대형 나방의 비행과 피부 온도(체온) 특성은?

왕물결나방은 흔히 발견하기 어려운 개체로 날개를 편 길이가 대략 125-130mm로 매우 큰 편이다.

저자가 직접 촬영한 아래 사진에서와 같은 모양을 가지고 있다. 

 

Fig. 1 Photo of Brahmaea certhia #2

나방의 온도 측정은 우연히 건물의 유리문에 붙어 있었던 Brahmaea certhia (Sino-Korean owl moth)의 동작을 관찰하는 중에 촬연한 열적인 현상(피부 온도의 변화)으로부터 시작되었다.

 

아래 사진들 중에서 Fig. 2(a)는 왕물결나방 #1의 직접 촬영사진이며, (b)는 그 나방이 벽에 붙어 정지한 상태를 촬영한 열화상이미지이고, (c)는 나방이 벽에서 날아가기 직전에 촬영한 열화상이미지이다.

 

(a) photo of Brahmaea certhia #1

(b) resting state                                                    (c) right before flying

Fig. 2 Photos and thermal images of Brahmaea certhia #1

 

열화상이미지 사진에서 보듯이 유리창에 붙어 정지해 있는 나방의 피부온도는 최대온도 29.8℃ 이하로 유지하고 있었는데, 이는 주위 공기온도에 가까운 온도이었다.

그러나 약 12분 정도 후, 나방은 (c)와 같은 온도 분포를 나타내더니 갑자기 날아가 버렸다.

 

분명히 알 수 있는 것은 나방이 비행 직전에 가슴 부분의 온도가 정지하고 있을 때와 비교해 상당히 높은 35.0℃로 피부 온도 상승 현상이 있다는 것이다.

 

이러한 비행 전의 온도 상승 현상은 이전의 나방의 생태 연구결과에서도 충분히 설명하고 있다.(Campbell NA & Reece JB, Biology 7th edition, Chapter 40.5: Figure 40.20)

 

Fig. 3 Thorax temperture of Brahmaea certhia

나방의 경우에는 스스로 비행의 필요성을 인식하면 비행 준비를 위해 먼저 가슴의 온도를 높여 충분한 최대온도에 도달하면 비행을 하는 것으로 알려져 있었다. 

그러한 상태를 비행전 preflight, 워밍업 warmup, 비행 flight, 그리고 냉각 cooldown의 단계로 구분하고 있으나, 생물학 책에 따르듯이 비행까지의 온도만이 명확하게 알려져 있고 냉각 cooldown 상태의 변화는 명확하게 알려져 있지 않다.

 

아래의 사진들에서와 같이 국내에서 처음으로 본인이 촬영한 전체 단계에 대한 열화상이미지(아래 Fig. 4)에 의하면,

비행전에 32.1℃이던 온도가 0.93min이 지나면서 워밍업을 시작할 때는 32.6℃에 이르렀다.

워밍업을 시작하고 2.23min이 지나고 가슴 최대 온도인 34.1℃에 도달하고는 비행을 시작하였다.

그리고 짧은 거리의 비행 이후에 서서히 온도가 감소하였고, 3.57min 이후에는 냉각되어 32.6℃의 가슴 온도를 나타내었다.

모든 시간은 사진의 (a) 이미지 촬영 시간을 기준으로 나타낸 것이다.

 

(a) before flight                                                             (b) warimng-up start

(c) maximum thorax temp.                                                      (d) after landing

Fig. 4 Thermal behavior of Brahmaea certhia #2

 

시간에 따른 나방의 가슴 온도를 그래프로 나타내면, Fig. 3과 매우 유사한 온도 특성을 나방이 가지고 있음을 확인할 수 있다.

 

Fig. 5 Temperature behavior of Brahmaea certhia from preflight to cooldown

즉, 나방은 비행 전에 충분히 날개를 가열하여 비행시 발생될 저온 근육 긴장에 의한 문제점들을 해결하기 위한 생태적 특성을 가지고 있었다.

그리고 비행후 냉각은 다른 모든 동물들의 냉각과 마찬가지로 워밍업 단계보다는 완만한 온도 변화 특성을 나타내고 있었다.

 

본 연구의 측정결과가 이전의 실험결과들이 실험실 내에서 나방을 줄에 매달고, 온도 센서를 몸에 삽입하여 촬영한 결과를 보완하고 있음을 명확하게 알 수 있다.