바닷속 ‘심해산란층(DSL:Deep Scattering Layers)’은 동물성 플랭크톤이나 소형 어류들이 집중적으로 밀집되어 있는 곳을 의미한다. 돌고래나 참치들은 심해산란층에 들어가 먹이를 포획한다.

심해산란층의 존재는 2차 세계대전기간 동안 소나 기술에 의해 확인됐다. 소나(sonar) 시스템은 음파가 해저면이나 심해 물체에 반사되어 되돌아 오는 시간을 측정해 물체와의 거리를 측정한다. 그런데 소나 시스템 기록지에 두 개의 해저면이 포착되는 이해할수 없는 일이 벌어졌다.

과학자들은 두 개의 해저면 가운데 심해산란층이 일종의 ‘가짜 해저면(false seafloor)’이라는 것을 확인했다. 심해 산란층에 있는 소형 어류나 오징어들은 집단적으로 서식하면서 소나 시스템에서 보내는 음파를 반사하는데 이것이 해저면처럼 인식된 것이다. 해양 동물들이 워낙 조밀하게 몰려 있어 음파가 이 동물들을 뚫지 못하거나 소형 어류 떼의 부레에 반사되어 마치 해저 바닥처럼 소나 기록지에 나타났던 것이다.

과학 전문매체인 ‘phys.org’에 따르면 해양 음향학자인 '켈리 베노-버드(Kelly Benoit-Bird)' 등 과학자들은 수중 자율 로봇(AUV)과 소나 음향 데이터를 활용해 심해산란층에 수많은 어류들이 무작위적으로 존재하는 것이 아니라 특정 어류들이 그룹을 형성하면서 존재하고 있다는 사실을 증명했다. 이들은 연구 성과를 전문저널인 ‘호소학(湖沼學)과 해양학(Limnology and Oceanography)’에 소개했다.

이들 과학자들은 지난 2013년부터 소나 시스템을 갖춘 AUV(autonomous underwater vehicle)를 연구에 투입했다. 여러 심해산란층에서 수집된 음향 데이터를 바탕으로 어류의 분포를 조사하고, 어망을 투입해 심해산란층에 살고 있는 어류들의 종류를 파악했다. 어망에 잡힌 어류들은 길이가 1~35cm에 달했다. 어류들은 소나 주파수에 각각 다른 반응을 보인다. 가령 오징어는 120KHz 보다는 38KHz 주파수 대역에서 음향 신호를 잘 반사한다. 이에 비해 다른 어류들은 양쪽 주파수에 대해 동일하게 반사한다.

▲ 가운데 빨간색은 돌고래. 왼쪽의 어류는 오징어떼, 경계선을 넘으면 오른쪽에 다른 어군들이 형성되어 있다.

▲ 두개의 심해산란층이 형성되어 있는 모습. 낮은 바다의 심해산란층은 파란색으로 표시되어 있고, 깊은 곳의 바다는 녹색으로 표시되어 있다. 하단 그림에는 어종별로 그룹을 형성하고 있는 모습. 색깔이 다른 부분은 다른 어종이 그룹을 형성하고 있음을 의미한다.

▲ 음향 주파수에 따라 다른 반사 및 강도를 보이는 모습

과학자들은 소나 펄스의 강도와 타이밍을 분석해 개별 어류의 크기, 이웃한 어류와의 물리적인 거리를 측정했다. 분석 결과 심해산란층에는 많은 어류들이 무분별하게 섞여 있는 것이 아니라 특정 어종들이 그룹을 형성하면서 다른 어류들과 공간적으로 구분되어 있다는 것을 알게 됐다. 동일한 어종과 비슷한 크기의 물고기들이 한데 모여 그룹을 형성한다. 동일한 심해산란층에 크릴 새우가 8m 정도의 공간에 분포하고 있다면, 심해 발광어인 랜턴피시(lanternfish)는 15m의 공간에 분포되어 있었다.

과학자들은 그룹 어류들간 물리적인 거리는 어종의 크기에 영향을 받는다는 사실도 확인했다. 작은 어류일수록 더욱 밀집해 있었다. 포식자가 오면 이들 어류들은 더욱 밀집하는 경향을 보였다. 가령 돌고래가 심해산란층으로 이동하는 모습을 AUV의 소나 신호를 통해 분석한 결과 돌고래가 오징어떼 접근하면 오징어는 더욱 조밀하게 뭉치는 모습을 보였다. 이는 오징어떼가 포식자로부터 지신들을 지키기 위한 의도된 행동으로 분석되고 있다. 여러 개체가 뭉쳐 있으면 포식자에게 혼란을 줄 수 있다는 것. 포식자는 한번에 한 마리의 물고기를 잡아먹게 되는데 뭉쳐 있으면 혼란을 준다는 지적이다.

과학자들은 물고기들이 군집 유영하는 현상을 바다 표면에서 활동하는 어류에 한정된 것으로 알고 있었는데 실제로 심해산란층에서도 이 같은 군집 유영을 한다는 것을 확인했다.