성이 급속히 늘어나 많은 종으로 분화했다. 공룡의 식단에 속씨식물이 포함된 것이 배설물을 먹음직하게 만들어 이를 삶터로 삼는 쇠똥구리 같은 생물이 진화하는 계기가 됐다는 것이다. 동물의 세계에서 은하수는 ‘인도하는 빛’으로 추정된다. 귀뚜라미 개구리는 달 없는 밤에 단 두 방향으로만 이동하고, 나방 같은 다른 곤충류도 별빛을 지표 삼아 움직일 가능성이 있다. 쇠똥구리의 이야기는 이제 옛날 이야기로 돼가고 있다. 쇠똥이 없으면 살아 갈 수 없는 무리들인데 들판에서 소떼가 사라졌으니 뭘 먹고 사나?
개구리, 맹꽁이, 두꺼비
쇠똥구리 보기가 힘들어 졌지만, 그 흔하던 개구리, 맹꽁이, 두꺼비 등도 보기가 쉽지 않아 졌다. 필자가 고향에서 3월경, 폭우가 쏟아지는 어둠이 깔린 저녁시간에 승용차 운행중 도로를 건너 지르는 개구리떼를 만나 당황한 일이 있다. 이미 도로위에는 로드킬[roadkill]을 당한 개구리의 시체가 깔려 있었지만 산속 숲에서 길 건너 논바닥을 향해 질주하는 개구리의 사생결단의 행렬이 계속 되고 있었다. 숲속에서 동면하던 개구리가 해빙과 함께 비가오니 귀소본는으로 물이 고이는 논바닥을 향해 대이동을 하는 중 이었다. 개구리도 그들이 태어나고 그들의 후손인 올챙이가 성장하여야 할 물이 고인 논이나 습지를 정확하게 찾아 가는 것이다. 그래도 개구리는 한국에서 아직까지 그렇게 희귀할 정도는 되지 않은 것 같으나 맹꽁이나 두꺼비는 “멸종위기종” 직전까지 간 것 같다. 우리나라에는 개구리목에 속하는 맹꽁이과와 두꺼비과의 생물들까지 모두 포함하면 총 15종의 개구리가 서식한다. 그 중 무당개구리와 옴개구리, 두꺼비, 물두꺼비는 피부에 독성물질을 분비하는 독개구리들이다. 그래서 개구리의 천적인 뱀이나 새도 먹기를 꺼린다. 실제로 국내에 서식하는 몇몇 종의 개구리들과 개구리들의 천적인 뱀을 합사시켰더니 무당개구리만이 잡혀 먹히지 않았다는 연구결과도 있다. 그래서 독을 가진 개구리들은 별도의 생존방법이 없다. 청개구리처럼 보호색이 있다거나, 참개구리처럼 점프를 잘 하지도 않고, 잘 움직이지도 않는 게으름뱅이들이다. 독이 없는 개구리들은 항상 천적에 잡아먹힐 수 있는 위험에 노출되어 있을텐데 독개구리들은 천적 앞에서도 가만히 눈만 껌뻑거리고 있을 터이니, 독이 없는 개구리들은 게으름뱅이인 독개구리들이 얼마나 부러울까! 무당개구리는 가장 흔히 볼 수 있는 독개구리이다. 무당개구리는 천적과 마주치거나 위험을 감지하면 붉은 배가 드러나게 네 다리를 위쪽으로 치켜들고 엎드린다. ‘나는 독이 있으니 건들지 마라. 건들면 다친다!’는 일종의 경고 신호이다. 붉은 배를 내미는 것만으로 어떻게 자신이 독이 있는지 알리냐고 의문을 품는 분들도 많이 계시지만, 아마 사람들도 붉은 배를 내민 무당개구리를 보면 무의식적이라도 독이 있다는 것을 느끼고 만지고 싶지는 않을 것이다. 생명에 위협적일 수도 있는 독을 피하려는 사람들의 본능인 셈이다. 하지만 무당개구리를 만졌을 경우에는 생명에는 아무런 지장이 없다. 하지만 무당개구리를 만지고 눈을 비빈다거나, 상처에 묻으면 독이 올라 굉장히 따갑다. 특히 눈에 무당개구리의 독이 들어가면 눈물을 엄청 쏟아내게 된다. 옴개구리는 두꺼비와 비슷하게 생겼다. 회색의 몸색에, 온 몸에 돌기가 오돌토돌하게 나 있어서 주름돌기개구리라고도 불린다. 두꺼비와 비슷한 점이 많긴 하지만 크기가 4~5cm정도밖에 되지 않고, 두꺼비보다 몸이 날씬하다. 옴개구리는 냄새를 통해 천적에게 자기가 독이 있다는 것을 알린다. 그래서 옴개구리를 잡아 코로 냄새를 맡아보면, 말로 형용하기 힘든 독특한 냄새가 난다. 두꺼비도 역시 독이 있는 개구리과 소속이이다. 모든 독개구리의 공통점이 천적을 피해 도망칠 수 있는 뒷다리가 짧다는 것이지만, 두꺼비는 뒷다리가 유난히 짧다. 그래서 점프를 못하기 때문에 엉금엉금 기어다닌다. 어찌나 천하태평인지! 사람들이 사는 집 마당이나 길거리에도 자주 모습을 드러내기도 한다. 아마 ‘콩쥐팥쥐’ 동화에서 콩쥐를 도와준 개구리가 다른 개구리도 아니고 두꺼비인 이유는 두꺼비가 집마당에 자주 모습을 드러내기 때문인 모양이다. 두꺼비는 회귀성 동물이라 산란기가 되면 자신이 태어난 곳으로 돌아가 알을 낳는 것으로도 잘 알려져 있다. 하지만 두꺼비들이 산란을 위해 지나가는 길에 도로가 생기자 두꺼비가 차에 깔려 압사당하거나 길이 막혀 고향으로 돌아갈 수 없는 일이 자주 발생하고 있다. 이를 위해 최근 두꺼비를 보호하기 위해 산란기가 되면 차량통제를 한다고 한다. 모두 불편하더라도 두꺼비들이 우리들에게 자신들이 지나가는 길을 내 주었으니, 우리도 배려를 해 주어야 하겠다. 두꺼비는 황소개구리가 국내에 유입되기 전에는 우리나라에서 가장 큰 개구리이기도 했다. 그래서 황소개구리가 유입되자 두꺼비 수컷들이 황소개구리 암컷을 두꺼비 암컷으로 착각하고 달려드는 일이 자주 발생했다. 그 과정에서 두꺼비 수컷이 황소개구리 암컷의 배를 꽉 조이면서 황소개구리가 질식사하기도 한다. 역시, 이뤄질 수 없는 사랑은 너무 잔인하다! 독자들은 무당개구리, 옴개구리, 두꺼비가 독개구리들이라 하여 무조건 싫어하지는 않았으면 좋겠다. 그들도 살아남기 위해 오랜 세월을 거쳐 진화해 오면서 터득한 생존 방법이기 때문이다. 세상에 살아남기 싫은 생물이 어디 있겠는가.
“제6의 대멸종”
한겨레신문[2017-07-12]에 “제6의 대멸종 예상보다 심각하다”는 제목의 기사가 보도되었다. 인간 활동이 원인인 ‘생물학적 절멸’로 여섯 번째 진행되는 지구 대멸종이 기존에 예상했던 것보다 훨씬 심각하다는 연구 결과가 나왔다고 발표한 것이다. 멕시코 국립자치대와 미국 스탠포드대 공동연구팀은 11일(한국시각) “척추동물들의 개체수와 서식 면적 변화를 분석해보니, 그동안 멸종에만 주목해 추정해왔던 제6의 대멸종 진행이 훨씬 심각하다는 것을 발견했다”고 밝혔다(원문보기: http://www.hani.co.kr/arti/science/science). 연구팀은 지금까지 알려진 척추동물의 절반인 2만7600여종에 대한 국제자연보전연맹(IUCN)의 자료를 분석해, 동물들의 개체수와 서식 면적 감소를 계량화했다. 그 결과 약 32%인 8,851개 종의 개체수가 최고 절반까지 줄어든 것으로 나타났다. 이들 종에는 멸종위기종이 아닌 종들도 포함돼 있었다. 개체수 감소가 일어나는 정도는 동물류마다 조금씩 달라 포유류나 조류, 파충류에서는 30% 이상이 감소 현상을 보이는 데 비해 양서류는 15% 정도에 그쳤다. 또 지역별로도 차이가 나타나, 감소가 일어나는 포유류는 주로 열대지방에 집중해 있는 데 비해 파충류의 감소는 주로 아프리카 마다가스카르에서 일어났다. 양서류는 멕시코 등 중앙아메리카와 북부 안데스산맥, 서부 아프리카, 인도, 서부아시아 등지에 집중돼 있었다. 개체수가 감소하는 조류는 지구 전반에 걸쳐 분포했다. 또 연구팀이 177종의 포유류를 정밀 분석해 보니, 모든 종에서 1900년부터 2015년 사이에 30% 이상의 서식 면적이 줄어든 것으로 조사됐다. 80% 이상의 서식 면적이 줄어든 종도 절반 가까이나 됐다. 개체수와 서식 면적의 감소는 멸종위기종이 아닌 동물들에서도 일어났다. 예로 10~20년 전 멸종위기가 아니었던 몇몇 종들은 이제는 멸종위기종에 포함됐다. 2016년 현재 치타는 7천마리 밖에 남지 않았고, 보르네오와 수마트라 오랑우탄은 5천마리가 채 남지 않았다. 아프리카 사자 수는 1993년의 43%에 불과하고, 천산갑은 거의 멸종했다. 기린은 1985년 11만5천마리에서 2015년 9만7천여마리로 줄었다. 연구팀은 이런 재앙적인 감소 현상이 일어난 원인으로 서식환경 축소, 남획, 인공미생물, 공해, 독성물질, 기후변화 등을 꼽았다. 생태계의 위기는 인류문명의 위기에 직결되는 것이기에 경고가 쏟아지고 있는 것이며 자연계에 관심을 가져야 하는 결정적인 이유이다.
박광하(전 여주대신고 교감, 전 수원계명고 교장)
38khpark@hanmail.net
필자 박광하 선생은 고려대학교 생물학과를 마친 후에 평생을 생물과학 강의와 교육에 헌신하여 왔다. 20여년 전 호주로 이주하여 시드니에 거주하며 집필 활동을 하고 있다.