4000㎞ 제왕나비 이동, 미국-멕시코 국경장벽도 못 막는다

중앙일보

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강찬수 기자

캐나다 포인트 펠리 국립공원에서 관찰되는 모나크나비. 이들은 월동을 위해 멕시코까지 4000km를 이동한다. [AP=연합뉴스]

트럼프 미국 대통령이 중남미 이민자를 막기 위해 건설을 추진하는 멕시코 국경 장벽.
연방정부 셧다운(일시적 업무정지)까지 불러온 이 국경 장벽을 미국 정부가 많은 돈을 들여 건설한다 해도 막을 수 없는 게 있다.

바로 캐나다-미국-멕시코 사이 4000㎞를 오가는 모나크나비(Monarch Butterfly·제왕나비)다.
북미 자유무역협정(NAFTA)을 상징한다는 나비다.

모나크나비가 이동할 때는 날개 색깔대로 주황색-검은색 구름이 흘러가는 것 같은 장관을 연출한다.

미국 캘리포니아 주와 멕시코 국경에 설치된 장벽. [AP=연합뉴스]

숫자가 크게 줄던 모나크나비가 올겨울 다시 늘었다는 반가운 소식도 들리지만 안심할 수는 없다.

국경 장벽이 아니더라도 나비를 위협하는 요인은 많기 때문이다.

멕시코 산악지역에서 월동

멕시코 월동지에서 전나무에 붙여 겨울을 나고 있는 모나크나비. [사진 미국 지질조사국(USGS)]

모나크나비(Danaus plexippus)는 나비목(目), 네발나빗과(科)에 속하는 나비로 날개 넓이는 10㎝ 안팎으로 큰 편이다.

이들은 캐나다 동부와 미국 중부·동부 등에 살다가 늦은 여름이나 초가을, 즉 추분(9월 21일경) 무렵에 남쪽 멕시코 중부 산악지대를 향해 이동을 시작한다.
또, 미국 로키산맥 서부에 사는 모나크나비는 캘리포니아 남부에서 겨울을 나기도 하지만, 멕시코까지 내려가기도 한다.
미국 동부와 서부 모나크나비 집단은 유전적으로 특별히 구별되지는 않는다.

모나크나비는 1만 년 전부터 이런 이동을 계속했다.
남쪽으로 이동하는 것은 여름에 태어난 나비, 즉 이른바 슈퍼제너레이션(super-generation), 즉 강인한 세대다.

모나크나비의 이동 경로. [자료 경기도 가평 이화원 나비스토리]

이 슈퍼제너레이션 나비는 생식기관이 충분히 발달하지 않는다.

봄까지 번식을 미루는 대신 수명이 7~8개월에 이를 정도로 ‘장수’한다.

가을이 다가오고 낮이 짧아지면 모나크나비들은 캐나다나 미국 동부에서 멕시코로 이동한다.
이동할 때 나비들은 물이나 수액도 전혀 마시지 않고, 몸에 축적한 지방만을 에너지원으로 이용하며 날아간다.

멕시코 월동지의 모나크나비. [AP=연합뉴스]

모나크나비가 월동지인 멕시코 미초아칸 주에 도착하면 떼를 지어 전나무에 다닥다닥 붙어 겨울을 난다.

월동지의 숲은 커다란 우산 혹은 담요처럼 모나크나비를 덮어준다.
얼지 않을 정도의 적절한 온도와 충분한 습도를 유지한다.

24일간 '추위'를 겪고 북으로

미국 텍사스에서 발견되는 모나크나비. [EPA=연합뉴스]

멕시코에서 겨울을 난 모나크나비는 봄이 되면, 즉 춘분(3월 21일경) 무렵이면 다시 북쪽으로 이동한다.

모나크나비에게 북쪽으로 이동하라고 명령을 내리는 신호는 '온도'인 것으로 확인됐다.
2013년 미국 캔자스대학 연구팀 연구 결과다.

연구팀은 가을에 남쪽으로 날아가는 모나크나비를 붙잡아 실험실에서 ‘밤 시간’에는 영상 4도에, ‘낮 시간’에는 영상 11도에 노출했다.
월동지의 평균온도에 맞춘 것이다.

24일간 그렇게 월동지 온도에 노출한 다음 풀어줬더니 모나크나비는 남쪽이 아니라 북쪽을 향해 날아가기 시작했다.
연구팀은 낮 길이를 달리했지만 별 영향은 없었다며 온도가 가장 중요한 요인이라고 해석했다.

이런 결과로 봐서 지구온난화로 기온이 급변한다면 모나크나비의 이동이 영향을 받을 수밖에 없다.

모나크나비. [AP=연합뉴스]

북으로 돌아올 때 나비는 3~4세대에 걸쳐 알을 낳고 부화하면서 천천히 이동한다.
이들 돌아오는 나비의 수명은 몇 주에서 길어야 두 달 정도다.

무리 전체로 봐서는 1년 만에 되돌아온 것이지만, 도착한 나비 한 마리로 봐서는 자신의 고향이 아니라 고조할아버지 고향으로 돌아온 셈이다.

태양 나침반과 생체시계 활용

미국 뉴욕 공원에서 자라는 밀크위드에 붙은 모나크나비 [AP=연합뉴스]

철새도 먼 거리를 이동하지만 처음엔 어미를 따라 이동하고, 나중엔 그 경험을 살려서 월동지나 번식지를 찾는다.

반면 모나크나비는 한 번도 가본 적이 없는 곳을 향해 때가 되면 이동한다.
유전자에 기록된 대로 커다란 집단이 한꺼번에 움직인다.

모나크나비의 DNA는 2억7300만개의 염기쌍(base pair)으로 이뤄져 있는데, 시각(視覺)을 담당하는 유전자가 다른 곤충과 다르다.
같은 모나크나비라도 장거리 이동을 하지 않는 하와이나 뉴질랜드의 모나크나비와는 유전자 차이가 있다.

2009년 미국 매사추세츠 주립대 연구팀은 모나크나비가 이동하는 데는 40개의 유전자가 집단으로 작용한다는 연구 결과를 내놓았다.

모나크나비는 빛에 반응하는 단백질인 크립토크롬(cryptochrome)을 두 종류 가지고 있다.
하나는 초파리와 유사하고, 다른 하나는 쥐나 사람 등 포유류의 것과 비슷하다.

초파리 것과 비슷한 크립토크롬은 빛에 반응하고, 포유류 것과 비슷한 크립토크롬은 생체시계 유전자를 조절하는 것으로 추정된다.

이 크립토크롬 단백질은 지구 자기장에 반응해 나비 몸 세포의 하루 생체리듬을 조절하기도 하고, ‘태양 나침반’의 작용을 돕는 것으로 알려져 있다.

실제로 모나크나비는 생체 시계와 태양의 각도를 감지하는 ‘태양 나침반’ 두 가지로 길을 찾는 것으로 알려졌다.

모나크나비. [AP=연합뉴스]

태양 고도를 파악하는 태양 나침반은 뇌 속에 있다.

지금 시각이 하루 중 언제쯤인지를 따지는 생체시계는 더듬이 속에 있다. 더듬이를 자르면 나비는 방향을 찾지 못한다.

한 연구팀이 2013년 모나크나비를 서식지에서 서쪽으로 2500㎞ 옮긴 뒤 풀어줬다.
옮겨진 장소에서 원래 목적지(월동지)로 가려면 남동쪽으로 날아가야 했지만, 나비들은 여전히 남서쪽을 고집했다. 결과적으로 엉뚱한 곳으로 날아간 것이다.

이를 통해 모나크나비는 나침반(이동 방향을 지시하는)은 갖고 있지만, 지도(목적지가 적혀 있는)는 갖고 있지 않은 게 확인됐다.

먹이에서 독소를 얻어 간직

모나크나비 애벌레 [사진 미국 지질조사국(USGS)]

알에서 부화한 모나크나비의 애벌레는 박주가릿과(科) 아스클레피아스 속(屬)에 속하는 10여 종의 식물, 즉 유액을 분비하는 밀크위드(milkweed) 종류를 먹고 자란다.

암컷 모나크나비는 박주가리 식물에 한 번에 400~1000개의 알을 낳는다.

애벌레가 먹는 박주가리 식물 중에는 ‘카데놀리드(cadenolid)’라는 화학성분을 다량 함유한 종이 있다.
카데놀리드 성분은 애벌레에게는 아무런 해를 주지 않지만, 애벌레 장(腸)에 침투한 기생충을 억제하는 데는 도움이 된다.

이를 이용해 모나크나비는 스스로 기생충 감염을 치료하려는 행동을 보이기도 한다.

모나크나비가 감염되면 다음 세대에까지 기생충이 전달된다.

2010년 미국 에모리대학 연구진의 발표에 따르면, 기생충에 감염된 암컷은 독성이 강한 열대 박주가리에 알을 낳으려는 경향을 보인다.
감염되지 않은 암컷은 독성이 강한 열대 박주가리를 굳이 알 낳는 장소로 선택하지는 않았다.

카데놀리드 성분은 애벌레가 부화해 성체가 된 후에도 몸속에 남는다.
포식자인 새가 모나크나비를 잡아먹으면 카데놀리드 성분 때문에 몸에 탈이 나는 것으로 알려져 있다.

모나크나비는 애벌레 시기에 어떤 종류의 밀크위드를 먹느냐에 따라 몸속에 지닌 독성이 달라지는데, 맛없는 개체나 독성이 강한 개체 덕분에 포식자를 피하게 된다.

모나크나비는 자신과 닮은 바이스로이나비(Viceroy butterfly)를 흉내(의태, mimicry)를 내기도 한다.
새들은 ‘맛이 없는’ 바이스로이나비로 착각해 모나크나비를 먹지 않는다.

개발 위협에 90% 감소

모나크나비를 보호하기 위해 먹이 식물을 기르는 미국 버몬트 주 농민들. [AP=연합뉴스]

모나크나비의 먹이인 밀크위드 [사진 미국 지질조사국(USGS)]

커다란 집단을 이루는 모나크나비 숫자를 하나하나 직접 세는 것은 사실 불가능하다.
과학자들은 모나크나비가 겨울을 보내는 멕시코에서 나비 집단이 차지하는 면적을 바탕으로 개체 수를 조사한다.

모나크나비 개체 수 조사는 1993년부터 본격적으로 시작됐다.
1996년에는 월동지 면적이 약 18㏊로 최고치를 기록한 이후 점차 감소했다.
2014년 1월에는 0.67㏊, 2015년 1월에는 1.1㏊에 불과했다.

2017년 1월에는 2.9㏊로 늘어났다가 지난해에는 2.48㏊로 다시 줄었고, 올해 1월에는 6.87㏊로 크게 늘었다.

하지만 이런 변동에도 불구하고 지난 20여 년 동안 모나크나비 숫자는 절반 이하로 줄었다.
일부 연구자는 최대 90%까지 줄었다고 주장하기도 한다.

모나크나비를 위협하는 것은 월동지 훼손, 이동 경로 내 먹이 부족이 원인이지만 지난해 겨울처럼 허리케인 등 날씨도 한몫한다.

멕시코 당국은 월동지인 미초아칸 주의 전나무 벌목을 금지하는 등 보호 노력을 펼쳤다.
모나크나비가 월동지는 지난 2008년 유네스코 세계자연유산으로 등재됐다.

미국과 멕시코, 캐나다는 모나크나비 월동지 면적을 2020년까지 약 6㏊(약 15에이커)를 차지할 정도까지 개체 수를 늘린다는 목표를 세우고 보호 노력을 지속하고 있다.

꽃을 활짝 피운 밀키위드. 모나크나비의 먹이 식물이다. [AP=연합뉴스]

한편, 이동 경로 상에서 박주가리가 줄면 모나크나비도 줄어들 수밖에 없다.
모나크나비가 이동하는 거리와 폭을 고려했을 때 이동 경로의 넓이는 260만㎢에 이른다. 남한 면적의 26배다.

미국지질조사국(USGS) 과학자들이 1979~2002년 멕시코에서 모나크나비 개체 수를 조사했고, 북미에서 이들이 활용할 수 있는 밀크위드 양을 조사했다.
그 결과, 개체 수를 유지하기 위해서는 36억2000만개의 밀크위드 줄기가 필요했지만, 미국에 남아있는 밀크위드 줄기는 13억4000만개에 불과했다.

이동 경로에서 농경지가 확대되고, 농부들이 제초제로 박주가리를 제거할 경우 모나크나비 숫자는 줄어들 수밖에 없다.

제주~북한 오가는 왕나비

왕나비 [위키피디어]

별선두리왕나비. [중앙포토]

대왕나비 [중앙포토]

모나크나비가 국내에서는 '제주왕나비'로도 불리지만, 제주에는 왕나비가 별도로 존재한다.
왕나비는 학명이 '파란티카 시타(Parantica sita)'로 모나크나비와는 완전히 다른 종이다.

왕나비는 제주도에서 겨울을 나는데, 한여름에는 중부지방에서도 관찰된다.
일부에서는 왕나비가 제주도에서 출발해 태백산맥을 넘어 북한 원산까지 왕래하는 것으로 추정하고 있다.

또 모나크나비와 같은 속(屬)인 별선두리왕나비(Danaus genutia)가 제주도나 홍도 등 한반도 남부 섬 지역에서 보고됐지만, 한반도에서는 미접(迷蝶·길 잃은 나비)으로 취급된다.

육지의 신갈나무 숲에는 대왕나비(Sephisa princeps)도 산다.

붉은점모시나비 [중앙포토]

왕나비도 있지만, 국내에서 나비의 대표주자는 붉은점모시나비다.
옅은 노랑 날개에 붉은 점이 뚜렷하다.

환경부 지정 야생생물 I급인 붉은점모시나비는 1970년대만 해도 전국 30여 곳에서 발견될 정도로 비교적 흔했지만, 이제는 강원도 삼척이나 경북 의성 등 일부 지역에서만 관찰된다.

일장기를 연상시키는 붉은 점 탓인지 일본인 수집가들이 유독 이 나비를 탐낸다.
1980년대 초 일본인들이 직접 한국에 들어와 채집해서 갔고, 2004년 5월에는 일본인이 4명이 내국인을 앞세워 채집하려다가 적발되기도 했다.

원주지방환경청은 지난 2011년부터 인공 증식한 나비를 매년 삼척 지역에 방사하고 있다.

붉은점모시나비가 줄어든 것은 까다로운 식성 탓이 크다.

알에서 깨어난 애벌레는 기린초라는 식물(기주식물)의 잎만 먹는다.
기린초는 산불이 난 곳이나 화전(火田)처럼 햇빛을 가리는 나무·풀이 없는 넓은 초지에서만 자란다.

산림녹화로 숲이 우거지면서 기린초 서식지가 줄었고, 덩달아 붉은점모시나비도 줄었다.

온난화로 달라지는 나비 집단

멸종위기종인 상제나비 [중앙포토]

붉은점모시나비 집단 중에서도 남쪽 지역 집단이 빠르게 사라진 것으로 봐서 지구온난화 때문일 가능성도 있다.
붉은점모시나비 외에도 북방계 나비인 봄어리표범나비·왕은점표범나비 숫자도 크게 줄었고, 상제나비도 사라졌기 때문이다.

봄어리표범나비는 과거 서울 근교에서 쉽게 볼 수 있었으나, 지금은 강원도 산간 오지에서만 겨우 볼 수 있다.
왕은점표범나비는 2009년 인천 옹진군 굴업도에서, 2013년 경기도 연천군 전곡읍 등에서 드물게 발견되고 있다.

왕은점표범나비 [중앙포토]

국립공원관리공단 국립공원연구원의 분석 결과, 지구온난화가 지속할수록 상제나비의 서식 가능성은 고도가 높은 지역에서 높게 나타났다.
현재는 해발 1000m 이하에서 서식 가능성이 높지만, 2070년에는 해발 1400m 이상에서 높게 나타났다.

반대로 일본·대만 등 남쪽에서만 출현하던 남방계 ‘물결부전나비’는 국내에 자리 잡았다.
국립공원관리공단은 지난 2009년 월출산국립공원 자연조사에서 물결부전나비가 산란하는 모습을 포착했다.
물결부전나비는 과거에는 남해안에서 발견된 적은 더러 있었지만, 국내에서 산란하면서 토착화한 것이 확인된 것은 당시가 처음이었다.