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- 물었을 때 함께 눌러지는 두 개의 센서 플레이트로 구성
- 강하게 무는 힘은 동물에게 더 높은 에너지 비용을 의미

사마귀가 무는 힘은 어느 정도?
곤충이 얼마나 세게 물 수 있을까? 새로운 유형의 테스트 시스템개발

이 사마귀는 과학에 봉사하기 위해 열심히 물었다. 이 경우 물리는 "피해자"는 연구원들이 무는 힘을 측정하는 데 사용할 수 있도록 특별히 설계된 측정 도구다. 물었을 때 함께 눌러지는 두 개의 센서 플레이트로 구성돼 있다. 많이 휘어질수록 동물의 물기가 더 강하다는 것을 의미한다. 생물학자들은 곤충의 턱, 머리 모양 및 근육이 생활 방식에 어떻게 적응했는지 조사하기 위해 이를 사용하려고 한다. 

▲ 사마귀 물기 테스트. © Volker Lannert / Universität Bonn

사마귀는 무시무시하고 효과적인 사냥 기술로 유명하다. 사마귀는 먹이를 발견하면 재빨리 손을 뻗어 가시가 있는 송곳니로 동물을 잡아 먹는다. 곤충뿐만 아니라 물고기, 도마뱀, 뱀, 심지어 새와 같은 작은 척추동물도 먹이가 된다. 그들의 짝짓기 파트너조차도 이 육식성 곤충의 송곳니와 강한 이빨로부터 안전하지 않다.

무는 칼과 같은 금속판

사마귀의 이빨은 얼마나 강할까? 다른 곤충과 거미류는 얼마나 세게 물 수 있을까?
이것을 측정하기 위해 본 대학의 페터 루르(Peter Rühr)와 그의 동료들은 특별한 기기를 개발했다. 이것은 두 개의 작은 금속판으로 구성돼 있으며, 아래쪽은 고정되어 있고 위쪽은 움직일 수 있다. "턱의 크기와 열림 각도에 따라 교환할 수 있는 다양한 크기의 바이트 플레이트를 사용한다"라고 Rühr는 설명했다.

시험 곤충이 물면 상판을 아래로 누르고 그 움직임이 압전결정에 전달된다. 힘에 따라 수정은 증폭기를 통해 평가 소프트웨어가 있는 랩톱으로 전송되는 전압을 생성한다. 그러면 각 곤충이 물 때 최대 힘에 얼마나 빨리 접근하는지에 따라 곡선이 화면에 나타나며 때로는 가파르게, 때로는 더 천천히 상승한다.

진화적 타협

"곤충이 얼마나 세게 물 수 있는지에 대한 데이터는 거의 없다"라고 Rühr는 보고했다.
연구팀은 "forceX" 센서 시스템을 사용해 곤충의 턱, 근육 및 머리 모양이 각각의 환경과 생활 방식의 도전에 적응하기 위해 어떻게 진화했는지 조사하기를 원했다. "모든 곤충이 세게 물 수 있는 것은 유리하지 않다. 왜냐하면 강하게 무는 힘은 동물에게 더 높은 에너지 비용을 의미하기 때문이다"라고 Rühr는 말했다. 무는 힘은 예를 들어 곤충이 먹는 음식이나 방를 위해 턱을 사용하는지에 따라 달라질 수 있다.

물기 테스트에서 사마귀와 다른 곤충은 보통 오래 물지 않는다. 그들은 낯선 환경에서 불편함을 느끼고 방어적인 물기로 자신을 방어한다. 이러한 본능적인 행동이 일어나면 연구원들은 섬세한 브러시로 머리를 쓰다듬는다. 곤충은 뒤늦게 턱을 닫았다. 이 시스템은 전갈이나 게 발톱의 힘을 측정하는 데에도 사용할 수 있다.
출처: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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