Effect of Anthropogenic Noise on the Behavioral and Physiological Traits of the Nestlings of the Oriental Magpie （Pica serica）

Abstract

도시화는 자연 서식지를 인공적인 환경으로 변화시키며, 이 과정에서 발생하는 인위적 소음은 도시 야생동물이 경험하는 주요 환경 스트레스 요인 중 하나이다. 본 연구는 도시 환경에 서식하는 까치（Pica serica）를 대상으로, 둥지 주변의 서식지 구조가 소음 환경을 어떻게 형성하며, 이러한 소음이 유조의 행동적·생리적 반응에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다. 연구는 카이스트와 서울대학교 관악캠퍼스에서 수행되었으며, QGIS를 이용하여 둥지 주변의 토지피복 유형과 도로 관련 변수를 추출하였다. 또한 부화 후 청각 발달 시기에 오전과 오후로 나누어 소음을 측정하고, 유조의 시각 인지, 시각 인지 실험 중 행동 반응의 정도, 유순성, 호흡률, 적혈구 용적률, 코르티코스테론 농도를 평가하였다. 분석 결과, 둥지 주변 소음은 도로 비율, 캠퍼스 도로와의 거리, 캠퍼스 도로 폭, 숲, 건물, 초지 비율 등 다양한 환경 변수와 관련되었다. 특히 도로 비율이 높으면 소음 수준이 증가하는 경향이 나타났다. 또한 부분 의존도 그림 분석에서는 여러 환경 변수와 소음 사이에 비선형적 관계, 임계점, U 모양의 관계가 관찰되었다. 이는 도시 소음이 단순히 특정 환경 요소 하나에 의해 결정되는 것이 아니라, 토지 이용 구조, 교통, 식생, 공간적 배치가 복합적으로 작용한 결과임을 보여준다. 반면, 소음 변수는 대부분의 유조 행동 및 생리 지표와 유의한 관계를 보이지 않았다. 그러나 실험 중 행동 반응의 정도는 소음 변동과 음의 관계를 보여, 지속적인 평균 소음보다 소음 변동성이 행동 반응에 더 민감하게 작용할 가능성을 시사하였다. 또한 유순도는 소음보다 한배 새끼 수의 영향을 더 크게 받았다. 이러한 결과는 도시 환경에서 까치 유조의 행동 및 생리 반응이 단순한 소음 강도만으로 설명되기 어렵고, 소음의 시간적 변동성, 공간적 맥락, 그리고 한배 새끼 수와 같은 생물학적 조건이 함께 작용할 수 있음을 보여준다. 따라서 도시 소음의 생태적 영향을 이해하기 위해서는 평균 소음 수준뿐만 아니라 소음의 변동성, 최대 소음과 같은 음향적 특성, 그리고 개체가 경험하는 생태적·발달적 조건을 통합적으로 고려할 필요가 있다.

핵심어: 인위적 소음, 서식지 구조, 도시 음향경관, 시각 인지, 유순성, 호흡률, 코르티코스테론, 적혈구 용적률, 까치|Urbanization transforms natural habitats into artificial environments, and anthropogenic noise generated during this process is one of the major environmental stressors experienced by urban wildlife. This study investigated Oriental Magpies （Pica serica） inhabiting urban environments to examine how habitat structure around nests shapes local noise conditions and how such noise affects behavioral and physiological responses in nestlings. The study was conducted at KAIST and the Gwanak Campus of Seoul National University. Land-cover types and road-related variables around nests were extracted using QGIS. Noise was measured in the morning and afternoon during the post-hatching auditory development period, and nestling visual cognition, behavioral response during the visual cognition experiment, docility, respiratory rate, packed cell volume, and corticosterone concentration were assessed. The results showed that noise conditions around nests were associated with various environmental variables, including road proportion, distance to campus roads, campus road width, and the proportions of forest, buildings, and grassland. In particular, higher road proportion tended to be associated with increased noise levels. Partial dependence plot analysis also revealed nonlinear relationships, threshold-like patterns, and U- shaped relationships between several environmental variables and noise metrics. These findings indicate that urban noise is not determined by a single environmental factor, but rather by the combined effects of land-use structure, traffic characteristics, vegetation, and spatial arrangement. In contrast, noise variables were not significantly associated with most behavioral and physiological indicators in nestlings. However, the degree of behavioral response during the experiment showed a negative relationship with noise variability, suggesting that behavioral responses may be more sensitive to temporal variation in noise than to continuous average noise levels. In addition, docility was more strongly affected by brood size than by noise. These results suggest that behavioral and physiological responses of magpie nestlings in urban environments cannot be explained solely by noise intensity, and that temporal noise variability, spatial context, and biological conditions such as brood size may interactively shape nestling responses. Therefore, to understand the ecological effects of urban noise, it is necessary to consider not only average noise levels, but also acoustic characteristics such as noise variability and maximum noise, as well as the ecological and developmental conditions experienced by individuals.

Keywords: Anthropogenic noise, Habitat structure, Urban soundscape, Visual perception, Docility, Respiratory rate, Corticosterone, PCV, Oriental magpie