[전남인터넷신문]농업 해충의 친환경 방제에 광의 이용이 증가하고 있다. 광에 의한 해충의 방제는 광에 대한 곤충의 반응을 이용한 것이다. 

곤충은 광에 다양하게 반응하는데, 대표적인 것이 주광성(phototaxis, 走光性)이다. 곤충의 주광성은 광주성(光走性)이라고도 하는데, 곤충이 광원의 밝은 부위로 접근하는 행동이다.

주광성의 구조에 대해서는 현재 ① 나침반 이론, ② 마하밴드 이론, ③ 진정한 주광성 이론이 있다. ①의 나침반 이론은 곤충이 장거리 이동 시에 달이나 태양을 나침반의 기준점으로 이용하는데 외등(外灯) 등 야간의 인공 광원을 달이나 태양으로 오인하는 것에 의해 유인이 일어난다는 이론이다.

②의 마하 밴드(Mach band) 이론은 점차적으로 대비가 감소하는 띠가 서로 인접해있을 때, 띠의 경계에서 색이 더 진해 보이거나 더 밝게 보인다는 것이다. 프랑스 화학자 미셸 외젠 슈브뢸(Michel Eugene Chevreul)은 어떤 색과 인접해 있느냐에 따라 특정 색이 원래의 색과 다르게 보일 수 있다고 설명했다. 마하 밴드나 슈브뢸의 착시처럼 곤충은 광원의 밝은 부분 바로 옆의 어둠이 주위의 어둠보다 더욱 어둡게 지각되고 어둠으로 도피하려는 행동이 결과적으로 광원의 주위로 모이게 된다는 주장이다.

③의 진정한 주광성 이론은 곤충이 낙엽이나 곤충집에서 개방된 공간, 즉 인공 광원으로 이동한다는 이론이다.

위 세 가지의 주광성 이론대로라면 예상되는 곤충의 이동 궤적과 광원에의 도달 위치는 각각 다르게 된다. 나침반 이론의 경우 곤충은 광원에 나선을 그리면서 서서히 접근하고, 발광면 주위에 분포할 가능성이 높다. 마하 밴드 이론에서는 곤충이 발광면의 바로 옆에 도달할 가능성이 높다.

진정한 주광성 이론에서는 곤충이 광원에 직선적으로 이동하는 궤적을 그려 발광면에만 도달할 것으로 예상된다. 그러므로 곤충이 빛에 끌리는 구조의 이해에는 날으는 궤적과 도달점의 해석이 빠뜨릴 수 없다. 현재 연구된 것에는 일부 곤충이 광원의 시각적 가장자리로 돌면서 접근하고 가장자리 주위에 도달한다는 사실이 밝혀졌다.

곤충에서 주광성을 일으키는 빛과 광원에는 파장(색), 광 강도, 편광, 광원의 크기, 광원의 모양과 패턴, 광원의 점멸, 광원의 높이, 광원의 발광 방향이라는 시각적 속성이 있다. 파장, 즉 색이 곤충의 주광성에 영향을 미친다는 연구는 많은데, 보통 많은 곤충에게 유인성이 높은 파장은 330-370nm의 자외선 영역인 것으로 나타났다. 

광 광도는 자극 광의 광 강도가 클수록 곤충의 유인성이 더 뚜렷해지는 것으로 알려져 있다. 다만 빛이 강하면 강할수록 정확한 유인성이 일어 나는지 여부에 대해서는 검토의 여지가 있다. 또 일부 곤충 종류에서는 특정 광 강도에서 가장 강한 유인이 발생하고, 그 이상의 강한 광에서는 유인 빈도 및 접근 위치의 정밀도가 저하된다.

편광은 수면(水面)으로부터의 직선 편광에 대해, 수생 곤충이 현저하게 유인되는 것은 잘 알려져 있다. 광원의 크기가 곤충의 주광성에 미치는 영향에 관한 연구 사례는 적은 가운데, 일반적으로 발광면적을 증가시키면 곤충의 유인 수가 상승하는 것으로 나타나 있다.

광원의 모양과 패턴은 색채 판과 같은 반사광에 의한 실험에서 곤충들은 삼각형, 사각형, 원형 및 타원형과 같은 특정 형태의 색채 판에 강하게 유인되는 것으로 나타나 있다. 광원의 점멸(点滅)을 식별할 수 있는 한계의 주파수는 인간의 경우 50Hz 정도이며, 그 이상의 점멸은 융합되어 연속 광과 같이 보인다. 비상성(飛翔性) 곤충은 이 한계치가 높은 것으로 알려져 있다. 일부 연구에서는 깜박이지 않은 광원에 비해 100-120Hz의 빈도로 깜박이는 광원에 곤충이 더 강하게 유인된다는 사실을 밝혔다.

광원의 높이에 대해서는 곤충 유인에 영향을 미친다는 보고서가 많이 있다. 그 이유로는 곤충이 날아가는 높이의 차이 또는 광원의 시인성(視認性) 때문이라는 주장이 있다. 한편으로는 광원을 파악할 수 있는 각도가 유인성에 영향을 미칠 가능성도 있다. 광원의 발광 방향은 점광원이 아닐경우 발광면의 방향이 곤충의 유인 수에 영향을 줄 가능성이 있는 것으로 알려져 있다.

곤충의 주광성은 이처럼 일부 그 특성이 밝혀져 있으며, 이것들은 해충의 방제에도 이용되고 있으나 아직 곤충의 종류에 따른 차이는 물론 알려지지 않은 부분도 많다. 따라서 주광성을 이용한 해충의 방제를 위해서는 이 부분에 관한 연구와 활용이 적극적으로 요구되고 있다.

자료출처

本多健一郎 外 27人. 2014. 光を利用した害虫防除のための手引き. (独)農業・食品産業技術総合研究機構 中央農業総合研究センター.