[연구] 새들은 선두를 따라 비행할 때 에너지를 덜 소비한다

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Phil2030 211.♡.217.192

2024.06.27 08:52

과학

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에디스 코완 대학교(ECU)의 연구자들은 센서가 장착된 유럽 찌르레기를 철저히 연구한 결과, 새들이 선두를 따라 비행할 때 에너지를 덜 소비한다는 것을 확인했습니다. 이 연구는 미국의 여러 대학의 물리학 및 공학 부서와 협력하여 진행되었으며, 비행 중 새들의 에너지 소비를 직접 측정한 첫 번째 연구입니다. 연구팀의 공동 리더인 Ty Hedrick은 이 결과가 다른 새 종에도 적용될 수 있다고 믿습니다.

연구 배경 및 목표

"찌르레기 쌍이나 그룹이 특별한 이유는 없으며, 작은 해안새 등에서도 비슷한 효과가 있을 것이라 생각합니다,"라고 노스캐롤라이나 대학교 채플힐의 생물학자 Ty Hedrick는 말했습니다. 연구는 2020년 이전의 다양한 새 비행 연구를 바탕으로 이루어졌습니다. 그 연구들에서는 지형적인 V자 형상을 갖는 큰 이주 종들뿐만 아니라, 동적인 무리를 이루는 새들에게도 에너지 절감 효과가 있을 것이라는 가설이 있었습니다.

연구 방법

Hedrick와 그의 팀은 연구를 위해 세 가지 주요 요소가 필요했습니다. 첫째, 찌르레기 최대 세 마리가 안전하게 비행할 수 있는 통제된 환경이 필요했습니다. 이를 위해 브라운 대학의 특수 제작된 메쉬로 둘러싸인 동물 비행 풍동을 사용했습니다.

둘째, 새들의 비행 중 움직임을 모니터링할 수 있는 방법이 필요했습니다. 연구팀은 새들에게 IMU(관성 측정 장치)와 다른 색상의 LED가 장착된 작은 백팩을 착용시켰습니다. IMU는 새들의 3차원 선형 가속도와 각속도를 기록하고, LED는 테스트 비행의 비디오 기록에서 개별 새들의 위치를 구별하는 데 사용되었습니다.

셋째, 연구팀은 새들의 에너지 소비를 측정할 수 있는 방법이 필요했습니다. 이를 위해 연구자들은 새들에게 탄소-13을 포함한 소듐 바이카보네이트를 주입했습니다. 이는 대사 테스트에서 흔히 사용되는 비방사성 동위원소입니다. 새들을 대사 챔버에 넣고 비행 전후에 배출된 호흡에서 13C/12C 비율을 측정하여 새들이 사용한 에너지를 계산했습니다.

연구 결과 및 해석

연구 결과, 찌르레기가 비행 중 "팔로워" 위치에 있을 때 혼자 비행할 때보다 최대 25% 적은 에너지를 소비한다는 것을 발견했습니다. 또한, 가장 에너지 효율적인 혼자 비행하는 새들이 다른 새들과 함께 비행할 때 "리더" 역할을 더 자주 맡는다는 것을 확인했습니다. 연구자들은 이러한 차이가 새들의 날개짓 빈도와 관련이 있을 것이라고 추측하고 있습니다. "리더" 새들은 일반적으로 날개짓 빈도가 더 낮았습니다.

추가 실험이 필요하지만, 연구팀은 리더 새와 팔로워 새 사이의 유체 역학적 상호작용을 디지털 입자 이미지 유속계를 사용하여 시각화하고, 에너지 절감 메커니즘을 더 잘 이해하고자 합니다.

결론

이번 연구는 새들의 비행 에너지 절감 메커니즘을 이해하는 데 중요한 통찰력을 제공합니다. 연구팀은 추가 실험을 통해 리더 새와 팔로워 새 사이의 상호작용을 더 자세히 분석할 계획입니다. 이번 연구는 다른 새 종에도 적용될 수 있는 가능성을 시사하며, 미래의 연구와 실험을 위한 중요한 기초 자료가 될 것입니다.