애집개미
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1. 개요
애집개미는 옅은 노란색에서 붉은 갈색을 띠는 작은 개미로, 전 세계적으로 발견되며, 특히 실내 해충으로 문제가 된다. 여러 여왕개미를 포함하는 다수의 군체를 형성하며, 둥지 내에서 짝짓기를 하고, 분열(budding)이라는 독특한 방식으로 군체를 확장한다. 애집개미는 페로몬을 사용하여 먹이를 찾고, 둥지 내 계급 비율을 조절하며, 다양한 먹이를 섭취하는 등 복잡한 생태적 특징을 보인다. 살충제 사용은 군체를 분열시킬 수 있어 미끼를 이용한 방제가 권장되며, 한국에서도 주거 환경의 위협 요인으로 인식되어 관리의 필요성이 강조된다.
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애집개미 - [생물]에 관한 문서 | |
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일반 정보 | |
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학명 | Monomorium pharaonis |
명명자 | Linnaeus, 1758 |
이명 | Formica pharaonis Myrmica pharaonis |
분류 | |
계 | 동물계 |
문 | 절지동물문 |
강 | 곤충강 |
목 | 벌목 |
아목 | 벌아목 |
상과 | 말벌상과 |
과 | 개미과 |
아과 | 두배자루마디개미아과 |
속 | 집개미속 |
종 | 애집개미 |
2. 생김새
애집개미는 약 2~3mm 정도의 길이로, 연한 노랑에서 빨강을 띄는 갈색까지 색이 다양하고, 배의 색은 다른 몸 부위의 색보다 조금 짙다. 침이 있으며 배자루 마디가 2개 있다. 이들의 시력은 빈약하며 더듬이는 3개의 특히 긴 마디가 있다.
여왕개미는 평생 수백 개의 알을 낳을 수 있다. 보통 한 번에 10~12개의 알을 낳지만, 짝짓기를 할 때마다 최대 400개의 알을 낳을 수도 있다.[27] 초기에는 10~12개씩 낳다가 나중에는 4~7개씩 낳는다.[5] 27°C 온도와 80% 상대 습도에서 알은 5~7일 만에 부화한다.[5] 유충 기간은 18~19일, 번데기 기간은 12일이다.[5] 알에서 성충이 되기까지는 온도와 습도에 따라 38~45일 정도 걸린다.[5]
애집개미는 한 군체에 여러 여왕개미를 가지는 다처성을 띄며, 최대 200마리의 여왕개미가 존재할 수 있다. 한 군체는 보통 1000~2500마리의 일개미로 구성되지만, 밀도가 높아 그 수가 더 많아 보이기도 한다. 이웃 군체와 페로몬이 같아 다른 군체로 이동해도 제재를 받지 않는 단일 군체성을 보인다.[23]
애집개미 일개미는 길이가 약 1.5mm에서 2mm이다. 색상은 옅은 노란색에서 붉은 갈색이며, 복부는 더 어둡다. 페로몬 생성에 사용되는 기능이 없는 침을 가지고 있다.[2] 마디(가슴과 복부 사이의 좁은 허리)는 두 개의 마디가 있으며, 가슴에는 가시가 없다. 시력은 좋지 않으며 평균 32개의 홑눈을 가지고 있다.[3] 더듬이 마디는 3개의 점차 길어지는 마디를 가진 뚜렷한 곤봉으로 끝난다.
수컷은 길이가 약 3mm이고, 검은색이며 날개가 있지만 날지는 않는다. 여왕개미는 짙은 붉은색이며 길이가 3.6mm에서 5mm이다. 처음에는 날개를 가지고 있지만, 짝짓기 직후에 잃어버린다.[4]
3. 생태
난방 시설이 있는 건물에서는 일 년 내내 번식하며, 짝짓기는 둥지 내에서 이루어진다.[5] 성숙한 군체는 여러 마리의 여왕개미, 날개가 달린 수컷, 일개미, 알, 유충, 번데기를 포함한다.[5] 둥지 안의 각 여왕개미는 4개월에서 12개월 사이로 산다.[27]
교미 동안 정자는 수컷에서 암컷으로 정포 안에 전달된다. 정포는 암컷의 성욕을 억제하거나, 암컷의 생식공을 물리적으로 막아 다른 수컷과의 번식을 막는다. 이는 수컷의 유전자 코드가 후대에 전달될 가능성을 높인다.[28]
애집개미의 교미는 암컷에게 해로운데, 음경 밸브에 날카로운 이빨이 있어 암컷의 큐티클층에 걸린다. 이 이빨은 충분한 정자 전달을 보장하고, 암컷에게 고통을 주어 다시 짝짓기하려는 욕구를 줄인다.[28]
4. 군집 생활
애집개미는 연 2회 정도 번식하며, 군체 내에서 근친 교미 후 일부 여왕개미와 일개미가 새로운 군체를 형성하는 '분열' 방식으로 번식한다.[35] 이러한 특성으로 인해 빠르게 확산되며, 박멸이 어렵다. 분열 시 새로운 둥지보다 익숙한 둥지를 선호하는 경향이 있지만, 새로운 둥지의 품질이 더 좋으면 결국 새로운 둥지를 선택한다.[6]
호주에서 ''Monomorium'' 종은 ''Iridomyrmex''와 같은 경쟁종이 우세한 지역에서도 번성하는데, 이는 효율적인 먹이 활동 전략과 독 알칼로이드를 이용한 화학적 방어 덕분이다.[8]
4. 1. 군체 간 상호작용
애집개미는 다른 군체 출신의 개미를 만나더라도 공격적인 행동을 거의 보이지 않는다. 공격적인 행동은 매우 드물게 관찰되며, 대부분의 경우 서로 촉각 접촉을 하는 비공격적인 행동을 보인다.[31] 이는 애집개미가 다처성을 가지기 때문이다. 여러 마리의 여왕개미가 있는 다처성은 일처성 종에 비해 둥지 동료 인식 수준을 낮추는 것으로 추정된다.[23]
애집개미 군체들은 둥지 동료 인식을 하지 못하기 때문에 이웃 군체 간에 적대감이 없으며, 이를 단일 군체성(unicoloniality)이라고 한다.[23] 많은 침입성 개미들이 이러한 단일 군체성을 보인다. 군체 간 비공격성은 불필요한 부상을 피하고 적절한 자원 배분을 가능하게 하여 모든 군체의 성공을 보장한다.[23]
낮은 둥지 동료 인식은 큐티클 탄화수소와 관련이 있다. 큐티클 탄화수소는 많은 사회적 곤충의 의사 소통에서 종종 발견되는 화합물인데, 개미 종에서 이러한 화합물은 특히 둥지 동료 인식에 중요한 역할을 한다. 다른 개미 종은 큐티클 탄화수소의 차이를 감지하고 그에 따라 반응하지만, 모든 애집개미 군체는 촉각에 동일한 탄화수소를 가지고 있다. 이것은 효과적인 둥지 동료 인식을 방해하고 군체 간의 비공격성을 유발한다.[23]
4. 2. 군집 내 계급 비율
애집개미 군체는 많은 여왕개미를 포함하며, 여왕개미 대 일개미의 비율은 군체의 크기에 따라 달라진다. 개별 개미 군집은 일반적으로 1,000~2,500마리의 일개미를 포함하지만, 종종 높은 밀도의 둥지는 대규모 군체의 인상을 준다. 작은 군집에서는 일개미에 비해 여왕개미가 더 많으며, 개체 또한 더 크다.[29] 이러한 비율은 군집 내 일개미에 의해 조절된다. 일개미를 생산할 애벌레는 몸 전체에 특징적인 털을 가지고 있는 반면, 번식에 참여할 수컷 또는 암컷을 생산할 애벌레는 털이 없다. 일개미는 이러한 특징을 통해 애벌레를 식별하고, 동족 포식을 통해 유리한 계급 비율을 유지한다. 이러한 결정은 현재의 계급 비율에 의해 크게 좌우된다. 예를 들어, 번식 가능한 여왕개미가 많으면 일개미는 번식에 참여할 애벌레를 먹을 수 있다. 계급 비율은 군체의 성장을 극대화하기 위해 제어된다.[24] 작은 군체에서는 여왕개미 대 일개미의 비율이 증가하여 번식 가능성을 높이고 군체의 성장을 돕는다. 반대로, 큰 군체에서는 높은 일개미 대 여왕개미 비율이 둥지의 먹이 채집 능력을 극대화하여 개체수 유지를 돕는다.[29]
파라오개미는 여러 여왕을 거느리는 종으로, 일개미와 여왕의 비율은 약 12.86으로 비교적 낮다. 평균적인 둥지에는 약 170 ± 8마리의 여왕개미(전체 개체수의 약 5.2%)와 약 2185 ± 49마리의 일개미(약 66.6%)가 있다.[25] 새로운 둥지를 형성하기 위해서는 최소 469 ± 28마리의 개체가 필요하다.[26]
파라오개미 군체에서 기존의 번식 가능한 여왕개미가 제거되면 새로운 수개미와 여왕개미가 생산될 수 있다. 여왕개미가 없을 때, 일개미들은 기존의 번식할 유충을 기르거나 다른 둥지에서 번식할 유충을 옮길 수 있다. 그러나 둥지에 번식 가능한 여왕개미가 있으면, 일개미들은 번식에 참여할 유충을 잡아먹고 다른 둥지의 번식에 참여할 유충을 거부한다. 일개미들은 항상 다른 둥지에서 온 일개미 유충을 받아들인다.[24][30] 일부다처제 종인 파라오개미는 빠른 성장을 위해 일개미 계급 대신 암컷 계급에 더 많은 자원을 할당한다.[29]
5. 페로몬
애집개미는 세 종류의 페로몬을 사용한다. 첫 번째는 흔적 네트워크를 구축하는 데 사용되는 오래 지속되는 매력적인 화학 물질이다. 개미가 며칠 동안 이 흔적을 사용하지 않더라도 감지할 수 있다. 애집개미는 밤에는 활동을 멈추고 아침 8시경에 하루 일과를 시작하지만, 흔적 네트워크의 일부는 매일 동일하다.[9] 두 번째 페로몬도 매력적이지만, 재사용하지 않으면 몇 분 안에 감지할 수 없을 정도로 감소한다. 이 페로몬은 예측 불가능하고 군체가 환경 변화에 신속하게 대응할 수 있어야 하므로 먹이원을 표시하는 데 유용하다. 개체는 수익성이 없는 흔적 경로에 시간을 낭비하지 않는다. 세 번째 페로몬은 기피제이다.[11]
애집개미는 음성 흔적 페로몬을 사용하는 것으로 밝혀진 최초의 종이었다. 개체가 음식이 적거나 상당한 위험이 있는 수익성이 없는 지역을 발견하면, 다른 개체에게 경고하고 다른 곳을 찾도록 유도하는 이 기피 페로몬을 방출한다. 사회성 곤충에게는 수익성 있는 먹이 탐색 장소를 나타내는 긍정적인 페로몬이 매우 흔하지만, 애집개미의 음성 페로몬은 매우 이례적이다.[10] 먹이원 표지처럼, 음성 페로몬은 휘발성이며 방출된 후 약 두 시간 후에 분해된다. 어떤 경우에는 살충제일 수도 있다.[9] 이 페로몬은 개체가 30mm 거리에서 감지할 수 있을 정도로 강력하다. 애집개미는 흔적 네트워크의 분기점 근처에서 이 페로몬을 사용하며, 이를 감지한 개미는 지그재그 방식으로 걷기 시작한다.[11]
매력적인 페로몬과 기피 페로몬 모두 개미가 먹이 탐색을 하는 동안 내려야 하는 의사 결정에 사용된다. 기피 페로몬은 새로운 먹이원이 도입된 후 흔적의 위치를 변경하는 데 특히 유용하다. 또한 개미가 바람직하지 않은 흔적에 집중하는 것을 방지하는 데 도움이 된다. 따라서 기피 페로몬은 애집개미를 특히 효율적인 먹이 탐색자로 만든다.[12] 극도로 중요함에도 불구하고, 둥지 이동과 같은 중요한 의사 결정 상황에서 의사 소통을 간소화하므로 페로몬을 절약하여 사용하는 데 적응적 가치가 있다.[13]
6. 먹이 탐색
애집개미는 세 종류의 페로몬을 사용하여 먹이를 찾는다. 첫 번째는 며칠 동안 지속되는 흔적 네트워크를 구축하는 데 사용된다.[9] 두 번째 페로몬은 먹이원을 표시하는 데 사용되며, 재사용하지 않으면 몇 분 안에 사라진다. 세 번째 페로몬은 기피제로, 다른 개미들에게 위험하거나 먹이가 없는 지역을 경고한다. 이 기피 페로몬은 약 두 시간 동안 지속되며, 30mm 거리에서도 감지될 수 있다. 애집개미는 이 페로몬을 흔적 네트워크 분기점 근처에서 사용하여, 다른 개미들이 지그재그 방식으로 걷게 한다.[11]
매력적인 페로몬과 기피 페로몬은 모두 먹이 탐색 의사 결정에 사용된다. 특히 기피 페로몬은 새로운 먹이원이 도입된 후 흔적 위치를 변경하고, 바람직하지 않은 흔적에 집중하는 것을 방지하여 효율적인 먹이 탐색을 돕는다.[12]
애집개미는 긍정적 피드백 시스템을 사용하여 먹이를 찾는다. 정찰병이 먹이를 발견하면 둥지로 돌아가 다른 개미들을 유인한다. 화학적 신호와 시각적 신호를 사용하여 길을 찾는다.[14] 새로운 지역 탐사 시, 대규모 일개미가 무작위로 탐색하며 페로몬을 분비하는 전술을 사용한다.[9]
애집개미는 실내 해충으로 알려져 있지만, 야외에서도 먹이를 찾는다. 심지어 실내 군체도 창문 근처에서 먹이를 찾는 경향이 있다.[15]
6. 1. 먹이 탐색 경로
애집개미는 정찰병들이 독립적으로 탐색하지만, 날마다 어느 정도 일정하게 유지되는 독특한 경로 체계를 사용한다. 이 시스템은 1~4개의 주 간선 경로로 구성된다. 모든 정찰병은 먹이 탐색의 시작과 끝에서 이 주 간선 경로 중 하나를 사용한다. 이러한 방식으로 간선 경로는 지속적인 화학적 강화를 얻게 되며 크게 변하지 않는다. 각 간선 경로는 많은 지선 경로로 나뉜다. 이 지선 경로는 먹이의 가용성에 따라 변동된다.[14]먹이 탐색 경로의 조직은 군체의 건강 상태와 먹이의 가용성에 의해 강하게 영향을 받는다. 먹이 결핍은 먹이 결핍이 없는 개체군에 비해 더 많은 양의 먹이 탐색 개미의 이동을 유발한다. 먹이 결핍 상태의 군체에 먹이가 제공되면, 이러한 이동은 더욱 증가했는데, 이는 애집개미의 모집 전술을 나타낸다. 먹이가 없는 경우, 군체는 둥지 주변으로 더 넓은 반경까지 경로를 확장한다. 논리적으로 경로의 수와 먹이 탐색 개미의 이동량은 먹이원에 가까울수록 가장 많다.[16]
페로몬은 애집개미의 먹이 탐색 능력을 설명하지만, 각 먹이 탐색 개미가 둥지로 돌아가는 방법을 찾는 능력은 다른 설명을 필요로 한다. 애집개미는 둥지로 가는 길을 찾기 위해 기하학에 의존한다. 경로 체계의 각 분기점은 50°에서 60° 사이의 각도로 퍼져 있다. 둥지로 돌아갈 때, 분기점을 만난 먹이 탐색 개미는 거의 항상 현재 방향에서 덜 벗어나는 경로를 택한다. 즉, 방향을 크게 바꿀 급각을 절대 선택하지 않는다. 이 알고리즘을 사용하여 각 먹이 탐색 개미는 둥지로 돌아가는 길을 찾을 수 있다. 분기 각도를 실험적으로 60°에서 120° 사이의 각도로 증가시키면, ''M. pharaonis'' 먹이 탐색 개미는 둥지를 찾는 능력이 현저히 떨어졌다. 이러한 의사 결정 방법은 잘못된 방향으로 이동함으로써 발생하는 에너지 낭비를 줄여주고 애집개미의 먹이 탐색 효율성에 기여한다.[17]
6. 2. 섭식
정찰병이 먹이를 가지고 돌아오면 여왕개미는 먹이를 달라고 요청한다. 먹이의 가용성과 각 개체의 상태에 따라 정찰병은 여왕개미의 요청을 거부하고 심지어 도망칠 수도 있다.[18] 여왕개미에게 먹이를 주는 것은 먹이가 풍부한 상황에서는 건강한 여왕개미가 번식하여 군체의 유전자를 전파할 수 있기 때문에 이득이 될 수 있다. 그러나 먹이가 매우 부족할 때는 개체의 생존이 이러한 잠재적 이점보다 더 중요해질 수 있다. 따라서 여왕개미에게 먹이를 주지 않게 된다.여왕개미는 애벌레의 분비물을 먹을 수도 있다. 이것은 더 많은 애벌레가 여왕개미에게 더 많은 먹이를 제공하고, 여왕개미는 다시 더 많은 애벌레를 생산할 수 있는 긍정적 피드백 고리를 생성한다.[19]
만약 다량의 애벌레로 인해 분비물이 과잉 생산되면, 애집개미는 잉여분을 독특한 계급인 충족 일개미의 배에 저장한다. 이 집단의 구성원은 배가 매우 크며 필요할 때 저장된 먹이를 토해낼 수 있다.[20] 이러한 방식으로 군체는 식량 부족에 대비할 수 있는 완충 장치를 갖게 된다.
애집개미는 먹이 선호에 대한 정교한 전략을 가지고 있다. 이들은 두 가지 관련된 행동을 수행한다. 첫 번째는 포만감이라고 알려져 있다. 일개미는 처음에는 특정 종류의 먹이에 대해 강한 선호도를 보일 것이다. 그러나 이 먹이만 다른 선택지 없이 몇 주 동안 제공되면, 일개미는 이후 다른 종류의 먹이에 대해 뚜렷한 선호도를 보일 것이다. 이러한 방식으로 개미는 특정 먹이 그룹에 포만감을 느끼게 되고, 결정을 바꿀 것이다. 두 번째 행동은 교대라고 한다. 먹이 그룹 사이에서 지속적인 선택을 해야 하는 경우, 애집개미는 탄수화물이 풍부한 먹이와 단백질이 풍부한 먹이를 번갈아 섭취하는 경향이 있다. 이러한 포만감과 교대 행동은 진화적으로 적응적이다. 소비하는 먹이 종류를 다양화하는 결정은 군체가 균형 잡힌 식단을 유지하도록 보장한다.[21]
7. 침입성 및 박멸
애집개미는 한 군체에 여러 여왕개미를 가지는 특성 때문에 번식이 빠르고 박멸하기 어렵다. 한 군체는 보통 1000~2500마리의 일개미를 가지지만, 밀도가 높아 그 수가 훨씬 많아 보이기도 한다.[35] 이들은 이웃 군체와 페로몬이 같아 다른 군체로 이동해도 제지를 받지 않는다. 짝짓기는 군체 내에서 이루어지며, 이후 여왕개미와 일개미, 알, 애벌레, 번데기 등이 새로운 군체를 형성한다. 이러한 '분열' 방식은 빠른 확산의 원인이 되며, 6개월 만에 큰 건물을 장악할 수 있을 정도다.
애집개미는 거의 모든 유형의 건물에 피해를 줄 수 있는 해충이다.[32] 이들은 꿀, 과일 주스, 죽은 곤충, 심지어 구두약까지 다양한 음식을 먹으며, 비단, 레이온, 고무 등에 구멍을 내기도 한다.[32] 둥지는 매우 작아서 발견하기 어려우며, 벽 틈새나 바닥 아래, 가구 속 등 다양한 곳에 위치한다.[32] [5]
일반적인 살충제 스프레이나 분말은 애집개미를 흩어지게 하고 군체를 분열시켜 오히려 역효과를 낼 수 있다.[33] 따라서 비반발성 잔류 살충제나 곤충 성장 조절제를 포함한 미끼를 사용하는 것이 권장된다.[33] 1% 붕산과 설탕물을 혼합한 미끼도 효과적일 수 있다.[34]
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