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.

카메라로 밝혀낸 ‘펭귄 무리 짓기’의 비밀

[16] 펭귄은 바다에서 친구를 ‘부른다


[ 세종기지 인근 펭귄마을에서 번식하는 젠투펭귄이 바다에서 홀로 헤엄치다 내는 울음소리

  출처/ 극지연구소, 유투브 https://youtu.be/ELU0iAO4e60 ]



“월-, 월-, 왈- 왈-.” 어디서 개 짖는 듯한 소리가 들렸다. 때는 2014년 겨울, 장소는 남극 세종기지의 생물 연구실이었다. 나는 펭귄의 몸에 달아놓은 비디오 영상을 확인하고 있었다. 남극 펭귄 영상 속에 개 짖는 소리가 들어갔을 리 만무했다.


‘내가 남극에 오래 있어서 헛소리를 들은 건가, 아니면 노이즈가 들어간 건가.’ 속으로 생각하며 대수롭지 않게 넘겼다. 하지만 영상 속에 비슷한 소리가 계속 들리고 있었다. 아무래도 펭귄이 입을 벌리고 내는 소리로 보였다. 게다가 이런 소리가 들린 뒤엔 다른 펭귄들이 화면 속에 나타나는 경우가 많았다. 펭귄이 먼 바다로 나가 이런 소리를 낸다는 것을 처음 확인한 순간이었고, 나는 이 소리가 펭귄의 무리 짓는 행동과 관련이 있을 거라는 의문을 품기 시작했다.



펭귄은 소리로 의사소통을 한다

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펭귄이 소리로 의사소통을 한다는 것은 새로운 사실이 아니다. 다른 조류와 마찬가지로 펭귄도 소리를 내서 짝을 찾는다. 특히 젠투펭귄 부부가 둥지 주변에서 서로 찾을 때 내는 “우어엉-, 우어엉-” 하는 소리는 크고 우렁차기로 유명하다. 영어로는 ‘트럼페팅(Trumpeting)’이라고 하는데 마치 트럼펫 악기를 부는 것처럼, 고개를 들고 울대를 진동시켜 특유의 음성을 만들어낸다. 그래서 펭귄 연구자들은 귀가 아플 만큼 시끄러운 울음을 견뎌내야 한다.


[ 포클랜드제도(Falkland Islands) 코 만(Cow Bay)에서 번식하는 젠투펭귄이 짝을 부르는

  울음소리. 출처/ Penguins International, 유투브 https://youtu.be/SasjkkeUvLw ]


부끼리 내는 소리 외에, 새끼가 먹이를 조를 때 내는 소리도 있다. 부모와 있을 때 꼭 병아리가 내는 소리처럼 ‘삐약- 삐약-’ 하는 높은 음의 소리를 내는데, 이것이 어미에게 먹이를 달라는 신호로 작용한다고 알려져 있다. 이것들 말고도 우리가 알지 못하는 그들만의 음성 전달 과정이 있을 것이다.


지금까지 펭귄 음성 연구는 둥지 주변에서 특정 소리를 녹음한 뒤, 다시 다른 펭귄들에게 틀어주면서 그 전후 상황과 맥락을 통해 그 소리의 기능을 파악해왔다. 하지만 펭귄에게 녹음기를 달아주면 모를까, 번식지에서 20~30킬로미터 떨어진 먼 바다까지 헤엄쳐 다니는 펭귄을 따라다니면서 연구할 방법은 없었다. 펭귄의 의사소통과 관련된 그동안의 연구들은 대부분 육지에서 녹음된 소리를 토대로 했다.


16_1.jpg » 젠투펭귄은 바다에서 종종 무리를 지어 함께 헤엄쳐 다닌다. 출처/ 극지연구소



바이오로깅을 통해 밝혀지는 펭귄의 사생활

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16_3.jpg » 머리 위에 가속도계, 등에 GPS를 부착한 젠투펭귄 어미. 출처/ 극지연구소 최근 ‘바이오로깅(Bio-logging)‘이라는 기술이 폭넓게 사용되면서, 펭귄의 바다 속 행동에 얽힌 비밀도 조금씩 밝혀지고 있다. 바이오로깅이란 동물의 몸에 기록장치를 부착하는 연구 방법을 뜻한다. 수압을 이용해 잠수 깊이를 측정하는 수심기록계(Time-depth Recorder), 위성 정보를 활용해 위치를 기록하는 지피에스(GPS; Global positional system), 속도 변화를 기록해 행동 방향과 자세를 기록하는 가속도계(Accelerometer) 등이 대표적인 바이오로거(Bio-logger) 장치들이다. 행동을 측정하는 장치가 펭귄의 수영에 영향을 주면 안 되기 때문에, 몸에 잘 밀착되어야 하며 크기도 작아야 한다.


비를 소형화하는 기술이 발전하면서 연구자들은 펭귄 몸에 카메라를 달기 시작했다. 일본 극지연구소(NIPR)의 아키노리 타카하시(Akinori Takahashi) 박사는 2002년 12월부터 이듬해 1월에 걸쳐 남극에서 번식 중인 열 마리의 턱끈펭귄에게 73그램 정도 무게의 카메라를 달았다.


15초에 한번씩 자동으로 셔터를 누르도록 설정된 카메라는 5시간 동안 총 1만 1162장의 사진을 촬영했다. 사진을 한 장씩 확인하며 분석한 결과, 먹이 사냥을 위해 잠수를 할 경우 주변에 있던 다른 개체들이 함께 찍힌 비율이 4분의 1에 달했다. 펭귄들이 바다 속에서 다른 개체들과 함께 사냥한다는 것이 사진으로 직접 확인된 것이다. 타카하시 박사는 이제껏 알려지지 않은 펭귄들 간의 ‘사회적인 상호 작용’이 있을 거라 예상했다.


하지만 연속적인 녹화 영상이 아닌 분절된 사진들을 조합해서 행동을 추측하기에는 한계가 있었다. 그 이후 6시간 연속 녹화가 가능한 비디오카메라가 개발되면서 유키 와타나베(Yuuki Watanabe) 박사와 타카하시 박사는 2010년 겨울, 아델리펭귄의 시야에서 바라본 영상을 얻는데 성공했다. 이들의 연구 결과 덕분에 비디오카메라의 활용 가능성이 널리 알려지면서 다른 펭귄 연구자들도 비디오를 달기 시작했다.


16_2.jpg » 머리 위에 가속도계를 달고 있는 젠투펭귄의 얼굴. 출처/ 극지연구소


2013년엔 남아프리카공화국의 연구자 피에르 피스토리우스(Pierre Pistorius) 박사와 조나단 핸들리(Jonathan Handley) 박사과정 학생이 아남극권 포클랜드제도(Falkland Islands) 코 만(Cow Bay)에서 번식하는 젠투펭귄에게 1시간 36분 동안 녹화가 가능한 비디오를 달았다. 그리고 펭귄이 다른 펭귄의 입에서 잡은 먹이를 빼앗아 먹는 절취기생(Kleptoparasitism)행동을 보고했다.


나는 두 발 정도 늦었다. 2014년에서야 남극 세종기지 인근 펭귄마을에서 젠투펭귄에게 비디오카메라를 달았다. 하지만 내가 사용한 비디오카메라는 8시간 연속 촬영이 가능했고, 소리도 함께 녹음할 수 있었다. 그리고 무엇보다 남극에 있는 젠투펭귄에서 기록된 무리 행동에 주목했다. 타카하시 박사와 함께 세종기지에 방문한 적이 있는 고쿠분(Kokubun) 박사는 2009년 펭귄마을에서 젠투펭귄에게 카메라를 달았는데 다른 젠투펭귄들이 함께 찍히는 경우가 많았다. 2006년 <내셔널 지오그래픽> 촬영차 남극 반도를 방문했던 캐런 코플랜드(Karen Copeland)는 젠투펭귄 12~100마리로 이뤄진 25개 집단을 촬영하기도 했다. 젠투펭귄은 이제껏 알려지지 않았던 펭귄들 간의 상호작용을 연구하기에 적합한 종이라고 생각했다.


나는 바다로 나가려는 펭귄들을 데려다가 등 부위의 깃털에 비디오카메라를 방수 테이프로 고정했다. 장치를 부착한 다음 날, 먹이사냥을 마치고 바다에서 돌아온 펭귄들을 기다렸다가 다시 비디오를 회수했다. 이런 방식으로 2014년부터 2년 동안 스물여섯 마리 젠투펭귄의 바다 속 행동을 녹화할 수 있었다.



펭귄은 바다에서 울음소리를 낸다

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비디오 영상엔 실로 다양한 모습이 촬영됐다. 그 중 하나가 이 글의 앞쪽에서 얘기한 소리였다. 나는 급히 문헌들을 찾기 시작했다. 아직 해양에서 어떤 소리를 낸다는 보고는 없었다. 일본 극지연구소를 비롯해 다른 펭귄 연구자들에게도 물어보았지만, 다들 그저 신기하다는 반응이었다. 나는 펭귄의 울음소리가 무리 짓는 행동과 관련이 있다는 것을 직감하고 비디오를 분석하기 시작했다. 이런 울음소리를 ‘먼 바다에 나가서 내는 소리‘라는 뜻으로 ’오프-쇼어 콜(off-shore call)’이라 이름 붙였다.


2015년에 함께 남극 조사를 다녀온 최누리 연구원이 이 주제에 관심을 보였다. 최누리 연구원은 학부 시절에 청개구리의 음성신호를 연구했던 경험을 바탕으로 펭귄의 소리를 분석했다. 그는 우선 펭귄 비디오에서 음성만 추출한 뒤, ‘오프-쇼어 콜’의 횟수와 소리 구조를 파악했다.


총 10개체에서 598번 기록된 소리는 길이가 약 0.1~0.5초로 짧았으며, 높이는 약 500~1000헤르츠(Hrz)로 나타났다. 소리의 구조를 파악한 뒤, 우리는 소리가 기록된 시간의 영상을 확인했다. 재밌게도 소리를 낸 개체들은 늘 혼자였다. 망망대해를 헤엄치다가 수면에서 “왈, 왈” 울었다. 또한 이런 소리가 기록되고 나면 금세 다른 개체들이 화면에 나타났다. 혼자 수영하던 녀석이 울음소리를 낸 뒤, 절반 정도(43%)는 1분 이내에 다른 펭귄들이 등장했다. 종종 한 녀석이 소리를 내고 나면 다른 펭귄들이 내는 소리도 함께 들렸다.


16_4.jpg » 울음소리가 난 뒤, 다른 젠투펭귄이 화면에 잡혔다. 출처/ 극지연구소

[ 젠투펭귄 한 마리가 소리를 내고 난 뒤, 다른 펭귄의 소리가 들렸다. 출처/ 극지연구소

  유투브 https://youtu.be/FNJGuIAxyQQ ]


리고 펭귄들은 얕고 빠르게 헤엄치면서 한 방향으로 함께 움직였다. 그리고 이렇게 무리지어 다니던 펭귄들이 남극크릴 떼를 찾으면 함께 사냥했다. 펭귄이 바다에서 낸 울음소리가 무리 짓는 행동과 관련이 있다는 것이 확실해보였다.


[ 무리 지어 취식 활동을 하는 젠투펭귄. 여러 마리가 함께 모여 남극크릴 떼를 사냥하고 있다.

  출처/ 극지연구소 유투브 https://youtu.be/cF-OVPsBtOE ]



펭귄이 바다에서 소리를 내는 이유는?

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펭귄이 바다에서 낸 소리를 듣고 다른 펭귄들이 근처로 헤엄쳐 온 걸까? 아무리 생각해봐도 그럴 가능성은 적어 보인다. 바람과 파도가 심한 남극해의 바다에서 펭귄 소리가 그렇게 멀리 퍼졌을 거라고 생각되진 않는다. 만약 이런 울음소리가 주변으로 잘 전달된다면 동료들뿐 아니라 표범물범과 같은 다른 포식자들까지도 불러모을 수도 있다. 또한 펭귄의 울음소리 이후 다른 펭귄들이 1분 이내에 나타났다는 사실은 카메라에 촬영되지 않았을 뿐, 1분 거리에 이미 다른 펭귄들이 근처에 있었다는 것을 의미한다.


생각으로는 먼 친구보다는 가까이 있는 친구들과 접촉하면서 내는 음성(일명 콘택트 콜, contact call)일 가능성이 커 보인다. 근거리에 있는 펭귄들과 수면 위에서 음성신호를 주고 받으면서 교감하는 것이다. 아프리카펭귄도 혼자 있을 때엔 젠투펭귄의 소리와 비슷한 음을 내면서 다른 개체들과 통신을 시도한다. 젠투펭귄의 울음소리를 정확히 통역할 순 없지만, ‘다들 거기 있지? 나도 여기 있어! 우리 같이 다닐까?’ 정도의 대화를 한 것은 아닐까 싶다.


이런 연구의 결과를 논문으로 발표하는 과정에서 이 논문을 심사했던 한 동료연구자는 이런 질문을 했다. “왜 비디오를 부착한 펭귄들 가운데 열 마리의 펭귄들만 소리를 내고 나머지 펭귄들은 소리를 내지 않았을까? 음성이 기록된 펭귄들은 다른 펭귄들과 어떤 점이 달랐을까? 그리고 음성신호 외에도 우리가 알지 못하는 다른 그들만의 의사소통 방법도 있지 않을까?” 몇 가지 통계적인 분석으로 비교를 해보았지만, 소리가 기록된 펭귄들과 그렇지 않은 펭귄들 간의 차이는 보이지 않았다. 설사 펭귄이 동작이나 냄새로 의사소통을 했다 하더라도 현재 내가 가지고 있는 비디오 데이터로는 답하기 힘들다.



펭귄의 감춰진 바다 생활

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펭귄은 1년 중 번식 기간을 제외하면 대부분의 시간을 바다에서 보낸다. 땅 위에선 걷는 도중 뒤뚱거리며 넘어지기도 하고 어딘가 모르게 불안해 보이지만, 비디오를 통해 본 바다 속 펭귄들은 물고기마냥 자유로워 보였다. 그렇지만 우리는 아직 펭귄이 바다에서 어떻게 살아가는지 잘 모른다. 펭귄마을에는 약 2500쌍의 펭귄들이 거의 날마다 바다를 오가며 먹이사냥을 하는데, 그 가운데 고작 열 마리의 펭귄에서 얻은 각각 8시간의 녹화테이프로 행동을 훔쳐봤을 뿐이다. 이제야 간신히 수면에서 서로 부르는 울음소리와 무리 짓는 행동의 관계에 대해 추측하고 있다.


는 펭귄들이 어떤 친구들과 무리를 형성하는지 궁금하다. 그냥 아무하고나 짝을 지을까? 아니면 부모, 형제, 가까운 친척끼리 모이는 걸까? 무리를 지어 먹이를 사냥하는 행동은 먹이를 쉽게 찾을 수 있다는 장점이 있지만, 찾은 먹이를 나눠 먹어야 하는 단점이 있다. 그리고 포식자의 눈에 띄기도 쉽다. 만약 친족끼리 그룹을 형성하는 것이라면 집단 속 다른 개체들과 먹이를 공유하고 포식자의 출현을 서로 알려주는 ‘이타적인 행동’을 설명할 수 있는 근거가 될지 모른다.


[참고문헌]


Naito Y (2004) New steps in bio-logging science. Mem Natl Inst Polar Res Spec Issue 58:50-57.

Watanabe YY, Takahashi A (2013) Linking animal-borne video to accelerometers reveals prey capture variability. PNAS 110: 2199-2204.

Takahashi A, Sato K, Naito Y, Dunn MJ, Trathan PN, et al. (2004) Penguin-mounted cameras glimpse underwater group behaviour. Proc R Soc B 271: S281-S282.

Handley JM, Pistorius P (2015) Kleptoparasitism in foraging gentoo penguins Pygoscelis papua. Polar Biol. 39: 391-395.

Choi N, Kim JH, Kokubun N, Park S, Chung H, Lee WY. Group association and vocal behaviour during foraging trips in Gentoo penguins. Scientific Reports. 7: 7570.

Copeland KE (2008) Concerted small-group foraging behavior in Gentoo Penguins. Pygoscelis Papua. Mar. Ornithol. 36: 193-194.


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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