"열대 곤충, 더위 견디는 능력 이미 한계"

남미 열대우림 저지대에 서식하는 코뿔소쇠똥구리. 연구에 따르면 열대 저지대 곤충은 열 내성의 진화적 한계에 이미 근접해 기후변화에 가장 취약한 것으로 나타났다. 위키미디어 제공

열대 저지대 곤충이 이미 견딜 수 있는 온도의 한계에 거의 도달한 것으로 나타났다. 최악의 경우 2100년 아마존 저지대 지표면 절반 이상에서 곤충이 움직이지 못하는 수준까지 지구 기온이 상승할 수 있다는 전망이다.

킴 홀츠만 독일 뷔르츠부르크대 박사후연구원 연구팀은 아프리카 케냐와 남미 페루의 고도별 경사면에 서식하는 약 2300종, 242개 과에 속하는 곤충 약 8000마리의 열 내성 한계를 현장에서 측정한 결과를 국제학술지 '네이처'에 4일(현지시간) 발표했다.

곤충은 전체 동물 종의 대부분을 차지하는 가장 다양한 동물 집단이다. 체구가 작아 체온이 주변 환경 온도에 따라 변하는 변온동물이기 때문에 기온 상승에 특히 취약하다. 열대 곤충의 열 내성 데이터는 개미, 초파리 등 일부 분류군에 편중돼 있어 온난화가 열대 곤충 전반에 미치는 영향은 불확실하다.

연구팀은 기존에 개미, 초파리 등 일부 분류군에 편중됐던 열대 곤충 열 내성 데이터를 더욱 다양하고 충분히 확보하기 위해 약 8000마리에 달하는 대규모 현장 실험과 유전체 분석을 병행했다. 페루 안데스-아마존 경사면과 케냐 동아프리카 경사면에서 채집한 곤충을 28℃에서 적응시킨 뒤 분당 0.5℃씩 온도를 올려 움직이지 못하게 되는 시점의 온도인 '임계 최고 온도'를 기록했다.

연구팀은 677종 곤충의 유전체 데이터를 활용해 수천 종의 단백질이 구조를 잃는 온도를 딥러닝 모델로 분석한 뒤 임계 최고 온도와 비교했다. 단백질은 일정 온도를 넘으면 구조가 무너져 기능을 잃기 때문에 곤충이 견딜 수 있는 온도의 상한을 궁극적으로 결정하는 요인이다.

분석 결과 저지대로 내려갈수록 기온은 높아졌지만 곤충이 견디는 온도는 그만큼 따라 오르지 못했다. 평균 기온이 1℃ 오를 때 임계 최고 온도는 페루에서 약 0.41℃, 케냐에서 약 0.31℃만 올랐다. 저지대에서는 곤충이 견딜 수 있는 온도 상승분이 더 제한적이라는 의미다. 고지대 곤충은 사전에 높은 온도에 노출한 뒤 임계 최고 온도가 평균 약 1℃ 올라 어느 정도 버틸 여유가 남아 있었다. 

열 내성은 곤충의 분류군에 따라 뚜렷한 차이를 보였다. 파리목은 전반적으로 열 내성이 낮은 반면 꿀벌, 개미 등 벌목과 메뚜기목은 높았다. 파리목이 상대적으로 열에 잘 견디지 못한다는 뜻이다. 열 내성 차이는 각 분류군의 단백질 열 안정성과 뚜렷하게 일치했다. 곤충이 버틸 수 있는 온도의 상한선은 개체의 노력이 아니라 진화 과정에서 물려받은 단백질의 설계에 의해 결정된다는 의미다. 

연구팀은 결과를 바탕으로 기후변화가 실제로 곤충에 어떤 타격을 줄지 예상했다. 가장 큰 피해가 예상되는 곳은 아마존 저지대였다. 온실가스 배출이 지금처럼 이어지는 최악의 경우 2100년 아마존 저지대에서 곤충이 직사광선을 받는 지표면 온도의 절반 이상이 곤충 군집 절반을 8시간 안에 열 마비로 쓰러뜨릴 수 있는 수준에 이르는 것으로 나타났다. 

탄소 배출을 크게 줄이는 낙관적 시나리오에서도 이 열 마비로 쓰러질 수 있는 곤충 군집 비율은 20%에 달했다. 동아프리카는 기온 상승 폭이 상대적으로 덜해 타격이 줄어들지만 최악의 시나리오에서는 그늘 속 기온마저 열에 약한 곤충을 위협하는 수준에 오르는 것으로 전망됐다.

이번 연구는 열대 저지대 곤충이 진화적으로 열 내성의 상한에 거의 도달했으며 추가 온난화에 적응할 여지가 제한적임을 대규모 현장 데이터로 입증했다는 점에서 의미가 있다. 연구팀은 "저지대 곤충이 더 높은 고도로 이동할 수 있도록 숲의 연결성을 확보하는 것이 지구 최대 생물다양성 지역의 곤충 생존에 결정적으로 중요하다"고 강조했다.

<참고> 
doi.org/10.1038/s41586-026-10155-w

[임정우 기자 jjwl@donga.com]