꽃 종류를 가리지 않는 꿀벌(Honey bee)

• 유럽, 아프리카, 아시아가 원산지인 꿀벌은 가장 진화한 사회성 곤충으로 구성원간의 역할 분담이 잘 이루어진 것으로 유명
  • 지구상에는 총 9종의 꿀벌이 존재하며, 서양종꿀벌, 동양종꿀벌, 인도 최대종과 최소종 꿀벌 등이 대표 선수
    • 동양종은 서양종에 비해 작고 꿀을 모으는 능력이 낮지만 추위에 강한 반면, 프로폴리스를 거의 생산하지 않아 질병에는 취약한 편
  • 꿀벌은 여왕벌, 일벌, 수벌로 구성된 사회성 곤충으로 공동체를 위해 고유의 일을 분담
    • 통솔자인 여왕벌은 애벌레 때 로열젤리를 먹고 자라며, 수명이 2～5년으로 길며 몸집이 크고 난소가 발달하여 산란을 담당
    • 일벌은 성충이 된 후 18일간은 애벌레 키우기, 벌집 짓기, 청소 등을 하다가 이후에는 밖으로 나가 꿀과 꽃가루를 수집

      벌통에서 반경 4km 까지, 하루에 40～50회 꽃을 찾아다니며 꿀과 화분을 수집하는데 1회 약 30～60㎎의 꿀을 운반

    • 수벌은 처녀여왕벌과 공중에서 짝짓기를 하여 종족을 유지하는 역할만을 수행하며 겨울에는 무리에서 방출되는 서글픈 신세

  꿀벌(여왕벌)

  수분활동(일벌)

  봉군(벌집)

  시설원예 방사

  • 꿀벌은 꿀과 꽃가루를 동시에 생산하는 벌로서 많은 꽃을 방문하고 다른 일벌에게도 정보를 전하는 특유의 언어(신호)가 존재
    • 꿀벌은 의사소통을 위하여 다양한 몸짓과 페로몬을 이용하며, 특히 꼬리 춤으로 밀원식물의 방향과 거리를 정확히 전달

      영국 브리스톨대 대니얼 로버트 교수는 꿀벌이 식물의 전기신호를 감지하여 다른 벌들이 방문하지 않은 더 많은 꽃을 찾아낸다고 발표(‘13,2.22, 연합뉴스)

• 꿀벌은 상업적으로 가장 중요한 화분매개곤충인 동시에 생태계의 생물다양성 유지와 보전에도 매우 큰 역할을 담당
  • 세계 주요 100대 농작물의 70% 이상이 꿀벌의 수정에 의존하고 있어 꿀벌이 사라지면 인류의 먹을거리가 위협을 받을 정도
    • 식물이 수정을 하지 못하면 작물과 목초의 재배면적이 감소하고 식량과 가축 생산이 줄어들어, 결국 인류 식량수급 위기 도래
• 최근 생태계의 꿀벌을 비롯한 화분매개곤충이 대량 실종 되면서 전 세계적으로 작물의 수정에 대한 위기감이 고조
  • 미국에서는 전체 꿀벌의 31%, 양봉용 벌통으로는 80만 봉군이 감소하여 역대 최저치를 기록(‘13, 미농업부)
    • 이런 현상이 지속적으로 반복되면 생태계 교란은 물론 먹이사슬 관계로 인해 식량안보에도 적신호가 켜질 수 있음을 경고(‘12, UNEP)
  • ‘꿀벌실종사건’의 범인으로 지구온난화와 대기오염, 꿀벌 병해충, 농약, 휴대폰 전자파 등이 지목
    • 지구 곳곳에 넘쳐나는 휴대폰 전자파로 방향 감각을 상실한 벌이 벌통을 찾아오는 데 걸리는 시간이 평소보다 7～8분 더 걸리고 있다고 보고

  우수한 여왕벌 선발, 국가 경제에도 도움!

  오랜 동안의 잡종화로 꿀벌 능력이 떨어지고, 확실하지 않은 원인들로 인해 대량 실종되는 문제를 해결하기 위해 여왕벌의 품종 개량하는 사업이 추진중

  • 농촌진흥청은 질병에 강하고 로열젤리 등 양봉산물의 생산성이 뛰어난 벌 종자 개발을 추진
  • 전국 2만 3천여 양봉 농가에 우수 종자를 공급하여 연간 천억 원 규모의 추가 농가 소득 증대에 기여할 것으로 기대

시설 과채류에 최적화된 뒤영벌(Bumble bee)

• 북반구의 온대와 아한대를 중심으로 분포하는 사회성 곤충으로, 둥그스름한 몸에 더부룩한 털로 둘러싸인 대형(大形) 꽃벌
  • 전 세계에 약 239종, 국내에는 25종이 보고되어 있으며, 수정에 많이 이용되는 서양뒤영벌, 국내의 호박벌 등이 대표 선수
    • 뒤영벌은 ‘뒝벌'이라고도 불리며, 몸집이 1.4㎝ 정도로 꿀벌보다 크고 뚱뚱하여 마치 뒤웅박처럼 생겨 ‘뒤웅박' 또는 ‘뒝박'에서 그 어원이 유래
  • 여왕벌, 일벌, 수벌이 함께 땅속에서 생활하는 땅벌로 가족 수가 약 1,000마리 정도이며, 1년 1세대의 생활사를 가짐
    • 여왕벌은 수벌과 가을에 교미한 후 이듬해 봄에 땅속에 알을 낳고 키우며, 꿀벌과 달리 애벌레 때 로열젤리를 먹지 않음
    • 몸집이 작은 어른 일벌은 육아, 청소, 집짓기 등 집안일을 하고, 큰 일벌은 밖에서 꽃가루와 꿀을 채취하는 역할을 담당

  뒤영벌(여왕벌)

  수분활동(일벌)

  봉군(벌집)

  시설원예 방사

  • 꿀보다 꽃가루를 더 좋아하며, 꿀벌보다 혀가 길어 꽃 모양이 긴 식물에 특히 유용

    더듬이와 겹눈을 이용하여 꽃의 상태와 꽃가루의 냄새를 잘 감지하여 꽃가루가 성숙한 꽃들만 선택적으로 방문

• 가슴 근육과 날개를 빠르게 진동시켜 꽃가루를 모으는 과정에서 수정을 돕는 특성을 지녀 ‘진동수분형 꽃벌’이라고 불림
  • 약(約)을 큰 턱 사이에 물고 가슴의 근육과 앞뒤날개를 아주 빠르게 진동시켜서 꽃가루를 몸의 털뭉치에 붙임

    ‘약’은 수술 끝에 붙어서 꽃가루를 만드는 꽃밥 주머니 모양의 부분

    • 몸에 묻은 꽃가루를 양쪽 뒷다리 허벅지 부위에 있는 꽃가루 바구니에 모아 직경 2～3mm의 꽃가루단자 형태로 만들어 운반
  • 토마토의 경우 하루 5～12회 집 밖으로 나가 회당 50～220개의 꽃을 방문하며, 1개 꽃에 머무는 시간은 약 2～10초 정도

    우아하게 꽃과 꽃 사이를 넘나드는 모습은 김연아 선수처럼 스포츠에서 매우 뛰어난 기술을 펼친 선수를 비유할 때 인용하기도 함(‘13, AP통신)

  뒤영벌에 대한 흥미로운 과학 탐구!

  뒤영벌과 연쇄살인범의 공통점(‘08, 뉴사이언티스), 뱃속의 세균까지 동료들과 나누는 뒤영벌(’11, 조선비즈) 등 재미있는 연구들이 추진

  • 영국 런던대학 연구팀은 꽃을 방문하는 뒤영벌의 습성을 시뮬레이션 하여 연쇄살인범 추적을 위한 GP(Geographical profiling)시스템 개발에 이용
  • 스위스연방 공대 연구진은 새끼벌이 동료 배설물을 섭취하는 것은 장내 세균을 전달받아 집단을 몰살시킬 수 있는 무서운 전염병을 막기 위한 행동임을 입증
• 토마토, 가지 등 꿀이 없는 가지과(科) 작물의 수정에 효과가 크고, 좁은 공간에 대한 적응성이 높아 시설원예작물에 매우 적합
  • 작물에 따라 방사량이 다르며, 토마토에는 990㎡에 1봉군(110～ 120마리), 방울토마토는 660㎡에 1봉군을 배치하는 것이 일반적

    시설토마토 재배 면적이 늘어나면서 유럽은 거의 100%, 우리나라는 약 40% 정도가 토마토 재배에 뒤영벌을 사용(‘12, 농촌진흥청)

  • 꿀벌에 비해 저온이나 악천후에 활동성이 높아 이상기온 발생 시에도 방화활동이 우수하며, 성격도 온순
    • 꿀벌은 날아다니는 성질이 강해 작은 사육통에서 키울 수 없지만, 뒤영벌은 작은 상자에서도 집을 짓고 잘 자라 대량사육이 쉬운 편

과수(果樹)계에선 독보적인 뿔가위벌류

• 뿔가위벌류는 온대지방인 유라시아지역과 북중미에서, 무리를 짓지 않고 단독으로 생활하며 주로 낙엽과수의 화분을 매개
  • 전 세계에 약 250여종이 분포하며, 국내에는 머리뿔가위벌, 뿔가위벌, 능금뿔가위벌 등 9종이 존재
  • 암컷과 수컷으로 구성된 단독성 벌로, 머리 부분은 흑갈색이고 머리에 뿔이 있으며, 배에 광택이 나는 것이 특징
    • 꿀벌과 비슷한 모습이나 더 크고 몸의 색깔이 짙으며, 뒷다리에 꽃가루 솔이 없고, 암컷의 배 등면에 꽃가루 솔이 있음
    • 1년에 1세대의 생활사를 가지는데 9월부터 이듬해 3월까지는 월동을 하고, 4월부터 6월까지 활발하게 활동
    • 암컷 성충이 꽃가루단자가 들어 있는 산란용 독방에 일생동안 20～30개의 알을 낳으며, 유충은 꽃가루를 먹고 성장

  머리뿔가위벌(암컷)

  수분활동

  대롱(벌집)

  과수원 방사

  • 대나무 또는 갈대 줄기 속에 집을 짓는 것이 특징으로, 사과, 배 등의 장미과 식물을 선호
    • 집짓기는 암컷성충이 하는데, 집 지을 소통 내부의 불순물을 제거하고 꽃가루를 모은 후, 알을 낳고 산란용 방을 만듦

      집 지을 소통은 길이 15～20㎝, 직경 6～7㎝의 대나무나 갈대가 적당하며, 벌집 1개당 10개 정도의 산란용 독방을 만들어 산란

• 알팔파 등 목초생산을 위해 처음 이용하였으며, 일본에서 사과에 가장 적합한 화분매개곤충으로 인정받은 후 전 세계로 확산
  • 활동범위가 과수원내에 집중되어 인근 과수원의 농약살포에도 영향이 적으며, 관리 및 증식도 비교적 쉬운 것이 장점
    • 활동거리가 50～60m로 꿀벌에 비해 짧고 귀소성이 강해, 한 번만 벌 종자를 들여오면 농가주변에서 자체적으로 증식
  • 사과꽃은 다른 꽃에 비해 꿀 함량이 적은 편이지만, 가위벌류는 꽃가루가 주 먹이이기 때문에 효율이 꿀벌보다 높음
    • 하루에 꿀벌이 720 송이를 방문하는 반면, 머리뿔가위벌은 4천 송이가 넘는 꽃을 방문하며 암술머리와의 접촉율이 약 100%

      머리뿔가위벌의 화분매개능력은 꿀벌보다 82배나 높은 것으로 평가되고 있으며, 사과 꽃의 수정률은 꿀벌에 비해 80% 이상 높은 편

    • 뿔가위벌류의 대표 선수인 머리뿔가위벌은 관리가 편리하고 효과가 좋아 현재 보급된 화분매개용 꿀벌의 대체종으로 보급이 증가

      과수원에서의 이용은 사과원의 경우 3,310㎡ 이하 면적에 750마리 이상, 단감과 자두에는 500～750마리 정도를 방사

• ‘94년부터 정부의 지원으로 토종 가위벌류의 대량 증식기술이 보급되어, 현재는 지자체 및 농가 단위에서 생산 중
  • ‘07년 총 53만 마리가 생산되어, 그중 예천곤충연구소와 경상북도 잠사곤충사업장에서 56.2%를, 나머지 43.8%는 34개 농가에서 생산

  우리나라 화분매개곤충 얼마나 이용되나?

  시설재배 면적의 확대와 더불어 노동력 절감과 품질 개선을 위해 화분매개 곤충의 이용이 점차 확대되는 추세(‘13, 농촌진흥청)

  • ‘11년 10가지 채소 작목에서 화분매개곤충 이용은 전체 재배 면적의 48.4%인 21,138.1㏊이며, 꿀벌이 83.2%, 뒤영벌이 14.2%, 혼합사용이 2.5%를 차지
  • ‘11년 9가지 과수에서는 전체 재배 면적의 14.1%인 12,130.3㏊이며, 꿀벌이 67.9%, 뒤영벌이 12.1%, 뿔가위벌류가 16.0%, 세 가지 혼합사용이 4.0%를 차지

새로운 화분매개곤충을 찾기 위한 노력

• 농작물의 수확량과 품질에 큰 영향을 끼치는 화분매개곤충 개발에 대한 세계의 노력은 계속 증가하는 추세
  • 후보곤충의 개발은 상업적인 측면 뿐 아니라 지구온난화, 외래 곤충이나 해충, 기생충 등에 의한 피해까지 종합적으로 고려
    • 지역에 최적화된 토착곤충을 화분매개곤충으로 사용할 경우, 서식환경에 잘 적응하며 번식노력 요구가 낮기 때문
  • ‘06년부터 미국 텍사스주(州)에서는 자생벌을 활용하기 위해 자생벌에 적합한 인공벌집 설치 실험이 진행(‘06, KISTI)
    • 꿀벌의 천적인 아프리카 벌이나 응애로 인한 피해를 방지하기 위해 시작되었으며 텍사스 주내에만 500여 종이 있는 것으로 추정
    • 벌통에서 생활하지 않을 뿐 아니라 대부분 화분을 채집하는 독립 생활 습성을 가지고 있어 천적피해로부터 비교적 안전

      200개체 정도의 벌들이 2만 개체의 꿀벌이 하는 일과 동일한 능력을 보여주며 특정한 작물에 생활사와 맞춰진 생활습성도 장점

  알팔파가위벌

  알칼리벌

  꼬마꿀벌

  배짧은꽃등에

• 세계적으로 관심을 받고 있는 것들로는 알팔파가위벌, 알칼리벌, 꼬마꿀벌 등이 있으며 이에 대한 연구가 활발
  • 알팔파가위벌은 중동과 동부유럽이 원산지로 미국에서는 방목용 초지의 알팔파를 관리하는 용도로 개발
  • 알칼리벌도 알팔파가위벌과 같은 목적으로 미국에서 개발된 벌로, 목초류의 화분매개에 최적화
    • 목초에 최적화되어 있어 별도의 먹이관리 등의 관리 없이도 개체 수가 몇 년간 일정 수준으로 유지
  • 최근 일본에서 관심을 받고 있는 꼬마꿀벌은 원래 열대지방 원산으로 원주민들이 꿀과 프로폴리스를 얻기 위해 키우던 종
    • 일본에서는 딸기의 시설재배지에서 뒤영벌을 대신할 목적으로 연구 중이며 꿀 등의 추가적인 소득의 발생도 기대
  • 이외에 자생벌이나 방화곤충 중 꽃등에와 같이 비교적 꽃 방문 횟수가 높거나 환경저항성이 높은 종들도 연구가 진행
• 국내에서는 토종 뒤영벌류를 대상으로 수입 뒤영벌을 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있음
  • 대표적인 것으로는 우리가 잘 아는 호박벌로 서양뒤영벌의 대체가능성이 가장 높은 것으로 평가
    • 우리나라에는 주로 중북부 지역을 중심으로 분포하며, 봉군 형성과 화분매개 능력이 다른 토종 보다 우수함
  • 그 외에 삿포로뒤영벌이나 좀뒤영벌 등의 우리나라 토착벌류도 수입뒤영벌을 대체할만한 후보
    • 삽포로뒤영벌은 외관이나 활동성이 서양뒤영벌과 가장 유사하고 호박벌과 대등한 봉군세력을 가짐

      좀뒤영벌은 식물 육종과 같은 특정한 목적에 매우 적합한 곤충

  꼬마꽃등에

  호박벌

  삽포로뒤영벌

  좀뒤영벌

벌레가 아닌 곤충의 시대를 준비

• 벌레라는 부정적 시각에서 곤충이라는 긍정적인 시각으로 바꿔 전혀 다른 곤충의 세계와 그 가치를 이해할 필요
  • 곤충은 인류보다 먼저 지구에 나타나 현재까지 생존하고 있으며 종(種) 다양성이나 규모 면에서도 단연 최고인 생물군
    • 아직도 미지의 세계가 많은 유망자원이나 잠재적 가치에 비해 문화나 사회측면에서 ‘벌레’에 대한 부정적인 인식이 강함
  • 최근에는 자연환경의 이상유무가 사회적인 문제로 다루어질 만큼 생활과 밀접해지면서 곤충의 재인식 필요성이 증가
    • 자연환경의 미세한 변화에도 민감하게 반응하여 생활주기나 서식지역이 바뀌기 때문에 환경파괴의 심각성을 잘 보여줌

      가장 화려한 패션의 중심지인 서울 압구정동에는 저녁만 되면 수많은 동양 하루살이 떼의 출몰로 시민들의 불편이 증가(‘13.6.1, KBS, SBS 등)

지구 최대의 생물자원에 대한 체계적인 R&D가 필요

• 선진국에서는 고부가가치 산업소재의 원료, 식의약 소재, 농업생산 등 다양한 분야의 연구가 진행되고 있으나 우리나라는 초기단계
  • 전 세계 동물군의 3/4를 차지하는 유용자원이며 매년 3,000여 종이 새롭게 보고되고 있는 거대 자원
    • 선진국에서는 전통의학이 발달했던 고대 문명권의 지식을 활용하여 신약소재, 산업소재 등을 발굴하는데 집중
  • 우리나라는 기초과학으로 취급되어 인지도나 선호도가 낮은 학문으로 이로 인한 인력부족도 시급한 형편
    • 세계적으로 볼 때 농업적 활용을 제외한 다른 분야에서의 연구는 매우 취약하고 국가나 민간의 투자도 부족

      건국 초기의 대과학자 석주명 선생의 세계적인 업적도 제대로 알려지지 않았을 정도로 사회, 문화, 과학적 기반이 미흡한 상태

  • 국내 시장여건, 기업투자 정도를 평가하여 가장 우선순위가 높은 농업관련 연구에 집중투자가 필요
    • 이미 상품화된 시장도 넓고 한 때 세계 3위의 산업곤충생산 업체로 급부상했던 노하우도 보존된 분야

      전문 인력이 부족한 대신 인적네트워크가 잘 발달되어 있어 국가적 연구 주제를 수행하는 데는 부족함이 없는 상태

    • 농업생산을 중심으로 생태계 유지, 환경파괴 지표 등 자연생태에 대한 연구로 점차 확대하는 전략이 필요

산업 가치에 공익적 가치를 더한 기술정책을 기대

• 우리 농업정책은 선진국 수준의 식량확보, 산업화를 꾀할 수 있는 수준에 도달하였으나 생태환경을 고려한 정책은 다소 늦은 형편
  • 곤충산업의 경우, 애완․천적 등 현재 급부상하고 있는 분야에 정책이 집중되어 산업자체의 특성을 제대로 살려내는 것이 미흡
    • 곤충은 생물이므로 자연 생태에 영향을 받기 때문에 환경, 생태 위생, 레저 등을 종합적으로 고려하여 확대할 필요
  • 국내 농업계 대학의 감소 등 곤충관련 연구기반이 감소되는 것을 고려한 기반확충 투자와 지자체와의 협력투자도 검토

    지자체의 곤충산업 육성정책이 중복투자나 지나친 경쟁체제로 흐르지 않도록 차별화, 협력화를 국가차원에서 관리하는 방안도 검토가 요구

[부록] : 기타 야생 방화곤충들