생물들은 왜 무리지을까?
험난한 자연계에서 사는 생물 중에는 살아남기 위해 수많은 개체가 모여 '무리(Cluster)'를 짓는 것들이 있다. 생물들이 무리를 짓는 것은 생존 전략은 하나로, 무리의 형태와 역할은 생물에 따라 다르다. 무리를 짓는지 아닌지는 동물의 종류에 따라 결정된다. 무리의 구성은 '혈연관계로 만드는 것', '암수별로 만드는 것' 등 다양하며 목적이 다르다. 양육강식의 혹독한 생존 경쟁이 벌어지는 자연계에서 소형 생물은 항상 큰 육식 동물에 먹힐 위협에 노출된다. 무리를 지음으로써 조금이라도 위험을 줄일 수 있는 경우도 있다. 집단으로 사는 생물들을 살펴보면서, 어떤 무리를 짓고 어떤 이점이 있는지 알아보자.
0. 목차
- '큰 무리'라는 생존 전략
- 무리에는 리더가 있을까?
- 무리의 행동 메커니즘을 밝힌다.
- 무리의 종류
- 육지의 큰 무리
- 물의 큰 무리
- 하늘의 큰 무리
1. '큰 무리'라는 생존 전략
- 희석 효과(dilution effect): '정어리(Sardine)' 같은 작은 물고기는 수천에서 수만이라는 거대한 무리를 만든다. 무리 지어 헤엄치면서 포식자의 눈을 다른 곳으로 돌려, 한 개체를 노리기 어렵게 한다. 이것을 '희석 효과'라고 하며, 무리를 짓는 소형 물고기가 살아남기 위한 중요한 전략이다. 설령 천적이 습격해도 잡아먹히는 것은 무리의 일부일 뿐, 대다수의 개체는 살아남을 수 있다. 그래서 각 개체가 잡아먹힐 위험성은 낮아진다. 이런 무리의 전략을 몸을 지키는 방법이 제한된, 반격 능력이 적은 동물에서 흔히 관찰된다.
- 환영 효과(illusion effect): 그리고 작은 물고기가 무리를 지어 큰 생물처럼 보이게 함으로써 포식자의 공격을 피하는 것을 '환영 효과'라고 한다. 각각의 물고기는 무리 안에서도 좀 더 안전한 안쪽으로 들어가려고 하기 때문에, 무리는 늘 움직이며 공 모양의 가까운 형태로 뭉치는 경향이 있다. 어류의 몸 옆면에는 '옆선'이라는 감각기가 있어, 주위의 수압과 물 흐름의 변화를 느끼고 주변에 있는 동료들의 움직임도 감지하기 때문에, 제아무리 밀집해 있어도 부딪히는 일이 없다.
- 혼란 효과(confusion effect): 그리고 대형 물고기가 무리 안으로 들어오면, 작은 물고기들은 산산이 흩어진다. 이것을 '혼란 효과'라고 하며, 포식자가 목표를 정하기 어렵게 한다.
- 천적의 접근을 보다 빨리 감지: 또 무리를 지음으로써 주위를 감시하는 눈이 늘어나, 천적의 접근을 보다 빨리 감지할 수 있다. 서로 분담해 경계할 수 있기 때문에 휴식 시간도 늘릴 수 있다. '미어캣(Meerkat)'처럼 적의 접근을 울음소리를 통해 동료에게 전하는 것도 있고, 한 마리가 갑자기 달리기 시작하여 덩달아 무리 전체가 위험을 벗어나는 얼룩말 같은 무리도 있다.
그러나 무리 짓기에는 장점만 있는 게 아니라 단점도 존재한다. 무리가 커지면, 먹이 다툼이 심각해지거나 무리 속의 상하 관계가 복잡해진다. 그렇다면 적절한 무리의 크기는 어느 정도일까? 개체 수 증가로 얻어지는 이점과 결점이 적절하게 균형을 이루는 규모가 적절한 무리의 크기라고 할 수 있을 것이다.
2. 무리에는 리더가 있을까?
늑대 무리처럼 무리 안에 서열이 있고, 명확한 '리더(Leader)'가 있는 경우가 있다. 사회성 곤충인 꿀벌과 개미 무리에도 여왕이라는 '리더'가 있다. 그러나 대부분의 생물 무리에는 리더가 존재하지 않는다.
V자 편대를 이루어 집단으로 날아가는 백조와 기러기의 무리에서 가장 앞에 나는 개체를 리더라고 하지 않는다. 공기 저항을 받는 선두 자리를 수시로 교대하면서 목적지까지 비행하기 때문이다. 이것은 안전하게 비행하기 위한 '상호 협력 행동'이다. 엄청난 무리를 만들어 사바나를 이동하는 '누(Wildebeest)'의 무리에도 리더는 없다. '선두에 있는 것', '강을 건너기 시작하는 계기를 만드는 것' 모두 리더가 아니라 단지 최초로 뛰어든 것에 지나지 않는다. 정어리 등의 어류에도 리더는 없다.
또 적으로부터 몸을 지키기 위해 무리를 짓는 경우, 같은 종만으로 무리를 짓는다고 단정할 수 없다. 다른 종류의 동물이 섞이는 경우도 있다. 예컨대 '얼룩말(Zebra)'은 천적인 사자나 치타에 대항할 수 있는 '누(Wildebeest)'를 비롯한 대형 초식동물의 무리와 함께 행동함으로써 잡아먹힐 위험을 낮춘다.
3. 무리의 행동 메커니즘을 밝힌다.
우리 주변에 서식하는 동물 중에서 대표적으로 많은 개체가 무리를 짓는 것으로 찌르레기를 들 수 있다. 종횡무진 하늘을 춤추며 움직이는 모습이 압도적이다. 무리의 형태와 움직이는 방향이 순식간에 바뀌며, 무리가 복수로 나뉘는가 하면 어느새 하나가 된다.
최근 이런 동물 무리의 행동에 흥미를 가진 물리학자가 등장하고 있다. 움직임의 메커니즘을 밝히는 데 수학적 분석으로 접근해 성공하고 있다. 컴퓨터의 화면상에 있는 '점'을 새의 무리로 가정해 움직이면 '접근', '나란히 날기', '충돌 회피'의 세 가지 규칙만으로 나타낼 수 있다. 예컨대 한 마리가 맹금류의 접근을 의식해 방향을 바꿀 때 일어나는 무리 전체의 드라마틱한 움직임을 재현할 수 있다고 한다. 그 배후에는 새들의 뛰어난 비상 능력과 무리의 순간적 움직임을 통한 맹금류 습격의 방어라는 진화의 작용이 있다.
4. 무리의 종류
무리를 구성하는 개체의 목적은 종에 따라 다르다. 번식과 이동을 위해 일시적으로 형성되는 무리도 있고, 살기 위한 생활 단위로서의 무리도 있다.
4-1. 혈연끼리 모이는 무리
- ex)일본원숭이, 사자, 벌 등
일본원숭이는 몇 마리의 수컷과 여러 마리의 암컷, 그들의 새끼들로 무리를 이룬다. 무리에 여러 마리의 수컷이 있는 경우, 두목을 중심으로 서열이 생긴다. 새끼 수컷은 성장하면 무리를 떠난다.
사자는 1마리 많으면 2마리의 수컷과 다수의 암컷으로 이루어진 무리를 만든다. 이처럼 1마리의 수컷과 다수의 암컷으로 이루어진 어느 정도 지속성이 있는 집단을 '하렘(Harem)'이라고 한다. 사자도 새끼 수컷은 성장하면 무리를 떠나 방랑한 다음, 다른 무리의 수컷을 공격해 무리를 빼앗는다. 그리고 자신의 유전자를 물려받지 않은 무리의 새끼들을 죽인다.
4-2. 번식을 위해 모이는 무리
- ex) 갈매기, 연어, 오징어, '신천옹(Albatross)', '긴날개박쥐(Common bent-wing bat)', 등
번식에 적합한 장소에 모여 무리를 짓는 동물이 있다. '신천옹(Albatross, 앨버트로스)'이나 '갈색얼가니새(Brown Boody)' 같은 바닷새는 절해고도의 절벽 등을 번식지로 삼아, 집단으로 둥지를 지어 대규모 번식지를 형성한다. 무리를 지음으로써 천적들과 알이 병아리를 노리기 어렵게 한다.
'연어'는 몇 년을 바다에서 지낸 다음, 10~12월에 집단으로 태어난 하천으로 돌아가 산란한다.
4-3. 돌발적으로 생기는 무리
- ex) 메뚜기, 노래기, 밤나방
보통은 단독으로 행동하는 곤충이 갑자기 모여 거대한 무리를 만들기도 한다. 무리는 먹이를 찾아 장거리를 이동한다. 특히 유명한 것이 '사막 메뚜기(Desert Locust)' 등의 메뚜기 무리이다. 거대 무리가 만들어져 개체의 밀도가 높아지면 '상변이(Phase Variation)'라는 형태 변화를 일으켜, 날개가 긴 종으로 변화한다. 때로는 수백만 마리가 하늘을 뒤덮을 정도의 큰 무리가 된다. 식물을 먹어 치우면서 하루에 100km가 넘는 거리를 이동하기 때문에, 농업에 큰 피해를 준다.
4-4. 이동하기 위해 모이는 무리
- ex) 누, 얼룩말, 가젤, 기린 등
'누(Wildebeest)'는 부드러운 새싹이 자라는 초원을 찾아 수천 km를 이동한다 무리는 수만 마리에서 때로는 100만 마리가 넘는 대집단이 된다. '얼룩말(Zebra)'도 무리를 지어 생활한다. 숨을 곳이 적은 '사바나'에서는 무리를 지음으로써 천적에 습격당할 위험을 최소화할 수 있다. '사바나'의 초식동물은 '얼룩말(Zebra)', '가젤(Gazella)', '기린(Giraffe)', '누(Wildebeest)' 등이 모여 함께 뒤섞인 무리를 짓는 경우가 많다.
5. 육지의 큰 무리
5-1. 와피티사슴(Wapiti)
- 학명: Cervus canadensis
- 특징: 봄이 되면 수컷과 암컷이 따로따로 무리를 짓는다.
'와피티사슴(Wapiti)'은 중국과 몽골 등 유라시아 대륙 내 북부와 북아메리카에 서식하는 중형 사슴이다. '엘크 사슴(Elk)'이라고도 한다. 여름에는 시원한 산지에서 지내다가 겨울에 '저지(Low Ground)'로 이동한다. 몸무게 220~320kg, 어깨 높이 1.3~1.5m, 전체 길이 2~24m이며, 수컷은 암컷보다 1.2배 정도 크다. 겨울에는 수컷과 암컷이 함께 무리를 지어 생활하지만, 봄이 되면 '수컷 무리'와 '암컷과 새끼 무리'로 나뉜다. 풀과 나뭇잎 등을 주식으로 하며, 이른 아침과 저녁 무렵에 먹이를 먹는다.
5-2. 검은꼬리누(Blue Wildebeest)
- 학명: Connochaetes taurinus
- 특징: 부드러운 풀을 찾아 대이동한다.
'검은꼬리누(Blue Wildbeest)'는 아프리카 대륙 중남부의 '케냐(Kenya)', '탄자니아(Tanzania)', '남아프리카(South Africa)' 등의 사바나와 반사막지대에 서식하는 소의 일종으로, 몸길이 1.8~2.4m, 몸무게 150~270kg인 대형동물이다. 초식성인 '누(Wildbeest)'는 먹이가 되는 부드러운 풀을 찾아 집단으로 대이동한다. 특히 케냐의 '마사이마라 국립보호구(Masai Mara National Reserve)'에서 탄자니아의 '세렝게티 국립공원(Serengeti National Park)'까지의 총거리 3000km에 이르는 대이동으로 유명하다. 악어가 사는 '마라강(Mara River)'을 목숨을 걸고 건너는 모습은 압권으로, '누의 도강'으로 알려져 있다.
'누'는 2월~3월에 수컷과 암컷이 각각 무리를 지으며, 암컷 무리는 집단으로 출산한다. 누가 대이동을 시작하는 것은 매년 7월이다. 출산을 마친 암컷과 수컷 무리가 합류해, 탄자니아의 초원을 향해 이동한다. 무리는 다른 무리와 합류해 수를 불리면서 이동해 8~9월에는 100만 마리가 넘는 대집단이 된다. '누'들은 반년 정도를 '세렝게티 초원(Serengeti Grassland)'에서 지낸 다음 다시 '마사이마라(Masai Mara)'로 돌아간다.
5-3. 사바나얼룩말(Savanna zebra)
- 학명: Equus quagga
- 특징: 무리의 규모를 바꾸면서 생활한다.
'얼룩말(Zebra)'은 사회적 동물로, 항상 무리 지어 생활한다. 아프리카 동부의 케냐에서 보츠와나에 걸친 '사바나(남북 양반구의 열대우림과 사막 중간에 분포하는 열대초원)'에서, 보통은 한 마리의 수컷과 6마리 정도의 암컷이 무리를 지어 생활한다. 이 밖에 젊은 수컷끼리의 무리도 있다. 무리의 동료끼리 주위를 경계하며, 한 마리가 공격당하면 동료가 달려 나가 적을 쫓아낸다. 흑백 줄무늬는 초원에서는 보호색이 되어, 적으로부터 몸을 숨기는 데 도움이 된다. 주식은 풀이며 하루 종일 키 작은 나무 그늘 등에 모여 햇볕을 피하다가, 태양이 기울 무렵에 식사를 한다. 저녁 무렵, 집단으로 하천가에 물을 마시러 간다. 식사와 잠을 잘 때는 대규모 무리를 만든다.
6. 바다의 큰 무리
6-1. 얼룩매가오리(White-spotted eagle ray)
- 학명: Aetobatus narinari
- 특징: 먹이를 찾아 집단으로 이동
'얼룩매가오리(White-spotted eagle ray)'는 몸의 가로 폭이 1.5~2m이다. 배 부분은 하얗지만, 등 쪽은 짙은 감색이며, 전체에 흰 반점이 흩어져 있다. '집오리(Domestic ducks)'의 부리처럼 주둥이가 돌출된 것이 특징이다. 해저에 있는 새우와 게 등의 갑각류와 조개류를 즐겨 먹는다. 긴 꼬리가 달린 부분에 독 가시가 있다.
전 세계의 따뜻한 바다의 산호초 가장자리와 수심 80m보다 얕은 암초 지역에 무리를 지어 서식한다. 여름철이 번식기로, 한 번에 5~8마리의 새끼를 낳는다. 이 종만이 아니라, 가오리는 새로운 먹이터를 찾아 이동할 때, 큰 무리를 짓는 경우가 있다. '카리브해(Caribbean Sea)'와 오스트레일리아 근해에서는 수천~1만 마리나 되는 큰 무리가 목격되기도 했다.
6-2. 쏠종개(striped catfish)
- 학명: Plotosus lineatus
- 특징: 거대한 공 모양을 만들어 몸을 지킨다.
'쏠종개(Striped catfish)'는 인도양에서 서태평양에 걸친 암초 지역에 서식한다. '암초(물속에 잠겨 보이지 않는 바위나 산호)'와 '방파제' 등에서 흔히 발견된다. 몸길이는 10~20cm 정도로, 다갈색 몸에 머리에서 꼬리에 걸쳐 두 가닥의 노란 선이 있다. 메기의 일종으로 입 주변에 먹이를 감지할 수 있는 수염이 있다. 등지느러미와 가슴지느러미의 가시에는 독이 있어, 찔리면 격렬한 통증이 있다. 산란기는 7~8월로 알려져 있으며, '갑각류(Crustacea)', '요각류(Copepoda)' 등 작은 크기의 생물들을 섭취하는 육식성이다.
집단으로 행동하는 습성이 있으며, 특히 '치어(알에서 깬 지 얼마 안 된 어린 물고기)'는 '쏠종개 공'이라는 거대한 공 모양의 무리를 형성한다. 쏠종개와 정어리와 같은 작은 물고기는 잡아먹힐 확률을 줄이기 위해 무리를 짓는다.
7. 하늘의 큰 무리
7-1. 찌르레기과(Sturnidae)
- 분류: 찌르레기과(Sturnidae)
- 특징: 1000마리 이상의 대집단으로 이동한다.
찌르레기과 새는 한국을 비롯한 동아시아 외에 유럽과 미국 등에 널리 서식한다. 수컷은 보통 전체적으로 흑갈색이며, 암컷은 색이 약간 옅어 갈색에 가까운 색을 띤다. 얼굴 주변과 허리 부근에 하얀 무늬가 있다. 식물의 씨앗과 과일, 벌레의 유충 등을 먹는 잡식성이며, 긴 부리를 사용해 땅속의 지렁이 등도 포식한다.
3월~7월 하순 무렵의 번식기에는 흩어져 생활하지만, 8월 이후에는 새끼를 포함해, 몸을 지키기 위해 집단으로 생활하는 습성이 있다. 큰 무리에는 1000마리 이상이 모여, 한꺼번에 비상하는 하나의 생명체처럼 하늘을 날아다닌다. 최근에는 도시의 가로수를 보금자리로 삼는 경우도 많아져, 저녁이 되면 특정 나무 위에 대집단으로 모이기 때문에 소음과 배설물로 인해 '해조(害鳥, 사람의 생활에 직접 또는 간접으로 피해를 주는 새)'로 취급받기도 한다.
7-2. 제왕나비
- 학명: Danaus plexippus
- 영어명: monarch butterfly
- 특징: 1000마리 이상의 대집단으로 이동한다.
'제왕나비(Monarch Butterfly)'는 몸길이가 10cm 정도이지만, 철새처럼 장거리를 이동하는 나비 무리이다. 여름에는 아메리카 대륙의 북동부에 분포하는 경우가 많고, 겨울이 되면 월동을 위해 남쪽으로 이동한다. 보통은 무리를 짓지 않고 살지만, 이동할 때는 같은 기류를 타고 이동하기 때문에 군집을 이름다. 이렇게 함으로써 새 등의 외적으로부터 습격당할 위험을 분산시킬 수 있다. 군집의 규모는 때로는 수백만 마리에 이른다고 한다.
아래의 첫 번째 사진은 나무줄기를 덮듯이 밀집한 제왕나비의 사진이다. 제왕나비는 겨울이 되면 따뜻한 지역으로 이동할 뿐 아니라, 이 사진에서처럼 서로 몸을 맞대어 온도를 높임으로써 겨울 추위를 견딘다. 제왕나비의 날개 색은 안팎이 크게 다르다. 이 사진에서는 날개를 접어, 날개의 하얀색 면을 보이는 제왕나비가 많다.
7-3. Phalacrocorax carunculatus
- 분류: 가마우지(cormorant)
- 학명: Phalacrocorax carunculatus
- 특징: 가마우지의 집단 주택
남태평양의 '포클랜드 섬(Falkland Island)'에서 촬영한 '가마우지(Cormorant)의 일종인 '학명: Phalacrocorax carunculatus'이 집단 번식하는 모습이다. 이 가마우지는 번식기인 봄부터 여름 무렵에 포클랜드 섬을 찾아와 집단으로 새끼를 키운다. 새끼는 약 90일 정도면 둥지를 떠나, 얼마 동안 부모로부터 사냥 방법을 배우고는 섬을 떠난다.
'포클랜드 섬(Falkland Island)'은 이 가마우지 외에도 펭귄 등의 동물이 집단 번식하는 곳으로 알려져 있다. 아주 풍부한 먹이 등 생물의 번식을 위한 환경이 잘 갖추어져 있다는 점이, 많은 동물이 모여 대집단을 형성하는 요인 중 하나일 것이다.
7-4. 쇠홍학
- 분류: 홍학류(flamingo)
- 학명: Phoenicopterus minor
호수의 수면을 '쇠홍학(학명: Phoenicopterus minor)' 집단이 메우고 있다. 쇠홍학은 구부러진 특징적인 부리를 사용해 얕은 여울에 사는 새우나 플랑크톤 등을 잡아먹는다. 옅은 분홍색을 띤 쇠홍학의 몸색깔은 먹이에 포함된 색소 때문이라고 한다. '홍학류'는 원래 무리 지어 생활하는 새이지만, 먹이가 많은 '염호(Slat Lake)' 등에서는 대집단을 이루는 경우가 많다.
7-5. 사막 메뚜기
- 학명: Schistocerca gregaria
- 영어명: Desert Locust
'사막 메뚜기(Desert Locust)'는 아프리카 대륙에 넓게 서식한다. 먹이가 풍부할 때는 각각 분산해 서식하며 성격도 비교적 얌전하다. 그러나 먹이가 줄어든다든지 한곳에 모이게 되면 피부의 색깔이 선명해지고 성격도 사납게 변해 대집단을 이룬다. 많을 때는 수억에서 수십억 마리의 무리가 되는 경우도 있다고 한다. 이렇게 되면 주변의 모든 식물을 먹어치우기 때문에 현지 농업에 엄청난 타격을 준다. 먹이가 늘어 분산해서 살아갈 수 있게 되면 피부의 색과 성격도 원래대로 돌아간다. 서식 밀도에 따라 극적으로 성격과 행동이 바뀌는 것이다.
