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북극은 어디일까요? 놀랍게도 아직까지 북극에 대한 공식적인 정의가 없습니다. 학자들은 크게 두 가지, 지구물리학과 생태학의 관점에서 북극을 정의합니다. 지구물리학의 관점에서 북극은 백야의 기준선인 북극권 이북 지역입니다. 생태학의 관점에서 북극은 큰 나무가 자랄 수 있는 수목한계선 북쪽을 말합니다. 따라서 북극은 큰 나무가 자라지 못하는 툰드라와 북극해로 이루어져 있는 셈입니다.

이 책은 <그림으로 보는 극지과학 시리즈>의 네 번째 책으로 매년 북극에 들어가 연구하는 생물학자(이유경)와 토양학자(정지영)가 북극의 툰드라에 대하여 소개합니다. 북극 툰드라는 어떤 곳인지, 어떤 생물이 살고 있는지, 기후변화로 툰드라가 어떻게 변하고 있는지, 우리나라 과학자들은 툰드라에서 어떤 연구를 하고 있는지 이 책에서 설명합니다. 특히 직접 북극에서 찍은 다양한 사진과 과학의 원리를 쉽게 설명한 그림, 80여점을 이용하여 북극 툰드라를 보다 생동감 있고 누구나 쉽게 이해할 수 있게 보여줍니다.

“이 책에서는 툰드라는 어떤 곳인지, 툰드라에는 어떤 생물이 살고 있는지, 우리는 툰드라에서 어떤 연구를 하고 있는지 이야기할 것이다…… 도대체 북극 툰드라는 어떤 곳이며 현재 어떤 변화가 일어나고 있는것일까?”
_들어가는 글에서

땅속까지 얼어 있는 북극에는 어떤 생물이 살고 있을까요?
눈보라가 휘몰아치는 북극 동토에서 북극곰은 어떻게 추위를 이겨낼까요?
동토가 녹아 툰드라가 사라지면, 북극에는 도대체 무슨 일이 일어날까요?

동토가 녹고 있습니다. 북극의 기온이 조금씩 오르기 때문이라고 합니다. 툰드라 역시 그 영향을 피할 수 없습니다. 식물의 종류가 달라지고, 동물의 먹이그물이 바뀌고 있습니다. 추위를 견디고 바람을 버텨내던 식물과 동물들이, 날씨가 따뜻해지면 어떻게 바뀔까요?
툰드라의 기온이 오르면 북극보다 낮은 위도에서 살던 식물과 동물들이 점점 위로 올라올 것이라고 합니다. 이렇게 동토가 점점 녹으면, 우리에게는 초원이 더 생기는 걸까요, 아니면 기후의 균형을 유지하던 한 축이 사라져버리는 걸까요? 이 책에서는 동토의 생물들이 혹독한 추위와 매서운 바람을 어떻게 이겨내는지 살펴보고, 점점 녹고 있는 동토가 우리의 생태계에 어떤 영향을 미칠지 알아봅니다.

· 북극 툰드라는 어떤 곳인가?
북극에는 나무가 없습니다. 우리가 일반적으로 북극이라고 알고 있는 북위 66도 이북 지역은 대부분이 바다고, 그렇지 않은 곳은 빙하로 덮여 있거나 땅이 있더라도 일년 내내 얼어 있기 때문입니다. 나무가 자랄 수 없는 지리적 경계를 수목한계선이라고 합니다. 북극의 경계는 바로 이 생태학적 수목한계선입니다.
북극의 육지는 기온이 낮아 일년 내내 얼어있는 동토입니다. 하지만 이 동토도 여름에는 표면이 살짝 녹습니다. 겨울에는 사방이 얼음이지만 여름이면 얼음이 녹아 물이 되고, 이 물이 겨울에 다시 얼면서 토양에는 얼음과 물의 순환이 일어납니다. 그래서 이곳 북극에서는 다른 곳에서는 볼 수 없는 독특한 지형이 있습니다. 이곳이 바로 북극의 육지, 툰드라입니다.
북극 툰드라애 동물은 많지 않습니다. 하지만 우리가 매체에서 자주 접해, 마치 친구처럼 느끼는 북극곰이 바로 이곳에 살고 있습니다. 북극곰은 느릿느릿 여유만만인 것 같아도, 1시간에 30킬로미터를 달릴 수 있는 아주 빠른 동물이라고 합니다.
그리고 툰드라 초원의 풀을 먹소 사는 사향소도 있습니다. 사향소의 털은 아주 보온효과가 좋다고 합니다. 보온성 좋은 털이 체온이 바깥으로 전달되는 것을 막아, 등에 눈이 쌓여도 체온에 의해 녹지 않고 그대로 있다고 하네요. 산타클로스의 썰매를 끄는 순록도 빼놓을 수 없는 북극 주민입니다.
북극 툰드라는 기온이 매우 낮고 바람이 많이 붑니다. 대사활동을 제대로 할 수 없어 식물의 키가 작습니다. 매서운 바람을 피해 땅에 바짝 붙어 자라기도 합니다. 해를 볼 수 있는 시간이 짧아 태양의 움직임을 따라 움직이는 꽃도 있습니다. 자신의 몸 주위에 보송보송한 털을 만들어 차가운 바람이 들이치지 못하게도 합니다. 툰드라의 식물들은 이렇게 다양한 방법으로 추위와 바람을 버티고 있습니다.

· 일년 내내 얼어 있는 동토가 녹으면 어떤 일이 일어날까?
하지만 이곳도 역시 지구온난화로 기온이 조금씩 오르고 있습니다. 그러면서 식물의 종류와 형태도 바뀌고 있습니다. 대표적으로 나무는 없이 풀만 있던 툰드라에, 동토가 녹으며 키 작은 나무가 자라는 곳이 하나둘 생기고 있다고 합니다. 툰드라의 식물은 변신중입니다.
동토가 녹고 있습니다. 북극의 기온이 조금씩 오르기 때문이라고 합니다. 툰드라도 역시 그 영향을 피할 수 없습니다. 식물의 종류가 달라지고, 동물의 먹이그물이 바뀌고 있습니다. 추위를 견디고 바람을 버티던 식물과 동물이 조금 덜 추워진 날씨에 어떻게 대응할까요?
툰드라의 기온이 오르면 북극 아래에서 살던 식물과 동물이 점점 위로 올라올 것이라고 합니다. 동토가 녹으면, 우리에게는 초원이 더 생기는 걸까요, 아니면 기후의 균형을 유지하던 한 축이 사라져버리는 걸까요? 이 시간에도 북극의 동토는 조금씩 녹고 있습니다.

· 북극곰은 어떻게 추위를 이겨낼까?
북극곰은 외부 기온이 내려가면 물질대사를 활발하게 해서 체온을 35~36도로 맞춥니다. 또한 두터운 지방이 단열재처럼 작용하여 바깥의 찬 기온을 막아주기도 하죠. 북극곰은 단열효과가 뛰어나서 열을 감지하는 적외선 사진에 얼굴과 발만 잡히고 몸통은 잘 잡히지 않습니다. 북극곰의 가죽은 흰색이 아니라 햇볕을 잘 흡수할 수 있는 검은색입니다. 또한 투명한 두 겹의 털은 햇빛을 조금이라도 더 흡수하도록 돕습니다. 투명한 수증기로 이루어딘 구름이 하얗게 보이는 것처럼, 북극곰도 투명한 보호털에 햇빛이 반사되어 아이보리색을 띠게 됩니다.

· 툰드라가 사라지고 있습니다.
북극의 기온이 조금씩 오르면서 툰드라의 동토가 녹고 있습니다. 북극의 기온이 높아지고 동토가 녹으면서 툰드라가 점차 사라질 전망입니다. 툰드라 대지를 덮어 찬 기운을 막아주던 눈이 예년보다 일찍 녹고 늦게 내려, 눈에 덮여 있던 기간이 줄고 있습니다. 이런 환경 변화로 툰드라에 살고 있던 식물의 종류가 달라지고 동물의 먹이그물도 바뀌고 있습니다. 또한 툰드라 아래지역인 아북극에 살던 동물과 식물이 서서히 북상하고 있기도 합니다. 툰드라 생물은 아북극 생물과 경쟁해야 하는 상황이죠. 엎친 데 덮친 격으로 해수면이 상승하고 해안선이 침식되면서 툰드라의 입지는 더욱 줄어들고 있습니다. 더 심각한 것은 이런 여러 가지 변화로 툰드라가 탄소를 흡수하는 저장소에서 탄소를 방출하는 공급원으로 변할 수 있다는 것입니다. 즉, 툰드라는 지구온난화를 촉진하는 피드백을 줄 수 있다는 것이죠. 툰드라의 변화에 생태계가 어떻게 반응할지 아직 정확하게 대답하기는 어렵습니다. 아직 우리가 툰드라 생태계에 대해 모르는 부분이 너무 많기 때문입니다. 우리 과학자들이 툰드라를 연구해야 하는 이유가 여기에 있다고 할 수 있습니다.

# 그림으로 보는 극지과학 시리즈
극지과학 시리즈는 남극과 북극의 육지와 바다, 대기는 물론 생태계와 관련된 모든 현상과 원리를 알기 쉽고 깊이 있게 전달합니다.
극지과학 시리즈는 다음과 같은 생각을 담고 있습니다.
첫째, 시각 자료를 충분히 활용합니다. 과학의 특징 중 하나는 ‘데이터가 말을 한다’는 데 있습니다. 관측과 실험 결과를 알기 쉽게 시각화하여 독자가 직접 자료를 확인할 수 있도록 하였습니다. 또한 외국의 최신 자료를 신속하게 소개하면서, 동시에 국내 과학자들이 직접 관찰하고 실험한 결과를 적극 반영하여 설득력을 높였습니다. 책에 사용된 그림에는 충분한 설명을 기초부터 자세하게 곁들였습니다. 일반인은 물론 고등학생들도 과학 개념을 시각화하여 받아들이는데 좋은 자료로 활용할 수 있을 것입니다.
두 번째는 사람을 통해서 알려줍니다. 과학은 객관적인 학문이라 주관성이 배제된 학문이라 생각하기 쉽지만, 실제로는 그렇지 않은 경우가 많습니다. 누가, 언제, 어떤 계기로 연구를 하게 되었는가가 생각보다 큰 역할을 하곤 합니다. 이번 시리즈에서는 과학자들의 실제 연구 과정을 통해 과학의 발전 과정을 알아봅니다. 또한 과학자들이 관찰과 실험을 하고 이론을 만들어가는 과정 그 자체가 하나의 드라마이기도 합니다. 바로 과학자를 통해 과학으로 들어가는 이유입니다.
세 번째, 과학은 그 자체가 독립적이라기보다는, 역사적,사회적,정치적,경제적 요인들이 함께 녹아 만들어진 하나의 과정입니다. 과학적 발전의 방향을 결정하고, 속도를 조정하고, 결과를 실용화하는 데에도 과학 이외의 수많은 요소들이 관여하고 있습니다. 이번 시리즈에서는 과학에 대한 이야기 못지 않게 과학과 관련된 다른 관점들을 함께 보여줄 것입니다.
그림으로 보는 극지과학 시리즈는 2017년까지 앞으로 4년 동안 총 17권을 출간할 계획이다. 이 시리즈를 기획한 극지연구소(Korea Polar Research Institute, KOPRI)는 우리나라 유일의 극지 연구 전문기관으로, 극지의 기후와 해양, 지질 환경을 연구하고, 극지의 생태계와 생물 자원을 조사하고 있다. 또한 남극의 '세종과학기지', ‘장보고과학기지' 북극의 '다산과학기지', 쇄빙연구선 '아라온'을 운영하고 있으며, 극지 관련 국제기구에서 우리나라를 대표하여 활동하고 있다.

들어가는 글

1장 땅속까지 얼어붙은 툰드라
동토, 툰드라, 타이가 그리고 북극
박스1 북극의 하얀 밤, 백야
조금씩 올라가는 툰드라의 온도
박스2 영구동토층의 온도는 어떻게 측정할까?
얼음이 땅의 모양을 결정한다

2장 혹독한 추위를 이기고 살아내다
조촐한 툰드라 동물 가족
사람보다 빠른 북극곰과 사향소
순록과 순록이끼
박스3 식물은 아니지만 광합성을 하는 지의류

3장 툰드라를 떠날 수 없는 이들
미생물, 툰드라의 진짜 주인
툰드라에도 꽃은 핀다
툰드라 식물은 변신중
박스4 북극에 대한 모든 것, 북극 N

4장 툰드라가 사라진다
먹이사슬의 고리가 끊어지다
툰드라를 버텨내다
동토가 녹으면 도대체 무슨 일이 일어날까?
박스5 툰드라에서 우리가 하는 연구

부록 - 툰드라에서 우리가 겪은 일들
마치는 글
용어설명
참고문헌
그림출처 및 저작권
더 읽으면 좋은 자료들
툰드라에 사는 생물 목록
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