국제 학술지 사이언스(Science)는 최근 아프리카 코끼리(African elephant)가 단순한 초식동물을 넘어 사바나 생태계의 핵심종(Keystone species) 역할을 수행하고 있다는 연구 결과를 발표했다. 이번 연구는 네덜란드와 케냐, 유럽 연구진이 공동으로 수행했으며, 주요 논문은 기즈만(Gijsman) 연구팀이 작성했다. 연구 결과는 《사이언스》 최신호에 게재됐으며, 코끼리 개체 감소가 쇠똥구리(dung beetle) 생태계와 영양 순환 체계 전반에 심각한 영향을 미친다는 사실을 실험적으로 입증했다.

연구진은 케냐 중부 음팔라(Mpala) 지역에서 코끼리, 기린, 얼룩말 등 9종의 포유류 배설물을 이용한 이른바 ‘카페테리아 실험(cafeteria experiment)’을 진행했다. 연구팀은 100종이 넘는 쇠똥구리들이 어떤 배설물에 가장 많이 모이는지를 관찰해 생태계 먹이 연결망(food web)을 분석했다.

그 결과 쇠똥구리들은 대부분의 동물 배설물을 이용했지만, 특히 코끼리 배설물에 압도적으로 높은 선호도를 보였다. 코끼리의 배설물은 전체 쇠똥구리 종의 약 66%와 연결되는 가장 핵심적인 자원으로 확인됐다. 연구진은 이를 통해 코끼리가 쇠똥구리 생태계를 유지하는 데 결정적 역할을 한다고 분석했다.

쇠똥구리는 단순히 배설물을 처리하는 곤충이 아니다. 이들은 배설물을 땅속으로 옮기고 분해하면서 토양의 영양 순환을 촉진하고 씨앗을 확산시키며 식물 생장을 돕는다. 또한 가축과 인간에게 질병을 옮기는 흡혈성 파리의 개체 수를 줄이는 역할도 수행한다. 즉 쇠똥구리 감소는 단순한 곤충 감소를 넘어 사바나 생태계 전반의 기능 약화로 이어질 수 있다는 의미다.

연구팀은 이어 코끼리와 같은 대형 초식동물이 먼저 멸종하는 가상 시나리오를 시뮬레이션했다. 그 결과 코끼리가 사라질 경우 쇠똥구리 종의 소멸 속도는 무작위 멸종 상황보다 최대 두 배까지 빨라지는 것으로 나타났다. 이는 코끼리가 단순한 생물종이 아니라 전체 생태계 안정성을 유지하는 핵심 연결 고리임을 보여준다.

또한 연구진은 실제 야외 실험도 진행했다. 코끼리와 기린 같은 대형 초식동물이 들어오지 못하도록 울타리를 설치한 지역에서는 쇠똥구리 개체 수가 급격히 감소했으며, 배설물 분해 속도와 씨앗 확산 기능 역시 크게 떨어졌다. 이는 모델링 결과가 실제 자연환경에서도 그대로 나타난다는 사실을 입증한 것이다.

연구는 아프리카 사바나에서 진행되고 있는 가축 중심의 생태계 전환에 대해서도 경고했다. 연구진은 코끼리 같은 야생 초대형 초식동물이 사라지고 가축으로 대체되더라도 동일한 수준의 쇠똥구리 다양성과 생태 기능은 유지되지 않을 가능성이 높다고 밝혔다.

특히 연구진은 기후변화가 쇠똥구리 생존을 더욱 위협하고 있다고 분석했다. 쇠똥구리는 고온과 가뭄에 매우 민감하며, 가축 치료에 사용되는 이버멕틴(ivermectin) 같은 수의약품에도 취약하다. 이러한 환경 변화가 지속될 경우 코끼리 감소와 곤충 감소가 동시에 진행되며 생태계 붕괴 위험이 가속화될 수 있다는 우려가 나온다.

이번 연구는 생태계에서 눈에 잘 보이지 않는 연결망의 중요성을 다시 한 번 보여준다. 연구진은 “코끼리는 단순히 숲과 초원을 밟고 먹는 거대한 동물이 아니라, 보이지 않는 분해자 네트워크와 연결된 핵심 존재”라며 “특정 종의 멸종은 예상보다 훨씬 큰 연쇄적 생태계 붕괴를 초래할 수 있다”고 강조했다.

한편 연구진은 향후 환경 DNA(environmental DNA) 기술을 활용하면 다양한 생태계 먹이망 구조를 더욱 정밀하게 분석할 수 있을 것으로 전망했다. 이를 통해 특정 종의 멸종이 생태계 전체에 어떤 영향을 미치는지 보다 정교한 예측이 가능해질 것으로 기대된다.