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Quantifying eradication thresholds for free-ranging dog populations using population viability analysis

이 연구는 개체군 생존력 분석을 활용하여 일본 내 유기견 개체군을 근절하기 위해서는 성견의 생존율이 개체군 증가의 주요 동력이므로 인위적인 먹이 자원의 감소와 더불어 매년 45마리의 성견을 지속적으로 포획해야 함을 입증한다.

원저자: Nana Ushine, Hiroko Otsubo, Ryota Hirakawa, Kazuki Kiuno, Takashi Shimizu, Masahisa Watarai

게시일 2026-07-20

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CC BY 4.0

원저자: Nana Ushine, Hiroko Otsubo, Ryota Hirakawa, Kazuki Kiuno, Takashi Shimizu, Masahisa Watarai

원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ⚕️ 이것은 동료 심사를 거치지 않은 프리프린트의 AI 생성 설명입니다. 의학적 조언이 아닙니다. 이 내용을 바탕으로 건강 관련 결정을 내리지 마세요. 전체 면책 조항 읽기

자연과 인간의 도시가 중첩되어 생동감 넘치면서도 때로는 혼란스러운 삶의 교차점을 만들어내는 세상을 상상해 보십시오. 이 과학의 한 구석에서 연구자들은 우리의 안녕이 동물의 건강 및 환경과 깊이 연결되어 있다는 개념인 '원 헬스(One Health)'를 연구합니다. 개와 같이 주인이 없는 채 우리 이웃에서 살아가고 있는 야생 또는 자유롭게 돌아다니는 동물들이 있을 때, 이들은 복잡한 문제의 그물을 만들어낼 수 있습니다. 즉, 인간에게 전염될 수 있는 질병을 옮기거나, 현지 야생 동물과 먹이를 두고 경쟁하거나, 혹은 단순히 스스로 살아남기 위해 고군분투할 수 있습니다. 이러한 개체군을 관리하기 위해 과학자들은 '개체군 생존력 분석(Population Viability Analysis, PVA)'과 같은 도구를 사용합니다. PVA를 고성적 기술이 적용된 수정구슬이나 정교한 비디오 게임 시뮬레이터라고 생각하십시오. 과학자들은 단순히 무엇이 일어날지 추측하는 대신, 얼마나 많은 새끼가 태어나는지, 얼마나 많은 수가 겨울을 나는지, 얼마나 많은 수가 잡히는지와 같은 실제 숫자들을 입력하여 미래를 예측합니다. 또한 그들은 개체가 아기 단계에서 성체 단계로 시간이 흐름에 따라 어떻게 이동하는지를 추적하는, 본질적으로 복잡한 스프레드시트인 '레스리 행렬 모델(Leslie matrix models)'을 사용합니다. 이러한 역학을 이해하는 것은 정부가 자원을 낭비하거나 불필요한 해를 끼치지 않으면서 문제를 해결하기 위해 얼마나 열심히 노력해야 하는지를 결정하는 데 매우 중요합니다.

이 특정 연구는 일본 서부에 위치한 작고 고립된 도시 공원 내의 자유롭게 돌아다니는 개들의 까다로운 상황을 깊이 파고듭니다. 지역 법규 때문에 다른 나라에서 흔히 쓰이는 인기 있는 방식인 '포획, 중성화, 그리고 방사(catch, neuter, and release)' 방법은 이곳에서 허용되지 않습니다. 대신, 유일한 옵션은 개들을 잡아 해당 지역에서 완전히 제거하는 것입니다. 연구진이 던진 핵심 질문은 이것이었습니다: "이 개체군을 10년 안에 완전히 사라지게 만들려면 매년 실제로 몇 마리의 개를 잡아야 하는가?"

이 질문에 답하기 위해 연구팀은 탐정처럼 현장에서 단서들을 모았습니다. 그들은 카메라 트랩을 사용하여 개들의 수를 셌고, 암컷 개의 자궁에 남은 '태반 흉터(암컷이 지난 1년 동안 얼마나 많은 강아지를 낳았는지 보여주는 작은 흉터)'를 세어 출생률을 파악했으며, 다른 연구들로부터 생존율을 확인했습니다. 그들은 이 모든 데이터를 자신들의 '수정구슬' 시뮬레이터에 입력하여, 어떤 일이 일어날지 보기 위해 1,000가지의 서로 다른 시나리오를 실행했습니다.

결과는 다소 경종을 울리는 것이었습니다. 시뮬레이션 결과, 아무런 개입이 없다면 이 개체군은 연간 1.467의 성장률로 빠르게 증가하고 있었습니다. 쉬운 말로 하면, 개체군 규모가 단 22개월 만에 두 배로 커질 수 있다는 뜻입니다! 연구진은 이 개체군의 성장을 멈추고 10년 안에 박멸하려면 엄청난 수의 성체 개를 잡아야 한다는 것을 발견했습니다. 구체적으로, 시뮬레이션은 100%의 성공 확률을 갖기 위해서는 매년 약 45마리의 성체 개를 포획하여 제거해야 한다고 제안했습니다. 만약 매년 30~35마리만 잡는다면, 개체군은 다시 회복될 것이며 박멸은 실패할 것입니다.

가장 놀라운 발견 중 하나는 개의 생애 주기 중 어느 부분이 가장 중요한가였습니다. 연구진은 무엇이 개체군 성장을 주도하는지 알아보기 위해 '탄력성 분석(elasticity analysis)'이라는 방법을 사용했습니다. 그들은 성체 개의 생존이 개체군 성장의 핵심적인 '슈퍼파워'라는 사실을 발견했는데, 이는 무려 86.8%의 기여도를 보였습니다. 반면 번식(강아지를 낳는 것)은 3.7%만을 기여했습니다. 이것은 마치 배에 구멍이 난 곳(성체 생존)이 물이 들어오는 입구(번식)보다 배를 가라앉히는 주요 원인이 되는 누수되는 배와 같습니다. 즉, 단순히 개들이 새끼를 낳지 못하게 하는 것만으로는 충분하지 않으며, 가장 효과적인 전략은 이미 존재하는 성체 개들을 제거하는 데 집중하는 것입니다.

또한 연구진은 외부에서 새로운 개들이 유입되는 경우(이주) 어떤 일이 일어날지 테스트했습니다. 아주 적은 양의 새로운 유입이라도—한 달에 단 한 마리의 새로운 개라도—그 일을 훨씬 더 어렵게 만들었으며, 성공을 위해 더 많은 포획을 요구했습니다. 연구진은 또한 이 공원의 개들이 좋은 신체 점수를 가지고 있으며 빵이나 사람들이 남겨둔 개 사료와 같은 인간의 음식에 접근할 수 있는 등 매우 건강한 상태라는 점에 주목했습니다. 이는 인간이 계속해서 먹이를 주거나 쓰레기를 남겨두는 한, 개들이 생존하고 개체군을 유지할 에너지를 가질 것임을 시사합니다.

궁극적으로, 이 논문은 이 특정 상황에 대해 승리할 수 있는 유일한 방법은 성체 개를 잡는 지속적이고 강력한 노력과 함께, 사람들이 먹이를 주는 것을 막는 엄격한 노력을 병행하는 것이라고 제 제안합니다. 수학적으로는 가능하다고 말하지만, 연구팀은 이를 수행하는 데 있어 지금까지 해온 것보다 훨씬 더 많은 양의 엄청난 작업이 필요하다는 점을 인정합니다. 그들은 이것이 전 세계 모든 개에게 적용되는 유일한 방법임을 증명한 것이 아니라, 이 특정 그룹의 개들과 이 특정 공원에 대해서는, '부드러운' 접근 방식은 통하지 않으며, 구역을 정리하기 위해서는 매우 강력하고 일관된 손길이 필요하다는 것을 숫자로 보여준 것입니다.

기술 요약: 인구 생존력 분석(PVA)을 이용한 자유 방사견 개체군 제거 임계값 정량화

문제 정의
자유 방사견은 전 세계적으로 공중 보건, 생물 다양성 및 동물 복지에 상당한 도전 과제를 제기한다. 다양한 지역에서 포획-중성화-예방접종-방사(CNVR)와 같은 관리 전략이 시행되고 있으나, 일본의 광견병 예방법은 포획된 개를 방사하는 것을 금지하고 있으며, 지속적인 포획 및 제거에 기반한 관리 방식만을 의무화하고 있다. 지속적인 노력의 필요성에도 불구하고, 지역 내 완전한 제거를 달est하기 위해 필요한 구체적인 포획 강도는 여전히 불분명하다. 특히 방사 기반 프로그램이 법적으로 제한된 지역에서 근거 중심의 정책 수립을 가이드할 수 있는, 인구 역학에 기반한 정량적 평가가 절실히 부족한 실정이다.

연구 방법론
본 연구는 서일본의 한 도심 녹지(약 0.53 km²)에 서식하는 자유 방사견의 개체군 역학을 시뮬레이션하기 위해 2단계 레슬리 행렬 모델(two-stage Leslie matrix model)을 이용한 인구 생존력 분석(PVA)을 채택하였다. 모델은 개체군을 두 단계로 나누었다: 유제(6개월 미만)와 성체(6개월 이상).

매개변수 설정:
- 초기 개체군: 12개월간의 카메라 트랩 데이터(2025년 3월~2026년 2월)를 바탕으로 무작위 조우 및 체류 시간(REST) 모델을 사용하여 추정하였다. 2026년 2월 추정치는 성체 78.0마리, 유제 25.9마리였다.
- 생존율: 성체의 연간 생존율은 0.90(인도 자유 방사견 연구 기반)으로 설정하였고, 유제의 성체 도달 생존율은 0.19로 설정하였다. 이 값들은 월간 비율로 변환되었다.
- 번식: 포획된 암컷 32마리의 자궁 내 태반 흔적(placental scars)을 계수하여 연간 산자수를 추정하였으며, 중앙값은 4.81이었다.
- 성비: 지역 포획 기록을 바탕으로 1:2(암컷:수컷)로 설정하였다.
- 확률적 변동성: 모델에는 환경적 확률성(생존 및 번식에 대해 베타 및 감마 분포 사용)과 인구통계학적 확률성(이항 및 포아송 분포 사용)을 포함하였으며, 1,000회의 몬테카를로 반복 계산을 수행하였다.
시뮬레이션 시나리오: 다양한 연간 포획 강도(연간 성체 개 30~50마리 제거) 조건 하에서 10년간의 개체군 궤적을 시뮬레이션하였다.
민감도 및 강건성:
- 탄력성 분석(Elasticity Analysis): 인구 성장률( $\lambda$ )에 대한 인구통계학적 매개변수(생존, 번식, 성숙)의 상대적 기여도를 결정하기 위해 사용되었다.
- 유입 시나리오: 폐쇄형 개체군 가정의 강건성을 테스트하기 위해 매월 성체 1마리가 유입되는 보충 분석을 실시하였다.
- 민감도 분석: 초기 개체군 크기가 제거 임계값에 미치는 영향을 평가하기 위해 연간 평균 개체군 추정치(성체 54.4마리)를 사용하여 시뮬레이션을 재실행하였다.

주요 결과

개체군 성장: 추정된 유한 성장률은 $\lambda = 1.467$ 로, 개입이 없을 경우 개체군이 약 22개월 이내에 두 배로 증가할 수 있음을 나타낸다.
제거 임계값:
- 시뮬레이션 결과, 연간 30~35마리의 성체를 포획하는 것은 성장을 억제하기에 불충분하며, 10년 후 제거 확률이 50% 미만임을 보여주었다.
- 2026년 2월 개체군 추정치를 기준으로, 10년 이내에 100% 제거 확률을 달 Achieve하기 위해서는 연간 45마리의 성체 포획이 필요했다.
- 연간 평균 개체군 추정치(성체 54.4마리)를 사용할 경우, 100% 제거 확률을 위한 임계값은 연간 약 35마리 포획으로 낮아졌다.
인구통계학적 동인: 탄력성 분석 결과, 성체의 생존이 개체군 성장률의 86.8%를 기여한 반면, 번식은 3.7%만을 기여하였다. 이는 개체군의 지속성이 번식력보다는 기존 성체의 생존에 의해 주로 결정됨을 시사한다.
유입의 영향: 매월 단 1마리의 성체가 유입되는 것만으로도 연간 35~~40마리의 제거로는 제거를 달성하기에 불충분했으나, 45~~50마리의 제거는 여전히 효과적이었다.
영양 상태: 평균 신체 조건 점수(BCS)는 6.3(9점 척도)이었으며, 인위적 먹이(빵, 사료 봉투 등)에 대한 관찰 결과 높은 생존율과 번식을 뒷받침할 만큼 먹이 자원이 충분함을 확인하였다.

의의 및 주장
본 논문은 방사 기반 관리가 금지된 관할 구역에서 자유 방사견 개체군을 완전히 제거하기 위해 필요한 포획 강도를 결정하는 정량적 프레임워크를 제공한다고 주장한다. 본 연구는 관찰된 인구통계학적 조건 하에서 성공적인 제거를 위해서는 매년 성체 개체군의 상당 부분(80% 이상)을 지속적으로 제거해야 함을 입증한다.

저자들은 성체 생존이 개체군 성장의 지배적인 동인이기 때문에, 번식 억제(예: 생식 조절)에만 집중하는 전략은 빠른 제거를 달성하는 데 있어 지속적인 성체 제거보다 효과가 떨어질 수 있다고 주장한다. 또한, 본 연구는 인위적 먹이 자원을 관리하는 것이 중요한 보완적 조치임을 강조한다. 즉, 먹이 가용성을 줄이는 것이 수용 능력을 낮추고 트랩 효율을 높일 수 있다.

본 논문은 자신의 PVA 프레임워크를 지방 정부가 행정 자원을 효과적으로 배분할 수 있도록 돕는 증거 기반 정책 수립 도구로 제시한다. 저자들은 연령 구조의 단순화 및 폐쇄형 개체군 가정 등의 한계를 인정하면서도, 본 연구의 결과가 방사가 선택지에 없는 지역에서 지역 특화적 관리 전략을 설계하기 위한 과학적 근거를 제공한다고 확언한다. 결론적으로, 집중적인 관리는 행정 비용을 증가시키지만 제거를 위해 필수적이며, 향후 연구에서는 비용 효율성을 평가하기 위해 경제적 분석을 통합해야 한다고 제언한다.

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