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복잡하고 아름다운 지하 개미 건축의 세계에 대한 새로운 시각
“개미들의 세계에는 대단하지 않거나 적당한 것이 없다”

이 책 『개미 건축』은 끊임없는 노력과 단순한 방법이 어떻게 선구적 과학으로 이어질 수 있는지에 대한 새로운 시각을 제공한다. 둥지 구조는 종에 따라 어떻게 다를까? 개미도 ‘건축 계획’을 가지고 있을까? 둥지는 우리 환경에 어떤 영향을 미칠까? 이러한 질문과 여러 질문을 제기하기 전에 저자는 지구상에서 가장 성공적인 생물에 대한 독특한 자연사, 과학적 발견, 삶에 대한 설득력 있는 설명을 제공한다.

개미 둥지의 미해결 미스터리를 연구하고 미래의 새로운 연구 방향을 제시하는 동시에 자연에서 아름다움과 과학을 탐구하는 기쁨을 되새기게 하는 책이다. 한편 둥지 발굴 작업과 둥지의 모형을 원색 화보로 생생하게 보여줌으로써 실감나는 현장 연구의 세계를 체험할 수 있다. 물론 일반인이 직접 실행하는 것은 쉽지 않겠으나 호기심 많은 독자로서 따라해 볼 용기를 얻기에는 충분하다.

서문
감사의 글

01 토양, 개미 그리고 땅속 생활
02 빈 공간의 형태 파악하기
03 건축가 만나기
04 개미 둥지 목록
05 이사
06 건축 계획의 다양성
07 개미와 토양
08 노동 분업과 초유기체
09 개미 둥지 건설의 진화
10 후기: 미래

참고문헌
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복잡하고 아름다운 지하 개미 건축의 세계에 대한 새로운 시각
“개미들의 세계에는 대단하지 않거나 적당한 것이 없다”

월터 R. 칭클이 이 책에서 들려주려는 이야기는 자연 세계에 대한 지적이고 아날로그적인 과학 탐험이다. 지적이라는 것을 밑바탕으로 여기서 어쩌면 방점은 아날로그에 찍혀 있다. 칭클의 어릴 적 꿈은 생물학자였다. 생물학자가 무엇인지도 몰랐지만, 그런 꿈을 꾸었고 마침내 꿈을 이루었다. 테네브리오니드딱정벌레 연구로 석사와 박사 학위를 받았으며, 그 과정에서 연구에 도움이 되는 장치를 만드는 데 기쁨을 느꼈다.

하지만 장치를 만드는 일은 연구 필요성 때문이라기보다 저자의 성향에서 비롯되었다. 그는 어려서부터 손으로 무언가를 만드는 것을 좋아했고, 연구에 적용하자 역시 도움이 되었다. 각각의 장치는 문제를 해결하거나 질문에 답하기 위해 고안되어 연구를 도왔다. 연구 초기에는 수천 달러에 달하는 장비를 구입했지만, 나중에는 차고에서 나무, 폐품, 플라스틱, 재활용 물품 등으로 장치를 직접 만들었다. 이러한 성향, 취향, 능력이 그를 특정한 생물학 탐험의 길로 이끌었다.

테네브리오니드딱정벌레로 시작해, 결국 그는 개미의 생태에 폭넓은 관심을 가지게 되었다. 여러 종의 둥지를 단순히 주물(鑄物)로 만드는 것을 넘어서, 초유기체(superorganism)가 둥지를 어떻게 건설하는지, 둥지 건축이 왜 이렇게 다양한지 궁금해지기 시작했다.

이렇게 그는 25년 동안 플로리다 북부 해안 평야 숲에서 개미 연구를 수행했고, 그 연구의 성공과 실패를 바탕으로 발밑의 보이지 않는 경이로운 세계를 파고들었다. 많은 개미가 흙, 낙엽, 식물 재료 등으로 지상에 둥지를 짓지만, 이 책은 개미가 지하에 만든 둥지에만 초점을 맞추었다.

저자는 개미집을 연구하기 위해 독창적인 방법을 고안했다. 라텍스에서 파리 석고와 치과용 석고를 거쳐 알루미늄과 아연에 이르기까지 다양한 주물 재료로 둥지를 채워 둥지를 발굴하는 식이다. 그는 살아 있는 개미 둥지를 방마다 안내하며 둥지가 어떻게 만들어지고 군집이 어떻게 기능하는지 알려준다. 그뿐만 아니라 둥지 건축을 물리학, 화학, 토양학, 개미 행동, 군락 생물학, 개미 생태학 그리고 개인적 모험과 사색을 아울러 개미 둥지를 파헤친다.

이 책은 자연과 친밀하게 접촉하면서 간단한 과학, 문제 해결, 기구 제작, 세심한 관찰 등의 즐거움을 공유한다. 우리가 볼 수 없던 개미 둥지의 빈 공간을 채워 발밑에 숨겨져 있던 세상을 드러내 보인다. 또 효과적인 둥지 주물 제작 방법을 개발하는 데 필요한 사고와 문제 해결 방법뿐 아니라 이러한 방법을 사용해 놀랍도록 매력적이고 아름다운 형태를 보여준다. 작은 생명체들이 이렇게 거대하고 복잡하며 아름다운 것을 짧은 기간 동안 어둠 속에서 도면이나 지도자도 없이 만들어낼 수 있다는 사실은 놀라울 따름이다. 주제에 따라 다양하게 변형한 개미 군락의 예술은 많은 인간 조각가들의 작품만큼이나 미학적으로 흥미롭고 매력적이다. 개미가 방과 통로라는 두 가지 기본 요소만으로 이렇게 다양한 둥지 건축을 진화시켰다는 점도 인상적이다.

이제 개미 둥지는 자연의 또 다른 무한한 형태로 자리 잡았으며, 각 형태는 그 자체로 보석과도 같다.

그러나 이러한 대상을 드러내는 일은 단순한 시작에 불과하다. 이 대상이 어떻게 만들어졌는지, 왜 특정한 형태를 가지게 되었는지에 대한 설명이 필요하다.

이런 노력과 연구가 아직은 겉만 긁는 수준에 불과할 수도 있다. 그러나 이러한 것들이 모여 먼 훗날 결국에는 물리적·사회적·환경적·진화적 요인이 개미 둥지 건축에 어떤 영향을 미치는지 가설을 세우고, 잠재적 원인과 결과를 모델링하는 것을 가능케 할 것이다. 그러기 위해 전 세계의 다양한 서식지와 토양에서 수백 종에 달하는 개미 종의 건축물을 탐구해 데이터베이스를 축적해야 한다.

이 책 《개미 건축》은 끊임없는 노력과 단순한 방법이 어떻게 선구적 과학으로 이어질 수 있는지에 대한 새로운 시각을 제공한다. 둥지 구조는 종에 따라 어떻게 다를까? 개미도 ‘건축 계획’을 가지고 있을까? 둥지는 우리 환경에 어떤 영향을 미칠까? 이러한 질문과 여러 질문을 제기하기 전에 저자는 지구상에서 가장 성공적인 생물에 대한 독특한 자연사, 과학적 발견, 삶에 대한 설득력 있는 설명을 제공한다.

개미 둥지의 미해결 미스터리를 연구하고 미래의 새로운 연구 방향을 제시하는 동시에 자연에서 아름다움과 과학을 탐구하는 기쁨을 되새기게 하는 책이다.

한편 둥지 발굴 작업과 둥지의 모형을 원색 화보로 생생하게 보여줌으로써 실감나는 현장 연구의 세계를 체험할 수 있다. 물론 일반인이 직접 실행하는 것은 쉽지 않겠으나 호기심 많은 독자로서 따라해 볼 용기를 얻기에는 충분하다.

책의 구성

01 토양, 개미 그리고 땅속 생활 창조자로서 개미의 생물학적 기원과 특성, 사회성, 다양성에 대한 간략한 설명으로 시작한다. 개미는 벌이나 말벌과 가장 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났으며, 가장 가까운 친척은 현대의 굼벵이벌과 유사한 생물체라는 것이 오랜 연구가들의 일치된 의견이다. 사회성을 가지고 있는 개미는 덕분에 전 세계 대부분의 따뜻한 지역에서 수많은 생태계를 지배하는 매우 성공적인 동물 집단이 되었다. 개미의 다양한 몸집과 군락의 크기, 둥지 짓는 습관은 작은 개미 언덕에서부터 규모가 아담한 크기의 주택만큼 커다란 둥지를 건축하게 했다.

02 빈 공간의 형태 파악하기 개미 둥지의 형태를 파악하기 위해 저자는 토양 내부의 공기로 둘러싸인 빈 공간에 어떻게 주물을 만들어 실험을 진행했는지 보여준다. 라텍스부터 건축 및 예술용 소재인 파리 석고, 그보다 더 강하며 저렴한 치과용 석고를 거쳐 결국 알루미늄과 아연 같은 용융 금속을 통해서 보이지 않는 것을 보이게 만들고, 빈 공간에서 완벽한 고체 물체를 만듦으로써 비로소 저자는 개미 둥지의 형태를 파악할 수 있었다.

03 건축가 만나기 1980년대에 수확개미〔포고노미르멕스 바디우스(Pogonomyrmex badius)〕의 둥지를 파헤쳐 깊이에 따라 만들어진 다양한 방들을 살펴본다. 지표면에서 10센티미터 부근의 일개미들부터, 45센티미터 부근의 씨앗 방을 지나 120센티미터 깊이에 이르러 유충을 발견하고 결국 240센티미터 깊이에서 여왕개미를 발견하기까지를 보여준다. 하지만 여왕개미가 있는 곳이 마지막 방은 아니었고, 결국 8센티미터를 더 내려가서야 둥지의 끝에 도달함을 알게 된다. 이러한 과정에서 저자는 일개미는 둥지 상층부 영역에서 우세하고, 유아 일개미와 유충은 하층부 영역에서, 먹이인 씨앗의 저장은 중간 위쪽과 상층부 영역에 수직적으로 존재한다는 것을 확인했다.

04 개미 둥지 목록 개미 둥지의 목록을 작성하기 위해선 온전하게 둥지 건축을 드러내는 것과 둥지 주민들을 채집하는 두 가지 목표를 동시에 만족시켜야 한다. 일부 둥지는 금속 주물로 만들고 나머지 둥지를 왁스 주물로 만들어 결합하는 방법이 개체 수 조사와 건축의 목적을 모두 충족하는 방법임을 저자는 알려준다. 이러한 방법으로 여러 둥지 주물을 만들어 크기를 비교하고 여러 개미 종의 학명, 약어, 일반 명칭 들을 정리한다. 로즈마리큰머리개미의 세계는 작은 탁자 위에 올려놓을 정도인 반면, 모래언덕목수개미의 세계는 일반적인 교외 주택만큼의 면적을 차지한다고 한다. 개미들의 세계에는 대단하지 않거나 적당한 것이 없다. 그렇지 않다고 생각한다면, 그것은 개미 세계의 규모를 제대로 보지 못해서일 뿐이다.

05 이사 개미의 군락 이동 과정과 속도를 알아본다. 개미 군락의 이사 거리는 평균 4미터 정도다. 이사 방향은 브라운 운동처럼 한 점에서부터 무작위로 정해진다. 물론 이사에는 이른바 비용이 들어간다. 그렇다면 개미들은 왜 이사를 하는 걸까? 스케일링 비율로 따졌을 때 어마어마한 에너지가 소모되는 이 작업이 어떻게 진행되며, 과학자로서 저자가 호기심과 자연의 비밀을 밝히는 데서 기쁨을 느끼기 위해 얼마나 많은 노력과 시간, 그리고 때로 돈이 필요한지 말해준다.

06 건축 계획의 다양성 개미에게 건축 계획, 즉 둥지가 형성되는 과정에서 일련의 ‘굴착 규칙’이 있을까? 전체 크기, 방 크기, 모양, 간격, 총 부피와 면적, 깊이별 분포, 그리고 우리가 쉽게 알아볼 수 있는 기타 특성 등 둥지의 여러 특징을 나타내는 메커니즘을 알아본다.

07 개미와 토양 개미가 토양 역학에 영향을 미치는 유일한 생물은 아니지만, 아마도 가장 중요한 생물이다. 작은 둥지를 가진 개미들도 밀도가 높으면 놀라운 매장 속도를 보여주기 때문이다. 생물 교란과 깊은 곳에 있는 오래된 토양과 얕은 곳에 있는 덜 오래된 토양을 뒤섞는 생물 맨틀링의 주요 주체가 개미이며, 이는 개미들이 지하에서 둥지를 파낸 결과이다. 따라서 전 세계 개미는 전 세계 대부분의 따뜻한 지역에서 토양의 비옥도를 유지하고 재생하는 데 반드시 필요하다는 것을 일깨워준다.

08 노동 분업과 초유기체 이 책에서 초유기체는 유충부터 다양한 일개미 그리고 여왕개미 등 각각의 구성원이 각자 일을 나누어 맡아 기능하는 개미 군락 전체를 뜻한다. 분업은 초유기체의 특징이다. 먹이를 찾아서 가져오고 영역을 방어하는 계절적인 채집 개미, 둥지 내에서 물자를 이동하고 씨앗을 저장하고 이송하는 개미, 유충과 여왕개미에게 먹이를 주고 돌보는 개미 등 ‘인간(군락)’을 이루는 ‘기관(각각의 개미)’같은 특징을 설명한다.

09 개미 둥지 건설의 진화 이 장에서는 현대 개미와 개미의 행동, 둥지 건축 등이 조상 개미와 그 행동에 대한 자연선택의 결과라는 진화적 경향을 살펴본다.

10 후기: 미래 저자는 이 책을 통해 자연과 친밀하게 접촉하면서 간단한 과학, 문제 해결, 기구 제작, 세심한 관찰 등의 즐거움을 공유하며 발밑에 숨겨져 있던 세상을 드러냈다. 개미가 방과 통로라는 두 가지 기본 요소만으로 이렇게 다양한 둥지 건축을 진화시켰다는 것을 아름답게 보여주었다. 그러면서 아직도 풀리지 않은 미해결 미스터리가 많다며, 언젠가 더 많은 질문들이 미래의 생물학자들을 통해 답해질 수 있을 거라 확신한다.