채집·표본 제작과 동정

학교 숲에서 채집한 곤충을 표본으로 만들어 이름을 붙이려 한다. 도감을 처음부터 넘기며 비슷한 그림을 찾으면 시간이 오래 걸리고 틀리기 쉽다. 그래서 '날개가 두 쌍인가, 한 쌍인가'처럼 둘 가운데 하나를 고르는 질문을 차례로 답해 가는 검색표를 쓴다. 이 숲에서 나올 곤충 무리가 16가지라면, 검색표를 잘 만들 때 질문 몇 개 만에 어느 무리인지 알 수 있을까? 잘못 만들면 몇 개까지 늘어날까?

3.12.1질문마다 절반씩

동정은 채집한 생물이 어느 무리인지 알아내는 일이다. 이분 검색표는 한 번에 '예'나 '아니요'로 답하는 질문을 던져 후보를 둘로 나눈다. 질문이 후보를 절반씩 고르게 나누면, 질문 하나마다 남은 후보가 반으로 줄어든다. 16가지는 질문 한 번에 8가지, 두 번에 4가지, 세 번에 2가지, 네 번에 1가지가 된다. 그래서 잘 만든 검색표는 \(\log_2 16 = 4\)개의 질문이면 충분하다. 반대로 질문마다 한 무리씩만 떼어 내면, 운이 나쁠 때 15번을 물어야 한다.

좋은 검색표의 질문은 고르게 나눌 뿐 아니라 누구나 같은 답을 내도록 분명해야 한다. '크다, 작다'처럼 기준이 애매한 질문보다 '날개가 두 쌍이다'처럼 세거나 확인할 수 있는 특징이 낫다. 또 애벌레와 어른벌레, 암컷과 수컷처럼 모습이 다른 단계를 함께 쓸 수 있는지도 생각한다. 검색표의 끝에서 얻은 이름은 도감의 설명이나 표본과 다시 비교해 확인한다.¹

3.12.2표본 만들기와 기록

채집한 곤충은 날개와 다리를 펴서 핀으로 고정하고 말려 표본을 만든다. 표본에는 반드시 채집한 날짜, 장소, 채집한 사람을 적은 이름표를 함께 꽂는다. 이 기록이 없으면 표본은 과학 자료로서의 가치를 잃는다. 같은 종이라도 언제 어디서 채집했는지가 그 종의 분포와 계절 변화를 알려 주기 때문이다. 채집은 필요한 만큼만 하고, 보호종이나 보호 구역의 생물은 채집하지 않는다.

3.12.3예제 풀이

고르게 나누면 \(\log_2 16 = 4\)개, 하나씩 떼어 내면 가장 나쁠 때 15개가 필요하다. 하나씩 떼어 내는 검색표에서 첫 질문에서 끝나는 경우부터 마지막까지 1, 2, …, 15번이 필요하고, 마지막 두 무리는 둘 다 15번째 질문에서 갈린다. 평균은 \((1 + 2 + \cdots + 15 + 15)/16 = (120 + 15)/16 \approx 8.4\)개로, 고른 검색표의 두 배가 넘는다.

후보 30가지는 \(\log_2 30 \approx 4.9\)이므로 질문 5개가 필요하다. \(2^5 = 32\)가 30보다 크기 때문이다. 다만 실제 생물에서는 특징이 늘 반반으로 나뉘지 않아 이보다 조금 많아진다. 즉 검색표는 분명한 특징으로 후보를 고르게 나누는 질문을 앞에 둘수록 짧고 정확해지며, 동정한 표본은 채집 기록과 함께 남겨야 자료가 된다.

아래 탐구 카드에서 채집한 생물로 표본을 만들고, 이분 검색표를 만들어 동정해 보자.

1. 이분 검색표는 18세기 프랑스의 라마르크가 식물을 동정하는 데 처음 널리 썼다. 요즘은 사진을 찍으면 인공지능이 종을 추천해 주는 앱도 많지만, 결과를 확인하는 데는 여전히 검색표의 특징과 전문가의 표본 대조가 쓰인다.