이 실험 소개
연못에는 물고기가 몇 마리나 살까요? 모두 셀 수는 없지만, 두 번 표본을 조사해 수를 추정할 수 있습니다. 물고기를 몇 마리 잡아 표시한 뒤 다시 놓아줍니다. 물고기들이 연못 전체에 섞이면 두 번째 표본을 잡아 표시된 물고기가 몇 마리인지 셉니다. 두 번째로 잡은 물고기 6마리 중 1마리에 표시가 되어 있다면, 표시된 물고기는 전체 개체 수의 약 6분의 1일 것입니다. 이 연못에서 조사를 실시하고, 방법의 신뢰도를 알아보기 위해 여러 번 반복하며, 가정이 깨지면 어떤 일이 일어나는지 살펴보세요.
학습 목표
- 개체군 크기를 추정하는 표지-재포획 방법을 설명하세요
- 링컨-피터슨 공식을 사용해 추정값을 계산하세요
- 표본 크기가 클수록 추정값의 신뢰도가 높아지는 이유를 설명하세요
- 이 방법의 가정을 나열하고, 가정이 깨지면 추정값에 어떤 편향이 생기는지 설명하세요
- 반복 조사에서 나온 결과의 분포를 해석하세요
사용 방법
- 1기본 설정으로 조사를 한 번 실행하세요. 직접 추정값을 계산하고 확인하세요.
- 2‘새 조사’를 몇 번 눌러 보세요. 추정값이 매번 같게 나오나요?
- 3‘반복’을 눌러 조사 200회를 실시하세요. 평균 추정값이 실제 개체 수에 가까운가요? 변동 폭은 얼마나 큰가요?
- 4두 포획량을 모두 10마리로 줄이고 조사를 200회 반복하세요. 변동 폭은 어떻게 되나요?
- 5‘표지된 물고기는 그물을 피함’을 켜고 조사를 200회 반복하세요. 이제 추정값은 너무 높나요, 아니면 너무 낮나요? 이유는 무엇인가요?
- 6실제 개체 수를 숨기고 파트너가 설정하게 한 다음, 조사 1회로 개체 수를 추정하세요.
모델
가정
- 개체군은 폐쇄되어 있습니다. 두 번의 포획 사이에 물고기가 태어나거나 죽거나 유입되거나 유출되지 않습니다.
- 표지는 떨어지지 않고 물고기에 해를 끼치지 않으며, 표지된 물고기는 다른 물고기와 완전히 섞입니다.
- ‘표지된 물고기는 그물을 피함’을 켠 경우가 아니라면 모든 물고기는 포획될 확률이 같습니다.
- 포획 결과는 시드가 설정된 난수 생성기를 사용한 무작위 표본이므로, 같은 조사 번호에는 항상 같은 포획 결과가 나옵니다.
수업에서 해 보기
- Q1물고기 40마리에 표식을 붙였습니다. 두 번째로 잡은 물고기 50마리 중 표식이 있는 물고기는 8마리였습니다. 개체군 크기를 추정해 보세요.
- Q2두 번째로 물고기를 잡기 전에 표식을 붙인 물고기들이 서로 섞일 시간을 주어야 하는 이유는 무엇인가요?
- Q3두 번째로 물고기를 잡기 전에 일부 물고기의 표식이 씻겨 나가면 추정치는 실제보다 높아질까요, 낮아질까요?
- Q4거의 움직이지 않는 달팽이 개체군을 추정할 때 이 방법으로는 추정치가 부정확해지는 이유는 무엇인가요?
- Q5조사를 반복하면 추정치가 실제 값 주변에 퍼집니다. 생태학자는 이 퍼짐을 어떻게 줄일 수 있을까요?
자주 묻는 질문
추정치가 실제 개체수와 크게 차이 나는 경우가 있는 이유는 무엇인가요?
어떤 물고기가 잡히는지는 우연에 달려 있습니다. 포획 수가 적으면 표식이 있는 물고기가 한두 마리 더 잡히거나 덜 잡히는 것만으로도 추정치가 크게 달라집니다. 조사를 반복하거나 더 많은 물고기를 잡으면 추정치의 신뢰도가 높아집니다.
두 번째로 잡을 때 표식이 있는 물고기가 한 마리도 잡히지 않으면 어떻게 되나요?
그러면 링컨-피터슨 공식에서 0으로 나누게 됩니다. 이는 보통 개체군에 비해 표본이 너무 작았다는 뜻입니다. 채프먼 방법을 사용하면 수치를 구할 수는 있지만, 불확실성이 매우 큽니다.
이 방법은 실제 생태학 연구에서도 사용되나요?
예. 물고기, 새, 나비, 소형 포유류를 비롯한 여러 동물에서 연구가 이루어집니다. 실제 연구에서는 오래 지속되는 표지를 사용하고, 가정들을 주의 깊게 확인하며, 시간에 걸쳐 여러 차례 표본을 채취하는 경우가 많습니다.