새는 공룡에서 진화했다: 새의 진화와 계통분류

1860년 독일 남부 석판석회암층에서 깃털 달린 시조새의 화석이 발견되었다. 이 화석은 『종의 기원』이 출판된 지 1년이 지난 시점에 발견되어 다윈의 ‘잃어버린 고리’로 추정되는 조류 연구 역사상 가장 유명하고 격렬한 논쟁이 될 사건이었다. 지은이 스콧 박사는 이 시조새야말로 현생 조류의 진화를 밝히는 데 중요한 역할을 하지만 이 시조새는 우리가 현재 만나고 있는 새들의 직접 조상은 아니며 쥐라기가 끝난 약 1억 4,550만 년 전에 모두 멸종하였다고 한다. 또한 1990년대 중국 랴오닝 지방에서 엄청난 수의 깃털 공룡 화석이 발견되었는데 시조새와 비슷한 원시 조류와 현생 조류의 특징을 더 많이 갖춘 화석들도 발견되어 초기 백악기에 조류는 계통 분화가 상당히 많이 이루어졌다고 본다. 또한 이 책에서는 시조새 화석과 현생 조류의 골격과 깃털 등을 비교하여, 비행하며 들판에서 서식하던 새의 기원을 설명하고 있다. 무엇보다 이 책은 아직도 진화적 유연관계를 밝히기 어려운 현생 조류의 계통분류도 설명하고 있다. 세계 조류 종의 절반이 넘는 5,000종 이상을 차지하는 참새목 조류가 생태적 적응 과정을 거치며 고정된 꼬리샘, 발가락 같은 형질을 통한 진화적 유연관계, 적응방산, 유전자와 진화, 잡종 연구까지 소개한다. 또한 1990년 이후 발전한 DNA 분석과 조류 계통수도 제시하고 있다.

날 수 있는 새와 날지 않는 새: 새의 깃털과 비행

새의 깃털은 한때 새를 특징짓는 형질로 여겨졌다. 그러나 최근 공룡의 깃털 화석이 발견되며 깃털의 진화가 비행만을 위한 것은 아니라고 한다. 새의 깃털은 비행과 방수, 단열에 필수적이며 구애와 경쟁을 위한 의사소통, 위장, 포식자를 회피 등의 기능을 가진다. 이 책에서는 다양한 깃털의 종류, 깃털의 분포와 깃털이 없는 부위, 깃털의 색, 손상된 깃털과 관리, 깃갈이와 영향, 깃갈이 전략 등을 설명하고 있다. 또한 비행능력과 비행방식에 따른 날개의 형태도 제시하고 있다. 비행을 위한 힘은 날갯짓에서 나오는데 이에 따른 날개와 골격의 모양, 근육의 수축과 기체역학은 어떤 작용을 하는지, 활공과 범상은 비행의 효율성을 높이는지 정리하고 있다. 특히 새가 비행을 하며 소비하는 에너지는 어떤 과정을 통해 생성되는지, 날면서 호흡 시스템은 어떻게 작동하는지 자세히 설명하고 있다. 높은 고도에서 살아가는 새들은 어떻게 적응했는지도 설명한다. 새들이 택하는 최적의 비행속도는 에너지와 깊은 관계가 있다. 빠르게 사냥할 때와 못지않게 느리게 정지 비행을 할 때 에너지 소모가 크다. 또한 새들은 편대를 이루어 날며 에너지 효율을 높인다. 새들의 비행을 하게 된 가설 소개와 더불어 날지 못하는 새들은 비행능력을 가진 조상에서 상실하는 쪽으로 진화했다. 또한 깃털과 날개는 초기 공룡에서 진화했지만 비행능력은 그 이후에 진화했다고 한다. 이 깃털과 날갯짓 비행 능력에 대한 분계도를 수록해 이해를 돕고 있다.

새의 알은 자연 공학의 기적: 알과 둥지 그리고 포란

수정된 난자이자 접합자인 알의 내부구조는 생각보다 복잡하다. 난황인 노른자위는 균일한 노란색으로 보이지만 실제로는 영양소가 풍부한 노란 난황과 덜 풍부한 흰 난황이 번갈아 층을 이루도 있다. 이 층으로 나무의 나이테와 같이 난황이 형성된 시기를 알 수 있으며 색깔의 차이는 영양소의 차이와 밤에 쌓인 층이 영양소가 적다고 한다. 새의 종류에 따라 한배산란수는 다른데 알바트로스는 한배에 한 개의 알을 낳는 반면, 푸른박새는 최대 17개를 낳기도 한다. 알껍질의 색과 패턴은 매우 다양하고 아름답다. 빅토리아 시대에는 알 수집에 열광했으며 난학연구가 촉발되었다. 그런데 알의 색은 흔히 알려진 바와 같이 위장과 보호만이 아니라 신호전달 기능을 갖고 있으며 알의 질적 우수성을 나타내고 부모 새가 알을 인식하기 위해 패턴이 진화했다는 연구결과가 있다. 뻐꾸기 같은 탁란 새들은 숙주의 알 색과 무늬를 모방하며 번식률을 높인다. 알을 산란하고 포란하는 장소이자 구조물인 둥지 역시 재료, 모양, 위치, 크기 등 매우 다양하다. 둥지는 포란의 목적이 가장 크므로 일정한 온도와 높은 습도가 필요하다. 따라서 둥지의 환경과 위생이 매우 중요하며 같은 종류의 새라도 기후에 따라 둥지의 단열과 통기성에 차이가 있다. 새들이 포란 기간도 종에 따라 다른데 베짜기새의 일종은 9일 만에 부화하는 반면 펭귄의 일종은 65일이 걸리고 키위새는 85일이 걸리기도 한다. 새는 포란을 위해 깃털이 없어지고 체액이 부푸는 포란반을 형성하기도 한다.

새의 성생활은 복잡성의 향연: 번식, 구애행동, 노래, 양육

한 쌍의 새가 죽을 때까지 짝을 맺는 사회적 일부일처로 알려져 왔으나 DNA 연구를 통해 새는 85% 이상이 성적으로 일부다처제, 일처다부제, 다처다부제로 교배한다는 점이 밝혀졌다. 겉보기에는 친형제자매로 보이지만 한 둥지의 새끼새들은 사실 각자 다른 아비를 둔다는 것이다. 수컷 새는 가능한 많은 알을 수정하여 번식을 극대화시키며 암컷이 알을 품는 동안에도 종종 다른 암컷과 짝짓기를 한다는 것이다. 한편 암컷은 자식은 수를 늘리는 데 한계가 있으므로 질적으로 우수한 자식을 생산하기 위해 혼외교미(혼외교배)를 한다. 그런데 수컷은 혼외교미를 막기 위해 짝 지키기 행동에 적극적이다.

수컷 새들은 짝을 얻기 위해 많은 자원을 들여 노래하거나 과시행동이나 스스로 장식을 하며 주변을 공들여 장식하고 선물을 주기도 한다. 일부 맹금류 수컷들은 죽음을 감수하고 공중제비돌기로 과시를 한다. 긴꼬리딱새와 비슷한 긴꼬리천인조 연구에서 꼬리가 가장 긴 수컷이 가장 많은 짝을 구한 것으로 나타났다. 새가 노래를 배우고 재생산하는 능력은 명금류, 벌새류, 앵무류만이 가지며 다른 조류들의 소리는 부모로부터 선천적으로 받은 형질이다. 노래의 기능은 수컷은 주로 구애와 영역방어 신호로 사용되며 암컷의 노래는 드물지만 영역과 짝을 방어하기 위한 것이다. 또한 노래가 복잡할수록 개체의 우수성을 알리는 정보가 된다. 한 종에 속하는 개체들의 노래는 서로 다를 수 있지만 학습을 통해 한 지역 내에서는 비슷한 노래를 부른다. 새끼새들은 빠른 성장에는 많은 에너지가 필요하므로 엄청난 식욕을 가지며 먹이재촉을 한다. 참새목 조류는 어미새는 곡물과 과일을 먹어도 새끼에게는 곤충, 달팽이 같은 동물성 먹이를 먹인다. 새끼의 양육은 비번식기의 새나 조부모가 도우미 역할을 하는 경우도 있다. 도우미 역할을 하는 나이든 암컷이 노화를 지연하여 수명이 길어지는 효과가 있다는 실험결과도 있다.

보전활동은 성공할 수 있을까: 새들의 멸종과 보전

이밖에 『새의 기원과 진화 그리고 생활사』는 새들의 먹이활동과 포식자를 물리치기 위해 취하는 행동, 도시에 사는 새들의 행동 특성과 정원 먹이주기와 주의할 점도 제시하고 있다. 또한 새의 개체군 변동이 군집과 생태계 네트워크에 미치는 영향, 새들의 생태적 지위 변동과 경쟁은 어떻게 공간적으로 분화하는지 설명하고 있다. 개체군이 최소 생존가능 규모 이하로 줄어들면 회복과 성장을 할 수 없게 되며 멸종하게 된다. 2006년 IUCN은 서기 1500년 이래로 135종의 조류가 절멸했다고 발표했다. 『총 · 균 · 쇠』로 잘 알려진 제러드 다이아몬드는 자바 보고르식물원에 서식하는 새들을 연구했는데 초기 개체군 규모가 작았던 종들은 75%가 멸종한 반면, 규모가 비교적 컸던 종을 모두 생존했다는 연구결과를 낸 바 있다. 또한 작은 규모의 개체군은 유전적 다양성이 낮아 질병 저항성이 떨어진다. 넓은 면적이 필요한 종은 서식지 파편화로 분산능력이 낮은 종은 확산 능력이 결여되어 멸종 위험에 처한다. 철새들은 서식지와 중간기착지에 의존하는데 서식지 상실 위협이 커지고 있다. 그럼에도 새들은 모니터링 활동, 둥지상자 활용 전략, 서식지 관리, 번식 프로그램, 재도입과 이식 같은 시민들의 보전활동이 필요하는 점을 강조하며 지역경제도 살리고 보전에도 성공한 리어금강앵무 사례를 제시한다.