이원영의 "남극의 과학자, 남극의 동물"

까치를 연구하던 젊은 동물행동학자가 우연한 기회에 찾아간 새로운 생태계 연구 현장인 남극. 극지연구소의 이원영 박사가 남극에서 겪은 연구자의 삶, 그리고 거기에서 경험한 다양한 동물과 자연 생태에 관한 이야기를 전한다.

펭귄이 둥지에 돌을 품는다고요?

[9] 돌 품는 펭귄


00pic51.jpg » 배 아랫부분 포란반에 알을 넣고는 발로 받혀 품고 있는 턱끈펭귄과, 구애행동을 하고 있는 그의 짝. 사진/ 이원영



“펭귄이 돌을 품는다고요?”


극지연구소에서 함께 펭귄의 번식 생태에 관해 연구하고 있는 정진우 박사의 말을 처음 들었을 땐 반신반의 했다. 펭귄도 조류니까 당연히 알을 낳고 품은 뒤 새끼를 부화시킨다. 황제펭귄과 임금펭귄을 제외하고는 보통 2개의 알을 낳아 암컷과 수컷이 번갈아가며 품어주는 것이 일반적인 펭귄의 포란행동이다. 그런 펭귄이 돌을 품을 이유가 뭐가 있을까? 돌을 품는다고 돌이 새끼로 변하는 것도 아니고, 진화적으로 볼 때 전혀 의미 없는 행동으로 생각되었다.


설마 뭘 잘못 본 거 아닐까 싶기도 했지만, 정진우 박사의 말은 상당히 구체적이었다. 2011년부터 매년 300개 정도의 턱끈펭귄 둥지를 확인했는데, 2012년 1개의 둥지와 2013년 2개의 둥지에서 펭귄이 돌을 품고 있었고 대략 일주일간 품다가 사라졌다고 했다. 참 특이한 일도 다 있구나 생각했지만, 그런 채로 머릿 속에서 잊혀졌다.


그리고 2015년 12월, 남극에서 턱끈펭귄을 조사하던 중 펭귄 쌍이 돌을 품고 있는 모습을 직접 관찰했다. 마치 알을 품는 것 마냥 소중하게 돌을 포란반(Brood patch)에 넣고 있었다. 암컷과 수컷이 교대를 하면서 돌을 품었는데, 이주일 정도 지속되다가 결국 둥지가 없어졌다. 그동안 관심을 기울이지 않아서 그냥 지나쳤을 둥지들까지 포함한다면, 돌을 품은 펭귄들의 숫자는 그리 적을 것 같지 않았다.


대체 이 펭귄들이 자기 알을 낳아서 키울 생각은 하지 않고 돌을 품는 이유는 뭘까? 이와 관련된 선행 연구들을 찾아보니 갈매기과 조류를 시작으로 이와 같은 행동이 이미 여러 차례 보고되어 있다는 걸 알게 되었다. 연구자들은 새가 돌을 품는 이유에 대해 크게 네 가지의 가설을 가지고 접근했다.


00pic52.jpg » 산란기가 되면 펭귄의 배 안쪽의 깃털이 빠지면서 포란반(Brood patch, 검은 원 안에 분홍빛으로 살이 드러난 부분)가 발달해서 알을 따뜻하게 품을 수 있다. 사진/ 정민수



‘둥지 안의 돌’에 던져진 가설들


   첫 번째 가설:

000quotation3.jpg 둥지 안의 돌이 어미새의 포란행동을 강화할 것이다 (Incubation stimuli hypothesis) 000quotation4.jpg

00dot.jpg

1978년 6월 미국의 조류학자 말콤 콜터(Malcolm Coulter)는 제비갈매기(Common Tern, Sterna hirundo) 둥지를 조사하던 중 특이한 점을 발견했다. 제비갈매기가 자기 알과 함께 돌을 품고 있는 것이었다. 총 422개 둥지를 조사해봤더니 그 중 약 10%에서 돌 품는 행동이 나타났다. 갈매기나 제비갈매기 종류는 보통 3개의 알을 낳고 그 알을 따로 품을 수 있도록 포란반이 나뉘어져 있다. 포란반엔 털이 없이 맨살이 드러나 있어서 알을 따뜻한 온도로 유지시켜주는 역할을 한다.


런데 주로 1개나 2개의 알을 낳은 녀석들 중에서 남은 포란반 자리에 알과 비슷한 크기의 돌을 넣고 함께 품고 있었다. 자기 알이 아닌 돌멩이를 왜 함께 품고 있는 걸까? 콜터는 돌을 함께 품는 것이 포란행동 자체를 자극해서 나머지 알들의 부화율을 높일 수도 있다고 생각했다. 알의 개수가 줄어들면 제비갈매기가 포란하는 시간에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 새로 알을 낳기 힘든 경우 근처에서 쉽게 굴려 올 수 있는 작은 돌로 대체함으로써 포란에 문제가 없게끔 보완해준다는 것이다.


1980년 미국 워싱턴과 오레곤 주의 갈매기를 조사하던 마이클 코노버(Michael Conover)는 캘리포니아갈매기(California Gull, Larus californicus)의 2,503개 둥지와 북미갈매기(Ring-billed Gull, Larus delawarensis)의 2,182개 둥지를 관찰했고, 각각 1.0%, 3.8% 둥지에서 알과 비슷한 모양의 자갈을 발견했다. 돌이 발견된 둥지는 제비갈매기의 경우와 비슷하게도, 대부분 알이 1개나 2개인 둥지였다. 이 결과를 놓고 보면, 알과 함께 품어준 돌이 포란행동을 강화시키는 역할을 할 수도 있다는 콜터의 가설과 부합한다. 캘리포니아갈매기와 북미갈매기도 3개의 알을 낳는데, 알 개수가 다 차지 않은 둥지에서 알과 비슷한 돌을 어미가 추가로 품어주었을 가능성이 높아 보였다.


2013년 남아프리카공화국에서 번식하는 남방큰재갈매기(Kelp Gull, Larus dominicanus)에서는 돌만이 아니라 동물 뼈, 나뭇가지, 조개껍질, 플라스틱가방을 품는 행동이 관찰됐다. 249개 둥지 가운데 11개 둥지에서 그런 행동이 관찰되었는데, 이 가운데 6개 둥지는 다른 알이 없었고 나머지 5개 둥지는 알이 1개 혹은 2개가 있었다. 연구진들은 알이 3개인 둥지가 없었던 점으로 미루어 볼 때, 돌뿐 아니라 주변에서 구할 수 있는 다른 비슷한 크기의 물체들이 모두 포란을 자극하는 역할을 할거라고 생각했다.


   두 번째 가설:

000quotation3.jpg 먹이로 오인해 가져온 돌을 실수로 품었을 것이다 (Mistaken-food hypothesis) 000quotation4.jpg

00dot.jpg

앞서 소개한 코노버는 갈매기 둥지의 관찰과 함께 간단한 실험을 했다. 알과 돌을 함께 품고 있는 북미갈매기의 둥지 11개에서 알을 제거한 것이다. 만약 ‘포란자극 가설’이 맞다면 알이 제거되었을 때 부모가 단지 돌만 품지는 않을 거라고 예측했다. 하지만 예상과는 달리 11개의 둥지 중 8개의 둥지에서 돌을 계속 품었다. 같은 시기에 비교 집단으로 만든 12개의 둥지(돌이 없이 알만 품고 있는 둥지)에서도 알을 제거했는데, 이 때는 모든 새들이 포란을 멈추고 둥지를 버렸다.


노버는 포란자극 가설이 맞다면 북미갈매기가 알도 없이 돌만 계속 품고 있는 행동이 제대로 설명되지 않는다고 생각했다. 물론 이 실험에도 약점이 있다. 부모 입장에서는 돌이 계속 포란반을 자극하기 때문에 알로 오인하고 포란행동을 지속할 수도 있기 때문에 이 실험 결과를 가지고 포란자극 가설을 기각할 순 없다. 만약 제대로 실험설계가 되려면 3개의 알이 있는 둥지에서 1개나 2개의 알을 제거한 뒤, 근처에 알과 비슷한 모양의 돌을 두고서 갈매기가 돌을 가져다 품기 시작했는지 여부를 확인해야 한다.


코노버는 만약 알과 비슷한 크기의 자갈을 먹이로 오인해 갈매기가 삼키거나 둥지로 가져왔다가 품게 되었을 가능성에 대해 언급하면서, 이를 ‘먹이 오인 가설(Mistaken-food hypothesis)’이라고 이름 붙였다. 갈매기에서 종종 다른 새의 알을 품는 것은 이전부터 보고된 적이 있었는데, 갈매기가 다른 새의 알을 사냥해서 둥지로 가져왔다가 실수로 품는 경우가 있었다.


하지만 갈매기 부모의 실수로 설명하기엔 돌을 품고 있는 갈매기 둥지의 숫자가 너무 많았다. 전체의 10% 둥지에 돌이 있는 번식지도 있었는데, 10%의 부모가 모두 그런 실수를 했다고 생각하긴 힘들다. 또한 먹이로 생각하고 돌을 가져온 것이라면 번식지 바깥에 있는 취식지에서 가져왔어야 했는데, 코노버가 살펴보니 둥지가 있는 곳 인근에서 가져온 돌이었다. 이 가설은 관찰에 기반한 것이 아니고 먹이로 오인해서 가져왔을 가능성에 대해 설명하기 위해 만든 것이라서, 실제 현장에서 모인 데이터를 뒷받침하기엔 무리가 있었다.


00pic54.jpg » 북미갈매기(Ring-billed Gull)의 실제 알(가운데 사각상자 안)과 갈매기 둥지 안에서 어미가 품고 있던 돌멩이들. 출처/ Conover (1985)   


   세 번째 가설:

000quotation3.jpg 둥지 근처의 돌을 알로 착각해 가져왔을 것이다 (Mistaken-egg hypothesis) 000quotation4.jpg

00dot.jpg

코노버가 제기한 또 다른 가설은 일명 ‘알 오인 가설(Mistaken-egg hypothesis)’이다. 새들이 알을 품다보면 자기 알이 둥지 밖으로 빠져 나갈 수도 있다. 특히 갈매기들처럼 땅바닥에다 둥지를 만드는 경우엔 그런 일이 생길 가능성이 더 많아진다. 따라서 둥지 근처에 알과 유사하게 생긴 돌을 둥지로 끌여들여 품었을 수도 있을 것이다. 자기 알과 함께 비슷한 돌 하나를 더 품는 건 그렇게 큰 손해는 아니지만, 반대로 둥지 밖으로 빠져나간 자기 알을 모른 척하고 품지 않는다면 손해가 너무 커진다. 따라서 새들이 비록 자기 알인지 확신이 없어도 포란반에 여유가 있어 더 품을 수 있다면 근처에서 뭔가를 끌어다 품을 수도 있을 것이다.


노버는 북미갈매기의 진짜 알과 돌을 가지고 간단한 테스트를 했는데, 둥지 바깥에 알이나 돌을 빼보았더니 부모는 자기 알이든 돌이든 상관없이 둥지로 다시 끌어들이려는 행동이 강하게 나타났다. 그리고 북미갈매기는 자기 자신의 알과 다른 둥지의 알을 잘 구분하지 못했는데, 알에 대한 분별이 떨어진다는 점에서 돌을 알로 착각해서 가져왔다는 설명이 설득력이 있어 보인다. 또한, 이 가설에 따르면 굳이 그 물체가 돌이 아니더라도 동물의 뼈나 조개껍질을 품은 남방큰재갈매기의 사례도 설명할 수 있다. 캐나다기러기(Canada goose, Branta canadensis)가 솔방울을 품었다거나 흑고니(Black Swan, Cygnus atratus)가 유리병을 품었다는 행동도 보고된 바 있다.


   네 번째 가설:

000quotation3.jpg 어리고 미성숙한 부부가 연습 삼아 돌을 품었을 것이다 (Young or inexperienced hypothesis) 000quotation4.jpg

00dot.jpg

1987년 캐나다 마니토바의 한 호수에서 쌍뿔가마우지(Doubled-crested Cormorants, Phalacrocorax auritus)를 연구하던 키스 홉슨(Keith Hobson)은 37개 번식지를 돌며 총 3만 5191개 둥지를 조사했다. 이 가운데 10개 번식지의 1만 2784개 둥지 중 47개의 둥지에서 작은 돌멩이가 들어 있는 것을 관찰했다. 이듬해에도 9개 번식지의 1만 1286개 둥지 가운데 74개 둥지에서 돌을 찾아냈다.


대한 데이터를 바탕으로 홉슨은 돌이 있는 둥지의 위치가 주로 번식지의 외곽에 있다는 점에 주목했다. 개체마다 나이를 알진 못하지만, 일반적으로 어리고 성적으로 제대로 성숙하지 못한 어리숙한 번식쌍들이 번식지 바깥을 맴돌며 둥지를 만들거나 번식 시도를 한다.


따라서 돌을 품는 행동이 당장 새끼를 만들어내진 못하더라도, 둥지를 짓는 기술을 익히고 머지 않은 미래에 알을 실제로 품기 위한 연습이 될 수도 있다는 것이다. 홉슨의 주장은 ‘어떻게’ 새가 돌을 둥지로 끌어들였는지에 대한 설명이라기보다는, ‘왜’ 돌을 품게 되었는지에 대한 가설이다. 특히 큰 규모의 군락을 이루고 번식하는 해양조류에서 알을 제대로 낳지 못하지만 번식을 시도하는 개체들과 관련지어 설명할 수 있다.



00pic53.jpg » 2015년 12월 남극세종과학기지 인근 펭귄마을에서 관찰한 턱끈펭귄 둥지와 돌. 턱끈펭귄 부부가 이 돌을 정성스레 품고 있었다. 돌의 크기도 펭귄의 알과 비슷했다. 사진/ 이원영


아직은 알쏭달쏭한 펭귄의 돌 품기


직 펭귄류에서 포란 기간에 알 외에 다른 물체를 품었다는 행동이 보고된 적은 없었다. 어떻게 돌이 둥지 안으로 들어오게 되었고, 그 돌을 펭귄이 왜 품고 있는지에 대해서도 전혀 밝혀진 바가 없다. 하지만 위에서 소개한 네 가지 가설을 가지고 들여다 보면, 어느 가설과 가장 잘 부합할지에 대해서는 따져볼 수 있을 것이다.


턱끈펭귄한테서 관찰된 사례들의 가장 큰 특징은 제비갈매기나 북미갈매기처럼 자기 알이 있는 상태에서 돌을 함께 품은 것이 아니라, 모두 돌만 품었다는 점이다. 그리고 쌍뿔가마우지의 경우처럼, 번식지의 외곽에서 발견된 둥지들이며, 돌을 품는 기간이 그리 오래 지속되지 않다가 둥지가 사라졌다.


이런 점을 종합해봤을 때, 개인적으로 네 번째 가설이 가장 가깝지 않을까 생각한다. 펭귄에서 돌을 품는 둥지는 포란행동 자체를 시험해보거나 연습했던 게 아닐까 한다. 펭귄 번식지도 쌍뿔가마우지와 마찬가지로 번식지 바깥 쪽에 둥지를 트는 개체들은 서열이 매우 낮은 녀석들이다. 또한 다른 둥지들에 비해서 알 품는 시기가 굉장히 느렸다는 점에서도 번식에 서툰 부부였을 거라는 추측이 가능하다. 이제 갓 둥지 만드는 기술을 익히고 부부의 연을 맺은 펭귄들이 자기 알을 제대로 낳지 못한 상태에서 돌을 물어다가 품는 연습을 해본 건 아니었을까? 펭귄들이 보통 성적으로 성숙하려면 3-4년씩 걸리기 때문에 번식을 시도하는 과정에서, 한 해 정도는 돌을 품으며 상대방과 교대하는 일도 해보면서 일종의 훈련 효과도 있을 수 있다.


지만 매년 300개의 둥지 가운데 1-2개 정도만 발견되었다면 다른 조류들에 비해 발견 빈도가 매우 낮은 편인데, 왜 이렇게 적은 수만 관찰되는 건지에 관해서는 설명이 부족하다. 어리고 미성숙한 부부들이 번식지에 들어와 새로 자리를 잡는 게 힘들겠지만, 관찰 빈도가 그 정도로 낮을 거라고 생각되진 않는다. 그리고 무엇보다 이런 가설을 제대로 검증하기 위해선 펭귄의 나이와 서열을 알아야 하고, 펭귄의 생활사에 대해서도 자세히 정보가 축적될 필요가 있다. 너무 쉽고 당연한 듯 말했지만, 나이를 비롯한 동물의 생활사는 개체군 내에 있는 모든 개체들에게 개체인식표를 달아 구분을 해야 하고, 태어나서 죽을 때까지 장기적인 관찰을 해야 알 수 있는 귀한 정보다.


[참고문헌]


▒ Coulter MC. 1980. Stones: an important incubation stimulus forgulls and terns. Auk 97: 898-899.

▒ Conover MR. 1985. Foreign objects in bird nests. Auk 102: 696-700.

▒ Knight R, Erickson A. 1977. Objects incorporated within clutches ofthe Canada Goose. Western Birds 8: 108.

▒ Guay PJ, Gregurke J, Hall CG. 2006. A Black Swan Incubating Glass Bottles. Australian Field Ornithology 23: 50-52.

▒ Langlois LA, Murboc k K, Bulla M, Kempenaers B. 2012. Unusualincubation: Long-billed Dowitcher incubates mammalian bones. Ardea 100: 206-210.

▒ Miller DE, Conover MR. 1983. Chick vocalpatterns and non-vocal stimulation as factors instigatingparental feeding behaviour in the RingbilledGull. Animal Behavior 31: 145-151.

▒ Witteveen M, Brown M, Ryan PG. 2015. Pseudo-egg and exotic egg adoption by Kelp Gulls Larus dominicanus vetula. African Zoology 50: 59-61.

▒ Hobson KA. 1989. Pebbles in nests of Double-crested Cormorants. Wilson Bulletin 10: 107-108.


이원영 극지연구소 생태과학연구실 선임연구원   

@한겨레 과학웹진 사이언스온   



   [사이언스온의 길목]

페이스북 페이지   https://www.facebook.com/scienceon

트위터   https://twitter.com/SciON_hani

한겨레 스페셜   http://special.hani.co.kr

  • 구글
  • 카카오
  • 싸이월드 공감
  • 인쇄
  • 메일
이원영 극지연구소 극지생명과학연구부 선임연구원
동물들의 행동을 관찰하면서 ‘왜’ 그리고 ‘어떻게’ 그런 행동을 하는지 질문을 던지고 답을 구하는 연구자입니다. 지금은 남극에서 펭귄을 비롯한 극지의 해양조류들을 연구하고 있으며 ‘이원영의 새, 동물, 생태 이야기’라는 과학 팟캐스트를 진행하고 있습니다.
이메일 : wonyounglee@kopri.re.kr      

최신글




최근기사 목록

  • ‘사람들 관심이 부담스러워’ 스트레스 받는 펭귄‘사람들 관심이 부담스러워’ 스트레스 받는 펭귄

    남극의 과학자, 남극의 동물이원영 | 2017. 04. 10

    [13] 펭귄과 인간세상의 때가 묻지 않은 맑은 눈동자는 하얀 눈을 응시한다. 매끈한 곡선의 유선형 몸매에 짧은 다리로 뒤뚱뒤뚱 얼음 위를 걷는다. 펭귄을 떠올릴 때 흔히 사람들의 머릿속에 그려지는 이미지다. 이렇게 귀여운 모습의 동물을 ...

  • 새끼 먹이랴 지키랴, 펭귄들도 ‘부모 노릇 힘들어’새끼 먹이랴 지키랴, 펭귄들도 ‘부모 노릇 힘들어’

    남극의 과학자, 남극의 동물이원영 | 2017. 03. 03

    [12] 펭귄의 육아일기 2017년 여성가족부의 발표에 따르면, 가구당 월 평균 육아 비용은 107만 원으로 전체 지출의 3분의 1을 차지한다. 부모들의 90% 이상은 육아 비용에 부담을 느낀다고 답했다. 2013년 보건복지부의 조사를 보면, 자녀 1인당...

  • 펭귄의 ‘사랑과 전쟁’펭귄의 ‘사랑과 전쟁’

    남극의 과학자, 남극의 동물이원영 | 2017. 01. 17

    [11] 짝짓기와 이혼에 관하여펭귄마을에서 떠돌이로 사는 수컷 턱끈펭귄 한 마리가 번식지 주변을 어슬렁거린다. 다른 펭귄들은 벌써 새끼를 낳아 키우고 있는데, 이 녀석은 아직 짝을 구하지 못한 것 같다. 이 둥지 저 둥지 돌아다니는 모습이...

  • 오염물질을 남극까지 퍼뜨리는 ‘메뚜기 효과’오염물질을 남극까지 퍼뜨리는 ‘메뚜기 효과’

    남극의 과학자, 남극의 동물이원영 | 2017. 01. 05

    [10] 펭귄과 도둑갈매기에서 검출된 유기오염물질학문 분야별로 수많은 영어 줄임말을 사용한다. 예를 들어, 생물학에서는 ‘중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction)’이라는 용어를 가리켜 흔히 ‘피시아르(PCR)’라고 부른다. 원래 전체 단어...

  • 후퇴하는 빙하, 번식지 넓히는 남방큰재갈매기를 보며후퇴하는 빙하, 번식지 넓히는 남방큰재갈매기를 보며

    남극의 과학자, 남극의 동물이원영 | 2016. 10. 24

    [8] 기후변화와 극지 생태계 변화 나는 에어컨 바람을 좋아하지 않는다. 에어컨을 오래 켜놓고 있으면 머리가 욱신욱신 아프고 속이 더부룩해지는 기분이 든다. 그래서 집에 에어컨이 없다. 그 대신에 여름이면 하루에 몇 번씩 샤워를 하며, 선풍...