공벌레 교체성 전향반응 나타나는 이유 뭘까?

안녕하세요. 오늘은 공벌레 교체성 전향반응 나타나는 이유에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 교체성 전향반응이란?

교체성 전향반응(alternative turning response)이란 동물이 어떤 방향으로 전진할때 오른쪽으로 돌고나면 왼쪽, 왼쪽으로 돌고나면 오른쪽으로, 굽어지는 방향(전향)을 바꾸면서(교체) 전진하는 습성을 뜻합니다.

좀더 설명하자면 T미로에서 공벌레가 벽(장애물)에 부딪히면 오른쪽으로 굽어지고, 다음 벽에 부딪히면 왼쪽으로 굽어지는 것, 즉 지그재그로 전진하는 것을 반복하는 것을 말합니다.

이것은 오른쪽 → 오른쪽 → 오른쪽 → 오른쪽

왼쪽 → 왼쪽 → 왼쪽 → 왼쪽

이렇게 전진하는 것이 아니라, 오른쪽 → 왼쪽 → 오른쪽 → 왼쪽 이렇게 지그재그로 전진해 나간다고 보면 되겠습니다.

그리고 오른쪽 → 왼쪽 → 오른쪽 → 왼쪽 이런식으로 굽어지면 단순교체, 오른쪽 → 오른쪽 → 왼쪽 → 왼쪽 이런식으로 굽어지면 이중교체 라고 부릅니다. (이처럼 다양한 패턴이 있는 것 같습니다)

교체성 전향반응은 공벌레 뿐만 아니라, 바퀴벌레, 쥐, 개미, 지렁이 등 다양한 동물에게서 볼 수 있는 습성입니다.

그런데 공벌레에게서 교체성 전향반응이라는 습성이 특히 강하게 나타난다고 합니다.

그리고 교체성 전향반응이라는 것이 반드시 일어나는 습성은 아니며, 그러한 경향성을 보인다 라고 보면 될 것입니다.

개체에 따라서도 차이가 있으며, 미로에서 분기점과 분기점 사이의 거리, 빛의 세기 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다고 합니다.

2. 공벌레를 통한 교체성 전향반응 실험

교체성 전향반응은 실험조건을 통제하고, 다양한 가설을 세워서 집에서도 실험으로 검증해볼 수 있습니다.

레고 블럭으로 조립하거나, 택배 박스 등으로 T자형 미로를 만들어 줍니다.

그후 출발점에서 목표 지점까지 이동하는 것을 관찰하면 될 것입니다.

공벌레 100마리 정도로 실험하여 결과를 기록에 남겨 % 확률을 내보면 될 것입니다.

참고로 T미로에서 공벌레 50마리(암컷 25마리, 수컷 25마리)를 통해 교체성 전향반응 실험을 한 결과 아래와 같았다고 합니다.

1회차 실험에서 교체성 전향반응이 나타난 개체는 공벌레 50마리중 41마리 (약 82%)

오른쪽 → 왼쪽 → 오른쪽 → 왼쪽으로 미로를 통과하는 개체는 50마리중 28마리 (약 56%)

왼쪽 → 오른쪽 → 왼쪽 오른쪽 으로 미로를 통과하는 개체는 50마리중 13마리 (약 26%)

오른쪽 → 왼쪽 → 오른쪽 → 왼쪽으로 통과하는 개체는 수컷보다 암컷이 조금 더 많음

왼쪽 → 오른쪽 → 왼쪽 → 오른쪽으로 통과하는 개체는 암컷보다 수컷이 조금 더 많음

그리고 1회째 실험에서 교체성 전향반응이 나타나지 않은 개체 9마리 (약 18%)도 다시 실험을 반복하면 교체성 전향반응이 나타났으며, 3회째 실험에서는 96%의 개체가 교체성 전향반응이 나타남

아침(8:00)에는 50마리중 43마리의 개체, 낮(12:00)에는 50마리중 41마리의 개체에게서 교체성 전향반응이 나타남

밤(20:00)에는 50마리 중 46마리의 개체에게서 교체성 전향반응이 나타났다고 합니다.

그외에도 미로에 먹이를 배치해 본다거나, 다른 공벌레를 배치해본다거나 하는 식으로 실험하고 연구결과를 기록으로 남겨볼 수 있습니다.

3. 공벌레 교체성 전향반응 나타나는 이유

1) 다리의 부하를 줄이기 위해

동물이 연속적으로 나타나는 분기점에서 좌우 교대로 굽어지면서 나아가는 교체성 전향반응이 나타나는 이유는 다리의 부하를 줄이기 위한 것이라는 가설이 있습니다.

보통 모퉁이에서 커브를 돌때 바깥쪽 다리의 작업량이 안쪽 다리의 작업량보다 더 큽니다.

그래서 양쪽 다리의 작업량 차이를 평균화하기 위해 좌우를 교체하면서 전향한다는 것입니다.

즉 쉽게 설명하면 오른쪽 다리만 사용하면, 오른쪽 다리에만 부하가 걸려서 피곤하기 때문에, 왼쪽 다리에도 균등하게 부하가 걸리도록 해서 피로를 줄이기 위한 것이라는 것입니다.

2) 천적으로부터 몸을 지키기 위해

만약 천적을 만나서 급하게 도망을 쳐야하는 상황이라면, 같은 방향으로 계속 회전하면 결국 원래 있던 위치로 되돌아오게 됩니다.

그러면 천적을 만났던 장소로 되돌아오게 되며, 매우 한정된 범위에서만 행동하게 되어 천적에게 노려지기 쉬울 수 있습니다.

교체성 전향반응으로 지그재그로 이동하면, 기점(출발점)으로부터 더욱 멀어질 수 있기 때문에, 천적으로부터 더 멀리 도망칠 수 있어서 생존능력을 높이는데 도움이 될 수 있다는 가설이 있습니다.

3) 먹이를 효율적으로 구하기 위해

위에서 설명한 것과 비슷한 내용이지만, 교체성 전향반응이 나타나지 않으면 행동 범위가 좁아져서, 먹이를 효율적으로 구하기 어려워질 수 있습니다.

그래서 좀더 넓은 지역에서 먹이를 구하기 위해 이런 보행 패턴을 가지게 되었다는 가설이 있습니다.

4) 번식을 위해

공벌레는 암컷과 수컷이 만나 짝짓기를 하여 번식을 하게 됩니다.

교체성 전향반응을 통해 행동 범위가 넓어지면 그만큼 암컷과 수컷이 만나게 될 확률도 증가하여 번식에 도움이 되기 때문이라는 가설이 있습니다.

그럼 여기까지 공벌레 교체성 전향반응 나타나는 이유에 대해 알아보았습니다.