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.

온난화의 변화에 대처하는 펭귄들 저마다의 전략들

[14] 남극반도에 나타난 임금펭귄


1.jpg » 2016년 12월 28일, 처음으로 임금펭귄을 만난 날. 남극 킹조지섬 포터반도에서 번식하고 있는 임금펭귄(King Penguin, Aptenodytes patagonicus)의 모습. 사진/ 정진우


는 인간이 갖지 못한 날개로 하늘을 날고, 화려한 깃털과 다양한 울음소리로 짝을 찾는다. 제 모습을 숨기는 데 급급한 다른 파충류나 포유류와는 다르다. 그래서 ‘조류를 관찰하는 일‘을 가리키는 별도의 용어가 있는데, 영어로는 ‘버드워칭(Birdwatching)’ 혹은 ‘버딩(Birding)’이라고 부르고 한자어로는 ‘탐조(探鳥)’라 일컫는다. 나도 탐조를 한다. 처음엔 기록장을 만들었지만 요즘은 따로 기록하는 대신 마음속에 적어둔다.


지난 2016년 12월, 남극 세종기지 인근 포터반도(Potter Peninsular)에서 이제껏 보지 못한 새를 만났다. 바로 임금펭귄(King Penguin, Aptenodytes patagonicus)이다. 이 지역은 젠투펭귄과 아델리펭귄의 집단 번식지로 알려져 있었는데, 이들 틈에서 유달리 크고 오렌지 빛 깃털과 부리가 있는 녀석이 눈에 띄었다. 게다가 뱃속에는 커다란 알을 하나 품고 있었다. 세상에 임금펭귄을 보게 될 줄이야. 나는 마음속 리스트에 하나를 추가하며 조용히 환호성을 질렀다.


‘남극에서 펭귄을 보는 일은 당연한 거 아니야? 뭐 그렇게 좋아할 것까지 있나‘라고 생각하시는 분이 있을지도 모른다. 하지만 임금펭귄은 일반적으로 남위 45-55도에 해당하는 아남극권의 따뜻한 지역에서 번식한다. 그런 임금펭귄이 위도 62도 남극반도 끄트머리에 있는 킹조지섬까지 온 것은 정말 이례적인 일이었다.


 

임금펭귄의 서식지 팽창

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2.jpg » 2006년 2월 10일, 남극 세종과학기지 앞에 임금펭귄이 한 마리 방문한 적이 있다. 약 사흘 동안 기지 주변을 맴돌다 떠난 후 아직 관찰된 기록이 없다. 고 전재규 대원의 흉상, 장승, 태극기가 함께 사진에 담겼다. 사진/ 극지연구소 제공 2006년 2월에는 세종기지에서 임금펭귄이 관찰된 적이 있다. 당시 펭귄을 관찰했던 분들의 이야기를 들어보면, 임금펭귄 성체 한 마리가 세종기지에 도착해 사람들을 두려워하지 않고 기지 건물 이곳저곳을 돌아다녔다고 한다. 그렇게 사흘 동안 머물던 펭귄은 다시 바다로 헤엄쳐 떠났고 그 후로는 더 이상 세종기지 인근에서 임금펭귄이 관찰된 적이 없었다.


그렇다면 내가 지난해 12월에 본 것이 임금펭귄의 두 번째 관찰 기록일까? 알을 품고 있었다는 것은 번식을 한다는 뜻인데, 혹시 남극에서 임금펭귄의 첫 번째 번식 기록은 아닐까?


헌을 살펴보니 아쉽게도 아르헨티나 연구진에게 선수를 뺏겼다. 2017년 <극지생물(Polar Biology)>에 발표된 논문에 따르면, 후아레스(Juares) 박사 연구팀은 포터반도 지역에서 2011년 12월 처음으로 임금펭귄 한 쌍을 발견했다. 이후 매년 한 쌍의 임금펭귄이 찾아와 알을 낳았지만 새끼가 부화하지는 못했다고 한다. 그러던 2015년 2월, 새끼가 성공적으로 태어나 이듬해 7월엔 둥지를 떠나는 것이 확인되었고, 이로써 남극 킹조지섬도 이제 임금펭귄의 번식지 영역 중 하나가 되었다.


3.jpg » 남극 킹조지섬 포터반도에서 기록된 임금펭귄의 첫 번식 기록. 사진/ Juares et al. (2017) 논문 그림 2 (2015년 3월 2일 찍힌 사진, by Lic. F. Ferrer) 임금펭귄을 남극에서 보게 되어 개인적으로 반갑긴 하지만, 아남극권에 사는 동물이 남극권 안에서 번식이 시작되었다는 점은 생태학적으로 의미하는 바가 크다. 어떻게 임금펭귄은 남극으로 오게 되었을까? 애초에 남극으로 올 생각이 아니었지만 거센 파도와 바람에 휩쓸려 우연히 임금펭귄 부부가 남쪽으로 떠밀려 왔을지도 모를 일이다. 하지만 매년 임금펭귄의 번식 시도가 관찰되고 있으며, 새끼도 잘 키워 독립시킨 것으로 미뤄볼 때 일시적인 현상으로 보이진 않는다.


그렇다면 아남극권에서 사는 임금펭귄이 남극으로 번식지를 확장시킨 결과일까? 임금펭귄의 번식이 확인된 남극반도는 현재 지구상에서 가장 빠르게 온난화가 진행되고 있는 곳이다. 특히 온난화로 인한 해수의 표면온도 상승은 임금펭귄의 주요 취식영역 확장에도 영향을 끼칠 수 있다.


내가 임금펭귄을 관찰한 포터반도에서 북동쪽으로 약 200킬로미터 떨어진 엘레펀트 섬(Elephant Island, 위도 61도)에서는 2009년에 임금펭귄의 번식이 기록된 적이 있다. 브라질 페트리(Petry) 박사는 두 쌍의 임금펭귄이 알을 품어 새끼를 키우는 모습을 처음으로 확인하고 이를 학계에 보고했다(위도 60도가 넘는 지역에서의 첫 기록). 앞으로 더 많은 수의 임금펭귄들이 관찰되고 추가적인 번식지가 보고된다면, 지구온난화에 따라 임금펭귄의 서식지가 팽창하고 있다는 가설을 뒷받침하는 근거가 될 수 있을 것이다.



펭귄은 한때 온난화의 수혜자였다

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2만 년~1만 6천년 전은 마지막 최대 빙하기(Last Glacier Maximum)였다. 지금과 비교하면 겨울철 바다얼음인 해빙(海氷)의 길이가 약 2배 정도 길었고, 계절마다 얼음의 변이가 심하게 나타났다. 영국의 펭귄 연구자 클루카스(Clucas) 박사팀의 연구에 따르면, 황제펭귄들은 이 기간에 크게 증가한 해빙의 영향으로 대략 세 군데의 피난처(glacial refugia)에 고립되었다. 빙하기 동안 고립되었던 흔적은 아직도 미토콘드리아 염기서열에 남아 있어, 연구진들은 현재 황제펭귄의 디엔에이(DNA)를 역으로 추적할 수 있었다. 염기서열 분석 결과를 보면, 황제펭귄들은 피난처에서 빙하기를 보낸 후 홀로세(Holoscene)에 접어들어 기온이 올라가고 해빙의 길이가 줄어들자 그 숫자가 크게 증가했던 것으로 나타났다.


4.jpg » 남극대륙 주변 해빙 위에서 번식하는 황제펭귄(Emperor Penguin). 사진/ Christopher Michel, 위키미디어 코먼스 난화가 가속화한 홀로세 무렵, 남극에서 떨어진 아남극권에 살고 있던 펭귄들도 역시 환호했을 것이다. 기온이 올라 여름철 바다 얼음이 녹기 시작하면서 남극해의 바닷길이 열리고 먹을거리가 늘어났다. 특히 아델리펭귄처럼 바다 얼음 밑 크릴을 좋아하는 녀석들은 숫자가 빠르게 증가했다. 남극은 상대적으로 텅 빈 공간이었고 포식자는 거의 없었다.


또한 빙하가 후퇴하면서 둥지를 지을 만한 육지가 드러나기 시작했다. 황제펭귄을 제외한 대부분의 펭귄들에게는 번식을 위해 얼음이 덮여 있지 않은 노출된 공간이 필요하다. 화려하진 않아도 작게나마 둥지를 만들어야 알을 낳고 따뜻하게 품어 새끼를 부화시킬 수 있기 때문이다. 온난화 덕택에 바닷가 부근에 둥지를 지을 만한 땅이 늘어났고, 펭귄들은 점차 남쪽으로 번식지를 확장시켜 갔다.


이때까지만 하더라도 펭귄은 온난화에 가장 잘 적응한 동물이었다. 그런데 최근의 온난화는 너무 급작스레 진행되면서 여름철에 유지되던 해빙이 녹으면서 번식에 애를 먹고 있다. 우선 남극펭귄들의 주요 먹이원인 크릴이 감소했다. 또한 거대한 빙붕이 깨져 나와 바다로 나가는 길을 막는 일도 생겼다. 특히 황제펭귄은 남극의 겨울 무렵 해빙 위에서 모여 번식을 시작하는데, 해빙이 급격히 감소하면서 마땅히 번식을 할 만한 얼음이 사라졌다. 이처럼 급격한 온난화는 해빙에 의존적인 생활을 하고 있던 펭귄들에게 분명 심각한 영향을 주고 있다.



‘제너럴리스트’ vs. ‘스페셜리스트’

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온난화에 따라 남극의 펭귄들은 감소 추세에 있는데도 유독 젠투펭귄의 숫자는 지난 40여 년 동안 꾸준히 증가하고 있다. 대체 그 비결은 무엇일까? 연구자들은 이들의 유연한 행동패턴에서 이유를 찾고 있다. 미국의 폴리토(Polito) 박사는 남극 리빙스턴섬(Livingston island)에서 젠투펭귄과 턱끈펭귄의 먹이원을 5년간 꾸준히 확인했다. 그 결과 젠투펭귄은 남극크릴 외에도 다양한 어류를 섭취했으며, 해마다 먹이원의 비율도 제각각으로 크게 변했다. 하지만 턱끈펭귄의 취식행동을 조사해보니 이들은 대부분의 먹이가 남극크릴에 특화되어 있다.


5.jpg » 남극 리빙스턴섬(Livingston Island)에서 번식하는 턱끈펭귄과 젠투펭귄의 먹이원 비율의 변화. 2007년부터 2011년까지 5년간 매년 약 펭귄들을 포획해 조사한 결과, 턱끈펭귄의 먹이원은 크릴에 특화되어 매우 일정하게 나타났지만, 젠투펭귄은 크릴과 어류가 다양하게 나타났으며 해마다 변화량이 큰 것으로 관찰됐다. /Polito et al. (2015) 그림 1에서 변형


에서 소개했던 아르헨티나의 후아레즈 연구팀은 2011년, 2012년에 걸쳐 남극 킹조지섬의 포터반도에서 번식하는 젠투펭귄과 아델리펭귄의 먹이원을 비교해봤다. 이곳에 사는 젠투펭귄과 아델리펭귄들은 공통적으로 번식하는 기간에는 크릴을 주로 섭취했다. 하지만 젠투펭귄은 번식 전과 후의 기간에는 어류나 오징어을 비율을 높였다. 반면 아델리펭귄은 번식 단계와 상관없이 크릴에 대한 비중이 꾸준히 높게 나타났다.


젠투펭귄들은 어떻게 먹이원 비율을 해마다 변화시킬 수 있었을까? 밀러(Miller) 박사는 리빙스텀 섬에서 2002년부터 2008년까지 젠투펭귄의 몸에 수심기록계를 달아 해마다 잠수 깊이, 먹이원 비율, 번식성공률을 함께 추적했다. 연간 비교치를 살펴보면, 잠수 깊이의 변이는 매우 컸으며 먹이원 비율도 그에 따라 달라졌다. 반면 같은 기간에 번식성공률은 일정하게 유지된 점으로 미뤄봤을 때, 젠투펭귄은 먹이환경에 따라 취식 전략을 변화시켜 새끼에게 주는 먹이량을 일정하게 조절하는 것으로 보였다.


이런 결과들을 보면, 젠투펭귄처럼 다양한 먹이원과 취식전략을 갖는 ‘제너럴리스트(Generalist)’는 턱끈펭귄이나 아델리펭귄처럼 크릴을 주식으로 삼는 ‘스페셜리스트(Specialist)’에 비해 변화하는 환경에 잘 적응한 것으로 보인다. 특히 그 변화 폭이 크고 빠르게 일어나는 상황에서는 그 차이가 더욱 크게 나타날 수도 있다. 남극반도 사우스셔틀랜드(South Shetland Islands)의 턱끈펭귄과 아델리펭귄 개체군은 지난 30년간 절반 이상 감소했고, 젠투펭귄은 꾸준히 그 숫자가 증가하고 있다. 또한 포터반도에 출현한 임금펭귄의 경우처럼, 아남극권에 살던 펭귄들은 조금씩 남쪽으로 서식지를 넓히고 있는 것으로 보인다.



남극 펭귄들의 미래는?

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인간이 남극에 나타나기 시작하면서 펭귄들은 인간 활동에 큰 영향을 받고 있다. 남극 스코티아 해(Scotia Sea)의 역사를 되짚어 보면, 19세기 초반엔 사람들이 모피를 얻으려고 많은 수의 남극물개(Antarctic fur Seal)를 잡아들였고 20세기 들어서는 고래잡이가 크게 유행했다. 20세기 중반부터는 남극빙어(Ice fish)나 남극암치아목(Notothenioid)을 잡으려는 어업이 성행했는데, 이에 맞물려 턱끈펭귄과 아델리펭귄의 숫자는 오히려 늘어났다. 인간의 어업 활동에 의해 크릴을 먹이로 하는 주요 경쟁자들이 하나둘 사라지면서 반사이익을 얻은 덕택이었다.


하지만 1970년대부터 인간은 물개나 고래 대신 펭귄의 먹이원인 크릴을 잡아들이기 시작했다. 또한 겨울철 평균 온도가 5~6도가량 상승하면서 해빙이 빠르게 감소했다. 이때부터 펭귄이 먹을 수 있는 크릴의 양이 줄어들었고, 포경금지와 물개보호 노력 덕택에 해양포유류의 숫자가 회복되면서 먹이 경쟁은 심화되었다.


6.jpg » 19세기부터 현재까지 남극 스코티아 해(Scotia Sea)에서의 인간 활동과 생태계 변화 추이. /Trivelpice et al. (2011) 그림 2에서 변형


금과 같은 추세로 온난화가 지속된다면 크릴을 주요 먹이원으로 삼는 펭귄들은 점차 줄어들 것이다. 젠투펭귄이나 임금펭귄처럼 변화하는 환경 속에 이득을 보는 녀석들도 있지만, 결국 크릴과 같은 먹이원의 절대적인 양이 줄어들고 있는 상황에서는 이들의 미래도 밝지 않다.


[참고문헌]


Juares MA, Ferrer F, Coria NR, et al. (2017) Breeding events of king penguin at the South Shetland Islands: Has it come to stay? Polar Biology. 40: 457-461.

Petry MV, Basler AB, Valls FSL, et al. (2013) New southerly breeding location of king penguins (Aptenodytes patagonicus) on Elephant Island (Maritime Antarctic). Polar Biology. 36: 603-606.

Clucas GV, Dunn MJ, Dyke G, et al. (2014) A reversal of fortunes: climate change ‘winners’ and ‘losers’ in Antarctic Peninsula penguins. Scientific Reports. 4: 5024.

Ratcliffe N, Trathan P. (2011) A review of the diet and at-sea distribution of penguins breeding within the CAMLR Convention Area. CCAMLR Science. 18: 75-114.

Trivelpiece WZ et al. (2011) Variablitiy in krill biomass links harvesting and climate warming to penguin population changes in Antarctica. PNAS. 108: 7625-7628.

Younger JL, Clucas GV, Kooyman G, et al. (2015) Too much of a good thing: sea ice extent may have forcedemperor penguins into refugia during the last glacial maximum. Global Change Biology. 21: 2215-2226.

Polito MJ, Trivelpiece WZ, Patterson WP, et al. (2015) Contrasting specialist and generalist patterns facilitate foraging niche partitioning in sympatric populations of Pygoscelis penguins. Marine Ecology Progress Series. 519: 221-237.


이원영 극지연구소 극지생명과학연구부 선임연구원  

@한겨레 과학웹진 사이언스온  



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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      

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