벌새

1. 개요

벌새는 벌새목에 속하는 조류로, 2023년 기준으로 366종이 확인되었다. 벌새과는 쏙독새목에 속한다는 견해도 존재한다. 벌새는 몸길이가 6cm에서 20g 정도의 작은 크기를 가지며, 헬리콥터처럼 자유자재로 비행할 수 있는 날개와 꿀을 빨아먹기에 적합한 부리를 가지고 있다. 주로 꽃의 꿀을 먹고 곤충을 섭취하며, 매우 높은 신진대사율을 보인다. 아메리카 대륙에 분포하며, 다양한 울음소리와 시각 능력을 가지고 있다. 벌새는 문화적 상징으로 사용되기도 하며, 꿀을 먹이로 제공하여 사육하기도 한다. 서식지 감소, 기후 변화 등으로 인해 일부 종의 개체 수가 감소하는 위협에 직면해 있다.

2. 계통 분류

벌새과는 전통적으로 쏙독새목에 속했지만, 최근 분자 계통 연구에 따라 별도의 벌새목으로 분류되기도 한다. 벌새과는 크게 9개의 주요 분지군으로 나뉜다.

다음은 수좌류의 계통 분류이다.

분자계통유전학 연구는 주요 벌새 그룹 간의 관계를 밝혀냈다. 아래의 분지도에서 영어 이름은 1997년에 소개된 것이고, 학명은 2013년에 소개된 것이다.

전통적으로는 Hermits^영어가 나머지 벌새과(nonhermits)와 자매군이라고 생각되어 각각 사막벌새아과, 벌새아과로 분류되었다. DNA잡종화법에 의해 벌새아과에는 6개(벌새과 전체로는 7개)의 계통이 확인되었다.

염기서열 분자 서열의 시대가 되어, 과거에는 샘플링되지 않았던 속에서 추가로 2개의 계통이 발견되었다. 그 중 큰벌새(Patagona)는 1속 1종으로 벌새아과 내부의 1계통을 이루었지만, 황금벌새속(Topaza)와 흰목벌새속(Florisuga)으로 이루어진 Topazes^영어는 기저적인 계통이며 나머지 벌새과 전체와 자매군이다. 이에 따라 전통적인 벌새아과는 단계통이 아니므로, Topazes^영어를 황금벌새아과(Topazinae)로 분리하는 경우도 있다. 하지만 벌새과 기저의 계통은 불확실하며, 벌새아과+황금벌새아과가 단계통일 가능성은 완전히 부정되지 않았다.

3. 형태

벌새는 알려진 가장 작은 새이자 살아있는 가장 작은 조류 수각류 공룡이다. 약 366종에 이르는 벌새의 무게는 2g에서 최대 20g까지 다양하다. 쿠바에 서식하는 꿀벌새(Mellisuga helenae)는 몸길이가 겨우 6cm이고 무게는 약 2g에 불과하며, 세계에서 가장 작은 새이자 가장 작은 온혈 척추동물이다.

벌새는 특징적으로 길고 가는 부리(bills)를 가지고 있으며, 이는 곧거나(길이가 다양함) 또는 심하게 굽어 있을 수 있다. 벌새는 비교적 길고 칼날 모양의 날개를 가진 콤팩트한 몸체를 가지고 있으며, 해당 날개의 해부학적 구조는 모든 방향으로 헬리콥터와 같은 비행을 가능하게 하고, 정지 비행도 가능하게 한다. 특히 정지 비행 중에는 날갯짓이 윙윙거리는 소리를 낸다.

벌새의 다리는 짧고, 발은 세 개의 발가락이 앞으로, 한 개의 발가락이 뒤로 향하는 형태(엄지발가락)이다.

암수는 깃털 색깔이 다르며, 수컷은 머리, 목, 날개, 가슴 깃털에 독특한 광택과 장식이 있다. 수컷에서 가장 전형적인 깃털 장식은 목덜미에 있는 턱받이(gorget)이다.

벌새의 부리 모양은 먹이 섭취 방식에 맞춰 다양하게 진화했다. 벌새 부리의 길이는 매우 다양하다.

4. 생태

벌새는 특징적으로 길고 가는 부리를 가지고 있으며, 곧거나 굽어 있을 수 있다. 꿀벌벌새는 세계에서 가장 작은 새로, 길이가 6cm, 무게는 약 2g에 불과하다.

벌새는 비교적 길고 칼날 모양의 날개를 가진 콤팩트한 몸체를 가지고 있으며, 모든 방향으로 헬리콥터처럼 비행하며 정지 비행(호버링)도 가능하다. 정지 비행 중에는 날갯짓이 윙윙거리는 소리를 내는데, 이는 다른 새들에게 경고하는 역할을 한다.

벌새의 다리는 짧고, 발은 세 개의 발가락이 앞으로, 한 개의 발가락이 뒤로 향하는 형태(조족형)이다. 벌새는 발을 사용하여 앉거나, 깃털을 손질하거나, 둥지를 만들거나, 싸움 중 상대의 깃털을 잡는 데 사용한다. 이륙 시 추진력을 얻기 위해 다리를 피스톤처럼 사용하지만, 다리가 짧기 때문에 다른 새들에 비해 추진력이 약하다. 비행 중에는 발이 몸 아래로 접혀 있어 최적의 공기역학적 특성과 기동성을 제공한다.

벌새의 최고 비행 속도는 15m/s를 초과하며, 일부 수컷 종은 구애 행위 중 암컷 위 30m 높이에서 시속 약 23m/s의 속도로 급강하한다. 암컷과 수컷은 깃털 색깔이 다르며, 수컷은 머리, 목, 날개, 가슴 깃털에 독특한 광택과 장식이 있다. 수컷의 가장 전형적인 깃털 장식은 목덜미에 있는 턱받이(gorget)로, 시야각에 따라 광채가 바뀌어 암컷을 유인하고 수컷 경쟁자를 영역에서 쫓아내는 역할을 한다.

벌새는 꽃의 꿀에서 당을 얻어 높은 신진대사율을 유지하며, 초당 최대 80회에 이르는 매우 빠른 날갯짓을 한다. 섭취한 당으로 신진대사 요구량의 최대 100%를 충당할 수 있을 정도로, 섭취한 당을 빠르게 에너지로 사용한다.

벌새는 비행 중이나 먹이를 먹거나 다른 벌새와 상호 작용할 때 날갯짓으로 인해 나는 윙윙거리는 소리 때문에 그렇게 이름 붙여졌다. 이 소리는 다른 새들에게 먹이를 찾는 동료나 잠재적인 짝이 도착했음을 알리는 의사소통의 목적을 갖는다.

벌새의 눈은 지름이 5~6mm로 작지만, 두개골에서 차지하는 비율이 다른 조류나 동물에 비해 더 크다. 시야의 자극에 매우 민감하여, 어떤 방향으로든 최소한의 움직임에도 반응하여 비행 중에 방향을 바꾼다.

많은 벌새 종들은 짹짹거림, 끽끽거림, 휘파람, 윙윙거림 등 다양한 소리를 낸다. 같은 종 내에 존재하는 "방언"을 가능하게 하는 울음소리 생성 학습을 보인다.

조류의 발성 기관인 후두는 벌새 노래 생성을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 벌새의 후두는 쏙독새목의 다른 새들의 후두와 다른 점은 내부 근육 구조, 부속 연골, 그리고 외부 근육의 부착점 역할을 하는 큰 고막의 존재이며, 이러한 모든 것은 벌새의 음고 제어 능력과 넓은 주파수 범위를 향상시키는 데 기여하는 적응으로 여겨진다.

벌새는 모든 동물 중에서 가장 활발한 신진대사를 하는 동물 중 하나이다. 밤이나 먹이를 쉽게 구할 수 없는 시간에는 휴면 상태에 들어가 신진대사를 늦춘다.

벌새의 신장은 상황에 따라 급격하게 변하는 신진대사를 충족시킨다., 낮 동안 꿀을 많이 섭취할 때는 과수분을 피하기 위해 사구체 여과율을 조절하고,, 밤에는 수분 부족을 막기 위해 여과를 중단한다.,

4.1. 분포

벌새는 알래스카 남중부에서 티에라델푸에고까지 아메리카 대륙에만 서식하며, 카리브해 지역도 포함된다. 대부분의 종은 중앙아메리카와 남아메리카의 열대 및 아열대 지역에 분포하지만, 온대 기후에서 번식하는 종들도 있으며, 일부 힐스타 종은 안데스 산맥 고산 지대(최대 5200m)에서도 서식한다.

가장 높은 종 다양성은 북부 안데스 산맥과 그 인근 구릉지대의 습윤 열대 및 아열대 산림에서 나타나지만, 대서양 연안 삼림, 중앙아메리카 또는 남부 멕시코에서 발견되는 종의 수 또한 남아메리카 남부, 카리브해 제도, 미국, 캐나다에서 발견되는 종의 수를 훨씬 웃돈다. 미국에서는 25종 미만의 벌새가 기록되었고, 캐나다와 칠레에서는 각각 10종 미만이 기록되었지만, 콜롬비아는 160종이 넘는 종을 보유하고 있으며, 규모가 비슷한 에콰도르에는 약 130종이 서식한다.

4.2. 번식

벌새는 1살이 되면 짝짓기를 시작한다. 수컷은 자신의 총배설강을 암컷의 총배설강에 붙여 3~5초 동안 정자를 전달하여 암컷의 알을 수정시킨다.

수컷 벌새는 둥지 짓는 데 참여하지 않는다. 대부분의 종은 나무나 관목의 가지에 컵 모양의 둥지를 짓는다. 둥지의 크기는 종에 따라 다른데, 호두 껍질의 절반보다 작은 것부터 지름이 몇 센티미터에 달하는 것까지 다양하다.

많은 벌새 종은 둥지 재료를 서로 묶고 구조를 고정하기 위해 거미줄과 지의류를 사용한다. 거미줄의 독특한 특성 덕분에 새끼 벌새가 자라면서 둥지가 확장될 수 있다. 암컷 벌새는 보통 두 개의 흰 알을 낳는데, 모든 새의 알 중에서 가장 작지만, 어미 벌새의 크기에 비하면 큰 편이다. 포란 기간은 종, 주변 온도, 어미의 둥지에 대한 관심에 따라 14일에서 23일까지 걸린다. 어미는 작은 절지동물과 꿀을 먹이로 새끼의 입에 부리를 넣고, 먹이를 소낭에서 토해내어 먹인다. 벌새는 18~22일 동안 둥지에 머물며, 그 후 스스로 먹이를 찾기 위해 둥지를 떠나지만, 어미새는 25일 동안 더 먹이를 줄 수 있다.

4.3. 천적

사마귀는 벌새를 잡아먹는 것으로 관찰되었다. 집고양이, 잠자리, 개구리, 왕거미, 로드러너와 같은 다른 새들도 벌새의 천적이다.

5. 진화

벌새는 곤충을 먹는 쏙독새 무리에서 분화하여 꽃의 꿀을 먹는 생활 방식에 적응하면서 진화한 것으로 추정된다. 약 4200만 년 전 유라시아에서 나무벌새 등과 갈라졌으며, 초기에는 유럽에 분포했다. 이후 남아메리카로 이동하여 약 2200만 년 전부터 급격하게 종 분화가 일어났다.

벌새는 꽃과 부리 모양의 공진화를 통해 다양한 종으로 분화하였다. 특히 안데스 산맥은 지난 1천만 년 동안의 융기와 함께 벌새 진화에 풍부한 환경을 제공하여, 최대 140종의 벌새가 공존하는 지역도 있다. 벌새는 남아메리카, 북아메리카, 카리브해 전역으로 서식지를 넓히며 진화 방산을 계속하고 있다.

꿀을 주식으로 하는 벌새는 높은 신진대사율을 유지하기 위해 꽃의 꿀에 의존한다. 모든 조류는 감미(단맛) 수용체 분자인 Tas1R2 유전자가 없지만, 벌새는 잃어버린 감미 수용체 대신 감칠맛 수용체를 변화시켜 단맛을 감지하는 능력을 획득했다. 이를 통해 벌새는 경쟁이 적은 독자적인 위치를 확보할 수 있었다.

분자계통유전학 연구에 따르면, 벌새과는 다음 9개의 주요 분지군(클레이드)으로 나뉜다.

* 꽃벌새류
* 사막벌새류
* 망고벌새류
* 황금빛벌새류
* 꼬리치레벌새류
* 큰벌새류
* 산벌새류
* 꿀벌새류
* 에메랄드벌새류

이들은 꿀을 함유한 꽃피는 식물과의 관계를 통해 새로운 지리적 지역으로 분화되었다.

5.1. 이동

대부분의 북미 벌새는 가을에 남쪽으로 이동하여 멕시코, 카리브해 제도 또는 중앙아메리카에서 겨울을 보낸다. 일부 종은 플로리다, 캘리포니아 및 미국 남서부 사막 지역에서 연중 서식하는데, 애나벌새는 애리조나 남부와 캘리포니아 내륙에서 흔히 볼 수 있는 텃새이며, 갈색배벌새(buff-bellied hummingbird)는 플로리다에서 걸프 해안을 거쳐 텍사스 남부까지 겨울에 서식하는 벌새이다. 루비목벌새는 대서양 이동 경로(Atlantic flyway)를 따라 흔히 볼 수 있으며, 여름에는 캐나다 대서양 연안 북쪽에서 멕시코, 남아메리카, 텍사스 남부, 플로리다로 이동하여 겨울을 보낸다. 겨울에 루이지애나 남부에는 검은턱벌새, 갈색배벌새, 칼리오페벌새, 앨런벌새, 애나벌새, 루비목벌새, 붉은벌새, 넓적꼬리벌새, 넓적부리벌새가 있다.

붉은벌새는 다른 어떤 벌새 종보다 더 북쪽에서 번식하며, 여름에는 브리티시컬럼비아와 알래스카 해안을 따라 서식하고, 겨울에는 미국 남서부와 멕시코에서 서식한다. 일부는 멕시코만과 플로리다의 아열대 해안을 따라 분포한다. 봄에 유콘이나 알래스카 남부까지 북쪽으로 이동하는 붉은벌새는 다른 어떤 벌새 종보다 더 광범위하게 이동하고 더 북쪽에서 번식하며, 번식지에서 때때로 영하의 온도를 견뎌야 한다. 이러한 추위에 대한 저항력 덕분에 적절한 은신처와 먹이가 있다면 영하의 온도에서도 생존할 수 있다.

몸 크기의 변위로 계산하면 붉은벌새는 아마도 세계에서 가장 긴 이동 경로를 가진 새일 것이다. 길이가 약 약 7.62cm에 불과한 붉은벌새는 여름 후반에 알래스카에서 멕시코까지 약 6276.43km를 편도로 이동하는데, 이는 78,470,000배의 몸길이에 해당하며, 이후 이듬해 봄에 왕복 여정을 한다. 비교하자면, 약 33.02cm 길이의 북극제비갈매기는 약 18000km 또는 51,430,000배의 몸길이를 편도로 비행하는데, 이는 붉은벌새의 이동 중 몸의 변위의 65%에 불과하다.

붉은벌새의 북쪽 이동은 태평양 이동 경로(Pacific flyway)를 따라 이루어지며, 이는 이른 봄의 꽃과 나무 잎의 출현과 먹이로서의 곤충의 가용성과 시간적으로 조정될 수 있다. 성숙한 꽃에서 꿀이 나오기 전에 번식지에 도착하면 번식 기회가 위태로워질 수 있다.

6. 인간과의 관계

벌새는 인간과 다양한 관계를 맺고 있다. 아즈텍 문명에서는 벌새를 활력과 전쟁의 신을 상징하는 존재로 여겼으며, 트리니다드 토바고에서는 나라를 상징하는 새로 국장 등에 사용하고 있다.

사람들은 벌새를 가까이에서 관찰하기 위해 새 먹이통에 설탕물을 넣어두기도 한다. 벌새 먹이통에는 백설탕을 20% 농도로 희석한 물을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 인공 먹이통은 벌새가 꽃꿀을 덜 찾게 하여 자연적인 수분 활동을 줄일 수 있다는 단점이 있다.

2024년 국제 자연 보전 연맹 적색 목록에 따르면, 8종의 벌새가 멸종 위기, 13종이 위기, 13종이 취약, 20종이 준위협으로 분류된다. 기후 변화, 서식지 감소, 유리창 충돌, 고양이 포식, 농약 등이 벌새 개체 수 감소에 영향을 주는 요인으로 꼽힌다.

6.1. 문화적 상징

아즈텍인들은 벌새를 활력, 에너지, 전쟁의 신의 상징으로 여겼다. 그들은 벌새의 부적을 착용했는데, 이는 예술적인 표현물과 실제 벌새의 부분으로 만들어졌다. 이 부적은 성적 능력, 에너지, 활력, 무기 사용 기술, 그리고 전쟁 능력을 가져다준다고 믿었다. 아즈텍의 전쟁의 신 우이치로포치틀리는 종종 벌새로 묘사되며, 죽은 전사들이 벌새로 환생한다고 믿었다. 나우아틀어 huitzil은 벌새를 의미한다.

나스카 지상화 중 하나는 벌새를 묘사하고 있다.

트리니다드 토바고는 "벌새의 땅"으로 알려져 있으며, 국장, 1센트 동전, 그리고 국영 항공사 카리브해 항공의 도장에 벌새를 사용한다.

캘리포니아주 북부 산타크루즈 산맥에 있는 움문훔 산은 올론어로 "벌새의 휴식처"를 의미한다.

기브슨 험밍버드는 유명한 기타 제조사인 기브슨 브랜드에서 벌새 모양의 피크가드를 장착한 어쿠스틱 기타 모델이다.

2016 미스 유니버스 대회 의상 경연에서 에콰도르 대표 코니 히메네스는 벌새 날개 깃털에서 영감을 받은 의상을 선보였다.

6.2. 사육

야생에서 벌새는 꽃의 꿀을 먹는데, 이는 수크로스 55%, 글루코스 24%, 프럭토스 21%로 구성되어 있다. 사람들은 새 먹이통에 설탕물을 넣어 벌새를 가까이에서 관찰하고 즐길 수 있으며, 꽃이 적게 피는 시기에 벌새에게 안정적인 에너지원을 제공할 수 있다. 그러나 인공 먹이통은 벌새가 꽃꿀을 덜 찾게 하여 자연적인 수분 활동을 줄일 수 있다는 단점이 있다.

벌새 먹이통에는 백설탕을 20% 농도로 희석한 물을 사용하는 것이 일반적이다. 벌새는 설탕 함량이 35%일 때 먹이통을 더 적극적으로 방어하는 경향이 있어, 더 높은 농도의 설탕물을 선호하는 것으로 보인다. 유기농 및 "정제되지 않은" 설탕은 철분을 함유하여 해로우며, 갈색 설탕, 아가베 시럽, 당밀, 인공 감미료도 사용해서는 안 된다. 꿀은 벌이 꽃의 꿀로 만들지만, 물에 희석하면 미생물이 쉽게 번식하여 빠르게 상하기 때문에 먹이통에 사용하면 안 된다.

적색 식용 색소는 한때 먹이통의 꿀에 유익한 성분으로 여겨졌지만, 실제로는 불필요하다. "즉석 꿀" 또는 "벌새 먹이"로 판매되는 상업용 제품에는 보존제, 인공 향료, 색소가 포함될 수 있는데, 이는 불필요하며 잠재적으로 해로울 수 있다. 일부 상업용 제품에는 소량의 영양 보충제가 들어있지만, 벌새는 먹는 곤충으로부터 필요한 모든 영양소를 얻기 때문에 추가적인 영양소는 필요하지 않다.

6.3. 위협 요인

대부분의 벌새 종은 개체 수를 정확히 파악하기 어려운 곳에 서식하지만, 미국과 캐나다의 개체군 연구에 따르면 루비목벌새는 약 3,400만 마리, 붉은가슴벌새는 약 1,900만 마리, 검은턱벌새, 안나벌새, 넓적꼬리벌새는 각각 약 800만 마리, 캘리오페벌새는 400만 마리, 코스타벌새와 앨런벌새는 각각 약 200만 마리 정도로 추산된다. 수천 마리 또는 수백 마리만 서식하는 종들도 있다.

2024년 국제 자연 보전 연맹 적색 목록에 따르면, 8종의 벌새가 멸종 위기, 13종이 위기, 13종이 취약, 20종이 준위협으로 분류된다. 브레이스에메랄드와 카리브에메랄드 2종은 멸종된 것으로 선언되었다.

미국과 캐나다에 서식하는 북미 벌새 15종 중 일부는 서식 범위가 변화했고, 다른 종들은 1970년대 이후 개체 수가 감소했다. 2023년에도 수십 종의 벌새 개체 수가 감소하고 있다. 21세기에 들어서면서 붉은가슴벌새, 코스타벌새, 캘리오페벌새, 넓적꼬리벌새, 앨런벌새의 개체 수가 크게 감소하고 있으며, 일부 종은 1970년 이후 개체 수가 최대 67%나 줄었는데, 이는 이전 50년 동안의 개체 수 감소율의 거의 두 배에 달한다. 북미에서 가장 많은 개체 수를 가진 루비목벌새의 개체 수는 21세기 초에 17% 감소했다. 서식지 감소, 유리창 충돌, 고양이 포식, 농약, 그리고 먹이 공급, 이동 신호, 번식에 영향을 미치는 기후 변화가 벌새 개체 수 감소에 기여하는 요인일 수 있다. 반대로 안나벌새는 2010년 이후 가속화되는 속도로 개체 수가 크게 증가했으며, 서식 범위가 북쪽으로 확장되어 추운 겨울 기후에서도 일 년 내내 서식하게 되었다.