백과

인왕산 백사실계곡은 서울 4대문 안에서 유일하게 도롱뇽이 사는 곳이다. 도롱뇽은 봄이면 맑은 계곡물이 흐르는 시내에 우무처럼 생긴 자루 속에 알을 낳아놓는다. 알에서 깬 새끼는 머리가 크고 꼬리가 길어 언뜻 올챙이처럼 생겼지만, 자세히 보면 네 다리가 나와 있고 나뭇가지 모양의 겉아가미가 밖으로 삐져나온 모습이 특이하다. 도심의 ‘비밀정원’을 흐르는 깨끗한 물속에서 도롱뇽의 봄은 고즈넉하고 평화로워 보인다.

하지만 그건 밖에서 사람이 바라본 풍경일 뿐, 물속에선 소리 없는 전쟁이 벌어진다. 도롱뇽 새끼는 포식성이 강하다. 주로 물밑에 사는 무척추동물을 먹고 살지만, 올챙이나 형제인 도롱뇽 새끼도 잡아먹는다. 먹느냐 먹히느냐를 결정하는 건 입의 크기이다. 동료보다 빨리 자라 머리가 커진 도롱뇽은 동종포식에 나선다. 어차피 다른 먹이보다 크기도 하고 영양가도 높으니까. 그렇다면 무엇이 물벌레를 먹던 도롱뇽을 동료에게 입맛을 다시는 포식자로 바꿔놓을까. 삼육대학 행동과학연구실 정훈 교수팀은 백사실계곡 등에서 구해온 도롱뇽 알을 부화시켜 여러 가지 실험을 하면서 이런 의문에 도전했다.

일반적으로 도롱뇽은 다른 ‘입 큰’ 도롱뇽의 공격을 받거나 곁에서 동종포식을 목격하는 직접적인 경험을 하면 머리가 커지는 등 변신을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 정 교수팀은 물이 드나드는 불투명한 플라스틱 수조를 이용한 실험에서 어린 도롱뇽이 직접 경험하지 않고도 주변의 다른 개체들이 동료에게 잡아먹히는 화학신호를 감지하는 것만으로도 머리가 커진다는 사실을 확인했다. 도롱뇽은 주변에서 동종포식이 벌어지는지에 아주 민감하게 반응하는 것이다. 그런가 하면 버들치의 냄새를 맡는 것만으로도 머리가 커진다는 실험결과도 얻었다. 버들치는 도롱뇽 새끼를 잡아먹는 포식자이다.

물속 생태계에서 벌어지는 포식자와 그 먹이동물 사이의 관계는 우리의 생각보다 훨씬 복잡하고 다양하다는 사실이 밝혀지고 있다. 포식자가 작은 동물을 잡아먹어야 변화가 생기는 것이 아니라, 포식자의 존재 그 자체가 생태계를 바꾸어놓는다. 특히 잡아먹히는 쪽의 대응이 만만치 않다. 포식자는 굶느냐 먹느냐의 문제이지만 먹히는 쪽에겐 목숨이 걸려 있으니까. 그래서 도롱뇽처럼 약한 동물들은 포식자에 관한 화학적 단서를 감지하는 전문가로서, 그에 따라 자신의 행동, 형태, 그리고 생활사까지 바꾼다.

첫 화학적 단서는 포식자의 특징적 냄새이다. 그 화학물질을 감지하느냐에 생사가 달렸다. 포식자 때문에 놀란 다른 먹이동물이 내는 화학정보도 요긴하다. 놀란 먹잇감은 종종 오줌과 함께 암모니아를 순간적으로 방출한다. 공격받은 개체의 조직이 파괴되면서 나오는 화학물질도 강력한 경고이다. 원생생물부터 양서류까지 동물들은 부상당한 동료가 방출하는 화학적 단서를 감지하는 능력이 있다. 포식자를 감지하면 먹이동물은 활동을 줄이고 은신처에서 더 오래 머무는 식으로 대응한다. 어떤 가재는 포식자의 단서에 집중하느라 먹이를 감지하는 능력이 일시적으로 떨어지기도 한다. 포식성 물고기가 있는 연못의 잉어는 포식자가 삼키지 못하도록 몸의 폭을 넓히는 쪽으로 형태가 변했다. 어떤 개구리의 알은 알을 공격하는 거머리 냄새를 가하면 부화 시기가 앞당겨지기도 했다.

포식자도 쫄쫄 굶고 있는 것만은 아니다. 미국 동부 미시시피 강 유역에 사는 해적농어는 이름처럼 개구리, 작은 물고기, 물벌레 등을 닥치는 대로 잡아먹는다. 그런데 최근 과학자들은 놀라운 사실을 발견했다. 불투명한 플라스틱으로 칸막이를 해 서로 모습을 볼 수 없는 수조를 이용한 실험에서 개구리나 물벌레는 다른 포식성 물고기가 있으면 산란을 줄이는 등 민감하게 반응을 했지만 해적농어는 전혀 개의치 않아 마치 천적이 없는 것처럼 행동했던 것이다. 연구자들은 해적농어가 자신의 냄새가 나지 않도록 가려 ‘유령 물고기’가 되는 것으로 파악했지만, 그 메커니즘을 알아내지는 못했다. 평화로워 보이는 물속에선 포식자와 먹이동물 사이에 진화적인 군비경쟁이 벌어지고 있다. 승패를 좌우하는 건, 사람의 군사분쟁에서처럼 적의 동태를 감지하는 능력이다.

캐나다 과학자들이 잠자리 애벌레를 이용해 실험해봤더니, 포식자가 주변에 있는 것만으로도 죽어가는 개체가 있었다. 그 효과는 두고두고 지속되어 잠자리로 탈바꿈하는 시기까지 이어졌다. 연구자들은 미국 미주리 주의 연못에 사는 잠자리 애벌레를 채집해 실험실에서 포식자인 블루길과 왕잠자리 애벌레에게 노출했다. 왕잠자리 애벌레는 물고기가 없는 연못의 최상위 포식자이다. 실험실에서는 수조에 칸막이를 해 애벌레가 포식자의 냄새를 맡을 수는 있지만 잡아먹히지는 않도록 했다. 포식자의 먹이로는 잠자리 애벌레를 따로 주었다. 실험결과 블루길과 자리를 함께한 잠자리 애벌레의 사망률은 포식자가 없는 수조에서 기른 애벌레보다 4배나 높았다. 왕잠자리에 노출된 애벌레의 사망률도 2.5배 높았다. 이런 결과는 포식자에게 직접 잡아먹히지 않더라도 그 존재만으로도 먹이동물이 스트레스로 인해 사망에 이를 수 있음을 보여준다.

연구진은 포식자에 노출한 뒤 살아남은 잠자리 애벌레가 탈바꿈하는 과정도 추적했는데, 정상 개체에 견줘 탈피 때의 사망률이 1.2배 높았다. 포식자 스트레스가 오랜 기간 영향을 끼친다는 증거이다. 그렇다면 왜 포식자의 존재로 인한 스트레스가 사망을 불러일으킬까. 연구자들은 에너지 획득의 감소와 병원체에 대한 취약성 증가를 꼽았다. 대부분의 먹이동물은 포식자가 주변에 있는 것을 감지하면 먹이 섭취를 중단한다. 따라서 포식자와 함께 있으면 성장이 억제돼 사망으로 이어질 확률이 높아진다. 또한 스트레스 호르몬 분비가 늘어나면 면역력이 약화되며 부정적인 생리반응이 나타난다. 성장 억제와 잦은 감염이 사망을 부른다는 것이다.

포식자와 먹이의 관계는 생태학자들의 큰 관심거리이다. 직접 잡아먹지 않고도 영향을 끼치는 사례가 잇따라 발표되고 있다. 미국 과학자들이 메뚜기를 들판의 사육장에서 길렀다. 새들은 사육장 위에 앉아 주변에서 잡은 메뚜기를 먹는 등 메뚜기에게 공포를 불러일으켰다. 천적을 의식한 메뚜기는 움직임을 삼가고 풀 위로 높이 올라가지 않았다. 하지만 생존에 급급하다보니 번식에 신경 쓸 겨를이 없어 번식률은 떨어졌다. 이스라엘 네게브 사막에 사는 도마뱀을 대상으로 천적인 때까치가 있을 때 먹이동물의 행동이 어떻게 달라지는지 살펴본 연구에서도, 도마뱀이 덜 움직이는 경향이 분명했다. 평소 좋아하는 먹이를 찾아다니기보다는 가까운 곳에서 구할 수 있는 것으로 때우고 작은 먹이로도 만족했다.

최근 〈사이언스(Science)〉에 실린 메뚜기 연구는 포식자가 먹이동물의 화학조성을 바꾸어놓으며, 결국 토양 생태계까지 변화시킨다는 결과를 보고해 눈길을 끈다. 연구진은 메뚜기 사육장 두 곳 가운데 하나에 천적인 거미를 집어넣었다. 거미의 입을 접착제로 붙여 메뚜기는 잡아먹히지는 않지만 공포에 사로잡히도록 했다. 공포는 메뚜기에게 스트레스 반응을 일으켜 몸속의 에너지 소비가 증가했고, 결과적으로 공포를 겪지 않은 메뚜기에 비해 영양물질인 질소의 체내 함량이 줄어들었다. 연구진은 스트레스에 시달린 메뚜기와 정상 메뚜기의 주검이 분해돼 흙으로 돌아가는 과정을 정밀하게 추적했다. 분해기간은 약 40일로 같았지만 스트레스 메뚜기의 주검은 질소 함량이 낮아 토양 미생물 성장이 억제되고 결국 토양의 영양순환이 느려지는 것으로 드러났다.

동물의 행동은 사회현상을 쉽게 설명하는 비유로 종종 동원된다. 그런데 설명이 엉뚱해 과학적 사실을 왜곡하기도 한다. 정치권, 야구, 시장 등에서 꽤 인기 있는 비유인 이른바 ‘메기론’이 단적인 예이다. 이 비유는 포식자와 먹이동물 사이의 관계를 왜곡해 설명한다. 이를테면 미꾸라지가 사는 논에 메기 1마리를 같이 넣으면 그렇지 않은 논에서보다 건강하게 잘 자란다는 것이다. 앞에서 보았듯이 자신의 목숨을 앗아갈지도 모를 포식자 앞에서 미꾸라지는 기운이 나기는커녕 스트레스로 수명이 짧아질 것이다. 메기론은 약자에 대한 강자의 억압을 합리화하고 그로 인한 스트레스를 미화하는 치명적 약점을 지닌다. 최근의 생태 연구는 과학적으로 그 주장이 근거가 없음을 보여준다. 하지만 굳이 과학을 들이대지 않더라도, 과밀한 수조에 메기를 넣어 미꾸라지를 놀라게 하면 당장은 생기를 불어넣은 것처럼 보일지라도 머지않아 산소와 에너지 고갈로 사망률이 높아질 것임은 쉽게 짐작할 수 있다.