| [유럽] 철새의 이동을 방해하는 전자기파 소음
유럽에서 수행된 새로운 연구 결과에 의해 인위적으로 생산된 미약한 전자기장 간섭이 유럽 울새와 같은 철새들의 내부 자기 나침반을 교란시킨다는 것이 밝혀졌다. 유럽 울새는 이동하는 과정에서 AM 라디오 및 전기 신호에 의해서 야기되는 광대역 라디오 주파수 소음에 영향을 받아 이동 경로를 찾지 못한다는 것이 밝혀졌다.
지난 50여 년 동안 알려져 있음에도 불구하고, 조류들이 가지고 있는 정확한 자기장 인식 메커니즘은 풀려지지 않은 미스터리이다. 지금까지 철새들의 장거리 여행을 가능하게 하는 것은 철새들이 자기장을 인식할 수 있기 때문이라는 이론이 지배적이다. 이렇게 조류가 방향을 자기장을 통해서 인식할 수 있는 능력은 엠렌(Emlen) 깔때기를 이용하여 쉽게 시연할 수 있다.
이 디바이스는 원뿔이 거꾸로 놓인 모양의 새장으로, 이동 방향 본능을 연구하는데 사용된다. 즉 포획된 새가 날아가고자 시도할 때 방향을 기록하는 디바이스이다. 이런 깔때기에 놓였을 때, 야행성 명금(songbird)는 본능적으로 현재 그들이 이동하는 경로 방향으로 탈출하고자 시도한다. 이 디바이스는 종이로 선을 그어 표시된 원뿔 옆면의 경로를 통해서 새가 날아가는 방향을 알 수 있게 해준다.
연구진은 이 방법을 이용하여 유럽 울새의 거동을 연구하였다. 그러나 이들 연구진은 예상과는 달리 새들이 그들의 방향을 찾을 수 없다는 것을 발견하였다. 이전의 연구에서 유럽 울새들이 라디오 주파수의 자기장에 의해서 영향을 받을 수 있다는 것이 제안되었다. 이들 연구진은 이를 바탕으로 실험을 위한 새들이 있는 곳 주위에 존재하는 국재적인 자기장 소음으로 차단하였다. 이런 자기장 차폐는 시간에 따라 자기장 세기가 크게 변하지 않은 지구 자기장을 제외하고는 다른 간섭 자기장을 크게 줄여 주었다. 이런 실험실 장치 덕분에, 놀랍게도 유럽 울새는 그들의 방향을 찾을 수 있게 되었다.
원래 연구진이 원했던 것은 밤에 이동하는 철새의 어느 뇌 부위에서 이런 자기장 인지 능력이 있는지를 알아 보고자 하였던 것이다. 이런 자기장 소음 간섭 효과는 우연히 발견된 것이다. 연구진은 전자기장 배경 소음이 실제로 유럽 울새의 방향 감각에 영향을 미친다는 것을 발견하였다고 말하였다. 이런 발견은 철새가 이동할 때 경로를 찾을 수 있게 하는 정확한 자기장 인식 메커니즘을 밝히는 데 매우 중요한 공헌을 할 수 있을 것이라고 연구진은 덧붙였다.
그들의 관측을 증명하기 위해서, 연구진은 7년간에 걸친 반복적인 실험을 수행하였다. 초기 실험은 전자기 소음이 차단된 디바이스와 차단되지 않은 디바이스를 사용하여 비교하는 방식으로 진행되었다. 전자기 소음이 차단되지 않을 경우, 유럽 울새는 방향을 찾지 못하였다. 차단된 디바이스 안에서 인위적인 전자기 소음을 발생시켰을 때도, 유럽 울새는 방향 감각을 잃었다.
연구진은 지구 자기장이 화학적 변환에 영향을 미칠 수 있다는 것은 잘 알려진 메커니즘이지만 지구 자기장보다 100배 또는 1000배나 더 미약한 인위적인 자기장이 조류의 방향 감각에 영향을 직접적으로 미칠 수 있는지는 확실히 알려져 있지 않았다고 말하였다. 전자기 소음의 주파수를 변경시킴으로써, 이들 연구진은 간섭이 20KHz에서 5MHz에 이르는 광대역 주파수 영역이 영향을 미친다는 것을 발견하였다. 이 영역에서 전자기 소음은 AM 라디오 신호와 전자 장치의 작동에서 야기되는 것이다.
그러나 연구진은 휴대폰 또는 전력선은 이 주파수 영역 밖이라는 점을 주지하였다. 인위적인 전자기 소음은 도시 지역을 벗어나면 새들에게 영향을 주기에는 너무 미약하지만, 연구진은 그와 같은 미세한 자기장 소음도 야행성 울새에 영향을 줄 수 있을 것으로 보고 있다. 동물 공학의 공동 저자인 마크 데니(Mark Denny)는 유럽 울새의 자기장 방향 감각은 단지 1나노테슬라의 작은 광대역 자기장 세기에 의해서도 손상될 수 있으며, 이 값은 지구 자기장보다 훨씬 작은 크기라고 말하였다. 이들의 연구 결과는 네이처 저널에 발표되었다.
[출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 5월 12일]
[원문보기]
Electromagnetic noise could set European robin adrift
The internal magnetic compasses of migratory birds can be disrupted by weak, man-made electromagnetic interference, according to a new study carried out by researchers in Europe. The unexpected effect was seen in European robins, which were unable to orient themselves in the presence of broadband, radiofrequency noise believed to be caused by AM radio and electronic signals.
Despite having been known for over half a century, the exact mechanism behind "avian magnetoreception" – a sense that in theory allows migratory birds to detect a magnetic field and so perceive direction – is poorly understood. Regardless of how it is done, the birds' talent is easily demonstrated using an Emlen funnel – a device that records the direction in which entrapped birds attempt to take off. The funnel is shaped like an inverted cone and lined with an inkpad at the bottom. When placed into the funnel, night-flying songbirds instinctively attempt to escape in the direction of their current migratory path and this is traced along the sides of the cone, which is lined with paper.
Avian compass
When using this method to study European robins kept inside wooden huts, however, Henrik Mouritsen from the University of Oldenburg and colleagues were puzzled to find that their birds seemed unable to orient themselves as expected. Given previous theories that robins might be affected by radiofrequency magnetic fields, the researchers experimented with reducing local electromagnetic noise by screening the birds' huts with electrified and grounded aluminium plates. This shielding reduced the interference by two orders of magnitude, while leaving the static geomagnetic field unaffected. The impact on the birds was striking – a surprising restoration of their orientation abilities.
"What we wanted to study originally was exactly where in the brain this magnetic compass information is processed in these night-migratory birds," says Mouritsen. The interference effect was seen by chance, Mouritsen notes, adding that they "realized that [if the effect] was really due to the electromagnetic background noise, then that would be very interesting in its own right" – and would also be useful for understanding the exact magnetoreception mechanism behind the avian compass.
Seven-year scrutiny
To verify their observations, the researchers ran repeated experiments over a seven-year period and tests were conducted double-blind to avoid bias. Initial tests – using two screened huts, where only one was actually grounded and the experimenters were unaware of which – confirmed the role of the screening out of the interference in the restoration of the birds' sensory abilities. Subsequently, the team exposed the robins – within shielded huts – to similar electromagnetic noise of their own creation, and this was also seen to leave the animals disorientated.
Peter Hore, a chemist at the University of Oxford who is part of Mouritsen's team, told physicsworld.com that while the mechanism by which the Earth's magnetic field could affect the outcome of a chemical transformation (the mechanism via which the avian compass is thought to work) is well understood, "we're talking here about man-made fields that are two to three orders of magnitude weaker...so what we don't know is whether this is a direct effect".
Stretching limits
By varying the frequency of the electromagnetic noise, the team was able to determine that the interference was disruptive over a broad range of frequencies, from 20 kHz up to 5 MHz.
Electromagnetic noise in this range, the researchers write, is commonly caused by the operation of electronic equipment and AM radio signals – but not, they note, from mobile phones or power lines, whose fields fall outside this frequency range. While the man-made, electromagnetic noise seems to be too weak to disrupt the bird's compass outside of urban settings, the researchers question the impact such noise might be having on the numbers of night-migratory songbirds, which are in decline.
Mark Denny, co-author of the book Engineering Animals, points out that the "magnetic orientation sense of European robins is disabled by broadband magnetic fields with strengths as low as 1 nT...this is four and a half orders of magnitude below the geomagnetic field strength", thereby stretching the limits of what was previously thought biophysically possible.
|
즐겨찾기 추가 
시작페이지로 설정
