감각생태학

Sensory ecology

감각 생태학은 유기체가 환경에 대해 얻는 정보에 초점을 맞춘 비교적 새로운 분야다. 어떤 정보를 얻는지, 어떻게 얻는지(기전) 그리고 왜 정보가 유기체(기능)에 유용한지에 대한 질문을 포함한다.

감각 생태학은 유기체가 어떻게 그들의 환경에서 정보를 얻고, 처리하고, 반응하는지에 대한 연구다. 모든 개별 유기체는 환경과 상호 작용하고(애니메이트 성분과 무생물 성분 모두의 일치), 물질, 에너지 및 감각 정보를 교환한다. 생태학은 일반적으로 물질과 에너지의 교환에 초점을 맞춘 반면, 감각 상호작용은 일반적으로 특정 생리적 시스템(감각 기관)의 행동과 기능에 영향을 미치는 것으로 연구되어 왔다. 감각 생태학의 비교적 새로운 영역은 더 많은 연구자들이 환경에서의 정보에 관한 질문에 초점을 맞추면서 나타났다.[1][2] 이 분야는 감각 시스템의 신경생물학적 메커니즘에서부터 감각 정보의 획득에 이용된 행동 패턴, 분화 및 생식격리 등과 같은 더 큰 진화 과정에서의 감각 생태학의 역할에 이르기까지 다양한 주제를 다룬다. 인간의 지각은 대부분 시각적이지만,[3] 다른 종들은 다른 감각에 더 많이 의존할 수 있다. 사실, 유기체가 그들의 환경에서 정보를 인지하고 걸러내는 방법은 매우 다양하다. 유기체는 감각 필터의 결과로 "우석"이라고도 알려진 다른 지각 세계를 경험한다.[4] 이러한 감각은 냄새(후각), 맛(혐오), 청력(기계), 시력(비전)에서부터 페로몬 검출, 통증 감지(독감), 감전, 자기감각에 이르기까지 다양하다. 다른 종들이 다른 감각에 의존하기 때문에, 감각 생태학자들은 어떤 환경적이고 감각적인 단서가 특정 종의 행동 패턴을 결정하는데 더 중요한지 이해하려고 한다. 최근 몇 년 동안 이 정보는 보존 및 관리 분야에 폭넓게 적용되고 있다.

환경변화에 대한 유기체의 반응

소음 수준 변화

의사소통은 많은 종들의 상호작용을 위한 열쇠다. 특히, 많은 종들이 잠재적인 짝, 근처의 포식자, 또는 음식 이용 가능성과 같은 정보를 발성에 의존한다. 인간의 서식지 변화는 음향 환경을 변형시키고 동물들이 의사소통을 더 어렵게 만들 수도 있다. 인간은 배경 소음 수준을 수정하거나, 서식지를 변경하거나, 종 구성을 변경하여 음향 환경을 바꿀 수 있다.[5] 이러한 음향 환경의 변화는 다양한 종의 발성을 가릴 수 있다. 인간이 음향 환경에 이처럼 강한 변화를 일으킬 수 있기 때문에 감각 생태학자들은 특히 유기체가 이러한 변화에 어떻게 반응하는지를 연구하고 이해하는 데 관심을 가져 왔다.

음향 환경에 대한 인공적인 변화는 포경 및 통신을 위한 청각 단서에 의존하는 종에 아마도 가장 큰 영향을 미쳤다. 예를 들어 박쥐는 먹이를 찾아 잡기 위해 초음파 초음파 탐지에 의존한다. 이러한 청각 단서가 큰 배경 소음으로 가려질 때, 박쥐들은 먹이를 찾는 데 덜 효율적이 된다.[6] 감각 생태학자들은 또한 박쥐를 포획하는 것이 이러한 포획 효율의 감소로 인해 시끄러운 서식지를 피한다는 것을 발견했다.[7] 한편, 조류 공동체에서, 생태학자들은 소음 증가가 조류 공동체 구성의 변화, 다양성의 감소, 그리고 심지어 생식 성공의 감소로 이어진다는 것을 발견했다.[8][9] 한 연구는 소음 공해를 피하기 위해 일부 새들이 그들의 울음소리를 내는 빈도를 바꾼다는 것을 보여주었다.[9] 이러한 연구들은 청각 단서의 중요성을 입증하며 "음향경" 즉 생태계의 집합적 소리를 보존해야 한다는 요구를 낳았다.[10]

청각은 해양 생물들에게 특히 중요한 감각이다. 낮은 빛의 투과로 인해, 청각은 종종 해양 환경에서 시각보다 더 유용하다. 게다가 소리는 육지보다 물속에서 약 5배 더 빨리, 그리고 더 먼 거리를 여행한다.[11] 소리는 해양종의 생존과 번식을 위해 중요하다.[12] 지난 세기에 걸쳐 인간의 활동은 점점 더 물 환경에 소리를 더해 왔다. 이러한 활동은 물고기가 소리를 들을 수 있는 능력을 방해할 수 있으며, 의사소통, 포식자 기피, 먹이감지, 심지어 항법에도 방해가 될 수 있다.[11] 예를 들어 고래는 소음 공해로 인해 포획 효율성과 짝짓기 기회가 감소할 위험이 있다.[13] 최근 몇 년 동안, 해양 풍력 터빈의 생성으로 인해 환경 보호론자들과 생태학자들은 이러한 터빈으로부터 발생하는 소음이 해양 생물에게 어떤 영향을 미칠 수 있는지 연구하게 되었다. 풍력 터빈이 만들어내는 소리가 바다표범이나 포도와 같은 해양 포유류의 의사소통에 상당한 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다.[14][15][16] 이 연구는 개발 프로젝트에 적용되었다. 예를 들어, 최근 한 보고서는 연안 풍력 발전소가 어류 공동체에 미치는 음향 변화의 위험을 평가했다.[17]

조명 변화

인간은 야간 조명을 강하게 변화시켰다. 이 빛 공해는 항해를 위해 시각 신호에 의존하는 종에 심각한 영향을 끼쳤다. 설치류 공동체에 대한 최근 연구는 밝은 밤이 포획 행동에 공동체 수준의 변화를 가져왔음을 보여주었다. 포식자 감지 종은 덜 포획된 반면 포획에 취약한 종은 야간 가시성이 증가함에 따라 포획 활동을 줄였다.[18] 새들은 또한 빛 공해의 영향을 많이 받는다. 예를 들어, 생태학자들은 높은 구조물들의 불빛이 이주하는 새들의 방향을 흐트러뜨릴 수 있고, 매년 수백만 명의 죽음으로 이어질 수 있다는 것을 발견했다.[19] 이러한 발견은 최근의 보존 노력을 이끌어 왔다. 미국 어류야생국은 주탑 건축 제한, 주탑 높이 제한, 주탑의 철새 보호 등 철새에 미치는 조명의 영향을 줄이기 위해 일련의 지침을 만들었다.[20] 또한 토론토의 치명적 빛 인식 프로그램(FLAP)과 같은 프로그램들은 높은 빌딩의 빛 배출을 줄임으로써 조류 충돌을 줄였다.[21] 인공조명이 아기 바다거북의 방향을 방해한다는 연구 결과도 나왔다.[22] 이것은 차례로 바다거북 개체군의 사망률을 증가시켰다.

이 정보는 여러 보존 및 관리 전략의 제안된 실행으로 이어졌다. 예를 들어, 같은 연구자들은 부화 방향과 성공을 개선하기 위해 사구 복원과 함께 빛 감소를 제안하였다. 또한, 연구원들은 어부들의 어획량을 줄이기 위해 바다거북의 감각 생태에 대한 정보를 이용했다. 바이캐치는 어부들이 우연히 포획한 비표적 어류, 거북이 또는 해양 포유류를 일컫는 말이다.[23] 연구자들은 물고기와 바다거북이 시각적 감각 단서에 대한 반응이 다르다는 것을 알기 때문에 물고기에게는 감지되지 않지만 바다거북에게는 덜 매력적이거나 심지어 거부반응을 보이는 미끼 시스템을 고안해냈다.[24] 이 최근의 연구에서, 이 방법은 거북이의 어획량이 감소하는 반면, 어획량은 눈에 띄게 감소하지 않았다.

보존전략에 있어서 감각생태학의 역할

감각 생태학자들의 목표는 이러한 유기체들이 그들의 세계를 어떻게 인지하는지를 결정하는 데 있어서 어떤 환경 정보가 가장 중요한지 연구하는 것이었다. 이 정보는 유기체가 급격한 환경 변화와 새로운 인간 개조 환경에 어떻게 반응할 수 있는지를 이해하는 데 특히 관련이 있다.[3] 최근 과학자들은 감각 생태계를 보존과 관리 전략에 통합할 것을 요구하고 있다.[25] 그러므로 감각 생태학은 (1) 다른 종들이 왜 다른 방식으로 인공적이고 환경적인 변화에 반응할 수 있는지, 그리고 (2) 환경과 인공적인 변화의 부정적인 영향이 어떻게 완화될 수 있는지를 이해하는 도구로 사용될 수 있다. 또한 감각생태학은 농작물해충, 해양동물, 지팡이 두꺼비, 갈색뱀 등 다양한 해충과 침습종의 통제와 퇴치를 위한 관리전략을 구체화하는 도구로 활용되고 있다.

생태 덫 축소를 통한 보전

생태 덫은 생물들이 서식지의 질에 대한 잘못된 평가 때문에 더 좋고 이용할 수 있는 서식지보다 질이 나쁜 서식지를 선택하는 예다.[26] 인간이 만든 풍경은 생물에 새로운 환경을 제시한다. 게다가, 인간이 만든 물질은 천연 물질로 오인될 수 있기 때문에, 일부 유기체들은 더 나은 품질의 서식지보다 질이 나쁜 서식지를 선택하게 된다. 감각 생태학은 어떤 특정한 정보 유기체가 "나쁜" 결정을 내리기 위해 사용하고 있는가를 명확히 함으로써 이러한 생태학적 함정의 영향을 완화하는데 이용될 수 있다.

유기체는 아스팔트나 태양 전지판 같은 인공 표면을 자연 표면으로 잘못 해석하는 경우가 많다. 예를 들어, 태양 전지판은 많은 곤충들에 의해 물로 인식되는 수평으로 편광된 빛을 반사한다. 곤충들은 물 속에 알을 낳기 때문에, 태양 전지판에 난자를 태우려고 할 것이다. 이것은 태양 전지판에 있는 청소년 곤충 사망률로 이어진다.[27] 이 생태 덫의 영향을 완화하기 위해 연구원들은 패널에 있는 태양 활동 영역의 모양을 해체했다. 그렇게 함으로써, 패널들은 곤충들에게 덜 매력적이게 되었고, 따라서 사망률을 감소시켰다.[27] 많은 박쥐 종들이 인간이 만든 표면의 결과물인 생태 덫의 먹이가 되기도 한다. 그리프와 지메르스의[28] 최근 연구는 박쥐가 실제 물의 존재에 의해서가 아니라 표면의 부드러움에 근거하여 물의 위치를 결정한다는 것을 발견했다. 따라서 박쥐는 유리처럼 실제로 물이 아닌 매끄러운 표면에서 마시려고 한다. 결과적으로, 박쥐는 에너지와 시간을 낭비하게 되고, 이것은 체력 저하를 초래할 수 있다.[28] 조류도 감각적 생태의 결과로 생태 덫에 걸리는 경우가 많다. 조류 감각 생태학의 최근 초점 중 하나는 새들이 대형 풍력 터빈과 다른 건물들을 어떻게 인지하는가에 관한 것이었다. 매년 수많은 새들이 전선, 울타리, 풍력 터빈, 건물과 충돌한 후 죽는다.[29] 이 구조물 주변의 비행 경로는 생태학적 함정의 형태로 작용한다. 새들은 건물 주변의 지역을 "좋은 서식지"와 생존 가능한 비행 경로로 인식할 수 있지만, 그들은 충돌로 인한 조류 사망률을 실제로 증가시킬 수 있다. 감각 생태학자들은 이러한 생태학적 함정을 조류 감각 생태학과 연결시켜 왔다. 연구원들은 인간의 시력은 쌍안경이지만 새의 시력은 훨씬 덜하다는 것을 발견했다. 게다가, 새들은 고해상도 전두 시력을 가지고 있지 않다.[29] 그 결과 새들은 큰 구조물들을 바로 앞에 보지 못해 충돌로 이어질 수 있다.

이 문제에 대한 많은 해결책이 제안되었다. 한 연구는 다른 공항 조명 계획에 대한 새들의 반응이 다르고, 새의 타격은 조명 패턴을 변경함으로써 감소할 수 있다는 것을 보여주었다.[30] 다른 연구원들은 지상에 놓인 경고음이나 시각 신호들이 새들의 충돌을 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 제안했다.[31] 조류들의 다른 감각적인 단서들을 조절함으로써, 생태학자들은 이 구조물들 주변에 조류 생태학적 함정의 존재를 줄이는데 도움을 줄 수 있다.

해충 방제

과학자들은 감각 생태계를 보존전략을 알리는 도구로 활용하는 것 외에도 감각생태학적 개념과 발견물을 활용해 해충관리전략을 알려왔다. 특히 감각의 착취는 곤충, 해양, 수륙양용 해충을 다스리는 데 이용되어 왔다. 관리자들은 감각 생태계를 이용하여 해충을 위한 고도의 개별화된 시각적, 페로몬적, 화학적 함정을 만들어 왔다.

시각 덫은 많은 곤충 종의 관리에 중요하다. 예를 들어 아프리카 트라이파노소미아시스(수면병)의 벡터인 세체파리들은 푸른 색에 끌린다. 그러므로 파리는 농약에 물든 푸른 천의 덫에 유인되어 죽을 수 있다.[32] 과학자들은 파란색이 그늘진 나무 아래의 땅의 색과 비슷하기 때문에 파리가 이러한 푸른 천에 끌린다고 믿는다. 파리는 더위에 시원한 곳을 찾아야 하기 때문에 파란색이 더 매력적이다.[33] 시각적 단서들의 착취는 진딧물과 흰잠자리들의 통제에도 사용되었다. 많은 진딧물 종들은 노란색을 강하게 선호한다. 과학자들은 이것이 접근 가능한 질소 공급원의 흐름이 더 높은 경향이 있는 노란 잎에 대한 선호의 결과일 수 있다고 제안했다.[34]

페로몬은 종 특유의 화학 단서다. 페로몬은 방출될 때 같은 종의 다른 유기체의 행동과 생리학에 강한 영향을 미칠 수 있다. 페로몬은 주로 종에 특화되어 있고, 강력한 행동 반응을 이끌어 내는 경우가 많기 때문에 과학자들과 관리자들은 페로몬을 이용하여 일련의 종들을 유인하고 함정에 빠뜨렸다. 이 방법은 곤충 개체군에서 특히 악용되어 왔다. 이 방법은 사탕수수 위블,[35] 집시나방,[36] 침습한 오리엔탈 과일 파리,[37] 나무껍질 딱정벌레,[38] 카르포필루스 spp와 같은 종을 포획하고 통제하는데 사용되었다.

참고 항목

참조

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추가 참조사항