벌레가 빛에 이끌리는 원인을 고속카메라를 사용한 연구로 규명

by Rilsonav / https://pixabay.com/ja/illustrations/%e3%83%a9%e3%83%b3%e3%83%97-%e3%83%a9%e3%82%a4%e3%83%88-%e9%9b%bb%e7%90%83-%e8%9b%be-7756744/

벌레들이 불이나 불빛에 이끌리는 현상은 옛날부터 잘 알려져 왔습니다. 그럼에도 불구하고 그 원인을 지금까지 분명히 알지 못했는데 고속카메라를 이용한 관찰에서 규명으로 이어질 큰 힌트가 나타났습니다.

Why are insects attracted to artificial lights? | Live Science
https://www.livescience.com/animals/insects/why-are-insects-attracted-to-artificial-lights

Why are insects attracted to artificial lights?

Why Are Insects Drawn to Light? A Perennial Question Gets a New Answer. - The New York Times
https://www.nytimes.com/2023/04/27/science/moths-to-a-flame-insects-light.html

Why Are Insects Drawn to Light? A Perennial Question Gets a New Answer.

벌레가 빛에 이끌리는 '등화채집(라이트 트랩)'은 기원 1세기의 로마제국 시대의 서적에서 언급되고 있을 만큼 친밀한 현상이기 때문에 지금까지 많은 이론이 제창되어 왔습니다. 그 중에서도 주요한 가설은 크게 나누어 두 가지 있는데 그 중 하나는 벌레가 빛을 달 등의 천체와 혼동해 방향의 기준으로 삼는 '월 측위(lunar navigation) 가설'이고 다른 하나는 벌레에게는 잎과 덤불의 틈새에서 새어 나오는 빛을 목표로 향하는 습성이 있다는 '빛으로의 탈출(escape to light) 가설'입니다.

그 밖에도 광원으로부터의 열방사로 따뜻해지는 것을 선호하는 것이 아닌가 하는 설이나 인공광의 눈부심에 눈이 망가져 버린다고 하는 설 등 다양한 이론이 있지만 고속으로 날아다니는 곤충의 모습을 관찰하기는 쉽지 않기 때문에 지금까지는 가설에 머물고 있었습니다.

프리프린트 서버 bioRxiv에서 발표된 이번 연구 중 임페리얼 칼리지 런던과 플로리다 국제대학의 연구팀은 가나 잠자리 등의 곤충이 빛 주위를 날아가는 모습을 고속카메라로 촬영했습니다. 그 결과, 빛을 만난 벌레가 보여주는 비행 패턴은 3개로 분류할 수 있다는 것을 알 수 있었습니다.

첫 번째는 옆에서 빛에 대해 광원을 주회하도록 계속 선회하는 '궤도 주회 행동(왼쪽)', 두 번째는 광원이 머리 위에 있을 때 급상승하여 속도를 잃는 '실속 행동(중앙)', 세 번째는 광원 위를 통과한 후 지면을 향해 급강하하는 '반전 행동(오른쪽)'입니다.

특히 주목해야 할 것은 모든 행동 패턴에서 곤충이 항상 빛에 등을 돌리려고 노력했다는 것입니다. 일부 곤충과 물고기에서 볼 수 있는 이러한 습성은 ‘배광반사(Dorsal Light Response)’라고 불립니다.

이 결과를 바탕으로 지금까지 주요 가설을 검증한 연구팀은 빛을 등지고 날아가는 곤충의 행동이 어떤 가설과도 일치하지 않는다는 점을 발견했습니다. 첫째, 벌레는 빛을 목표로 하는 것이 아니라 빛을 등지고 날아갔기 때문에 빛으로의 탈출 가설은 부정됩니다. 또 월측위 가설에서는 곤충이 나선형의 궤적을 그려 광원을 향해 갈 것이라고 예측했지만 곤충은 광원 주위를 안정적으로 비행하는 움직임을 보였으므로 이 가설도 부적절합니다.

이런 점에서 연구팀은 곤충이 빛에 이끌리는 현상은 배광반사에서 가장 간략하게 설명할 수 있다며 배광반사는 기본적인 감각구조이므로 주행성인지 야행성인지에 관계없이 다양한 곤충이 빛에 유인되는 것에 대한 설명이 된다고 결론지었습니다.

하늘을 날아다니는 벌레가 이 배광반사를 익힌 것은 상하방향을 빠르게 감지하기 위해서로 평형감각을 가진 인간은 중력에 의지하여 어느 방향이 위에서 그 방향이 아래인지를 파악할 수 있지만 고속으로 날아다니는 벌레는 몸이 당겨지는 방향이 항상 아래인 것은 아닙니다. 그래서 곤충은 밝은 방향을 위, 어두운 방향은 아래라고 인식해 방향감각을 잡는 것으로 추정됩니다.

이번 연구에는 직접 관여하지 않은 하버드 대학의 연구원인 아발론 오엔즈 씨는 과학계 뉴스사이트 Live Science와의 인터뷰에서 “벌레에게는 중력을 이용하여 자신의 몸이 어디에 있는지를 알기 힘들고 그들에게 난다는 것은 우리가 물 속을 헤엄치는 것과 같다"고 설명했습니다.

By emkae junior / https://www.pexels.com/@emkae-junior-323073

오엔즈 씨에 따르면 빛은 벌레를 이끌 뿐만 아니라 유충의 성장을 방해하거나 반딧불의 발광을 방해하거나 빛을 싫어하는 곤충의 서식지역을 좁힐 수 있습니다. 따라서 이 문제를 해결하는 가장 효과적인 방법은 항상 조명을 끄는 것이라고 보았습니다.

그럼에도 불구하고 도시의 불을 끄고 완전한 어둠을 만드는 것은 현실적인 해결책이 아닙니다. 이번 연구에서는 그 밖에도 상향이나 수평방향으로 빛을 발산하는 조명에 비해 바로 아래에 투광하는 조명은 곤충에 대한 영향이 가장 적은 것으로 나타났습니다. 이 결과는 빛에 의한 피해를 줄이기 위해서는 지상만을 비추는 하향조명을 사용해야 한다는 과학자의 오랜 주장과 일치합니다.

논문 저자 중 한 명인 플로리다 국제
대학의 야시 송디 씨는 "빛을 위로 향하게 해 바닥에 놓으면 벌레는 거꾸로 추락하게 됩니다. 그러므로 불빛은 위로 향하지 않도록 또한 곤충의 시각을 고려하면 파란색보다 빨간색에 가까운 조명을 사용하고 가능한 한 야외조명을 끄는 것도 좋습니다"고 설명했습니다.