희박화 곡선 (Rarefaction Curve)

한 줄 정의: 표본 크기를 같게 맞췄을 때 기대되는 종 수를 나타내 군집 간 비교를 가능하게 하는 곡선입니다.

쉽게 풀면

많이 조사하면 당연히 더 많은 종이 나옵니다. 그래서 조사량이 다른 두 지역의 종 수를 그대로 비교하면 조사를 더 많이 한 쪽이 유리해집니다. 희박화 곡선은 실제 자료에서 표본을 무작위로 조금씩 뽑아가며 그때그때 기대되는 종 수를 그려, 같은 표본 수에서의 종 수를 비교할 수 있게 해 줍니다. 곡선이 평평해지면 조사가 충분했다는 신호로도 읽습니다.

왜 중요한가

조사 노력의 차이를 보정하지 않은 종 수 비교는 신뢰하기 어렵기 때문에, 생태 조사와 미생물 군집 분석에서 표준적인 전처리 절차로 자리 잡았습니다. 곡선의 기울기를 보고 조사가 충분했는지 판단하는 근거로도 쓰입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"희박화 곡선이 포화에 이르지 않아 추가 조사가 필요한 것으로 판단되었다."

곡선이 아직 평평해지지 않았다는 것은 더 조사하면 새로운 종이 계속 나올 여지가 있다는 뜻입니다.

조금 더 깊게 보면

희박화는 개체 수를 기준으로 할 수도 있고 조사 단위 수를 기준으로 할 수도 있으며, 어느 쪽을 쓰느냐에 따라 곡선의 해석이 달라집니다. 관측 범위를 넘어 종 수를 추정하려면 희박화 곡선을 외삽하거나, 희귀 종의 출현 빈도를 이용해 미발견 종을 추정하는 비모수 추정량을 함께 씁니다. 서열 시퀀싱 자료에서는 표본마다 읽은 수가 달라 생기는 편향을 줄이려고 같은 깊이로 무작위 추출하는 방식이 흔히 쓰이지만, 자료를 버리는 손실 때문에 통계적 모형으로 대체하자는 의견도 있습니다.

주의할 점

희박화는 실제로 존재하는 종 수를 알려주는 것이 아니라 같은 노력에서 기대되는 종 수를 비교하기 위한 보정 도구입니다. 또 표본이 무작위이고 서로 독립이라는 가정을 전제하므로 군집이 공간적으로 몰려 있으면 해석에 주의해야 합니다.