나비와 나방이 갖고 있는 대단한 능력

배추흰 나비의 V자세

 

나비가 위로 날아오르기 위해서는 먼저 태양 아래에서 날개를 움직이는 근육을 따뜻하게 해야 합니다. 하지만, 햇빛이 덜 드는 흐린 날에도 배추 흰 나비들은 다른 나비들보다 더 일찍 비행 준비를 끝냅니다. 당신의 비밀은 무엇입니까? 많은 나비들은 날기 전에 햇볕에 그을렸을 때 날개를 활짝 펼치거나 완전히 접힙니다. 반면에 흰 나비는 날개를 V자 모양으로 세운다.

 

연구에 따르면 흰나비는 날개를 접을 때를 기준으로 날개를 17도 정도 펴 V자 모양을 만든다고 합니다. 이런 자세를 취하면 태양을 최대한 효율적으로 이용할 수 있기 때문이다. 날개를 움직이는 가슴 쪽 근육에 태양 에너지가 집중적으로 전달돼 그 근육의 온도가 올라간다. 영국 엑서터대 연구진은 배추흰나비의 V자 자세를 모방해 태양전지판의 효율성을 높일 수 있는지 연구했다. 그 연구의 결과, 전기 생산량이 거의 50퍼센트 증가했다.

 

연구원들은 또한 흰 나비의 날개 표면이 빛을 매우 잘 반사한다는 것을 발견했습니다. 연구진은 이 같은 빛 반사 날개 구조와 V자형 자세를 모방한 결과 태양전지판의 무게를 줄이고 효율성을 높일 수 있었다. 연구에 참여한 리처드 프렌치-콘스탄트 교수는 "흰나비는 태양 에너지를 모으는 데 있어 독보적인 기술을 가지고 있다"고 칭찬했다.

 

황제나비의 항법 시스템

 

나비 황제는 캐나다에서 약 3,000 킬로미터 떨어진 멕시코의 작은 숲으로 여행합니다. 머리 크기만 합니다. 이 나비는 어떻게 길을 찾을까요? 황제나비는 태양의 위치가 기준인 나침반을 가지고 있다. 그것은 또한 놀랍도록 정확한 생물학적 시계, 즉 24시간 작동하는 생물학적 기능을 사용한다. 그래서 태양이 움직일 때 조차도 황제나비는 이 기능을 사용하여 어떤 방향으로 움직입니다.

 

신경 생물학자인 스티븐 레퍼트 박사는 황제 나비가 "지금까지 연구해온 곤충이나 동물과는 완전히 다른 체내 시계를 가지고 있다"고 말한다." 과학자들은 황제 나비들의 신체 시계를 둘러싼 비밀에 대해 더 많이 알게 된다면 인간과 동물 시계에 대해 더 깊은 이해를 할 수 있을 것이다. 그것은 또한 신경계 질환에 대한 새로운 치료법을 개발할 수도 있다. 레퍼트 박사는 "저는 뇌가 어떻게 시간과 공간에 대한 정보를 통합하고 활용하는지 알고 싶습니다. 나비황제는 그것을 밝혀내는데 도움을 주는 매우 좋은 연구 주제이다.

 

나방의 눈

 

대부분의 나방은 주로 밤에 활동한다. 일부 야행성 동물은 빛 아래서 눈을 반짝이며 쉽게 위치를 잡을 수 있지만, 나방은 그렇지 않다. 빛의 반사를 크게 줄일 수 있는 각막이 있기 때문이다. 나방의 눈의 각막은 매우 독특합니다. 각막이 육각형 모양으로 질서정연하게 배열된 미세한 돌기들로 이루어져 있기 때문이다. 미국 플로리다 대학의 화학공학과 부교수인 펭 지앙은 이 투영이 "가시광선의 파장보다 작다"고 말한다.

 

돌기의 모양과 크기 때문에 나방의 눈은 특정 각도에서 일부 파장 대역의 빛을 흡수할 수 있다. 이 작은 돌기들은 높이가 200~300나노미터에 불과합니다. 사람의 머리카락이 평균적으로 약 80,000 나노미터 두께라는 것을 고려하면, 여러분은 그 돌기가 얼마나 작은지 추측할 수 있습니다! 엔지니어들은 나방의 각막에 대한 더 많은 포인트가 전자제품에 널리 사용되는 발광다이오드(LED)와 액정표시장치(LCD)의 디자인을 개선할 수 있을 것으로 보고 있다. 나방의 눈의 구조는 태양 기술에도 적용될 수 있다.

 

실리콘으로 만들어진 태양 전지판은 35퍼센트까지 빛을 반사하는데, 이것은 많은 잠재적 에너지를 낭비한다. 그러나 지앙은 다른 연구자들과 함께 나방의 눈에 질서정연하게 배열된 투영을 모방한 실리콘을 개발하여 빛의 반사를 3% 미만으로 줄였다. "우리는 자연에 존재하는 구조물들로부터 많은 것을 배울 수 있습니다,"라고 지앙은 말한다.

 

꿀벌부채명나방의 뛰어난 청각

 

꿀벌부채명나방은 지구상의 모든 생물 중에서 가장 높은 진동수의 소리를 감지할 수 있습니다. 하지만, 나방의 귀는 각 핀헤드 크기이고 그 구조는 매우 단순합니다. 과학자들은 수년 동안 꿀벌 나방의 청력을 연구해 왔습니다. 최근, 스코틀랜드의 스트라스클라이드 대학의 과학자들은 다양한 범위의 소리를 사용하여 이 나방의 청력을 실험했습니다.

 

꿀벌나방의 고막은 고막의 진동을 측정하고 청각신경의 움직임을 기록한 결과 300kHz의 주파수로 소리에 반응하는 것으로 나타났다. 이에 비해 박쥐의 반향정위 시스템이 반응하는 최대 주파수는 212 킬로헤르츠이며, 돌고래의 청각은 160 킬로헤르츠까지 감지할 수 있다. 반면, 인간은 20킬로헤르츠 이상의 소리를 들을 수 없다.

 

연구원들은 꿀벌부채명나방의 놀라운 청력을 새로운 기술에 사용하기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어, 스트래스클라이드 대학의 제임스윈드밀 박사는 "그것은 여러분이 더 작고 더 강력한 마이크를 만들 수 있도록 도와줄 것입니다"라고 말합니다. 그는 이어 "그런 마이크는 휴대폰과 보청기와 같은 다양한 장치에 사용될 수 있다"고 덧붙였다.