가까이에 있는 사람들은 대화를 한다. 만약에 멀리 떨어져 있다면? 사람들은 전화, 휴대폰, 컴퓨터 등 도구를 이용한다. 만약에 바닷속에 있다면? 사람들은 역시 도구나 몸짓으로 의사소통을 할 것이다. 그렇다면 멀리 떨어져서 바닷속을 헤엄치는 돌고래들은 어떻게 대화를 나눌까?

드넓은 바다, 바닷속 이동거리가 수백, 수천 킬로미터에 달하는 돌고래는 초음파로 의사소통을 한다. 물속에서는 소리의 음파 영역대가 잘 전달되지 않지만 초음파를 사용하면 바닷속에서 꽤 멀리 떨어져 있어도 전달되기 때문이다. 사람이 들을 수 있는 주파수의 영역대는 약 20~20,000Hz이고 돌고래가 사용하는 주파수의 영역대는 2,000~200,000Hz이므로 사람은 돌고래의 대화를 거의 엿들을 수 없다.

돌고래는 다른 돌고래와 대화를 나누거나 물체의 위치, 거리, 크기, 방향 등을 파악하기 위해 주파수가 높고 강도가 세며 파장이 짧은 초음파를 내보내 부딪쳐 돌아오는 것을 인식하는데, 이러한 방식을 반향정위(echolocation)라고 한다.

동시에 두 개의 초음파를 내보내는 돌고래

최근에 돌고래가 동시에 두 가지의 초음파를 내보낸다는 연구결과가 밝혀졌다. 게다가 이 두 초음파는 진동수와 방향이 다르다. 스웨덴 룬트대학의 조세핀 스타케머(Josefin Starkhammar)박사는 돌고래가 이렇게 동시에 두 초음파를 내보낼 경우 더 정확하게 사물의 위치를 파악할 수 있을 것이라고 말한다.

이 연구는 스웨덴과 미국에서 공동으로 이루어졌으며, 이로부터 이미 논쟁 중이던 반향정위 방식이 어떻게 가능한지에 대한 연구에 박차를 가하게 됐다. 스타케머 박사는 두 음파 방출이 다른 두 기관에서 발생한다고 추측하고 있다.

일반적으로 초음파는 돌고래 머리의 비도라는 기관에서 발생시키고 반향은 지방으로 이루어진 아래턱 쪽에서 받는 것으로 알려져 있다. 두 초음파가 동시에 다른 반향을 일으킬 경우 돌고래의 머릿속 과정이 매우 복잡할 것으로 예측되며 앞으로 이에 대한 연구가 진행 될 것이다.  

돌고래의 반향정위는 이미 1960년대에 알려졌고, 그 후 계속해서 연구가 이루어지고 있었다. 이제 와서 동시에 두 초음파를 내보낸다는 사실이 뒤늦게 밝혀진 것은 놀라운 일이다.
 
스타케머 박사는 그 원인을 측정 장비가 개선되었기 때문으로 보았다. 지금까지 돌고래를 연구하는 사람들은 주로 생물학자였고 장비를 개선하는 기술을 개발하는 데에는 전문적이지 않았던 것이다. 그녀가 돌고래의 초음파를 분석하기 위해 사용한 기구는 물속에서 음파를 수신할 수 있는 47 수중청음기(hydrophone)로, 직접 장비를 테스트하고 개발하는 데에 오랜 시간을 투자했다.

돌고래의 휘파람 소리와 터져 나오며 진동하는 소리

하지만 돌고래들이 의사소통에 초음파만 이용하는 것은 아니다. 돌고래는 휘파람 같이 휙휙 거리는 소리를 내기도 하고, 터져 나오며 딱딱거리며 진동하는 소리를 내기도 한다.

병코돌고래연구소(Bottlenose Dolphin Research Institute: BDRI)에 의하면 이렇게 딱딱거리며 진동하는 소리는 돌고래들의 사회를 이루는 데 중요할 뿐만 아니라, 서로의 위치를 알려주어 물리적으로 충돌을 막기 위해 사용된다.

병코돌고래연구소의 브루노 디아즈(Bruno Díaz)는 이들 소리의 용도가 다르다고 설명한다. 휘파람과 같이 멜로디를 지닌 소리는 어미와 새끼 간, 혹은 전략적인 사냥 시에 연락을 주고받기위해 쓰인다. 하지만 진동하는 소리는 같은 먹이를 두고 경쟁할 때처럼 매우 공격적인 상황에서 충돌을 피하기 위해 낸다고 볼 수 있다.

돌고래는 이렇게 다양한 방식으로 물속에서 의사소통을 하거나 위치를 감지한다. 초음파를 이용해 반향정위를 사용하는 동물은 박쥐나 일부 뾰족뒤쥐 등이 있지만 돌고래의 방식이 가장 정교하다. 과학자들은 수백만 년 동안 진화해 온 돌고래를 보호하기 위해 각종 배, 잠수함이나 바닷속 탐지장치 등으로부터 교란되는 돌고래의 의사소통에 대한 연구가 필요하다고 전망했다.