[테마특집ㅣ겨울잠 자는 동물들] 고요한 겨울 산, 더 고요한 동면동물

[황일연]

겨울의 산은 고요하다. 눈 쌓인 겨울 산은 더더욱 그렇다. 미동도 없다. 여름 내 활동적이던 동물들이 어디로 갔는지 찾을 수 없다. 간혹 눈 위로 동물들의 발자국이 눈에 띈다. 고라니와 노루, 멧돼지의 발자국이다. 멧토끼 발자국도 간혹 보인다. 그렇다면 다른 동물들은 모두 어디로 갔을까? 동면이다. 그렇다. 춥고 긴, 그리고 먹이도 없는 겨울을 지내기 힘들어 아예 겨울잠을 자는 동물들이 많다. 이들이 어디서, 어떻게 겨울잠을 잘까? 겨울 등산을 즐기는 고요한 산에서 겨울잠을 자는 이들을 깨우지 않으면서 위치 추정을 해보는 것도 겨울 산의 또 다른 묘미이지 않을까 싶다. 

Q 어떤 동물이 겨울잠을 잘까?

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겨울잠, 즉 동면Hibernation하는 동물들은 곰, 다람쥐, 고슴도치, 개구리, 뱀, 너구리, 박쥐, 도롱뇽, 자라 등이다. 전부 우리나라에 서식하는 종들이다. 겨울 산이 고요한 이유이기도 하다. 늦가을까지 활동하던 이들이 일제히 겨울잠에 들어가, 먹이사슬이 심각하게 무너진다. 겨울잠을 자지 않는 동물들은 먹이가 없어 때로는 굶어죽기도 한다. 고라니나 노루, 산양 같은 동물이 간혹 야생에서 사체로 보이는 이유도 이들이 먹이가 없어 굶어죽었기 때문이다. 다른 한편 경쟁력이 약하거나 먹이사슬 아래에 있는 동물들은 겨울잠을 잘 수밖에 없는 이유이기도 하다. 

겨울잠을 자는 동물들은 대개 털이 없거나 추위를 많이 타는 동물들이다. 겨울에 활동을 하는 동물을 보면 차이를 알 수 있다. 족제비, 여우, 사슴, 토끼, 꿩 등은 털이나 깃털이 빽빽이 나서 영하의 기온에서도 별 영향을 받지 않고 활동할 수 있다. 반면 뱀이나 개구리, 너구리 등은 털이 별로 없어 영하의 기온으로 떨어지면 얼어 죽을 수 있다. 

학술적으로 보면, 변온동물은 스스로 체온을 조절할 수 있는 능력이 없기 때문에 겨울에는 가사 상태로 잠에 빠진다. 이들은 에너지 절약 차원이 아니라 체온이 0℃ 이하로 내려갈 경우 얼어 죽을 수 있기 때문에 어쩔 수 없이 겨울잠을 잔다. 변온동물은 양서류, 파충류 등이 이에 해당한다. 즉 뱀이나 개구리 등을 말한다. 인간을 포함한 정(항)온 동물은 항상 일정한 온도로 체온을 유지하지만 추운 겨울에 먹을 것을 찾기 어려워 일반적으로 겨울잠을 잔다. 대개 땅 속이나 나무 밑이나 속, 바위틈 등이 겨울잠을 자는 대상지다. 항온동물은 고슴도치, 다람쥐, 너구리, 오소리, 살쾡이, 박쥐 등과 같이 소형 포유류가 이에 속한다. 

따라서 스스로 체온조절을 할 수 없는 변온동물은 추운 겨울을 나기 위해 따뜻한 장소를 찾아 겨울잠에 빠지고, 체온조절을 할 수는 있지만 특히 추위를 많이 타거나 먹이를 구하기 어려운 항온동물들은 최대한 에너지 소모를 줄이기 위해 겨울잠에 빠지는 것이다. 

여기서 우리는 중요한 사실을 하나 알 수 있다. 동면동물들은 곰을 제외하고는 대부분 매우 작은 동물이라는 사실이다. 오스트리아 빈 수의과대학 동물생리학animal physiology at the University of Veterinary Medicine in Vienna 토마스 루프Thomas Ruf 교수는 “동면하는 동물들의 평균 무게는 70g에 불과하다”고 연구결과를 발표했다. 작은 동물들은 무게에 비해 높은 표면적을 가지고 있기 때문에 추운 겨울 따뜻한 몸, 즉 일정한 체온을 유지하기 위해 더 많은 에너지를 필요로 한다. 그래서 그들은 다른 큰 포유류보다 더 많은 계절적 에너지를 저장한다는 것이다. 

Q 동물들은 왜 겨울잠을 잘까?

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동물들은 왜 겨울잠을 잘까? 먼저, 생태계의 턱없이 부족한 먹이 때문이다. 눈 쌓인 겨울에는 동물들이 먹이를 찾을 수 없을 뿐만 아니라 먹이사슬의 균형이 심각하게 무너진 상태이기 때문에 겨울잠을 자지 않으면 춥고 기나긴 겨울을 날 수 없다. 굶어죽기 십상이다. 그래서 먹이가 절대 부족한 겨울에는 아예 활동을 멈춰 버리는 것이다. 동물들의 진화의 결과이고 자연에서의 생존비법이라 할 수 있다. 

두 번째, 동물들이 에너지 소모를 줄이기 위해서이다. 먹이가 없는 상태에서 활동을 하면 에너지만 소모될 뿐이다. 이를 줄이는 절대적인 방법이 바로 겨울잠을 자는 것이다. 잠 잘 동안은 최소한의 에너지만 소모되기 때문이다. 알래스카 패어뱅크스대학University of Alaska Fairbanks의 신경약리학자인 켈리 드류Kelly Drew 교수는 “동물들이 겨울잠을 자는 것은 에너지 보존의 중요한 수단”이라고 내셔널지오그래픽에서 밝힌 바 있다. 그래서 겨울잠을 자는 동물들은 대개 늦가을에 먹이를 풍부히 저장한다. 

최근 세 번째 이유가 제시됐다. 토마스 루프 교수는 ‘작은 포유류는 동면할 때보다 활동할 때 5배 이상이나 더 죽기 쉽다는 연구결과’를 발표했다. 이에 따라서 냄새도 내지 말고, 어떤 소리도 내지 말고, 어떤 움직임도 하지 말라. 그래서 포식자로부터 발견되는 것 자체를 매우 어렵게 한다는 결과를 내놓았다. 즉 ‘보호’를 위해서 동면한다는 것이다. 아직 세계학계에서 공식적으로 인정받지는 못했지만 작은 포유류 연구에서 긍정관계를 찾아낸 상태다. 따라서 동물들이 겨울잠을 자는 이유는 온도, 즉 추위로 인한 먹이 부족, 에너지 보존, 종족보호 등의 이유가 지금까지 학계에 제시돼 있다.  

겨울잠을 자는 동물들이 전부 해당하는 건 아니지만 다람쥐나 뱀, 개구리, 곰은 특히 추위에 못 견딘다. 그래서 아예 따뜻한 장소를 찾아 속 편하게 잠을 자 버리는 것이다. 이들이 주로 긴 겨울 동안 잠을 자는 장소는 나무 밑둥 아래 뿌리나 나무 속, 바위틈이나 속, 땅 속과 같이 일정한 온도를 유지할 수 있는 장소들이 해당한다. 다시 말해, 양서류·파충류와 같은 변온동물은 날씨가 따뜻해지는 봄이 될 때까지 죽은 듯이 완벽한 형태로 겨울잠에 빠져든다. 반면 곰과 같은 항온동물은 얕은 겨울잠을 잔다. 곰의 체온은 저하되지 않고 얕은 수면상태로 가을에 저장한 지방을 소모하며, 암컷은 이 기간 동안 새끼를 낳아 봄까지 먹지 않고 젖을 먹인다. 

Q 동면하는 동물들은 배설을 하지 않나?

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겨울잠을 자는 동물들이 잠을 잘 때 배설은 어떻게 해결할까? 아예 배설을 하지 않을까? 그 해결방법이 궁금하지 않을 수 없다. 

겨울잠을 자는 곰은 전혀 배뇨·배변을 하지 않는다. 항온동물인 곰은 반 휴면 상태로 체온을 항상 30℃ 정도로 유지하는 것으로 알려져 있다. 먹이를 먹지 않지만 에너지 대사를 하고 있다는 증거다. 인간이 체온을 항상 37℃ 내외를 유지하는 것과 마찬가지로 곰도 먹이만 먹지 않을 뿐 일정한 온도를 유지한다. 이는 최소한의 에너지대사를 하고 있다는 증거다. 만약 곰의 체온이 30℃ 이하로 더 떨어지면 저체온증으로 죽는다. 북미 곰의 경우 먹거나 마시지 않고, 소변이나 배설을 하지 않은 채 5~7개월 잠을 잘 수 있다고 한다. 곰은 신장의 벽을 통해 자기 배설물을 흡수해서 주요 성분인 질소화합물을 자기 영양분으로 흡수하는 구조를 가지고 있다. 자기의 배설물을 자면서 재활용하고 있는 것이다. 

동물원의 곰은 따뜻한 온도와 일정한 온도를 유지해 주기 때문에 겨울잠을 자지 않는다. 따라서 곰은 활동 중일 때 배설을 한다. 동면 중일 때는 배설을 하지 않거나 배설물의 절대량이 감소한다. 곰과 같은 포유류 중에 동면하는 동물들은 정기적으로 깨어나 배출 및 섭식활동을 한다.

 

동면하는 또 다른 포유류인 다람쥐도 겨울잠을 자는 동안 가끔 일어나 먹이를 먹거나 배설을 한다. 다람쥐가 도토리를 저장하는 이유가 바로 여기에 있다. 다람쥐는 추운 겨울을 나기 위해 겨울잠을 자지만 중간중간에 깨기 때문에 그때 일어나서 가을에 저장해 둔 도토리를 찾아 먹는다. 이때 배설을 한다. 그리곤 다시 잔다. 

반면 개구리나 뱀과 같은 양서류·파충류는 완벽한 수면상태에 빠지기 때문에 배설도 하지 않고, 따뜻한 봄이 되면 스스로 기온 변화를 느껴 잠에서 깨어난다. 이때 먹이를 찾거나 배설을 한다. 

Q 동면할 때 신체에 어떤 작용이 일어나나?

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동물들이 동면하는 이유가 먹이 부족, 에너지 보존, 종족보호 등이라고 살펴봤다. 과연 동물들이 동면하면 신체는 어떻게, 어떤 변화가 일어날지도 궁금하다. 어떤 작용이 있기에 움직이지도 않고, 배설도 하지 않고 몇 개월 동안 견딜 수 있을까? 학자들은 “동물들이 동면할 때 휴대폰으로 비유하면 절전모드로 전환한다고 생각하면 된다”고 말한다. 노스캐롤라이나 듀크 르뮤 센터의 박사후 과정postdoctoral associate at the Duke Lemur Center in Durham, North Carolina 마리나 블랑코Marina Blanco 박사는 “대부분의 생리기능이 극도로 느려지거나 완전히 정지된다”고 말한다. 

연구결과, 신진대사의 작용은 정상보다 5% 이하로 떨어지고, 분당 심장박동수는 분당 300회 이상에서 6회 미만으로 감소한다고 밝혔다. 또한 숨을 쉬지 않은 상태로 최대 10분까지 갈 수 있다고 주장한다. 곰이 숨을 쉬지 않는 간격도 무려 20초나 계속됐다. 신진대사가 느려지면 신체에 산소를 공급할 여유가 생기기 때문에 심장박동수를 최대한 느리게 하는 것이다. 과학자들은 “인간이 심장박동 내에서 그렇게 긴 간격을 유지한다면 아마도 바로 기절할 것”이라고 강조했다. 동면동물의 두뇌활동조차 감지할 수 없을 정도라고 한다. 

동면 동물은 신진대사를 느리게 하기 위해 체온을 평균 5~10℃ 정도 낮춘다. 최근의 동면 곰 연구에서 새로운 학설이 제기됐다. 알래스카 검은 곰의 경우 체온이 33℃에서 5~6℃ 떨어지면 신진대사 활동이 정상 비율의 거의 25%에 불과하다는 사실을 새롭게 밝혔다. 하지만 과학자들도 곰이 어떻게 신진대사를 급격하게 저하시킬 수 있는지는 아직 밝혀내지 못하고 있다. 단지 몇 가지 가설 중의 하나는 곰은 소화기관의 질량을 대폭 줄이고, 봄이 되면 다시 팽창시켜 신진대사를 조절한다는 것이다. 과학자들은 “곰이 체온과 신진대사 작용을 분리하는 것은 놀라운 일”이라고 주장하고 있다. 

과학자들은 만약 곰이 동면할 때 산소가 부족한 상태에서 생존할 수 있는 방법을 밝혀낸다면, 같은 포유류인 인간에게 산소가 일시적으로 손실되는 뇌졸중 환자를 치료하는 획기적인 수술을 할 수 있을 것이라고 기대하고 있다. 또한 곰이 체온을 떨어뜨리지 않고 신진대사를 제어할 수 있는 방법을 알아낸다면 사람들이 체중을 줄이거나 비만치료에 획기적 전기를 마련할 수 있을 것이라고 주장한다. 

동면동물들의 구체적 특성

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1. 곰

작은 포유류는 겨울잠을 대비해서 먹이를 여기저기 비축해 두는 반면 덩치가 큰 곰은 아예 많이 먹어 지방질을 든든하게 한다. 그래야 겨우내 먹지 않고 견딜 수 있기 때문이다. 식성은 잡식성. 곰은 산속 동굴이나 나무 밑둥이나 속과 같은 일정한 온도가 유지되는 곳에서 겨울잠을 잔다. 

한 장소에서 두 마리가 같이 자는 경우는 없다. 곰은 교미할 때를 제외하고 절대 함께 생활하는 경우는 없다. 완전 단독생활. 교미시기는 주로 5~7월. 임신기간은 195~225일 정도. 출산 시기는 동면기간과 딱 맞아떨어진다. 겨울잠 자는 시기는 대개 입동 1주일 전후로 알려져 있다. 날씨가 따뜻하면 늦어지고, 추워지면 조금 당겨진다. 겨울잠에서 깨어나는 시기는 3월 하순경. 배가 고파 먹이를 찾는 시기이므로 절대 접근 금지다. 

2. 개구리

양서류로 대표적 변온동물이다. 고온·한랭·건조한 기후에 약하기 때문에 잠을 잔다. 겨울잠은 몸의 기능을 완전 정지시킨 상태에서 진행된다. 개구리의 몸 속에는 파이브리노젠이라는 부동액과 같은 성분이 있어 몸이 얼지 않고 최소한의 생명유지를 가능하도록 해준다. 겨울잠은 주로 땅 속이나 썩은 나무의 구멍, 나뭇잎 속에 들어가서 잔다. 경칩과 비슷한 온도가 되는 시점의 추위가 시작되면 겨울잠을 자기 시작한다. 

3월 중순 경칩 전후해서 일정한 온도가 되면 자동적으로 겨울잠에서 깨어난다. 물이 얼 듯 말 듯 한 5℃ 전후해서 겨울잠에 들어가고, 깨어난다. 기온에 따라 다르지만 대체적으로 5개월가량 겨울잠을 잔다. 

3. 너구리

유일하게 겨울잠을 자는 갯과 동물이다. 보통 11~3월 초순까지 4개월 남짓 겨울잠을 잔다. 땅굴을 직접 파기도 하고, 바위틈을 이용하기도 한다. 겨울잠을 자기 전 미리 바위 이끼와 마른풀 등을 긁어모아 잠 잘 곳을 마련해 둔다. 

동면하기 전 몸무게를 50% 이상 늘려, 잠 잘 동안 영양분이 부족하게 않게 체내에 비축해 둔다. 너구리의 가장 큰 특징은 영양상태가 충분치 않으면 아무리 추워도 동면하지 않는다는 점이다. 그래서 따뜻한 남쪽에 있는 너구리들은 동면하지 않는다. 추운 겨울에 너구리털이 더 길어지는 이유이기도 하다. 동면을 하더라도 기온이 올라가면 먹이를 구하러 밖으로 나오는 경우가 있다. 이때 배설까지 해결한다. 배설하는 장소는 항상 일정하다. 

4. 뱀

파충류로 변온동물이다. 뱀이 야행성이라고 알고 있는 경우가 많으나 변온동물이기 때문에 따뜻한 시간에 활동을 한다. 비온 뒤 산행할 때 바위 위에서 간혹 목격되는 경우도 낮에 활동하면서 몸을 말리기 위해 움직이는 것이다. 

뱀의 동면 시기는 대개 10월 중순쯤부터 이듬해 4월까지 계속된다. 10월에 마주치는 뱀은 겨울잠을 자기 위해 독성을 극대화시킨 상태이기 때문에 매우 위험하다. 겨울에 온도변화가 적은 땅 속, 돌 틈, 나무 밑 좁은 틈 등 뱀만이 들어가는 공간에서 체온을 유지하며 겨울잠을 잔다. 대개 6~7월에 짝짓기를 해서 여름에 바로 번식기를 가진다. 

5. 다람쥐

바위 근처나 땅 속에서 겨울잠을 잔다. 지방층이 얇아 몸 안에 에너지를 쉽게 저장할 수 없다. 따라서 겨울잠을 자는 근처에 도토리를 저장해 두고 에너지가 필요할 때 잠에서 깨어나 찾아서 먹는다. 다람쥐는 한겨울 내내 겨울잠을 자는 것이 아니라 사나흘에 한 번씩 깨어 먹이를 먹고 다시 잠을 잔다. 완전히 겨울잠을 자는 건 아니다. 미국 국립보건의에서 최근 밝혀낸 결과는 다람쥐 평균 심장박동수가 1분에 150~200회가량 되는데, 겨울잠을 잘 때는 평균 5회 정도로 떨어져 에너지소비를 줄인다고 한다. 

6. 도롱뇽

양서류로 변온동물에 속한다. 개구리나 도마뱀과 비슷한 생태를 보인다. 하지만 개구리의 올챙이와 달리 앞다리가 먼저 나온다. 겨울잠에서 깨어나 2~4월에 주로 산지주변 계곡, 논두렁, 하천 습지에 산란한다. 주로 밤에 활동하며 개미 등 곤충, 지렁이, 거미류 등을 먹고 산다. 

7. 박쥐

포유류이면서 외부 환경에 따라 체온이 변하는 변온동물이다. 동굴 벽에 거꾸로 매달려 두 날개로 몸을 감싸고 체온을 유지하며 겨울잠을 잔다. 겨울잠에 필요한 에너지는 두 어깨에 있는 척추에 저장한다. 동면을 유발하는 기온은 보통 5~10℃ 정도로 알려져 있다. 5℃ 이하가 되면 오히려 동면에서 깨어난다. 동면을 계속하고 있는 동안 반수면 상태로 전혀 움직이지 않으나 외부 자극이 있으면 체온이 높아져 깨어난다. 동면하는 장소는 2월 중순 온도 3~8℃ 정도, 온도변화가 일정한 곳을 택한다. 동면뿐만 아니라 하면도 한다. 하면도 하면하는 장소의 기온과 같이 올라간다. 

8. 고슴도치

포유류 중에서 유일하게 가시털을 지닌 동물이다. 추위에 매우 약해 기온이 떨어지면 피부나 근육이 위축되고 혈액순환이 잘 안 돼 움츠러드는 경향이 있다. 겨울에 땅 밑에 숨는 이유는 순전히 추위를 피해서이다. 추위를 피하지 못한다면 저체온증에 빠져서 식욕부진, 근육위축이 시작돼 마비가 오고 심한 경우 죽는다. 따라서 추운 10월에서 이듬해 4월까지 겨울잠을 잔다. 

동굴이나 나무구멍, 땅 속에서 겨울잠을 자며, 이때의 체온은 1~2℃까지만 내려간다. 심장박동수는 1분에 350번에서 3번 정도로 줄어들어 에너지 소모를 대폭 감소시킨다. 

9. 자라

밤에 먹이를 먹고 물 속에서 겨울잠을 잔다. 봄에 물 밖으로 나와 짝짓기를 하고, 6~7월에 강과 내의 모래톱에 지금 2cm 정도 되는 알을 2~3차례 낳는다. 자라는 기온이 내려가면 수시로 잠을 잔다. 

자료 : [글 월간산 박정원 편집장 jungwon@chosun.com] [사진 C영상미디어, 조선일보DB] 2019-02-21 18:34

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