상어는 약 76미터 떨어진 곳 소리도 듣고 그 근원을 찾아낸다
플로리다 애틀랜틱 대학교Florida Atlantic University 제공
소리는 바닷속을 이동하며 잠재적인 먹이, 포식자, 그리고 다른 동물들에 대한 단서를 전달한다.
따라서 상어는 소리를 통해 아직 눈으로 볼 수 없는 것들을 감지할 수 있다.
하지만 자유롭게 헤엄치는 상어가 소리를 얼마나 멀리까지 들을 수 있는지, 그리고 그 소리가 어디에서 오는지 파악할 수 있는지는 지금까지 거의 알려지지 않았다.
이제 플로리다 애틀랜틱 대학교의 검은지느러미상어blacktip sharks (Carcharhinus limbatus) 연구가 이러한 의문을 해소하는 데 도움을 준다.
수중 스피커, 드론, 그리고 자유롭게 헤엄치는 상어를 이용해 연구진은 상어가 상당한 거리에서도 소리를 감지하고, 소리의 근원이 약 76미터(250피트) 떨어져 있을 때에도 방향을 극적으로 바꾸어 반응한다는 사실을 발견했다.
Integrative Organismal Biology에 발표된 이번 연구 결과는 자유롭게 헤엄치는 상어가 원거리 음향장에서 소리를 감지하고 그로부터 방향을 찾을 수 있다는 최초의 정량적 증거를 제시하며, 이 고대 해양 포식자의 가장 기본적인 감각이면서도 가장 이해되지 않던 감각 중 하나에 대한 새로운 통찰력을 제공한다.
연구진은 흑기흉상어blacktip shark를 연구 대상으로 선택했는데, 이는 플로리다 남동부 해안에서 예측 가능한 계절적 집합 현상을 통해 맑고 얕은 물에서 자유롭게 헤엄치는 상어를 관찰할 수 있는 드문 기회를 제공했기 때문이다.
매년 겨울, 많은 흑기흉상어가 팜비치 카운티 해안Palm Beach County coast에 모이며, 소규모 무리는 연중 내내 이 지역에 머무른다.
"상어 개체 수가 많고 접근성이 좋아 자연스러운 행동을 방해하지 않고 위에서 관찰하는 동시에 통제된 수중 소리를 들려줄 수 있었습니다."
FAU 찰스 E. 슈미트 과학대학Charles E. Schmidt College of Science 생물과학과 교수이자 이번 연구 수석 저자인 스티븐 카지우라Stephen Kajiura 박사는 이렇게 말했다.
소리를 들려주며 상어 추적
이 연구는 팜비치 카운티 연안 얕은 물에서 진행되었다.
연구진은 보트를 정박하고 수중 스피커를 보트에서 최대 19미터(62피트) 떨어진 해류를 따라 떠내려가도록 함으로써 상어에게 미치는 영향을 최소화했다.
연구진은 100~200Hz, 200~400Hz, 400~800Hz 세 가지 저주파수 대역과 상어의 알려진 가청 범위를 벗어난 10kHz의 대조음을 실험했다.
상어를 유인하기보다는 놀라게 하기 위해 높은 강도로 소리를 들려주었다.
연구진은 보정된 수중 음향 탐지기를 사용해 다양한 거리에서의 음압 수준을 측정하고, 상어가 반응할 때 실제로 어떤 소리를 들었는지 정확하게 계산했다.
드론을 이용해 수면 위 40~50미터(130~165피트) 상공에서 자유롭게 헤엄치는 상어를 추적하면서 대조음과 실험음을 제시했다.
프레임별 비디오 분석을 통해 상어의 반응 거리와 헤엄치는 방향 변화를 측정했다.
저주파는 먼 거리에서도 반응을 유도했다
상어는 10kHz 대조음을 제외한 세 가지 실험음역 모두에 반응했다.
상어는 최대 74미터(243피트) 떨어진 곳에서 저주파음을 감지했는데, 이는 이전에 자유 유영 조건에서 관찰된 것보다 훨씬 먼 거리다.
상어는 소리 방향을 인지할 수 있음을 보여주듯 소리의 근원지에서 빠르게 방향을 전환했다.
반응의 70% 이상이 원거리 음향 영역에서 발생했으며, 상어는 저주파에 더 민감하여 더 먼 거리에서 더 낮은 음압 수준에서도 저주파음을 감지했다.
"이번 연구 결과가 특히 흥미로운 이유는 상어들이 음원 근처와는 다른 음향적 특성을 보이는 근거리장계를 넘어선 거리의 소리에도 반응했다는 점입니다." 카지우라 연구원은 말했다.
"이는 상어들이 음원으로부터 상당한 거리에서도 소리와 관련된 입자 운동을 감지할 수 있음을 시사합니다. 이는 우리가 이전에는 야생 상어에서 관찰할 수 없었던 사실입니다."
이번 연구 결과가 흥미로운 이유는 상어에게는 많은 경골어류bony fish에서 볼 수 있는 부레swim bladder라는 기관이 없기 때문이다.
부레는 음압을 감지하는 데 도움을 주는 역할을 한다.
상어는 대신 내이their inner ears, 특히 마쿨라 네글렉타macula neglecta라는 특수한 구조를 통해 물속을 통과하는 소리에 의해 발생하는 움직임과 진동을 감지하는 것으로 알려졌다.
야생 상어는 실험실 수조의 음향적 제약을 피한다
이번 연구 결과는 연구자들이 실험실 수조의 음향적 제약 없이 소리에 대한 반응을 관찰할 수 있는 야생 환경에서 상어의 청각을 연구하는 것이 얼마나 중요한지 강조한다.
"수조 안에서 청각 실험을 하면 소리가 벽에 반사되어 복잡하고 혼란스러운 신호가 생성됩니다. 마치 거울의 집 안에 있는 것과 같습니다. 그렇기 때문에 야생 상어를 대상으로 바다에서 이러한 실험을 진행하여 자연스러운 반응을 얻는 것이 매우 중요합니다."
생물과학 석사 학위 연구 일환으로 이 연구를 수행한 주저자 캐롤라인 설리번Caroline Sullivan은 말했다.
공동 저자인 에드먼드 거스타인Edmund Gerstein 박사는 찰스 E. 슈미트 과학대학 연구 책임자다.
"바다는 음향 환경이며, 상어는 우리가 이제 막 이해하기 시작한 방식으로 이 환경에 매우 민감하게 반응합니다." 카지우라는 말했다.
"수백 피트 떨어진 곳에서 나는 소리를 감지하고 반응할 수 있다는 것은 이 포식자들에게 주변 환경에 대한 중요한 정보를 제공합니다.
다음 질문은 상어의 감각 시스템이 어떻게 이처럼 먼 곳의 소리를 감지하고 해석할 수 있도록 하는지입니다."
More information
C L Sullivan et al, Orientation of Blacktip Sharks ( Carcharhinus limbatus ) to Underwater Sound, Integrative Organismal Biology (2026). DOI: 10.1093/iob/obag033
***
지금은 부캉이 발 상어 시대라 마침 관련 최신하는 연구가 있어 소개한다.