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- 0.8g 무게의 작은 심박수 센서를 동물에 부착
- 가장 극단적인 안정시 심박수는 분당 6회에 불과, 경우에 따라 심장은 분당 최대 900회
- 인간의 심장은 1분에 평균 70번, 쥐의 심장은 약 300번, 대왕고래의 심장은 약 30번
- 하룻밤에 최대 33마리의 풍뎅이 또는 2,500마리 이상의 모기의 에너지 함량에 곤충 섭취
- 봄에는 에너지 절약 모드

박쥐가 에너지를 절약하는 방법
박쥐의 심장 박동은 에너지 필요량을 나타낸다.

몇 분 안에 심박수 6에서 900까지:
생물학자들이 발견한 것처럼 박쥐는 필요할 때 심박수를 빠르게 높이거나 낮출 수 있다. 가장 극단적인 안정시 심박수는 분당 6회에 불과한 반면, 날아다니는 이 포유동물의 심장은 분당 최대 900회까지 뛴다. 이 에너지를 생성하기 위해 동물들은 봄과 여름에 다른 전술을 사용한다. 

▲ 수컷 박쥐 © Kamran Safi

박쥐는 독특한 밤의 동물이다. 이 날아다니는 포유류는 낮에는 은신처에서 거꾸로 매달려 자고 밤에는 곤충을 사냥하기 위해 날아다닌다. 그들은 짧은 시간에 수 킬로미터를 이동할 수 있으며 에코(echo)를 사용하여 먹이를 찾을 수 있다.

“박쥐는 종종 우리 인간과 서식지를 공유하는 매혹적인 동물이다. 그러나 박쥐는 여전히 수수께끼에 싸여 있다”고 콘스탄스 호수에 있는 막스 플랑크 행동 생물학 연구소의 Lara Keicher는 말했다. 예를 들어, 일부 박쥐는 봄과 가을에 동면을 하고 일시적인 휴식을 취하는 것으로 알려져 있다. 동물의 정확한 에너지 요구량은 불분명하다. "얼마나 많은 양의 음식이 필요하며, 생존을 위해 다양한 계절에 어떻게 충분한 양의 음식을 찾을 수 있을까?“

미니 송신기로 심박수를 듣다.

Keicher가 이끄는 팀은 이제 박쥐가 하루에 사용하는 에너지의 양과 이것이 계절에 따라 어떻게 변하는지 조사했다. 이를 위해 생물학자들은 봄과 여름에 며칠 동안 콘스탄츠 근처의 야생 수컷 박쥐(Nyctalus noctula) 7-9마리의 심장 박동을 측정했다. 그들은 처음으로 비행 중 박쥐 종의 심박수도 측정했다.

측정을 위해 연구원들은 0.8g 무게의 작은 심박수 센서를 동물에 부착했다. 이는 라디오 수신기에 하트비트 신호를 보낸다. 그러나 이는 수신기가 박쥐로부터 수백 미터 이내에 있는 경우에만 작동한다.

Keicher는 “낮에는 큰 방해 없이 심장 박동을 기록하는 것이 문제가 되지 않았다. 왜냐하면 박쥐는 나무 구멍이나 박쥐 상자에 머물기 때문이다”고 Keicher는 말했다. 박쥐들이 밤에 먹이를 찾으러 가는 동안 Keicher와 그녀의 동료들은 신호를 기록하기 위해 개별 동물을 비행체를 타고 동행했다.

▲ 사용된 심박수 송신기(1cm x 2cm)의 무게는 0.8g에 불과하다. © MPI f. Verhaltensbiologie/ Lara Keicher

여름에는 에너지 요구량이 높아진다.

심장 박동 기록을 통해 박쥐는 계절에 따라 에너지를 다르게 할당하는 것으로 나타났다. 수컷 결절은 봄철(하루 32.17킬로줄)보다 여름에 하루 평균 45.65킬로줄로 최대 42% 더 많은 에너지를 소비한다. 게다가 여름에는 심박수가 분당 평균 252회로 3배 더 높아 심장이 분당 평균 74회에 불과한 봄철에 비해 심박수는 3배 더 높다.

그 주된 이유 중 하나는 다음과 같다. “따뜻한 계절에 먹이가 많으면 수컷은 낮에 깨어 있고 가을에 짝짓기를 준비하기 위해 정자 생산에 에너지를 투자한다”고 Keicher는 설명했다. 이는 여름에 동물의 고환이 크게 확대된 경우에도 나타났다. 낮 동안 사용된 에너지를 보충하기 위해 수컷은 여름에 밤마다 약 105분 동안 사냥을 한다. 생물학자들의 보고에 따르면 이는 봄의 거의 두 배에 달하는 시간이다. 하룻밤에 그들은 최대 33마리의 풍뎅이 또는 2,500마리 이상의 모기의 에너지 함량에 해당하는 곤충을 먹는다.

봄에는 에너지 절약 모드

그러나 봄에는 박쥐가 여름과 다르게 에너지 수요를 충족한다. 즉, 낮 동안 일종의 짧은 동면, 즉 소위 "혼면 상태"에 들어간다. 이러한 에너지 절약 상태에서 박쥐는 심박수를 분당 6회까지 낮추는 것으로 나타났다. 동시에 신진대사와 체온을 감소시킨다. 이는 또한 에너지 및 식량 요구 사항을 줄인다. 박쥐는 봄에 이 주에서 하루 평균 84%를 보냈으며, 분당 평균 26회의 심장 박동을 기록했다.

그 후 동물들이 밤에 사냥을 갈 때 그들의 심장 박동은 빠르게 변한다. "우리는 박쥐가 봄에 깨어날 때 심장 박동을 몇 분 안에 분당 최대 900박자의 빠른 속도로 증가시킬 수 있다는 것을 관찰할 수 있었다"고 Keicher가 보고했다. "우리 귀에는 그것이 하나의 고음처럼 들렸다." 여름과 봄 모두 야간 비행 동안 동물의 심장 박동은 평균 분당 약 730회였다.

비교하자면, 인간의 심장은 1분에 평균 70번 뛰고, 쥐의 심장은 같은 시간에 약 300번, 대왕고래의 심장은 약 30번 뛴다.

보호 조치의 기초

연구진은 "7시간 동안의 혼수상태는 10분의 비행과 동일한 양의 에너지를 필요로 한다"고 적고 있다. 연구에 따르면 박쥐는 봄에는 매우 효과적인 에너지 절약 전략을 사용하지만, 생존을 위해 여름에는 더 많은 사냥을 하는 것으로 나타났다.

동물의 에너지 요구량에 대한 이러한 지식은 변화하는 기후가 박쥐의 삶에 어떤 영향을 미칠지에 대해 미래에 더 나은 예측을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 기후 변화로 인해 극심한 기온 변동이 증가하고 박쥐의 먹이 공급이 변화하고 있다.

“독일에서는 모든 박쥐 종을 보호하고 있으며 일부는 멸종 위기에 처해 있다. 동물의 행동과 환경에 대한 적응을 조사하는 기초 연구는 보호 조치를 개발하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어 콘스탄츠 밤하늘에 박쥐가 계속해서 보일 수 있다"고 막스 플랑크 행동 생물학 연구소의 수석 저자인 Dina Dechmann은 말했다.  

<© Lara Keicher/Christian Ziegler/Karan Safi> 

암컷은 여름에 이주

이번 연구에서는 암컷 박쥐를 검사하지 않았다. 다른 연구에 따르면 봄이 되면 이들은 더 많은 식량이 있는 더 북쪽 지역으로 이동하여 그곳에서 어린 동물을 낳고 여름 동안 그들을 기른다. 따라서 에너지를 얻거나 보존하기 위한 에너지 요구와 전술은 남성의 그것과 다를 수 있다. 그러나 남녀 모두 여름 동안 에너지 요구량은 증가했다.
(Proceedings of the Royal Society B – Biological Sciences, 2024; doi: 10.1098/rspb.2024.0855)
출처: 막스 플랑크 행동 생물학 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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