야생 남극 펭귄, Pygoscelis adeliae의 자기 인식 특성에 대한 시각적 가이드로서의 수정 거울 테스트

요약

야생 아델리 펭귄의 자기 인식 특성을 찾기 위해 특별히 고안된 수정된 거울 테스트가 사용되었습니다. 2020 년 1 월부터 2 월까지 남극 대륙의 여러 지형에서 수행 된이 실험은 아마도 펭귄에서 이러한 특성의 존재를보고하려는 첫 번째 시도 일 것입니다.

초록

이 연구에서는 남극 대륙의 외딴 섬에 사는 아델리 펭귄에서 자기 인식 특성을 테스트했습니다. 이 연구를 위해 4가지 실험 패러다임이 설계되어 조정되고 네트워크화된 사회 생활이 아델리 펭귄의 자기 인식 특성을 생성하는 데 미치는 영향을 시각화했습니다. 2020년 1월부터 2월까지 남극 대륙의 극도로 춥고 눈으로 덮인 험난한 지형에서 수행된 이 연구는 동남극 대륙의 도그넥 빙붕과 스벤너 섬의 자연 서식지에 있는 야생 아델리 펭귄의 자기 인식 특성이 존재한다고 보고합니다.

이 연구는 그들의 일상 생활, 사회 활동 및 전반적인 생활 방식에 대한 면밀하고 신중한 관찰을 기반으로 합니다. 또한 펭귄이 거울에 비친 이미지에 대한 반응과 자세를 4가지 실험적 패러다임 그룹 행동 테스트, 수정 거울 테스트(MMT), 히든 헤드 테스트, 컬러 턱받이 테스트의 네 가지 실험 방식으로 보고합니다.

이 논문은 이러한 실험적 패러다임이 아마도 모든 펭귄 종에서 자기 인식 특성의 존재를 찾으려는 첫 번째 시도일 것이라고 주장합니다. 그것은 실험 종에 대한 사전 친숙화, 조건화 또는 순응 없이 자연 환경에서 비인간 종의 자유로운 방목 개체에 대해 일련의 인지 실험을 수행하는 선구적인 시도입니다. 외딴 자연 서식지에서 어떤 외부적 중첩도 없이 실험하는 것은 주변 환경과 완벽한 평형 상태에서 동물의 고유한 특성을 끌어낸다고 가정합니다.

펭귄의 사회 생태학과 인지 행동학을 통합하는 향후 연구는 보고된 자기 인식 특성이 개별 펭귄이 식민지/사회 환경 전반에 걸쳐 동종 개체와 협력하는 행동으로 인해 진화했는지 여부에 대한 추가 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이는 자기 인식이 협력적인 생활 방식을 위한 필수적인 사회적 요구 사항이며 사회적 인지의 총체적 수준에 있다는 이해에 기초합니다.

서론

과학자들은 오랫동안 비인간의 행동 정신을 연구해 왔습니다. 비인간의 다양한 특성 중에서 자기 인식의 특성도 연구되었지만 일부 종에서만 연구되었습니다. 문헌에 따르면 Gallup Jr¹ 은 1970년에 그러한 연구를 최초로 수행했습니다. 인간이 아닌 특정 개체, 즉 침팬지가 자기 인식 능력을 가지고 있는지 조사하기 위해 Gallup Jr¹ 은 거울을 사용하는 새로운 기술을 고안했습니다. 침팬지가 거울 이미지를 통해 자신을 개인으로 인식하는 능력을 기반으로 그는 이 기술을 "거울 테스트"라고 명명했습니다.

갤럽 주니어(Gallup Jr)는 그의 최초 실험에서 4마리의 침팬지를 식별했고, 실험 전 2일 동안 격리한 후, 2일 동안 각각 8시간 동안 개별적으로 거울에 비친 침팬지의 모습에 노출시켰다. 또 다른 8일(약 80시간) 동안 거울에 비친 자신의 모습에 노출된 후, 네 마리의 침팬지들은 모두 직접 볼 수 없는 신체 부위에 붉은 염료가 묻었을 때, 거울에 비친 자신의 모습을 본 후 자신의 몸에 있는 붉은 자국을 만지려고 시도했다. 그것은 침팬지가 자기 인식 특성을 가지고 있다는 명백한 증거로 해석되었는데, 거울에 비친 빨간 자국을 가진 개체를 그들 자신으로 식별하는 것처럼 보였기 때문입니다. 이 실험을 통해 갤럽 주니어는 침팬지가 자기 인식 능력을 가지고 있다는 것을 보여줄 수 있었다.

수년에 걸쳐 거울 이미지를 통한 자기 인식은 대형 유인원, 병코 돌고래, 아시아 코끼리, 그리고 가장 최근에는 물고기 종인 청소놀래기²를 포함한 비인간 종에 대한 여러 연구에서 새로운 현상으로 보고되었습니다. 그러나 갤럽의 거울 테스트의 포괄성은 특히 자신과 환경을 인식하기 위해 시각 이외의 감각 양식에 의존하는 동물과 관련하여 종종 도전을 받았습니다³.

조류의 경우, 비둘기⁴, 까치⁵, 인도 집까마귀⁶에서 거울 테스트를 사용하여 자기 인식을 성공적으로 조사했습니다. 엡스타인과 그의 동료들⁴ 은 거울 이미지 기법을 사용하여 10일의 훈련 기간 동안 ~15시간 동안 거울에 독립적으로 노출되고 습관화된 후 직접 볼 수 없는 각 몸의 점을 찾는 능력을 통해 세 마리의 비둘기의 자기 인식 특성을 조사했습니다. 문헌 연구에 따르면, 모든 조사에서 모든 개별 새는 갤럽 주니어의 침팬지와 유사한 다양한 사전 실험실 경험을 겪어야 했으며, 모두 실험용 침팬지와 유사한 레퍼토리를 습득했다. 그러나 새가 일반적으로 거울에서 자신을 시각적으로 인식하는 능력은 모호하며, 갈까마귀⁷ 와 썩은 고기 까마귀^8,9 는 거울 표시 테스트¹⁰에서 실패했다.

거울 실험은 종종 매우 인위적인 실험실 환경에서 수행되며, 개인이 야생에서 자신의 반사에 어떻게 반응할지에 대한 지식 없이 수행된다¹¹. 더 일반적으로, 자신을 알아보지 못하거나 거울 테스트에 실패하는 것은 필연적으로 특정한 비인간이 자기 인식이나 자신의 관심의 대상이 될 수 있는 능력이 부족하다는 것을 의미한다^12,13.

자기 인식에 대한 몇 가지 정의가 있습니다. 헨리는 인식을 관찰자가 자극을 "의식적으로 본다"는 자기 보고와 동일시한다^14,15. 우리는 '자기 인식(self-awareness)'을 동물이 주변 환경과 과정을 본질적으로 의식할 수 있는 능력, 즉 자아의 '내면으로 향하는' 측면과 재귀성(self awaresiveness)을¹⁶ 으로 간주해 왔다.

펭귄은 주로 남반구에서 발견되는 고대의 날지 못하는 새입니다. 그들은 6천만 년 이상 동안 지구상에 생존한 몇 안 되는 종 중 하나이며 공룡보다 더 오래 살았습니다. 시간이 지남에 따라 펭귄은 형태학적, 생리학적, 행동적 특징을 진화시켜 현존하는 모든 조류 중에서 가장 독특하게 전문화되었습니다. 이러한 적응을 통해 펭귄은 지구에서 가장 극한의 환경 중 일부에 서식할 수 있었습니다¹⁷.

전 세계적으로 발견되는 17 종의 펭귄 중 남극 대륙과 남극 이남 섬에 서식하는 펭귄은 7 종에 불과하며, 이 중 아델리 펭귄 인 Pygoscelis adeliae 가 가장 풍부합니다^18,19. 그들은 먹이를 먹고, 수영하고, 둥지를 틀고, 별개의 균질한 그룹에서 식민지로 번식하는 것을 포함하는 놀라운 적응 기능을 가진 사회적 조류이지만 얼음 바다 지역에서만 가능합니다. 남극 대륙의 극한 기후는 펭귄 간의 높은 수준의 협력 행동을 필요로 하며, 이는 펭귄, 물개 및 기타 종의 동물이나 새가 생활하거나 번식하는 번식지의 개발 및 유지를 위한 필수 전제 조건입니다.

문헌 연구에 따르면 남극 대륙의 펭귄에서 자기 인식 특성을 찾는 데 대한 연구는 수행되지 않았습니다. 이것은 남극 대륙의 외딴 곳에 펭귄 식민지가 존재하고 극도로 추운 환경 (해안 근처의 여름 기온은 30 °C에서 +10 °C까지 다양 할 수 있음)^{과 20} 및 어려운 눈 덮인 지형 때문일 수 있습니다.

펭귄 종을 대상으로 한 최초의 연구인 이 연구에서 우리는 야생 아델리 펭귄 Pygoscelis adeliae가 여러 현장 실험을 통해 거울에 생성된 자아상에 대해 개인적으로나 집단적으로 반응하고 반응을 조사했습니다. 우리의 조사는 아델리 펭귄이 자기 인식 특성(내재적 특성)을 가지고 있다고 잠정적으로 제안하도록 이끌었습니다. 우리는 펭귄의 이러한 자기 인식 특성이 다양한 식민지 활동과 이 조류 종의 개체가 일반적으로 참여하는 사회적 상호 작용에서 중요한 역할을 할 수 있다고 주장합니다.

이 연구는 실험 종에 대한 순응이나 사전 훈련 없이 자연 생태계에서 인간이 아닌 종의 자기 인식 특성의 존재를 보고하는 데 선구적입니다. 또한 남극 대륙 지역의 어렵고 눈으로 덮인 불모의 지형에서 펭귄에 대한 최초의 연구로 기온이 30°C에서 +10°C로 매우 낮습니다. 여기서, 매우 민감한 종을 다루는 데 적절한 주의가 보장되었을 뿐만 아니라 규정된 '행동 강령'도 엄격하게 준수되었습니다²¹.

프로토콜

우리는 남극 대륙에서 연구를 하는 동안 남극 조약 ²²의 환경 보호에 관한 의정서의 ATCM 결의안 4(2019) ²¹ 및 부속서 II에 규정된 모든 절차와 프로토콜을 준수했습니다.

1. 준비

1. 기후가 매우 춥기 때문에 이러한 조건에 적응하고 어렵고 고립된 지형에서 생활하고 일하는 데 익숙해져야 합니다.
   참고: 우리 팀은 이 지형에 적응했고 이 지형에 대한 연구를 수행할 수 있을 만큼 충분한 훈련을 받았습니다.
2. 펭귄이 남극 대륙 전체에서 발견된다는 일반적인 믿음과 달리 실제 펭귄 그룹은 소수의 제한된 장소에서만 발견되기 때문에 남극 대륙 지역에서 연구를 위한 적절한 장소를 식별합니다.
3. 남극 대륙에서 실험을 수행하기 위해 연구 동물에 대해 잘 알고 있습니다. 펭귄의 두려움과 수줍음을 없애고 애정 어린 유대감을 형성하도록 노력하십시오. 이 연구의 예를 따르기 위해 그룹 구성원 중 한 명이 '전형적인 폴라 기어 의상'을 입고 무릎을 꿇고 펭귄의 자연스러운 반응을 관찰하도록 합니다(그림 1).
4. 연구 동물을 선택하기 위해서는 개별 동물의 움직임, 행동, 생활 방식 및 일상 생활을 면밀히 관찰하십시오. 예를 들어, 매일 아침에 먹이를 찾는다면 그 시간에 실험을 수행할 계획을 세웁니다.

2. 실험 설정

1. 실험을 수행하기 위해 남극 대륙에서 선택한 사이트의 거친 지형에 있는 평지 패치를 선택하십시오. 펭귄의 둥지가 있는 번식지 근처에서 실험을 설정하세요. (그림 1).
2. 펭귄의 행동을 연구하기위한 대형 거울 야외 테스트
   1. 아델리 펭귄 (Adelie penguins)의 뒤뚱뒤뚱 (waddles)이있는 야외의 바닥에 적절한 지지대가있는 큰 거울을 놓고 거울 이미지에 대한 개인 및 그룹 반응을 면밀히 관찰하십시오. 기록을 위해 사진을 찍고 거울 앞에서 펭귄이 개인과 그룹으로 머무는 시간을 기록하십시오(그림 2). 테스트 펭귄이 거울에 끌릴 때까지 거울을 그 위치에 두십시오.
      참고: 거울은 먼 거리에서도 펭귄이 볼 수 있을 만큼 충분히 커야 하며 연구를 위해 합리적인 수의 펭귄을 끌어들여야 합니다.
3. 수정된 미러 테스트
   참고: 단일 거울을 사용하여 거울 테스트를 수행하는 것에 대한 문헌 보고서와는 달리, 우리는 단일 거울로는 불가능한 '강화' 효과를 생성함으로써 펭귄의 행동을 더 잘 이해하기 위해 새로 설계되고 수정된 거울 테스트에서 두 개의 거울을 사용했습니다.
   1. 대략적인 치수가 75cm x 100cm 및 75cm x 50cm인 판지 시트를 지면에 단단히 고정하여 두 개의 3면 폐쇄형 인클로저를 구성합니다. 주요 실험에는 더 큰 인클로저를 사용하고, 필요에 따라 큰 인클로저를 닫거나 더 큰 인클로저를 50cm 확장하려면 작은 인클로저를 사용합니다(그림 3).
   2. 주요 실험에 앞서 실험의 제어 단계인 거울이 없는 더 큰 인클로저에서 펭귄의 행동을 관찰합니다.
   3. 펭귄이 인클로저 내에서 거울 이미지를 마주할 수 있도록 더 큰 인클로저의 반대쪽에 더 큰 인클로저의 크기에 따라 각각 54cm x 40cm의 두 개의 유리 거울을 놓습니다. 두 개의 거울을 사용하면 펭귄에게 '강화' 효과를 주어 펭귄의 행동과 기분을 더 잘 파악할 수 있습니다(그림 3).
   4. 그들의 행동을 자세히 관찰하고 사진을 찍습니다. 연구를 수행한 후 즉시 펭귄을 풀어줍니다.
4. 히든 헤드 테스트
   참고: 이 테스트의 목적은 산만하거나 부분적으로 가려진 거울 이미지에 대한 펭귄의 반응을 확인하는 것이었습니다.
   1. 직경 14cm의 원형 종이 디스크를 펭귄의 머리와 상체 부분의 이미지를 방해할 수 있는 높이의 더 큰 인클로저의 전면 미러에 붙여넣습니다.
      참고: 디스크는 녹색이었습니다.
   2. 디스크 없이 또는 디스크와 함께 인클로저에 펭귄의 체류 기간을 기록하십시오. 사진을 찍습니다. 연구 직후 동물을 풀어줍니다(그림 4).
5. 컬러 턱받이 테스트
   참고: 이전 실험과 달리 이 패러다임의 목표는 이미지를 다채롭게 만들고 새로운 이미지에 대한 펭귄의 반응을 보는 것입니다. 또한 외부 인공물이 신체에 미치는 영향과 거울 이미지에 대한 반응을 확인할 수 있습니다.
   1. 작고 밝은 색의 턱받이를 준비하고 턱받이가 펭귄의 몸 윤곽을 가리지 않도록주의하면서 6 마리의 Adelie 펭귄의 목에 턱받이를 하나씩 걸어주세요. 이 복장을 한 그들의 행동을 주의 깊게 관찰하고 사진을 찍으십시오. 인클로저에 있는 각 펭귄의 체류 기간을 기록합니다. 턱받이 없이도 연구를 수행하십시오. 실험이 완료되면 동물을 풀어줍니다( 그림 5 참조).

결과

남극 대륙¹⁸의 모든 펭귄 종 중 가장 풍부한 Adelie Penguins-Pygoscelis adeliae에 대한 이 연구를 위해 두 곳이 확인되었습니다(그림 1). 첫 번째는 펭귄이 자주 방문했던 Dogs Neck Ice Shelf(S 70°03'43", E 24°51'58")였습니다. 두 번째는 바다와 접한 동남극 대륙의 스빈너 섬(S 69°08'12", E 76°44'45")으로, ~30m 높이에 ~3,500마리의 아델리 펭귄(그림 1)의 번식지가 있으며 실험을 수행하기에 이상적인 장소였습니다. 동남극 대륙 스벤너 섬에 있는 14마리의 성체 아델리 펭귄을 대상으로 실시한 변형 거울 테스트, 숨겨진 머리 테스트 및 유색 턱받이 테스트에 대한 자세한 내용은 보충 표 S1에 ...

토론

본 연구의 주요 목적은 남극 대륙에 서식하는 야생 펭귄( Pygoscelis adeliae)의 자연 환경에서 극지 동물의 초기 적응 후 행동을 연구하고 집단 행동 테스트, 변형 거울 테스트, 숨겨진 머리 테스트, 컬러 턱받이 테스트를 수행하여 자기 인식의 존재 여부를 확인하는 것이었습니다.

사회적 행동은 모든 종의 생활 방식에서 중요한 측면이며 펭귄의 생활 방식도 마찬가지입니다. 따라서 우리는 다음 사항을 염두에 두고 이 측면을 매우 주의 깊게 연구했습니다: 가족 생활 및 안전 측면을 포함한 생활 스타일; 자유와 주거; 그리고 협력과 질서 정연함.

그들의 주거 방식과 펭귄에 의한 자손의 양육은 조심스럽게 관찰되었습니다. 우리는 이 펭귄들이 그들의 안전을 위한 전략을 어떻게 진화시켰는지 관찰했습니다. 그들의 질서 정연함과 협력 의식도 기록되었습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
골판지 포장 상자			수량: 2
거울 거울 - 대형			수량: 1
거울 거울 - 중간 크기			수량: 2
다양한 색상의 컬러 턱받이(무작위로 선택)			수량: 6
Iphone 11 이상(사진 촬영 및 비디오 녹화용) 및 사진 카메라			수량: 2
스톱워치			수량: 2
폴라 드레스			수량: 1
양면 테이프			수량: 1