[핵잼 사이언스] ‘홍수 나면 둥둥’ 개미 뗏목, 비밀 밝혀졌다

조그만 생물이 홍수가 났을 때 살아남으려면 서로 힘을 합쳐야 한다. 그중에서도 개미는 몇천에서 몇만 마리가 모여 뗏목을 만들어 물이 다 빠질 때까지 계속해서 떠다닌다. 하지만 이들 개미는 단순히 둥둥 떠 있는 것은 아니다. 뗏목을 자세히 살펴보면 개미들은 항상 바쁘게 돌아다닌다. 이는 대체 무엇을 하는 것일까?

미국 콜로라도대 볼더캠퍼스 연구진은 새로운 연구를 통해 개미들은 어떤 규칙에 따라 뗏목의 대형(포메이션)을 바꾸고 있다는 사실을 발견했다.

남아메리카가 원산인 ‘붉은불개미’(학명 Solenopsis invicta)는 둥지 한 개에 30만 마리가 서식해 불개미 중에서도 가장 큰 규모를 자랑한다.

이들 개미는 땅속 둥지가 물에 잠기면 서로를 붙잡아 뗏목을 만들어 몇 주 동안에 걸쳐 물 위를 떠다닌다.

이들 개미의 몸에는 물을 튕겨내는 발수 작용이 있어 미세한 털 사이에는 기포를 모을 수 있다.

그 한 마리, 한 마리가 긴밀하게 연결하면 기포의 크기도 커져 말하자면 거대한 튜브가 되는 것이다.

2017년 8월 기록적인 허리케인 ‘하비’가 텍사스주를 강타했을 때 침수한 마을에는 많은 불개미 뗏목이 나타났다.

당시 공개된 영상을 보면 흙덩어리가 떠 있는 것 같지만, 자세히 보면 수많은 불개미가 꿈틀거리고 있다는 점을 알 수 있다.

이 뗏목은 자유자재로 모양을 바꿀 수 있지만 어떻게 이뤄져 있는지는 알 수 없었다.

그래서 연구진은 불개미 뗏목을 촬영하면서 생성과 형상 변화의 모습을 관찰했다.

뗏목의 대형에는 규칙이 있었다!

연구진은 물이 담긴 용기의 중앙에 막대기를 설치하고 거기에 한 번에 약 3000~1만 마리의 불개미를 투입하는 실험을 여러 차례 시행했다.

물에 빠진 불개미 떼는 막대기를 중심으로 모여들어 예상한 대로 뗏목을 만들었다.

그다음에 연구팀은 화상 추적 데이터와 컴퓨터의 모델링 기술을 사용해 뗏목의 어느 부분이 정지하고 있고, 어느 부분이 움직이고 있는지를 분석했다.

그 결과 뗏목은 층 구조로 이뤄져 있고, 불개미도 두 집단으로 나뉜다는 점을 발견했다.

하나는 수면 쪽에 밀집해 정지해 있는 집단으로, 이쪽은 무리를 수면에 띄우도록 노력한다.

또 하나는 그 위에 있는 집단으로 뗏목 위에서 이리저리 돌아다니고 있었다.

그리고, 이 집단 간에 순환이 일어나고 있어 위를 걷는 불개미들은 차례차례, 아래에서 지지하는 개체와 교대하고 있었다.

예를 들어 뗏목의 중심부와 가까운 곳의 하층에 있던 불개미는 한 번 위로 올라와(파랑→빨강) 뗏목의 바깥 가장자리까지 걷다가(빨강→빨강) 다시 아래층으로 돌아간다(빨강→파랑).

바로 이런 순환을 통해 뗏목의 크기를 축소하거나 확대하고 또는 촉수처럼 긴 다리를 형성할 수도 있는 것이다.

긴 촉수는 근처에 있는 표류물이나 땅으로 무리가 옮겨갈 때 사용된다.

불개미들은 순환형의 대형에 의해 안정된 부력을 실현하고 있었던 것 같다.

뗏목의 형태는 계절과 시간 그리고 서식 환경에 따라 변하므로 뗏목의 생성 메커니즘에는 여전히 의문이 존재할 수 있다고 생각된다.

연구팀은 앞으로 이런 환경적 요인을 고려해 뗏목의 역학에 대해 더욱더 많은 정보를 살필 예정이다.

자세한 연구 성과는 영국 왕립학회가 발행하는 학술지 ‘저널 오브 더 로열 소사이어티 인터페이스’(Journal of the Royal Society Interface) 최신호(6월 30일자)에 실렸다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr