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- 호박벌은 항공기 공기역학에 근거한 계산으로는 필연적으로 잘못된 결과 낳는다.
- 호박벌은 날개를 매우 빠르게 회전시켜 비행 동안 공기 흐름 각도 끊임없이 변화시켜.
- 호박벌은 강풍 속에서도 마치 아무런 힘도 들이지 않고 공중에 뜬다.
- 정전기적 인력 덕분에 진드기는 숙주와 수 밀리미터에서 수 센티미터 거리 이동

호박벌은 어떻게 ​​날 수 있을까?
"불가능한" 비행 능력부터 먹이를 사냥하는 진드기까지

호박벌은 분명히 날아다니는 곤충이지만, 물리 법칙에 따르면 날 수 없어야 한다는 오해가 여전히 남아 있다. 이는 자연의 법칙 중 일부가 아직 완전히 이해되지 않았다는 한 일화로 자주 언급된다. 보다시피 호박벌은 실제로 날 수 있다. 겉으로 보기에 물리 법칙에 위반되는 것처럼 보이지만 세밀한 관측을 한다면, 호박벌의 비행을 이해할 수 있다. 

▲ 호박벌은 실제로 비행 능력이 매우 뛰어나다. 그런데 이것이 물리 법칙에 어긋난다는 속설은 어디서 유래된 것일까? © Rod Hill/ Getty Images

과학자들 사이의 호박벌 농담

하지만 이 경우에도 물리 법칙이 자연과 모순되는 것은 아니다. 이러한 오해의 기원은 아마도 1930년대 초 곤충 연구자들과 물리학자들 사이에서 퍼진 농담에서 비롯되었을 것이다. 한 물리학자가 간단한 계산을 통해 호박벌의 날개가 몸무게에 비교해 너무 작다는 것을 발견했다. 공기역학적 원리만으로는 공기 저항을 극복하고 날기에 충분한 양력을 발생시킬 수 없다는 것이었다.

이 일화는 프랑스 곤충학자 앙투안 마냥(Antoine Magnan)의 저서 "곤충의 비행"에도 실려 있다. 당시 연구자들과 그 시대 사람들이 그 계산을 액면 그대로 받아들였을 가능성은 낮다. 사실 곤충 비행의 물리적 원리는 이제 잘 이해되고 설명돼 있다.

만약 호박벌이 비행기라면, 날개 면적 대비 몸무게 때문에 날 수 없을 것이다. 하지만 호박벌은 두 가지 이점을 가지고 있다. 첫째, 비행기보다 훨씬 작고 가볍다. 또한 호박벌이 날아다니는 공기의 밀도는 비행기와 같다. 따라서 날개 주변의 공기 흐름에는 완전히 다른 조건이 적용되며, 항공기 공기역학에 근거한 계산은 필연적으로 잘못된 결과를 낳는다.

날개 앞 바로 위에 작은 회오리바람

게다가 호박벌의 날개는 비행기 날개처럼 단단하지도 않고 단순히 위아래로 펄럭이는 것도 아니다. 호박벌은 날개를 매우 빠르게 회전시켜 비행하는 동안 공기 흐름에 대한 각도를 끊임없이 변화시킨다. 이로 인해 곤충 날개 앞쪽 바로 위에 공기 소용돌이가 생겨 강력한 상승 기류가 발생한다. 1990년대 초 풍동에서 수백 마리의 호박벌과 다른 곤충들을 실험했던 생물학자 찰스 엘링턴(Charles Ellington)은 "이러한 소용돌이는 마치 토네이도와 같다. 날개를 위로 빨아올린다"고 설명했다.

최근 연구에 따르면 호박벌 날개의 이러한 소용돌이 시스템은 매우 강력해서 폭풍이나 강한 난기류 속에서도 제 기능을 발휘한다. 통통한 호박벌은 강풍 속에서도 마치 아무런 힘도 들이지 않고 공중에 떠 있는 듯하며, 앞뒤로, 위아래로 민첩하게 움직인다. 호박벌의 비행 기술은 매우 뛰어나서 풍동 실험 결과 8천 미터가 넘는 고도에서도 비행할 수 있는 것으로 나타났다. 그 비결은 희박한 공기를 보완하기 위해 날갯짓의 진폭을 최대 20%까지 증가시키는 것이다.

▲ 진드기는 나무에서 떨어져 숙주에게 붙지 않는다. © Ladislav Kubec/ Getty Images

진드기는 나무에서 떨어지지 않는다.

호박벌과는 달리 진드기는 날지 못하며, 날려고 시도조차 하지 않는다. 흔히 알려진 것과는 달리, 이 흡혈 거미류는 나무에서 내려와 숙주를 공격하지 않는다. 진드기에게 이러한 전략은 너무 위험하다. 나무를 오르는 데는 많은 시간과 에너지가 소모될 뿐 아니라 성공 확률도 매우 낮기 때문이다.

대신 진드기는 풀잎이나 덤불, 종종 땅바닥 가까이에 숨어 기다린다. 진드기는 산책하는 사람, 길 잃은 애완동물, 목초지의 양과 같은 숙주의 냄새와 숨결뿐만 아니라 발걸음의 진동이나 스치는 그림자를 통해 숙주를 감지한다.

진드기는 이러한 신호를 감지하는 즉시 앞다리를 쭉 뻗고 뒷다리만으로 매달린다. 지나가는 숙주가 스치면 진드기는 즉시 달라붙어 옮겨진다. 실험 결과에 따르면 정전기적 인력 덕분에 진드기는 숙주와 수 밀리미터에서 수 센티미터에 달하는 거리를 이동할 수 있다. 이 전략은 나무에서 뛰어내리는 것으로 알려진 공격보다 훨씬 더 성공적이다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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