(A close-up view of a honeybee traversing a restrictive 7.5mm tall aperture. Credit: UNSW Canberra.)
꿀벌은 식물의 꽃가루를 옮겨주는 중요한 곤충으로 지구 생태계에서 없어서는 안될 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 그러나 최근 그 개체수가 감소하면서 경고등에 켜진 상태입니다. 과학자들은 그 이유를 알기 위해 많은 연구를 진행했습니다.
하지만 이런 이유를 제외하고 생각해도 꿀벌은 그 자체로 놀라운 동물입니다. 작은 뇌를 이용해 3차원적으로 지형을 파악하고 복잡한 수풀 사이를 지나 꿀을 따오고 모은 꿀과 꽃가루를 저장하고 복잡한 벌집을 짖는 놀라운 능력을 지니고 있기 때문입니다.
뉴사우스웨일스 대학교 캔버라 캠퍼스의 스리다르 라비 박사 (Dr. Sridhar Ravi)와 동료들은 꿀벌이 좁은 공간을 빠르게 비행하면서 다른 물체와 충돌하지 않고 목적지에 도달하는 최적의 경로를 찾아내는 비결을 연구했습니다.
꿀벌의 작은 뇌와 복잡한 주변 환경, 그리고 빠르게 비행하는 특성 등을 고려하면 큰 충돌 없이 꿀벌이 최적의 비행 경로를 찾아내서 에너지 낭비 없이 안전하게 비행한다는 것은 놀라운 일입니다. 자율 비행 드론 개발자들이 가장 궁금해할 알고리즘이기도 합니다.
연구팀은 그 비결을 알아내기 위해 우선 가장 기본적인 질문부터 시작했습니다. 이들은 꿀벌이 비행할 틈(즉, 구멍)을 판단할 때 절대적인 크기를 기준으로 하는지, 아니면 다른 틈과의 상대적인 크기를 기준으로 하는지를 먼저 확인하고자 했습니다. 이를 위해 연구팀은 특수한 터널에서 꿀벌들을 훈련시켰습니다. 꿀벌이 터널을 통과한 후 설탕물을 보상으로 얻도록 하고 몇 주에 걸쳐 훈련시킨 것입니다.
꿀벌이 터널에 익숙해진 후 연구팀은 새로운 장애물을 설치했습니다. 이 장애물들은 사진에서 보는 것처럼 너비는 똑같고 높이는 서로 달랐습니다. 그리고 연구팀은 꿀벌이 두 가지 다른 높이의 장애물이 주어질 때 어떤 기준으로 선택하는지 조사했습니다.
연구팀의 가정 중 하나는 베버의 법칙(Weber's law)을 따르는지 확인하는 것입니다. 베버의 법칙은 감각 기관이 자극의 변화를 알아차리기 위해서는 처음 자극에 비례하여 일정한 비율 이상으로 자극이 변해야 한다는 심리학 및 생리학 법칙입니다. 예를 들어 10kg에서 2kg을 더하는 것은 금방 감지할 수 있지만, 50kg에서 2kg를 더하는 것은 쉽게 감지하지 못할 수 있습니다. 자극의 절대적인 크기 이상으로 변화량의 크기가 중요하다는 의미입니다.
연구팀의 실험 결과는 충돌 위험도에 따라 꿀벌이 다르게 행동한다는 것을 보여줍니다. 두 구멍 모두 충분히 넓어서 통과하기에 안전하다고 판단되면, 꿀벌은 불필요한 에너지 소모를 줄이기 위해 상세한 분석을 생략하고, 거의 무작위에 가까운 선택을 합니다. 반면 두 구멍의 크기가 모두 작아서 충돌 가능성이 높을 때는 꿀벌이 매우 정밀한 비교 작업을 수행합니다. 그리고 좀 더 충돌 가능성이 적어 보이는 쪽으로 이동했습니다.
꿀벌을 비롯한 많은 생물들이 베버의 법칙을 따른다는 것은 이전 연구를 통해 알려져 있습니다. 하지만 이번 연구는 꿀벌은 베버의 법칙을 이용해 상대적 크기를 비교하되, 충돌 위험이 클 때만 인지 에너지를 집중 투입하여 정밀하게 경로를 선택하고, 안전할 때는 분석을 생략함으로써 에너지 효율을 극대화하는 방식을 사용한다는 점을 보여줍니다. 꿀벌처럼 작은 뇌를 지닌 곤충에겐 분석 자체가 상당한 에너지를 소비하는 낭비가 될 수 있기 때문입니다.
이번 연구는 꿀벌처럼 뇌가 작고 크기도 작은 곤충이 매우 에너지 효율적이고 합리적으로 움직일 수 있는 비결을 보여주고 있습니다. 생물의 뇌를 모방한 생체 모방 연구에 있어 새로운 가능성을 제시한 연구로 생각됩니다.
참고
https://phys.org/news/2026-05-honeybees-reveal-weber-law-flight.html
Timothy R. Jakobi et al, Threading the needle: spatial constraints sharpen visual sensitivity in honeybees, Biology Letters (2026). DOI: 10.1098/rsbl.2025.0849.
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