통합과학 교과서 한 번에 통과하기 2

들어가며 미래 사회에는 어떤 사람이 필요할까?

1장 생물 다양성, 풍요로운 지구의 바탕
지질 시대 대멸종과 생물 다양성
생물은 어떻게 진화했을까?
생물 다양성을 어떻게 보전할 수 있을까?

2장 화학 변화, 지구의 역사를 쓰다
지구의 현재를 만든 산화 환원 반응
산화 환원 반응의 규칙성 찾기
산과 염기는 어떻게 구별할까?
생활 구석구석에서 일어나는 중화 반응
물질 변화가 일어날 때 출입하는 에너지

3장 생태계, 생물과 환경이 이루는 경이로운 관계
생태계는 어떻게 이루어져 있을까?
먹고 먹히는 관계가 틀어지면 어떤 일이 일어날까?
기후 변화가 인류에게 던지는 메시지

4장 신재생 에너지, 인류가 쏘아 올린 희망
태양은 어떻게 에너지를 만들까?
전기 에너지는 어떻게 만들까?
화석 연료를 대체할 에너지 자원을 찾아라
미래를 생각하는 에너지 사용법
신재생 에너지는 미래의 에너지가 될 수 있을까?

5장 과학기술이 발전하면 우리 생활은 어떻게 달라질까?
미래 사회 문제 해결에서 과학의 역할
일상생활에서 빅데이터를 어떻게 활용하고 있을까?
현대 사회를 변화시킨 과학기술
과학기술을 이용할 때 지켜야 할 과학 윤리

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항생제 내성 세균이란 돌연변이로 생겨난 항생제 내성 유전자를 가지고 있는 세균으로서, 항생제가 있는 환경에서 방해를 받지 않고 증식할 수 있습니다. 항생제가 없는 환경이라면 항생제 내성은 생존에 필수적인 형질이 아니기 때문에 거의 없으며, 있더라도 매우 약합니다.
그러나 항생제가 지속적으로 사용되는 환경에서는 항생제 내성 세균이 항생제 내성이 없는 세균보다 생존에 훨씬 유리하겠지요. 그래서 자연 선택되어 더 많은 자손을 남기게 되고, 이것이 반복되면 항생제 내성 세균의 비율이 증가하는 것입니다.
2017년 11월에 판문점 공동경비구역(JSA)으로 북한의 한 병사가 귀순한 일이 있었습니다. 병사는 북쪽에서 남쪽으로 넘어오는 과정에서 총상을 입어 두 차례에 걸쳐 대수술을 했지만 세균성 질병인 폐렴이 심해 회복이 어렵다고 전망했습니다.
그러나 북한에서 항생제 치료를 많이 받지 않은 덕분에 항생제 투약 효과가 무척 좋았고 폐렴 증세가 놀랍도록 빠르게 호전되었습니다. 그는 항생제를 많이 사용하지 않는 환경에서 살았기 때문에 항생제 내성 세균의 비율이 낮아 치료 효과가 높았던 것입니다.
- <1장 생물 다양성, 풍요로운 지구의 바탕> 중에서

반딧불이가 산화 환원 반응을 이용하듯이, 우리도 일상생활 속 여러 분야에서 산화 환원 반응을 이용하고 있습니다. 예를 들어 겨울철에 사용하는 철가루가 들어 있는 손난로, 머리카락을 염색하기 위해 바르는 염색약, 범죄 현장에서 과학 수사관이 범인의 혈흔을 찾기 위해 이용하는 루미놀 반응, 축제 분위기를 화려하게 만들기 위해 밤하늘에 쏘아 올린 불꽃놀이용 폭죽, 바다나 산악 지역에서 조난자를 찾기 위해 쏘는 조명탄 등이 산화 환원 반응을 이용한 사례들입니다.
손난로에 들어 있는 철가루(Fe)가 산소(O2)와 만나 산화 철Ⅲ(Fe2O3)이 되는 과정에서 열이 발생합니다. 과학 수사관들은 루미놀 용액을 이용하여 핏자국을 찾아냅니다. 범죄 수사에 사용되는 루미놀 용액에는 과산화 수소(H2O2)가 혼합되어 있습니다. 혈액의 헤모글로빈 속 철 이온(Fe2+)이 과산화 수소에서 산소를 떼어내고, 이렇게 떨어진 산소가 루미놀 용액을 산화시켜 푸른색 빛을 내지요. 염색약에 들어 있는 과산화 수소는 머리카락의 멜라닌 색소를 산화시켜 머리카락을 탈색시킵니다.
- <2장 화학 변화, 지구의 역사를 쓰다> 중에서

먹이 그물 안에 있는 먹이 사슬은 몇 단계나 될까? 앞의 먹이 사슬 그림에서 먹이 관계를 따라 세어보면 알 수 있듯이, 다섯 단계 또는 그보다 더 적게 이어져 있다. 먹이 사슬은 왜 이렇게 짧을까?
생물학자들은 두 가지 가설을 내놓았다. 첫째는 에너지 가설이다. 먹이 사슬을 통해 전달되
는 에너지는 상위 영양 단계로 약 10% 정도만 전달된다. 100kg 정도의 생산자는 초식 동물 생물량의 10kg를 지탱할 수 있고, 육식 동물 생물량의 1kg만을 지탱할 수 있다. 이런 이유로 먹이 사슬 단계는 무한히 이어질 수 없다. 광합성 생산력이 높은 서식지에는 에너지 양이 많을 테니 더 긴 단계의 먹이 사슬이 가능할 것이다.
둘째로 먹이 사슬의 동물은 상위 단계로 갈수록 몸집이 커지는 경향 때문이라는 가설이다. 물론 기생 생물은 예외이다. 육식 동물은 한입에 넣을 수 있는 먹이의 크기에 한계가 있다. 둥둥 떠다니며 수많은 크릴 새우를 먹는 고래 같은 몇 가지 예외가 있지만, 대체로 몸집이 큰 육식 동물은 매우 작은 먹이들로는 생존할 수 없다. 작은 동물로는 육식 동물들이 필요한 먹이의 양을 주어진 시간에 확보할 수 없기 때문이다.
- <3장 생태계, 생물과 환경이 이루는 경이로운 관계> 중에서