Can interspecific competition explain the absence of saline species in freshwaters? A test using water beetles
이 연구는 염분에 적응한 잠자리붙이의 일종인 *Nebrioporus baeticus*가 담수 서식지에서 발견되지 않는 현상을 종간 경쟁만으로는 설명할 수 없음을 보여주는데, 이는 해당 종이 담수 종인 *N. clarkii*에 의해 경쟁적으로 불이익을 받지 않았기 때문이며, 따라서 포식이나 기생과 같은 다른 요인들이 이러한 분포 패턴의 원인일 가능성이 높음을 시사한다.
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연못, 시내, 그리고 강이라는 숨겨진 세계에서, 물 그 자체가 엄격한 문지기 역할을 합니다. 어떤 생물들은 오직 담수에서만 살 수 있는 반면, 다른 생물들은 염분이 있거나 기수역인 환경에 갇혀 있습니다. 수십 년 동안 생태학자들은 왜 이런 현상이 발생하는지 궁금해해 왔습니다. 표준적인 설명은 '내성'이라는 단순한 개념에 의존합니다. 즉, 소금을 좋아하는 곤충이 담수에서 살아남지 못하는 이유는 인간이 산소 없이는 살 수 없는 것과 마찬가지로, 그들의 몸이 단순히 화학 성분을 감당할 수 없기 때문이라는 것입니다. 하지만 늘어나는 증거들은 이야기가 더 복잡하다는 것을 시사합니다. 염수가 있는 곳에 사는 많은 곤충은 다른 생명체가 없는 실험실 환경에 있다면 실제로 담수에서도 생존할 수 있습니다. 이는 하나의 수수께끼를 만듭니다. 만약 그들이 물속에서 생존할 수 있다면, 왜 야생에서는 그곳에 살지 않는 것일까요? 그 답은 물이 아니라 이웃들에게 있을지도 모릅니다. 자연에서 종들은 공간, 먹이, 그리고 안전을 공유해야 합니다. 소금을 좋아하는 곤충이 담수에 살지 못하는 이유는 물이 그들에게 해롭기 때문이 아니라, 이미 그곳에 살고 있는 생물들이 자원을 두고 싸우는 데 너무 능숙하기 때문일 수도 있습니다.
스페인 무르시아 대학교의 연구팀은 두 종류의 물속 잠자리 딱정벌레(diving beetles)를 사용하여 이 가설을 테스트하기 위해 나섰습니다. 이 딱정벌레들은 다른 작은 동물들을 사냥하는 포식자입니다. Nebrioporus baeticus로 알려진 한 종은 중간 또는 높은 염도를 가진 물에서 발견되는 소금 애호가입니다. 다른 한 종인 Nebrioporus clarkii는 담수 전문 종입니다. 두 종은 서로 밀접하게 연관되어 있고 같은 종류의 먹이를 먹기 때문에, 만약 강제로 같은 서식지를 공유하게 된다면 자원을 두고 싸울 것인지를 확인하기에 완벽한 후보입니다. 연구진은 소금을 좋아하는 딱정벌레가 담수 종보다 자원 경쟁에서 밀려나서 담수에서 쫓겨나는 것인지 알고 싶었습니다. 이를 알아내기 위해, 그들은 딱정벌레들이 먹이가 부족할 때 어떻게 행동하는지 관찰할 수 있는 통제된 환경으로 그들을 데려왔습니다.
실험은 담수가 채워진 작은 유리 수조에서 진행되었습니다. 연구진은 스페인 동남부의 하천에서 성체 딱정벌레를 수집했는데, 소금 애호가는 염도가 리터당 7g인 하천에서, 담수 딱정벌레는 염도가 리터당 0.8g인 하천에서 채집했습니다. 실험실에 도착한 후, 딱-정벌레들은 두 가지 서로 다른 조건의 수조에 배치되었습니다. 어떤 수조에는 한 종류의 딱정벌레만 있었고, 다른 수조에는 두 종류가 함께 섞여 있었습니다. 딱정벌레들이 반드시 경쟁하게 만들기 위해, 연구진은 먹이를 매우 적게 주었습니다. 딱정벌레 열 마리당 매일 단 두 마리의 냉동 깔따구 유충만을 제공했습니다. 이 양은 그들을 살려두기에는 충분했지만 모두를 만족시키기에는 부족했기에, 그들이 이용 가능한 것을 두고 다투게 만들었습니다. 연구팀은 30일 동안 수조를 관찰하며 매일 어떤 딱정벌레가 죽었는지 확인했습니다. 또한 첫째 날과 일곱째 날에 영상을 기록하여 먹이가 들어왔을 때 딱정벌레들이 정확히 어떻게 행동하는지 관찰했습니다.
결과는 소금을 좋아하는 딱정벌레가 담수에서 약하다는 생각을 뒤집었습니다. 30일 후, 두 종 모두 단독으로 있을 때나 다른 종과 섞여 있을 때나 생존율이 높았습니다. 소금을 좋아하는 딱정벌레들은 담수 친척들과 함께 놓였을 때 폐사하지 않았습니다. 사실, 명확한 차이는 먹이가 처음 도입되었을 때 그들이 어떻게 행동하느냐에서 나타났습니다. 첫째 날, 담수 딱정벌레들은 소금 애호가 딱정벌레와 수조를 공유할 때 먹는 데 드는 시간이 짧았고 먹이에 접촉하는 횟수도 적었습니다. 반면 소금 애호가 딱-정벌레들은 혼자 있을 때와 마찬가지로 계속해서 많이 먹었습니다. 이는 소금 애호가 쪽이 싸움에서 지고 있는 것이 아니라는 점을 시사합니다. 오히려 초기 단계에서는 담수 딱-정벌레가 약간 겁을 먹었거나 밀려난 것처럼 보였습니다. 일곱째 날이 되자 이러한 행동 차이는 사라졌으며, 한 달이 지난 후에는 두 종 모두 상대방의 존재로 인해 생명을 잃지 않았습니다.
연구진은 먹이에 대한 경쟁만으로는 왜 소금을 좋아하는 딱정벌레가 야생의 담수에서 발견되지 않는지를 설명할 수 없다고 결론지었습니다. 만약 담수 딱정벌레가 단순히 더 잘 싸우는 존재였다면, 소금 애호가 딱정벌레는 실험 중에 밀려나거나 죽었어야 했습니다. 대신, 소금 애호가 딱정벌레는 담수 딱정벌레만큼이나 잘 버텨냈습니다. 이 발견은 이 딱정벌레들이 담수에 머무는 이유가 아마도 다른 요인들에 의한 것일 가능성이 높다는 점을 시사합니다. 아마도 담수 환경에는 소금 애호가 딱정벌레가 감당할 수 없는 다른 포식자나 기생충 같은 위험이 존재할 수도 있습니다. 혹은 담수에서 신체를 유지하는 데 드는 에너지가 너무 높을 수도 있습니다. 이 연구는 동물이 어디에 사는지 이해하려면 단순히 물에서 생존할 수 있는지 혹은 먹이를 위해 싸울 수 있는지 이상의 것을 살펴봐야 한다는 점을 강조합니다. 그것은 종의 부재가 포식자, 질병, 또는 물 자체가 독성이 아님에도 불구하고 그곳의 삶이 어색하게 느껴지는 미묘한 비용 때문일 수 있는, 생물 간의 복잡한 상호작용의 그물을 이해하는 것을 요구합니다.
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