청소년을 위한 교양 생명과학: 생지화학 순환

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 07월 05일 출간

작품소개

책소개

지구상의 모든 생명체는 끊임없이 변화하는 화학 원소들의 순환 속에서 존재한다. 이 책은 탄소, 질소, 인, 황, 물, 산소가 대기권, 수권, 지권, 생물권을 오가며 복잡하게 얽힌 순환 체계를 중학생도 이해할 수 있도록 풀어낸다. 라부아지에의 질량 보존 법칙부터 가이아 가설까지, 생지화학 순환 연구의 역사적 배경과 함께 지구를 하나의 거대한 생명체로 바라보는 관점을 제시한다. 광합성하는 식물 한 그루부터 지구 전체 기후 시스템까지, 크고 작은 모든 현상이 물질 순환이라는 하나의 원리로 연결되어 있음을 보여준다.

각 원소가 지구 곳곳을 여행하는 방식은 저마다 독특하다. 탄소는 광합성과 호흡을 통해 생물과 대기 사이를 오가고, 질소는 뿌리혹박테리아의 도움으로 콩과식물에게 생명을 선사한다. 인은 다른 원소와 달리 대기 단계 없이 암석에서 토양으로, 토양에서 바다로 한 방향으로만 흐르는 특별한 성질을 가진다. 황은 화산 폭발과 함께 대기로 솟구쳐 올라 산성비가 되기도 하고, 물은 태양 에너지를 받아 끝없이 증발과 응결을 반복한다. 산소는 25억 년 전 대산소 사건을 통해 지구 환경을 완전히 바꾸어 놓았으며, 오늘날에도 모든 생명체의 호흡과 연소에 필수적이다.

산업혁명 이후 인간의 활동은 수억 년 동안 유지되어 온 자연 순환의 균형을 급격히 변화시키고 있다. 화석연료 연소로 대기 중 이산화탄소 농도가 급증하고, 하버 보슈 공정으로 대량 생산된 질소 비료가 토양과 수계를 교란시킨다. 도시화는 물 순환을 막고, 삼림 벌채는 탄소 저장고를 파괴한다. 플라스틱과 합성 화학물질은 기존에 없던 새로운 순환 경로를 만들어낸다. 이러한 변화는 기후 변화, 해양 산성화, 부영양화 같은 지구 환경 문제로 이어지며, 크뤼첸이 제시한 인류세라는 새로운 지질시대의 특징을 보여준다.

현대 과학은 질량 분석기, 위성 원격 탐사, 분자생물학 기법을 동원해 생지화학 순환의 비밀을 밝혀내고 있다. 동위원소 추적을 통해 원소의 이동 경로를 파악하고, 컴퓨터 모델로 미래 변화를 예측한다. 극지와 사막, 심해 열수 분출구 같은 극한 환경에서도 독특한 순환이 일어남을 발견했다. 이 모든 지식은 순환형 경제, 재생 에너지, 생태 복원 같은 지속가능한 미래를 설계하는 기초가 된다. 책은 베르나드스키의 생물권 이론부터 최신 인공지능 분석까지, 과거와 현재와 미래를 아우르는 통합적 관점으로 생지화학 순환의 세계를 완성한다.

목차

1. 생지화학 순환의 세계
2. 탄소의 대순환
3. 질소의 변신술
4. 인의 한정된 여행
5. 황의 다채로운 순환
6. 물의 끝없는 순환
7. 산소의 생명 연결고리
8. 미생물의 숨겨진 힘
9. 바다의 화학 공장
10. 토양 속 보물창고
11. 대기의 화학 반응
12. 시간의 흐름과 순환
13. 공간의 크기와 순환
14. 생태계의 연결망
15. 인간이 바꾼 순환
16. 기후 변화의 연쇄
17. 순환의 지표들
18. 순환 연구의 도구들
19. 순환 모델의 세계
20. 생태계 서비스와 순환
21. 지속가능한 순환 관리
22. 극한 환경의 순환
23. 미래의 순환 전망
24. 순환의 통합적 이해

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.