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  철새(나그네새)의 이동 본능은 어떻게 가능한가?
  글쓴이 : 전파과학사     날짜 : 20-04-10 11:16     조회 : 108     트랙백 주소

  • 본능을 연구하는 동물행동학

동물들은 경험하거나 학습한 적이 없는데도 생존에 필요한 온갖 행동을 정확하게 한다.

예를 든다면 해변 모래 속에서 부화(孵化)된 거북 새끼가 곧장 바다 쪽으로 향해 가는 것,

캥거루 새끼가 태어나자마자 어미 가슴에 있는 새끼주머니로 들어가는 것, 새들이 저마다 특징적인 집을 짓는 행동,

철새들이 틀림없이 일정한 곳으로 이동하는 행동, 꿀벌이 춤추는듯한 몸짓으로 동료와 교신하는 것 등 헤아릴 수 없이 많은 본능을 본다.


새끼 거북이가 바다로 향해 가고 있다.


곤충의 본능에 대한 연구자로 100년 전에 활동했던 프랑스의 곤충학자 파브르(Jean Henri Fabre 1823-1915)는 전세계 어린이와 친근한 과학자이다.

1950년대부터는 오스트리아의 로렌츠(Konrad Lorenz 1903-1989), 네덜난드의 틴버겐(Nicholaas Tinbergen 1907-1988),

오스트리아의 프리시(Karl von Frisch 1866-1982) 같은 학자들이 동물의 행동에 대해 많은 연구를 했다.

이 세 과학자는 1973년에 공동으로 노벨 생리의학상을 수상하기도 했다.

동물의 '본능 행동'에 대해 연구하는 ‘동물행동학’(ethology, animal behaviour science)은 중요한 생명과학의 한 분야이다.


사람들은 ‘모성본능’이라는 말을 자주 하고 듣는다.

본능’(本能)이라는 말의 본래 뜻은 동물들이 보여주는 어김없이 하는 ‘타고난 행동’을 말한다.

사람들은 생식본능, 귀소본능, 생존본능 등으로 쉽게 말하고 있지만, 본능이라는 것은 설명이 쉽지 않은 자연의 신비이다.


동물들이 보여주는 여러 가지 본능 행동은 유전적으로 타고나는 행동이다.

동물들이 왜 신비스럽게 본능적인 행동을 어김없이 하는지 그 이유를 과학적으로 설명하기는 매우 어렵다.

그렇다고 그 답을 단지 ‘본능’이라고 해버리면, 그건 너무나 비과학적이다.

동물의 본능에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있지만, 본능을 설명할 수 있는 정답은 좀처럼 알아내지 못하고 있다.


사람에게는 ‘모성본능’이라든가 ‘생존본능’이 있다는 말을 하지만, 복잡한 사회 속에서는 그렇지 못한 예를 종종 본다.

동물의 세계에서는 본능이 훨씬 명확하게 나타난다.

러나 동물원에서 자란 암사자나 침팬지는 자기가 출산한 새끼를 거부하는 경우가 있다.

이런 경우는 어미 자신이 부모로부터 정상적으로 ‘어미가 되는 훈련’을 받지 못한 탓이라고 생각되고 있다.


  • 새들의 이동과 귀소본능

동물학자들은 본능이라는 것을 어떻게든 과학적으로 설명해보려고 온갖 방법으로 많은 연구를 해왔다.

대표적인 연구는 비둘기나 철새, 개미, 꿀벌 등이 어떻게 자기 집을 또한 월동지(越冬地)를 찾아갈 수 있는가 하는 것이었다.

오늘날에는 이 연구를 위해 첨단의 전자장비와 인공위성까지 이용하고 있다.


인간은 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각 이렇게 5감이 있다.

예로부터 동물들은 인간이 모르는 제6의 감각이 있어 먼 길을 정확히 찾아다닐 수 있다고 생각했다.

만일 눈을 가린 사람을 차에 태워 몇 시간 달린 뒤 어딘가에 내려놓는다면,

산과 하늘을 둘러보고 태양의 위치를 가늠해보고서 되돌아가야할 방향이라든가 떨어진 거리를 알 수 있을까?

그러나 비둘기나 새들이라면 수 백리 밖에 가져다 놓더라도 집의 방향을 알고 찾아간다.


선박의 항해사는 나침반과 항해 지도를 펼치고 끊임없이 현재 가고 있는 위치를 확인한다.

그러기 위해 배의 속도를 계산하고, 항해한 시간을 재며, 관측 장치로 진행 방향을 확인한다.

또한 태양의 각도를 재고, 밤이면 북극성의 위치와 각도를 확인하면서 이를 컴퓨터, 계산기, 자 따위로 샘하여 지도(해도) 상에 행로를 그리면서 간다.

오늘날에는 이것만으로 부정확하여 인공위성에서 알려주는 위치정보 시스템을 이용한다.

GPS(global positioning system) 또는 내비게이션 시스템이라 부르는

비는 인공위성을 이용하여 몇 m 오차로 위치를 안다.


사람들이 위치를 확인하기 위해 사용하는 GPS시스템의 개념도


지구에 사는 약 10,000종의 새 중에 약 1,800종이 장거리 이동을 하는 철새(나그네새)이다.

철새들은 내비게이션 시스템 없이도 히말라야 산맥을 넘기도 하고, 남극과 북극 사이를 이동하면서 수 만리 떨어진 목적지를 정확히 찾아간다.


북극해와 남극바다 사이를 이동하며 사는 바닷새인 맹스슴새(Manx shearwater)는 이동거리가 14,000km에 이른다.

더 놀라운 것은 철새들의 새끼들은 한 번도 가보지 않은 길일지만 찾아간다는 것이다.

이런 장거리 비행을 하고 나면 슴새의 몸무게는 절반으로 줄어든다.


알래스카에서 월동하고 우리나라 서해안, 낙동강 하구을 찾아오기도 하는 큰부리뒷도요(bar tailed godwit)는

오스트레일이아와 뉴질랜드 근처까지 10,200km를 쉬지 않고 비행하는 철새로 유명하다.

이런 사실은 2007년에 오스트레일리아의 조류학자들이 새의 날개 밑에 무선송수신기를 붙여두고 인공위성으로 추적하여 확인되었다.




큰뒷부리도요는 몸길이 37~41cm이며, 수컷은 190~400g, 암컷은 260~630g으로 암컷이 더 크다. 알래스카와 아시아 북부에서 월동하고 봄이 오면 뉴질랜드까지 쉬지 않고 날아간다. 두번째 그림은 서해안에서부터 추적된 큰부리뒷도요의 이동로를 나타낸다. 이 새는 쉬지 않고 10,000km 이상의 먼 거리를 이동한다.



  • 비둘기의 귀소본능을 찾아낸 실험

개미도 먹이를 물고 먼 길을 걸어 자기 여왕이 사는 집을 찾아간다.

꿀벌들은 자기 벌통으로부터 수십km 떨어진 곳에서도 거의 어김없이 집으로 되돌아온다.

보잘것없는 동물들이 어떻게 방향 감각을 가지고 길을 찾아가는지에 대한 의문은 수천 년 전부터 수수께끼였다.



철새들에게는 지구의 자력장(磁力場)을 느끼는 특별한 감각기관이 있기 때문이라는 주장이 귀소본능을 설명하는 첫 번째 열쇠가 되었다.

독일의 크라머(Gustav Kramer 1910-1959)는 1950년대에,

새들은 거대한 자석인 지구의 자력장뿐만 아니라 태양의 위치를 보고서도 방향을 아는 능력이 있다고 주장했다.


비슷한 시기에 오스트리아의 과학자 프리쉬(Karl von Frisch 1886-1982)는 꿀벌이 자기 벌통을 찾아올 때,

태양의 위치를 파악하여 방향을 안다는 사실을 구체적으로 밝혀냈다.

이 연구로 그는 앞에서 말한 다른 두 동물행동학자와 함께 1973년에 노벨상을 공동으로 수상했다.



비둘기는 자기가 날고 있는 고도(高度)가 어느 정도인지 4mm 오차로 정밀하게 판단한다는 보고도 있다.

또한 비둘기는 자외선을 감각할 수 있고, 인간이 듣지 못하는 아주 낮은 소리(저주파 초음파)를 듣는다는 것이 확인되었다.


독일 괴팅겐 대학의 과학자는 비둘기 눈에 반투명한 안경을 씌워 집으로부터 130km 떨어진 곳에서 날려 보내보았다.

비둘기의 안경은 5~6m 이상 먼 곳은 보이지 않도록 만든 것이었다.

그렇지만 비둘기는 여전히 자기 집을 찾아왔다.


이런 사실을 볼 때 비둘기는 자기가 늘 보던 지형을 판단하여 집을 찾아가는 것이 아니라,

태양의 위치를 확인하여 보금자리가 있는 곳을 알아내거나(정위定位 기능이라 함),

땅으로부터 나오는 자력을 탐지하여 방향을 판단하는 능력을 이용할 것이라고 생각되었다.


그래서 그는 비둘기의 비행을 돕는 ‘생체 컴퓨터’가 몸의 어딘가에 있을 것이라고 생각하여,

비둘기를 멀리 데리고 나가 귀 옆에 작은 자석을 붙여 날려 보냈다.

그랬더니 비둘기는 집을 찾지 못했다. 자석이 비둘기 머리의 자장 탐지기에 혼란을 일으킨 것이다.



미국 코널 대학의 엠린(Stephen T. Emlen)은 “철새는 태양을 보고 위치를 판단하는 능력을 가지고 있을 뿐 아니라, 밤에는 별자리를 보고 방향을 안다.”는

사실을 1970년대에 보고하여 세상을 놀라게 했다.

많은 철새들은 밤에 장거리 비행을 한다.

달 밝은 밤의 기러기 이야기는 이 사실을 말해주기도 한다.


철새들은 1) 태양과 별의 운행 방향을 보고, 2) 지구의 자장을 탐지하고, 3)후각(嗅覺) 등으로 먼 길을 이동할 수 있는 능력을 갖도록 진화된 것이다.

진화의 방법으로 새들은 머릿속 어딘가에 자력을 탐지하는 철(鐵) 원자 몇 개로 이루어진 미지(未知)의 탐지기관을 발달시키고,

그것을 활용하는 유전자를 진화시킨 것이다.

철새의 이런 능력은 수억 년이라는 진화의 시간이 가능하게 만들었을 것이다.



   

 

 

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