얼핏 생각하면 작고 가벼운 곤충이 거대한 새나 박쥐보다 훨씬 적은 에너지를 쓸 것 같지만, '비행'이라는 행위 자체의 물리적 난이도 때문에 체중 대비 에너지 효율 면에서는 놀라운 결과가 나타납니다. 구체적인 이유는 다음과 같습니다.
1. 체중당 대사율 (Mass-specific metabolic rate)
이 논의의 핵심은 '절대적인 에너지 양'이 아니라 '단위 질량당 에너지 소모량'입니다. 벌새(새)와 박쥐, 그리고 뒤영벌(곤충)이 비행할 때 1g의 근육이 1초 동안 사용하는 산소의 양이나 에너지(줄, J)를 측정해 보면 놀라울 정도로 비슷합니다. 곤충은 비록 크기는 작지만, 비행 중에는 지구상의 모든 동물 조직 중에서 가장 높은 수준의 에너지 대사율을 보입니다.
2. 비행의 물리적 요구량
비행은 중력을 이기고 몸을 공중에 띄워야 하며, 공기 저항을 뚫고 앞으로 나아가야 하는 매우 고된 활동입니다. 날갯짓 횟수: 새나 박쥐는 초당 수 회에서 수십 회 날갯짓을 하지만, 곤충은 초당 수백 회(벌은 약 200회, 모기는 500~1000회 이상) 날갯짓을 합니다. 이 엄청난 속도로 근육을 수축시키기 위해서는 막대한 양의 에너지가 필요하며, 이는 척추동물인 새나 박쥐가 비행할 때 필요한 에너지 밀도와 맞먹게 됩니다.
3. 에너지 전달 효율 (기관계 vs 혈관계)
곤충은 척추동물과 같은 폐나 복잡한 혈관계를 가지고 있지 않지만, 기관계(Tracheal system)라는 독특한 공기 통로를 가지고 있습니다. 이 통로는 외부의 산소를 근육 세포로 직접 전달합니다. 이 방식은 매우 효율적이어서, 비행 근육이 폭발적인 에너지를 낼 수 있도록 산소를 즉각적으로 공급합니다. 이 효율적인 산소 공급 덕분에 곤충은 체구가 작음에도 불구하고 새나 박쥐처럼 '고출력' 대사를 유지할 수 있습니다.
4. 내온성(Endothermy)과 비행
대부분의 곤충은 변온 동물이지만, 비행하는 순간만큼은 예외입니다. 벌이나 박각시나방 같은 곤충은 비행을 시작하기 전 몸을 떨어서 가슴 부위의 온도를 30~40도까지 올립니다. 이는 새나 박쥐의 체온과 비슷합니다. 이처럼 높은 온도를 유지하며 근육을 가동하는 과정에서 발생하는 에너지 소모 비중이 척추동물과 유사해지는 것입니다.
요약하자면
"곤충의 비행 신진대사 비용이 새나 박쥐와 비슷하다"는 말은 곤충이 비록 작고 하등해 보일지 몰라도, 비행이라는 '고성능 작업'을 수행하기 위해 근육 세포 수준에서는 새나 박쥐만큼 치열하고 효율적으로 에너지를 태우고 있다는 과학적인 경이로움을 설명하는 표현입니다.