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박쥐 떼가 석양을 배경으로 날아가고 있다. 게티이미지뱅크 제공

눈이 거의 퇴화한 박쥐는 초음파를 활용해 주변 환경을 분석하며 날아다닌다. 박쥐가 떼를 지어 날아다닐 때 서로의 초음파가 간섭 현상을 일으키지만 박쥐끼리 거의 충돌하지 않는 이유가 밝혀졌다. 자신의 바로 앞에 있는 박쥐의 정보만 집중적으로 파악하는 것이 비결이다.

아야 골드슈타인 독일 막스플랑크 동물행동연구소 연구원팀은 요시 요벨 이스라엘 텔아비브대 교수팀과 공동 연구를 통해 박쥐가 떼를 지어 날아다닐 때 일어나는 수많은 초음파 간섭 속에서도 서로 충돌하지 않는 이유를 밝혀냈다. 연구결과는 3월 31일(현지시간) 국제학술지 '미국 국립과학원회보'에 공개됐다.

박쥐는 주변 장애물이나 먹이의 위치를 알아내기 위해 초음파를 사용한다. 입으로 초음파를 발사하고 반사된 초음파인 반향음을 인지해 주변 물체까지의 거리, 물체의 이동속도 등을 동시에 파악할 수 있다. 

야행성인 박쥐는 보통 낮에 해가 들지 않는 동굴 등에 머물다가 해가 지면 무리 지어서 동시에 밖으로 나온다. 이때 박쥐들이 내는 초음파가 서로 뒤섞여 자신이 들어야 하는 반사파를 듣기 어려워진다. 과학자들은 이 문제를 '칵테일파티 악몽'이라고 부른다.

실험실에서 진행된 소규모 박쥐 집단을 연구한 결과에 따르면 박쥐가 서로 다른 주파수로 초음파를 내 충돌을 피할 것으로 예상됐다. 연구팀은 선행 연구가 개별 박쥐의 관점에서 다룬 것이 아니라는 점에 주목해 실제로 떼 지어 이동할 때 각각의 박쥐가 겪는 상황을 관찰했다.

큰생쥐꼬리박쥐(학명 Rhinopoma microphyllum)가 먹이를 찾기 위해 밤하늘을 날아가는 모습. Jens Rydell 제공

연구팀은 콩고에 사는 야생 큰생쥐꼬리박쥐(학명 Rhinopoma microphyllum) 일부에 초음파 마이크가 포함된 가벼운 위치추적기를 부착하고 2년 동안 데이터를 수집했다. 박쥐의 관점에서 '청각적 장면'을 녹화한 것이다.

연구팀은 수집한 데이터를 활용해 박쥐가 동굴 입구에서 나와 2km를 날아간 뒤 끝나는 전체 행동을 시뮬레이션으로 재구성했다.

분석 결과 동굴을 빠져나오는 순간 박쥐는 초음파가 반사되는 반향음의 94%가 방해받았지만 동굴에서 나온 지 5초 만에 반향음에 대한 방해가 현저히 감소했다.

박쥐들은 집단 구조를 유지하면서도 부채꼴로 빠르게 흩어지며 평소보다 감지 범위는 짧지만 정보는 더 정확해지도록 고주파 초음파를 냈다. 주변 음파 때문에 방해받더라도 바로 앞의 박쥐와 충돌하지 않을 만큼의 정보만 확인하는 전략이다.

연구팀은 "어지러운 공간을 날아다니는 박쥐의 입장에서 가장 중요한 물체는 바로 앞에 있는 박쥐"라며 "앞에 있는 박쥐에 대한 가장 자세한 정보를 제공하는 방식으로 탐지해야 한다"고 설명했다. 

골드슈타인 연구원은 "동물의 입장이 되어야만 동물이 직면한 문제와 이를 해결하기 위해 어떤 행동을 하는지 이해할 수 있다"고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1073/pnas.2407810122

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]

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