왜 어떤 동물들은 겨울이 되면 꼼짝도 안 하고 잠만 잘까?

겨울잠 중인 식용잠쥐. 사진: Krzysztof Dreszer

사진 출처·라이선스: Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

===

혹시 이런 생각 해보신 적 있으세요? "저 동물들은 대체 어떻게 몇 달씩 아무것도 안 먹고 잠만 자는 거지?" 저도 어릴 때 곰이 겨울잠 자는 걸 처음 알았을 때 정말 신기했거든요. 사람은 하루만 굶어도 배고파서 힘든데, 곰은 어떻게 반년을 버티는 걸까요?

오늘은 이 놀라운 자연의 생존 전략, 바로 '겨울잠'에 대해서 이야기해볼까 해요. 단순히 "추우니까 잔다" 정도로 알고 계셨다면, 이 글을 읽고 나면 생각이 좀 달라지실 거예요. 겨울잠 속에는 수백만 년의 진화가 만들어낸 정교한 생존 메커니즘이 숨어있거든요.

잠깐, 겨울잠이 정확히 뭔가요?

우선 용어부터 정리하고 가볼게요. 겨울잠은 영어로 'Hibernation'이라고 하는데요, 라틴어 'hibernare(겨울을 나다)'에서 온 말이에요. 그런데 여기서 재밌는 점이 있어요. 우리가 흔히 '겨울잠'이라고 부르는 현상이 사실 동물마다 완전히 다른 방식으로 일어난다는 거죠.

크게 나누면 두 가지 유형이 있어요.

첫 번째는 '진짜 동면(True hibernation)'이에요. 체온이 거의 외부 온도 수준까지 떨어지고, 심장 박동수와 호흡이 극도로 느려지는 상태를 말해요. 북극 땅다람쥐 같은 경우는 체온이 영하 3도까지 떨어지는데도 혈액이 얼지 않는다고 하니, 정말 대단하지 않나요?

두 번째는 '겨울 휴면(Winter lethargy)' 또는 '동면 유사 상태'예요. 곰이 대표적인데요, 곰은 체온이 약 31~35도 정도로만 떨어지고, 잠에서 쉽게 깨어날 수 있어요. 엄밀히 말하면 진짜 동면은 아닌 셈이죠. 그래서 과학자들 중에는 곰의 겨울잠을 'torpor(무기력 상태)'라고 부르는 분들도 있어요.

자, 이제 본격적으로 왜 동물들이 겨울잠을 자는지 살펴볼게요. 생각보다 복잡하고, 동물마다 이유가 다르답니다.

1. 변온동물: "몸이 따라주지 않으니까요"

개구리, 뱀, 도마뱀, 거북이... 이런 동물들을 '변온동물'이라고 불러요. 영어로는 'cold-blooded animal'이라고 하는데, 직역하면 '냉혈동물'이 되죠. 근데 사실 피가 차가운 게 아니라, 외부 온도에 따라 체온이 변한다는 뜻이에요.

음... 이게 무슨 뜻이냐면요, 이 동물들은 우리처럼 몸 안에서 열을 만들어내는 능력이 거의 없어요. 그래서 바깥 온도가 내려가면 체온도 같이 내려가죠. 날씨가 따뜻할 때는 햇볕을 쬐면서 체온을 올리고, 더우면 그늘로 들어가서 체온을 낮추는 식으로 조절해요.

그런데 겨울이 되면 어떻게 될까요?

기온이 뚝 떨어지면 체온도 덩달아 내려가요. 문제는 체온이 일정 수준 이하로 떨어지면 몸을 움직일 수가 없다는 거예요. 근육이 제대로 작동하지 않고, 신경 반응도 느려지거든요. 쉽게 말해서, 몸이 굳어버리는 거죠.

실제로 늦가을에 느릿느릿 움직이는 뱀이나 개구리를 본 적 있으신가요? 그게 바로 체온이 떨어지면서 신진대사가 느려지는 현상이에요. 이 상태로 밖에 있으면... 네, 얼어 죽을 수 있어요.

그래서 변온동물들은 겨울이 오기 전에 땅속이나 물속, 낙엽 더미 같은 곳으로 들어가서 겨울잠에 들어가요. 흥미로운 건, 이들은 선택의 여지가 없다는 점이에요. 추위에서 활동할 수 있는 에너지를 만들어낼 수 없으니까, 그냥 잠자는 수밖에 없는 거죠.

근데 여기서 궁금한 점이 하나 있어요. 얼어 죽지 않고 어떻게 버티는 걸까요?

변온동물들의 몸속에는 특별한 물질이 있어요. 일종의 '천연 부동액' 같은 건데요, 이게 세포가 얼어서 터지는 걸 막아줘요. 예를 들어, 숲개구리(Wood frog) 같은 경우는 몸의 65%까지 얼어도 살아남을 수 있다고 해요. 심장도 멈추고, 뇌 활동도 멈추지만, 봄이 되면 다시 녹아서 멀쩡하게 활동한다니... 자연의 신비가 따로 없죠?

여담인데요, 변온동물들은 여름에도 잠을 자는 경우가 있어요. '하면(夏眠, Aestivation)'이라고 하는데, 너무 덥고 건조할 때 에너지 소비를 줄이려고 잠에 드는 거예요. 아프리카나 호주의 사막에 사는 개구리들이 대표적이에요. 생존을 위해서라면 겨울이든 여름이든 잠을 자는 거죠.

2. 작은 포유동물들: "열이 너무 빨리 새나가요"

자, 이제 다람쥐나 고슴도치 같은 작은 포유동물 이야기를 해볼게요. 이 동물들은 변온동물과는 달리 '항온동물'이에요. 즉, 스스로 열을 만들어서 체온을 일정하게 유지할 수 있다는 뜻이죠.

"그러면 왜 겨울잠을 자는 거예요? 열을 만들 수 있으면 그냥 활동하면 되잖아요?"

좋은 질문이에요. 여기에는 물리학적인 이유가 있어요. 바로 '표면적 대 부피 비율' 때문이에요.

음, 좀 어렵게 들릴 수 있는데요, 쉽게 설명해볼게요. 몸집이 작은 동물은 몸집에 비해 피부 면적(표면적)이 상대적으로 넓어요. 그런데 열은 피부를 통해 빠져나가거든요. 그래서 작은 동물일수록 열이 더 빨리 새나가는 거예요.

예를 들어볼까요? 커다란 곰은 체중에 비해 피부 면적이 상대적으로 좁아서 열을 잘 보존해요. 반면에 작은 다람쥐는 체중에 비해 피부 면적이 넓어서 열이 훨씬 빨리 빠져나가죠.

결과적으로 뭐가 문제냐면요...

작은 포유동물들은 겨울에 체온을 유지하려면 엄청난 양의 에너지가 필요해요. 추운 날씨에 열을 계속 만들어내야 하는데, 그러려면 음식을 끊임없이 먹어야 하거든요. 근데 겨울에는 먹이가 부족하잖아요? 그래서 에너지를 아끼기 위해 겨울잠을 선택하는 거예요.

다람쥐의 겨울잠을 예로 들어볼게요.

평소에 활동할 때 다람쥐의 심장은 1분에 약 150회 정도 뛰어요. 그런데 겨울잠에 들어가면? 1분에 고작 5회 정도만 뛰어요. 거의 30분의 1로 줄어드는 거죠! 체온도 37도에서 약 3~5도까지 떨어지고요. 이렇게 되면 에너지 소비가 극도로 줄어들어서, 가을에 저장해둔 지방만으로 몇 달을 버틸 수 있는 거예요.

참, 원래 글에서 '삵'이 겨울잠을 자는 동물로 언급되어 있었는데요, 사실 삵은 겨울잠을 자지 않아요. 삵은 고양이과 동물이라 몸집도 어느 정도 있고, 겨울에도 사냥을 하면서 활동해요. 아마 다른 동물과 혼동된 것 같네요.

겨울잠 자는 작은 포유동물들의 예를 좀 더 들어볼게요:

• 다람쥐: 가장 대표적이죠. 가을에 도토리를 열심히 모아서 저장해두고, 겨울잠 중간중간 깨어나서 먹기도 해요.
• 고슴도치: 낙엽 더미나 땅속에서 겨울잠을 자요. 체온이 5도 정도까지 떨어져요.
• 박쥐: 동굴이나 폐광 같은 곳에 모여서 겨울잠을 자요. 심장 박동이 분당 400회에서 25회까지 떨어진다고 해요.
• 겨울잠쥐(Dormouse): 이름부터 '잠쥐'잖아요. 1년 중 6개월 이상을 잠자는 데 쓴다고 해요.
  
  

그런데 재밌는 사실이 있어요. 작은 동물들은 겨울잠 도중에 주기적으로 깨어난다는 거예요. 왜 그럴까요? 여러 가지 이유가 있는데요, 대표적으로는:

1. 면역 시스템을 활성화하기 위해서 (동면 중에는 면역력이 떨어져요)
2. 축적된 노폐물을 배출하기 위해서
3. 신경 시스템을 유지하기 위해서 (너무 오래 쓰지 않으면 기능이 떨어질 수 있어요)

그래서 겨울잠은 그냥 쭉 자는 게 아니라, '자고 → 잠깐 깨고 → 다시 자고'를 반복하는 패턴이에요. 이걸 'torpor bout'라고 부르는데요, 일종의 '수면 사이클' 같은 거죠.

3. 곰의 겨울잠: "먹을 게 없으니까요"

자, 이제 가장 유명한 겨울잠 동물, 곰 이야기를 해볼게요. 곰의 겨울잠은 앞서 말한 두 그룹과는 또 달라요.

일단 곰은 몸집이 커요. 앞에서 말했듯이, 몸집이 크면 열을 잘 보존할 수 있어요. 그래서 곰은 이론적으로는 겨울에도 충분히 활동할 수 있어요. 실제로 동물원의 곰들은 겨울에도 잠을 자지 않거든요. 왜냐면 먹이가 꾸준히 제공되니까요.

그렇다면 야생의 곰은 왜 겨울잠을 잘까요?

바로 먹이 때문이에요. 곰은 잡식성이에요. 식물 열매, 곤충, 물고기, 작은 동물 등 다양한 걸 먹죠. 근데 겨울이 되면 이 먹이들이 거의 다 사라져요. 나무 열매도 없고, 곤충도 없고, 물고기 잡기도 어려워지고... 먹을 게 없는 거예요.

그래서 곰은 선택을 해야 해요. 먹이를 찾아 헤매면서 에너지를 소비하느냐, 아니면 잠을 자면서 에너지를 아끼느냐. 당연히 후자가 효율적이죠?

곰의 겨울잠은 이런 특징이 있어요:

1. 체온이 크게 떨어지지 않아요: 보통 37도에서 31~35도 정도로만 떨어져요. 다람쥐처럼 체온이 5도까지 떨어지는 것과는 완전 달라요.
   
   
2. 깨어나기 쉬워요: 위험이 닥치면 금방 깨어나서 대응할 수 있어요. 그래서 겨울잠 자는 곰을 건드리면... 음, 상당히 위험하다고 해요.
   
   
3. 배설을 하지 않아요: 이게 정말 신기한 점인데요, 곰은 겨울잠 동안 소변도 대변도 보지 않아요. 몸속에서 노폐물을 재활용해서 단백질로 바꾼다고 해요. 근육 손실을 막기 위해서라고 하네요.
   
   
4. 출산도 해요: 암컷 곰은 겨울잠 중에 새끼를 낳아요! 가을에 임신해서 겨울잠 자는 동안 출산하고, 새끼에게 젖을 먹여요. 봄에 깨어날 때쯤이면 새끼가 어느 정도 자라있죠.
   
   

근데 여기서 재밌는 예외가 있어요. 바로 북극곰이에요.

북극곰은 곰인데도 겨울잠을 자지 않아요. 왜냐면 북극곰의 주식은 물범이거든요. 물범은 겨울에도 잡을 수 있어요. 오히려 얼음이 얼어붙는 겨울이 물범 사냥하기 더 좋은 시즌이에요. 그래서 북극곰은 겨울에도 열심히 활동해요.

다만, 예외가 있어요. 임신한 암컷 북극곰은 굴을 파고 들어가서 새끼를 낳고 기르는 기간 동안 '출산 동면'을 해요. 이건 겨울잠이라기보다는 새끼를 안전하게 키우기 위한 행동에 가까워요.

4. 동면 vs 동면: 개구리와 곰의 겨울잠이 완전히 다른 이유

자, 여기서 정리를 좀 해볼게요. 같은 '겨울잠'이라고 불리지만, 개구리의 겨울잠과 곰의 겨울잠은 완전히 다른 현상이에요.

구분	개구리(변온동물)	곰(항온동물)
왜 자는가?	체온이 떨어져서 움직일 수 없음	먹이가 없어서 에너지 절약
체온	외부 온도와 거의 같음 (0~4도)	31~35도 유지
깨어나기	외부 온도가 올라야 깨어남	언제든 깨어날 수 있음
선택의 여지	없음 (어쩔 수 없이)	있음 (전략적 선택)
에너지원	체내 저장된 당분/지방	축적된 지방

이렇게 보면, 변온동물의 겨울잠은 '생존을 위한 불가피한 휴면'이고, 곰의 겨울잠은 '에너지 효율을 위한 전략적 휴식'이라고 할 수 있겠죠?

5. 겨울잠, 왜 과학자들이 주목하는 걸까요?

여기서 끝이 아니에요. 최근에는 겨울잠을 자는 동물들에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있어요. 왜냐면, 이 동물들의 생리 현상 속에 인간에게 적용할 수 있는 비밀이 숨어있거든요.

1) 우주여행에 적용

NASA에서는 북극 땅다람쥐의 동면 연구에 자금을 지원하고 있어요. 왜냐면 인간이 화성까지 가려면 약 7개월이 걸리는데, 이 긴 여행 동안 승무원들의 식량, 물, 산소를 어떻게 공급할지가 큰 문제거든요.

만약 인간을 '인공 동면' 상태로 만들 수 있다면? 에너지 소비를 극도로 줄여서 보급품 양을 확 줄일 수 있겠죠. SF 영화에서나 보던 '콜드슬립'이 현실이 될 수도 있는 거예요!

2) 치매 연구

다람쥐는 겨울잠에 들어가면 뇌의 시냅스(뉴런 연결부)가 끊어져요. 근데 깨어나면 다시 복원된다고 해요. 과학자들은 이 메커니즘을 연구해서 알츠하이머 같은 치매 치료에 적용할 수 있을지 연구하고 있어요.

3) 비만 치료

겨울잠 자는 동물들은 가을에 엄청나게 살을 찌워요. 근데 건강 문제가 없어요. 왜냐면 이 지방이 겨울 동안 효율적으로 사용되도록 몸이 설계되어 있거든요. 이 원리를 연구하면 인간의 비만 치료에 도움이 될 수도 있겠죠.

4) 외과 수술

동면 상태에서는 출혈이 거의 없다고 해요. 만약 사람을 일시적으로 동면 유사 상태로 만들 수 있다면, 외과 수술 시 출혈 없이 진행할 수 있지 않을까요? 실제로 이런 연구가 진행되고 있어요.

6. 기후변화와 겨울잠의 미래

마지막으로 조금 걱정되는 이야기를 해볼게요. 바로 기후변화가 겨울잠 동물들에게 미치는 영향이에요.

최근 연구에 따르면, 기후변화로 인해 일부 동물들의 겨울잠 패턴이 바뀌고 있대요. 예를 들어, 미국 콜로라도의 얼룩다람쥐(Golden-mantled ground squirrel)는 예전보다 겨울잠을 짧게 자는 경향이 있다고 해요. 기온이 올라가니까 더 일찍 깨어나는 거죠.

문제는 뭐냐면...

동물들이 일찍 깨어나면, 아직 먹이가 충분하지 않을 수 있어요. 식물이 덜 자랐거나, 곤충이 아직 활동하지 않거나... 그러면 먹이 부족으로 힘들어질 수 있죠.

또 다른 문제는, 겨울잠 중간에 깨어나는 빈도가 늘어난다는 거예요. 따뜻한 날이 갑자기 찾아오면 동물들이 '봄인가?' 하고 깨어났다가 다시 추워지면 곤란해지거든요. 이런 식으로 에너지를 낭비하면 겨울을 버티기 어려워질 수 있어요.

어떤 연구에서는 북극 땅다람쥐가 아예 겨울잠을 자지 않게 되는 사례도 보고됐대요. 기후변화로 먹이가 겨울에도 어느 정도 있으니까, 굳이 잠을 자지 않아도 되는 거죠. 이게 좋은 건지 나쁜 건지는... 아직 더 연구가 필요해요.

마무리: 자연의 지혜를 배우다

지금까지 겨울잠에 대해 꽤 깊이 들어가봤는데요, 어떠셨어요? 저는 이 글을 쓰면서 다시 한번 자연의 경이로움에 감탄했어요.

생각해보면, 겨울잠은 동물들이 수백만 년에 걸쳐 개발한 생존 전략이에요. 변온동물은 어쩔 수 없이, 작은 포유동물은 효율을 위해, 곰은 먹이가 없어서... 저마다의 이유로 겨울을 견디는 방법을 찾은 거죠.

그리고 이 동물들의 비밀 속에서 인간도 배울 점이 많다는 게 흥미롭지 않나요? 우주여행, 치매 치료, 외과 수술... 겨울잠 연구가 앞으로 어떤 혁신을 가져올지 정말 기대돼요.

혹시 이번 겨울에 겨울잠 자는 동물을 보게 되면, 그냥 지나치지 말고 한번 생각해보세요. "저 녀석, 지금 엄청난 생존 전략을 실행 중이구나" 하고요. 그리고 혹시 건드리진 마세요... 특히 곰은요. 깨우면 진짜 위험하다고 하니까요.

여러분은 어떻게 생각하세요? 사람도 겨울잠을 잘 수 있다면 좋겠다고 생각하시나요? 저는 솔직히... 봄까지 쭉 자고 싶을 때가 가끔 있어요. 물론 불가능하겠지만요. 댓글로 여러분의 생각을 나눠주세요!

함께 읽기

겨울을 버티는 방식은 집 주변에서 만나는 동물의 행동과 생존 방식에서 다루는 적응의 한 갈래입니다. 계절에 따라 장거리를 이동하는 새는 제비의 이동과 번식, 물속에서 산소를 얻는 과정은 물고기의 호흡, 다리 없이 이동하는 방식은 뱀의 이동에서 이어 읽을 수 있습니다.

---

참조

1. 위키백과 - 겨울잠 (https://ko.wikipedia.org/wiki/겨울잠)
2. 사이언스타임즈 - 동물들은 어떻게 겨울잠을 잘까? (2021.10.08)
3. 중앙일보 - [NIE] 겨울잠 자는 동물들의 생존 비법은 (2006.11.26)
4. 한겨레 - '북극 땅다람쥐'의 신기한 동면 비밀, 장거리 우주여행 '열쇠' 물어다 줄까 (2023.02.02)
5. 민족의학신문 - 개구리와 곰의 겨울잠은 다르다 (2006.11.24)
6. 월간조선 - 사람을 인공 동면시키면 출혈 없이 외과수술 가능 (2008.02)
7. 월간산 - 테마특집: 겨울잠 자는 동물들 (2019.01.30)
8. 매일경제 - 겨울잠 자는 다람쥐, 덕분에 치매 연구 힘 받죠 (2019.11.20)
9. 뉴스퀘스트 - 북극땅다람쥐, 이제는 겨울잠 안 자… 기후변화로 동면 패턴 바꿔 (2023.05.30)
10. 한국과학기술정보연구원 - 동물이 겨울잠을 자는 이유 (2007.12.06)