엘리멘탈

엘리멘탈

$19.00
Description
5가지 원소로 보는 40억 년 지구 생명의 역사
지구에서 가장 중요한 변화는 무엇이었나? 거대한 소행성 충돌이나 화산 폭발이었을까?
이 책 『엘리멘탈』은 지구를 가장 크게 변화시킨 건 바로 ‘생명’이었으며, 그 변화의 근간에는 5가지 원소가 있다고 말한다. 브라운대학교의 생태학자 스티븐 포더는 수소(H), 산소(O), 탄소(C), 질소(N), 인(P)을 중심으로 40억 년 생명의 역사를 추적한다. ‘생명의 공식: HOCNP’를 이루는 이 원소들을 얻기 위한 생명체의 노력은 진화의 원동력이 되었으며, 나아가 지구 자체를 송두리째 바꿔놓았다. 남세균, 육상 식물 그리고 우리 인간은 그 일에 가장 성공하며 ‘월드 체인저’가 되었다.
그러나 이 세 월드 체인저의 성공은 예기치 않은 재앙을 불러왔다. 남세균은 광합성과 질소고정이라는 혁신을 이루었지만, 대기를 산소로 채우며 산소가 없는 환경에서 번성하던 미생물을 대규모로 멸종시켰다. 육상 식물은 물과 암석 속 인을 캐내는 능력으로 대륙을 푸르게 뒤덮었지만, 대기 중 이산화탄소를 과도하게 흡수하면서 지구를 꽁꽁 얼렸다. 그리고 우리 인간은 탄소 에너지를 대량으로 사용하며 지구를 급격히 데우고 있다.
과연 인류는 선조 ‘월드 체인저’들과 다르게 환경 재앙을 피하고 다른 길로 갈 수 있을까? 이 책은 흥미로운 서사와 최신 과학을 결합해 지구의 위기와 우리가 나아가야 할 방향에 대한 새롭고 매혹적인 관점을 제시한다.
저자

스티븐포더

저자:스티븐포더
브라운대학교교수.생태학,진화및개체생물학,환경과사회과목을가르친다.또한브라운대학교환경과사회연구원의일원이며,지속가능성담당부총장으로일하고있다.
스탠퍼드대학교에서하와이의경관과생태계발달을연구하며생태학박사학위를받았고,브라운대학교생태학과에합류해서열대우림,농업,복원분야를연구했다.기후변화시대에기초연구만하는것은타이타닉호의갑판의자를재배치하는것이라는생각에최근에는기후변화에대응하기위한과학과제도적해법을찾는데더적극적으로참여하고있다.
일상에서지속가능성을실현하는문제를탐구하는라디오팟캐스트Possibly를만들고과학책임자로서이끄는중이다.『엘리멘탈』은그의첫책이다.

역자:김은영
이화여자대학교에서물리학을전공했다.선생님이되고싶었으나우연히번역의세계에입문한후,재미있는어린이책과편하게읽을수있는과학교양도서를주로번역하고있다.옮긴책으로는『1%의희망』,『희망의밥상』,『테크놀로지의걸작들』,『작은것들이만든거대한세계』등이있고,어린이를위한책으로는『4원소로보는자연이야기』,『소인족페루인의모험』,『흰기러기』,『버드맨과비밀의샘슨섬』,『공룡배틀』,『숙제보다어려운일』등이있다.

목차

서문:세상을바꾸는가장작고위대한것들

1부과거로부터의교훈
1지상최대의환경변화
2식물,대륙을정복하다

2부인류,원소를지배하다
3인간,탄소,에너지의파괴적순환
4기후변화의원인을찾는방법
5질소,마법의골디락스원소
6인,대체불가능한하얀금
7물,육상생명체의핵심

3부미래를위한길
8생물지구화학적행운
9아직도남아있는퍼즐

감사의말
주석

출판사 서평

지구를바꾼세생명체와다섯가지원소

지구생명체40억년의역사는끊임없이이어진변화와혁신의드라마다.그리고그드라마의중심에는5가지원소,바로수소(H),산소(O),탄소(C),질소(N),인(P)이있다.
수소는산소와함께물을이루며,거의모든유기분자의필수구성요소가된다.산소역시물의구성요소이며,호흡을하는생명체에겐필수적이다.탄소는다양한분자구조를형성하는데이용되는생체분자의‘뼈대’다.질소는단백질(아미노산)과?DNA의핵심구성요소다.인은에너지전달물질인ATP과세포막의구성성분이다.모든살아있는생명체의세포99%를이루는이원소들을얼마나잘확보하느냐가생명체의생존과번성을결정짓는다.
긴지구의역사에서세종류의생명체가이일에서엄청난성공을거두었다.남세균,육상식물,그리고우리인간이다.이세주인공은원소의활용에서놀라운혁신을이뤄냄으로써진화의승자가되었을뿐아니라지구자체의환경도뒤바꾼‘월드체인저(WorldChanger)’가되었다.
이책은생명체가5가지핵심원소를어떻게활용하면서번성하고전지구적인변화를이끌었는지추적한다.지구에또한번의변화를일으키고있는우리는여기에서무엇을배울수있을까?

생명의위대한혁신과예기치못한재앙

첫번째월드체인저는남세균이었다.남세균은태양에너지를이용해바닷물속의탄소를포집하여양분을만드는광합성과대기중질소를고정시켜이용하는방법을개발함으로써엄청나게번성할수있었다.남세균은광합성의부산물로막대한양의산소를내뿜었는데,이로인해당시까지산소가거의없던지구는산소가가득한행성이되었다.이‘대산화사건(GreatOxidationEvent)’은인간을포함한다세포생명체가등장할수있는무대를만들어주었지만,아이러니하게도당시지구생명체의대부분을차지하던혐기성생명체들에게는거대한환경재앙이었다.산소가있는환경에서제대로살지못하는이들은대다수가멸종했고,오늘날심해열수구같은제한적인환경에만남아있다.
두번째월드체인저는육상식물이었다.바다에는물(산소와수소)이가득하고,광합성과질소고정을이용하면탄소와질소를얻을수있다.그러나바다에는인이아주드물었다.인은암석에포함돼있기때문에인을얻기위해서는육지로가서바위에접근할수있어야했다.남세균이후약20억년이지나육상식물이이일을해냈다.식물은뿌리를이용해암석에서필수적인인을캐내고물을끌어올리는능력을진화시켰다.식물이지구전체로확산하면서지구는진정으로푸른행성이되었다.그러나식물의폭발적인번성역시환경재앙을불러왔다.광합성을위해공기중으로부터이산화탄소를대규모로흡수한결과,지구를따듯하게유지시켜준온실효과가약해졌고지구는서서히차가워지기시작했다.대략1억년후,지상에서대부분의열대우림이사라질정도로지구는차가워졌다.
세번째는우리인간이다.인류는탄소에너지를사용하는법을알게된이후어마어마한속도로탄소를대기중에풀어놓고있다.식물은100만년마다36ppm씩이산화탄소농도를낮추었는데,인류는겨우200년만에이산화탄소농도를280ppm에서416ppm으로(2020년6월기준)올려놓았고,매년4ppm씩계속올리는중이다.지구평균기온은100년만에1.1도가올랐으며,21세기말이면3.8도까지상승할지도모른다.원소사용의혁신이환경재앙이되는패턴이이번에도진행되고있다.

인류의성공과깨져버린원소순환

인류는물(산소와수소),질소,인을확보하는데도유례없이성공했으며,여기서도비슷한부작용이발생하고있다.
20세기이전까지대기중의질소를고정해활용할수있는건오직남세균같은박테리아뿐이었다.20세기초프리츠하버가질소고정법을발명하면서인류는질소비료를원하는대로생산할수있었고,덕분에식량생산도획기적으로늘어났다.그렇지만이제는질소비료를얻는만큼남용하고있다.경작지에뿌려지는질소비료중영양분이되어사람입에들어가는비율은13퍼센트남짓에불과하며,나머지는강과바다와대기로흘러들어가오염을일으킨다.
인은자연에서질소보다더귀한원소다.그래서식물은인을조금도낭비하지않고사용하는방법을발달시켰다.인간에게도인은귀해서‘하얀금’이라고불렸는데,동물의뼈와퇴적된바닷새의배설물이고농도의인을얻는유일한통로였다.지금은서아프리카의인광산에서인광석을채굴하며생산량이크게늘었다.하지만인이화석연료와달리대체불가능하며,질소비료처럼인위적으로만들수없는유한한자원이란사실은여전하다.인광산이바닥을드러내기전에우리는인을식물처럼효율적으로사용하는방법을배워야한다.
우리는물사용에서도더효율적이어야한다.인간은1년에약4조세제곱미터의물을사용한다.미국영토전체를약50센티미터만큼덮을수있는양이고대부분은농업용수로사용된다.건조한땅에서도농사를짓기위해막대한양의물을지하에서퍼올리며,그결과지하수대수층은해마다수위가낮아지고있다.앞으로가속할기후변화는물공급을더어렵게할것이기에간과할문제가아니다.

우리가갈수있는다른미래

남세균과육상식물은자신들의성공이빚어낸재앙을피하지못했다.그러나저자는인류에게는앞선두존재와는다른,두가지특별한이점이있다고말한다.첫째로우리는과거에서배우고미래를예측할수있는능력이있다.둘째로그보다더중요한점은우리가직면한환경문제는남세균이나식물처럼생존에필수적인체내대사에서비롯된것이아니라,얼마든지대체가능한체외에너지소비(주로화석연료연소)에서기인한다는점이다.남세균은생존을위해산소를배출해야만했고,식물은이산화탄소를흡수하지않을수없었다.하지만인류는아니다.우리는이산화탄소를배출하지않으면서도필요한에너지를얻을수있다.일직선적인인류의원소사용방식을순환적인방식으로바꿀수있다.
『엘리멘탈』은바로이지점에서인류의미래에대한전망을제시한다.우리가에너지소비와탄소배출의고리를끊고,원소순환을지속가능한방식으로재편할수있다면,비극적인패턴을반복하지않고번영을계속할수있다는것이다.그길이쉽지는않겠지만,앞선선조들은택할수없던희망의길이다.우리가미래를예상하고행동을변화시킬수있다면다른미래로갈수있다.이책은그길로가기위한시의적절한지침서가될것이다.