Drivers of variation in nocturnal insect prey mass and quality

밤하늘은 비어 있는 것이 아니라, 다양한 새, 박쥐, 그리고 다른 공중 포식자들을 먹여 살리는 살아있는 자원인 곤충들의 북적이는 고속도로입니다. 이 포식자들에게 먹이를 잡는 것은 물리와 생물학이 결합된 고도의 승부입니다. 그들은 식사를 통해 얻는 에너지와 그것을 잡고 먹기 위해 들여야 하는 노력 사이에서 균형을 맞춰야 합니다. 아주 작은 곤충은 잡기는 쉽지만 연료가 거의 되지 않는 반면, 거대한 곤충은 에너지는 가득 차 있을지 몰라도 삼키기에 너무 크거나 조종하기에 너무 어려울 수 있습니다. 이러한 '수익성'이라는 개념은 이 동물들이 어떻게 생존하는지를 이해하는 데 핵심적입니다. 최근 몇 년 동안 공중 포식자의 개체 수가 줄어들기 시작하면서, 과학자들은 먹이 사슬을 통해 그 원인을 찾고자 합니다. 그들은 곤충 자체가 변하여 영양가가 낮아졌는지, 혹은 잡기가 더 어려워졌는지, 즉 위에서 아래로 포식자들을 굶겨 죽이고 있는 것인지 묻습니다. 이에 답하기 위해 연구자들은 단순히 하늘에 곤한 곤충이 얼마나 많은지를 세는 것을 넘어, 그 곤충들이 무엇으로 구성되어 있으며 어디에서 왔는지를 조사해야 합니다.

새로운 연구는 이 공중 포식자들에게 연료를 공급하는 야행성 먹이에 주목하여, 무엇이 한 마리의 곤충을 다른 것보다 더 나은 식사로 만드는지 이해하고자 합니다. 연구진은 두 가지 주요 질문에 집중했습니다. 곤충이 지방의 형태로 보유한 에너지가 얼마나 되는지, 그리고 몸무게가 얼마인지입니다. 그들은 모든 곤충이 똑같이 만들어진 것이 아님을 알고 있었습니다. 어떤 것들은 가계도(family tree)에 따라 다르게 구축되며, 다른 것들은 성장 환경에 따라 달라집니다. 답을 찾기 위해 연구팀은 밤하늘에서 곤충을 채집하여 체질량과 지질 함량(에너지를 저장하는 지방의 과학적 용어)을 측정했습니다. 그런 다음 이 곤충들을 종류, 성충으로서의 섭식 방식, 그리고 유충 시절의 서식지에 따라 분류했습니다. 이를 통해 곤충의 정체성이 결정하는지, 아니면 어린 시절의 서식지가 결정하는지에 따라 포식자가 얻을 수 있는 연료의 양이 달라지는지를 확인하고자 했습니다.

조사 결과, 이 야행성 먹이 공급의 질은 세 가지 특정 요인에 의해 결정된다는 것이 밝혀졌습니다. 첫째, 곤충이 속한 가계가 매우 중요합니다. 연구진은 하루살이의 경우, 체중이 증가함에 따라 지방량이 그에 비례하여 직접적으로 증가하지 않는다는 사실을 발견했습니다. 즉, 몸집이 커져도 지방 축적량이 그 속도를 따라잡지 못한다는 것입니다. 그러나 연구된 다른 곤충 그룹의 경우, 지방 함량은 체질량과 함께 꾸준히 증가했습니다. 이는 큰 하루살이가 반드시 작은 것보다 더 에너지 밀도가 높은 식사가 아님을 의미하며, 다른 곤충들에게는 크기가 풍부한 식사의 신뢰할 만한 지표가 된다는 것을 뜻합니다.

둘째, 성충으로서 섭식하는 방식이 에너지 비축량을 결정합니다. 연구는 성충이 되어도 계속 먹이를 먹는 곤충과 그렇지 않은 곤한을 구분했습니다. 성충 기간 내내 먹이를 섭취하는 '평생 섭식자(life-time-feeders)'들은 체질량과 지방이 적었습니다. 반면, 성충이 된 후 먹는 것을 멈추고 유충 단계에서 모든 에너지를 저장한 '유충 섭식자(larval-feeders)'들은 더 무겁고 지방이 가득 차 있었습니다. 이 '유료 섭식자'들은 비행하기 전 자원을 미리 저축해 두었기에 포식자에게 더 농축된 에너지원을 제공합니다.

셋째, 곤충이 자라난 환경은 몸무게에는 영향을 미치지만, 지방 농도에는 영향을 미치지 않습니다. 육상에서 발달한 곤충은 수중에서 나온 곤충보다 더 무거웠습니다. 하지만 이러한 총 무게의 차이에도 불구하고, 몸 안의 지방 비율은 동일했습니다. 무거운 육상 곤충과 가벼운 수중 곤충은 비록 육상 곤충이 더 큰 전체 탑재량을 제공할지라도, 동일한 비율의 에너지 풍부한 지방을 제공했습니다.

그러나 이 연구는 무겁고 지방이 풍한 곤충을 갖는 것이 전부가 아니라고 결론짓습니다. 식사의 진정한 가치는 포식자의 처리 능력에 의해 엄격히 제한됩니다. 새나 박쥐는 입에 담을 수 있는 크기에 물리적 한계가 있는데, 이를 '개구 제한(gape limitation)'이라고 합니다. 곤ط은 믿을 수 없을 정도로 영양가가 높더라도, 만약 너무 커서 삼키기 어렵거나 비행 중에 다루기 힘들다면 포식자에게는 쓸모없는 존재가 됩니다. 가장 가치 있는 먹이는 높은 에너지 함량과 포식자의 물리적 능력이 만나는 특정 크기 범위 내에 존재합니다. 이처럼 먹이의 질을 결정하는 요인들을 지도화함으로써, 본 연구는 공중 포식자를 위한 영양 지형이 단순히 풍부함의 문제가 아님을 보여줍니다. 대신, 그것은 곤충의 종류, 섭식 습성, 그리고 발달 과정의 혼합물이며, 이 모든 것이 그것을 잡아먹으려는 동물의 물리적 한계를 통해 걸러진 복잡한 그림입니다.