10장: 동물 행동: 본능, 학습, 그리고 의사소통

동물 행동학(ethology) 은 특히 자연적인 환경에서 동물의 행동을 과학적으로 연구하는 학문입니다. 콘라트 로렌츠(Konrad Lorenz), 니코 틴베르헨(Nikolaas Tinbergen), 카를 폰 프리슈(Karl von Frisch) (1973년 노벨상 수상)가 창시했으며, 틴베르헨의 네 가지 질문인 원인, 발달, 기능, 진화를 통해 행동을 탐구합니다. 동물 행동은 완전히 선천적인(내재된) 것에서 완전히 학습된 것까지 스펙트럼 위에 존재하며, 대부분의 행동은 두 요소를 모두 포함합니다.

선천적 행동 대 학습된 행동

선천적(본능적) 행동

선천적 행동은 유전적으로 결정되며 사전 경험 없이 처음부터 올바르게 수행됩니다:

• 고정행동유형(FAP, Fixed Action Patterns): 표시 자극(sign stimulus) 에 의해 촉발되는 정형화된 반응 (예: 물체의 모양에 관계없이 빨간 배가 수컷 큰가시고기의 영역 공격성을 유발)
• 운동성(kinesis): 자극 강도에 대한 비방향성 이동 변화 (예: 쥐며느리는 건조한 환경에서 더 빠르게 이동)
• 주성(taxis): 자극을 향하거나 멀어지는 방향성 이동 (예: 나방의 주광성)

학습된 행동

각인(imprinting) (로렌츠): 어린 동물이 처음 접하는 움직이는 물체에 지속적인 애착을 형성하는 결정적 시기 학습 과정. 콘라트 로렌츠는 거위 새끼들이 자신에게 각인되는 것으로 유명해졌습니다. 이는 손으로 기른 새들이 왜 같은 종을 짝으로 인식하지 못하는지 설명해 줍니다.

고전적 조건화(Classical Conditioning) (파블로프): 중립 자극과 무조건 자극을 연합시키는 것:

• 무조건 자극(음식) → 무조건 반응(타액 분비)
• 중립 자극(종소리)을 음식과 함께 제시 → 조건 자극(종소리만) → 조건 반응(타액 분비)

조작적 조건화(Operant Conditioning) (스키너): 결과를 통한 학습. 보상이 따르는 행동(정적 강화)은 빈도가 증가하고, 벌이 따르는 행동은 감소합니다. B.F. 스키너(B.F. Skinner)의 “스키너 상자(Skinner box)” 실험이 쥐와 비둘기를 통해 이를 증명했습니다.

습관화(habituation): 반복되지만 무해한 자극에 대한 반응이 감소하는 것 (예: 매가 반복해서 공격 없이 날아가면 개구리매도마뱀이 경보음을 멈춤).

통찰 학습(insight learning): 시행착오 없이 갑자기 문제를 해결하는 것 — 대형 유인원(Pan troglodytes)이 바나나에 닿기 위해 상자를 쌓는 행동에서 확인됨 (볼프강 쾰러(Wolfgang Köhler), 1920년대).

동물의 의사소통

채널	예시	전달 정보
화학 신호(페로몬)	개미 길 페로몬	먹이 위치, 경보, 개체 식별
시각 신호	공작 꼬리 디스플레이	짝의 품질, 종 식별
음향 신호	개구리 울음, 새의 노래	영역, 짝 유인
촉각 신호	꿀벌 흔들기 춤	먹이 방향과 거리
전기 신호	약한 전기어	종 인식, 짝 유인

꿀벌의 흔들기 춤

카를 폰 프리슈가 Apis mellifera (서양꿀벌)의 흔들기 춤(waggle dance) 을 해독했습니다:

• 방향(direction): 수직에 대한 춤의 각도 = 태양에 대한 먹이 위치의 각도
• 거리(distance): 흔들기 달리기 지속 시간이 거리를 인코딩 (1초 ≈ 1km)
• 50m 이내 먹이에는 원형 춤, 그 이상 거리에는 흔들기 춤

페로몬

같은 종 개체 간의 화학적 신호:

• 경보 페로몬(alarm pheromones): 부상당한 개미/꿀벌이 방출하여 집단 방어 유발
• 성 페로몬(sex pheromones): 누에나방(Bombyx mori) 암컷이 봄비콜(bombykol)을 분비하며, 수컷은 수 킬로미터 거리에서도 단일 분자를 감지
• 길 페로몬(trail pheromones): 먹이를 찾는 개미가 휘발성 페로몬을 남기며, 강한 경로일수록 더 많은 추종자를 끌어들임 (양성 피드백)

핵심 체크리스트

• 선천적 행동과 학습된 행동을 구별하고 고정행동유형과 각인의 예를 들 수 있다
• 구체적인 실험 예를 들어 고전적 조건화와 조작적 조건화를 비교할 수 있다
• 꿀벌의 흔들기 춤이 먹이 위치의 방향과 거리를 어떻게 인코딩하는지 설명할 수 있다