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동물의 운동능력에 관한 거의 모든 것 : 날기, 수영하기, 점프하기, 뛰기 등 우리와 동물을 둘러싼 환상적인 능력에 관한 과학적 수학적 통계적 실제적 탐험

원제 : Feats of Strength
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    책소개

    동물의 운동능력은 어떻게 진화했을까
    동물 운동선수들의 극한 세계를 탐색하는 매혹적인 이야기


    물고기가 어떻게 폭포를 거꾸로 올라가고, 뱀이 기어가고, 치타는 그렇게 빨리 달리는 걸까? 자연선택과 성선택은 동물의 세계에서 다양한 진화와 놀라운 운동능력을 만드는 원천이다. 통합생물학자 사이먼 레일보는 수십 년간의 수행 연구를 통해서 달리기, 점프하기, 날기, 물기, 타고 오르기, 수영 같은 능력들의 생태학적・진화적 중요성을 강조하고, 이런 것이 존재하는 여러 가지 이유를 설명한다. 또한 동물들의 뛰어난 운동능력을 가능하게 만드는 다양한 메커니즘도 이야기한다. 조그만 곤충부터 새, 고래, 심지어 공룡에 이르는 사례를 이용해 레일보는 활기차고 다양한 연구 분야에 관한 독특한 관점을 제시하고, 동물과 인간 모두의 능력 진화를 이해하는 새로운 방향을 보여준다.

    출판사 서평

    17년 동안 연구한 4대륙 다양한 동물 종의 위대한 운동능력
    운동능력(또는 연구자들이 흔히 부르듯이 전체유기체 운동력)은 번식부터 먹이 섭취와 신호 보내기, 짝짓기, 수렵에 이르기까지 동물들의 일상생활의 많은 측면에서 핵심적이기 때문에 다양한 측면에서 연구할 수 있다.
    이 책의 저자 사이먼 레일보는 통합생물학자로서 4개 대륙의 다양한 동물 종을 상대로 운동력을 연구했다. 이 책에는 동시대의 연구자들이 생리학, 생태학, 진화학 분야에서 쌓아올린 다양한 연구를 운동능력과 관계된 수많은 생물학적 상황에 적용하여 활기 넘치고 흥미롭게 주제를 이끈다. 생리학 및 화학적 경로, 특정한 운동능력의 기반이 되는 역학과 운동학, 날고 수영하고 점프하고 뛰는 데 드는 에너지 소모량, 그리고 그 외의 것들에 대해서 운동 생물학 선구자들의 수학적・통계적・실제적 기법을 다양하게 사용해서 아주 상세하게 밝혀놓았다. 우리는 이 책에서 힘의 위업을 확인할 수 있다.

    … 동물들이 먹이를 잡고 잡아먹히는 걸 피하기 위해서 어떤 식으로 운동능력을 사용할까?・왜 주변 온도가 특정한 동물 집단의 운동능력에 강력한 영향을 미치고, 이런 동물들은 온도 변화에 어떻게 대처할까?・동물이 나이 들면 운동능력이 어떻게 바뀔까?・암컷은 운동능력이 더 뛰어난 수컷에게 끌릴까?・물고기는 어떻게 폭포를 거슬러 올라갈까?・뱀이 어떻게 미끄러지듯 움직일까?・캥거루는 어떻게 에너지를 쓰지 않고 멀리까지 갈 수 있을까?・제비(아프리카나 유럽)의 나는 속도는 얼마나 될까?・왜 인간은 영장류 중에서는 유일하게, 포유류 중에서도 아주 드물게 장거리를 달릴 수 있는 존재로 진화했을까? ・389kph 기록을 자랑하는 지구상에서 가장 빠른 동물 송골매의 다이빙을 어떻게 측정했을까?・달리는 일이 매우 드문 코끼리가 40kph라는 속도를 낼 수 있는 이유는?・같은 종이지만 암컷과 수컷이 각기 다른 종으로 분류된 아귀는 어떻게 짝짓기를 할까?・가젤이 최대 높이 3미터에 너비 14미터까지 뛰면서 특이하게 점프하는 이유는? …

    모든 움직이는 삶에 대한 진화적이고 과학적인 탐색
    동물의 운동능력 특징 중 하나는 생태학과 진화학의 여러 분야에서 중심이 되고 여러 분야를 서로 연결해준다는 점이다. 운동능력은 번식부터 먹이 섭취와 신호 보내기, 짝짓기, 수렵에 이르기까지 동물들의 일상생활의 많은 측면에서 핵심적이다. 운동력에 대해서 이야기할 때에는 이런 능력이 왜 진화하게 되었는지를 생각해보지 않을 수 없다. 실제로 운동능력은 대단히 중요해서 적응이라는 진화 연구의 초석 중 하나가 되었다. 적응에 대해 보편적으로 인정받는 단 하나의 정의는 없지만, 유기체가 살아남고 궁극적으로 번식하는 데 도움이 되도록 자연선택에 의해 형성된 몇 가지 특징이라고 생각하면 유용할 것이다.
    이 책은 운동력뿐만 아니라 진화에 관한 내용이고, 저자는 진화 과정의 흥미로운 여러 가지 측면을 조사하기 위해 동물의 운동력을 렌즈로 사용했다. 이런 능력들이 ‘어떻게’ 생겼는지만이 아니라 ‘왜’ 진화하게 되었는지에 집중해서 설명하기 위해, 이런 능력들은 중요한 개념과 생태학적・진화적 배경을 설명하는 데에 사용된다. 이런 것들이 운동 연구자들이 답을 찾으려 하는 질문이고, 그 답은 자연계와 진화 과정 양쪽을 더욱 깊게 이해해야만 나올 수 있다.

    추천사

    뇌가 있는 첫째 이유는 움직이기 위해서다. 뇌의 고차원적인 기능은 모두 부차적일 뿐이다. 동물의 존재 양식은 바로 이 움직임에 달려 있다. [동물의 운동능력에 관한 거의 모든 것]은 동물의 먹이활동과 짝짓기는 속도와 강인함 그리고 지구력에 달려 있다는 사실을 구체적인 실례를 통해 보여준다. 해부학과 물리학, 그리고 진화에 대한 뛰어난 이해가 있는 저자만이 쓸 수 있는 책이다. 나는 이 책을 읽고 우리 인간이 한편으로는 터무니없이 유약하지만 다른 한편으로는 이 지구에 최적화된 생물임을 깨달았다. 진화에 대한 올바른 이해와 함께 지구에 대한 인간의 책임감을 일깨워주는 책이다.
    - 이정모 / 서울시립과학관장, [저도 과학은 어렵습니다만] 저자

    권투하는 새우에서 경주하는 치타에 이르기까지, 이 책은 인간의 삶을 포함하여 움직이는 삶의 매혹적인 탐험이다.
    - 칼 짐머 / [기생충 제국] 저자

    누구나 이 책을 읽는 즉시 작가를 좋아하고 그의 깊은 지식을 즐길 수 있다. 생생함이 탁월하고 분명하고 매혹적이며 매우 재미있는 이야기이다.
    - 로버트 트리버스 / 채프먼대학교 생물사회연구재단 회장, [우리는 왜 자신을 속이도록 진화했을까?] 저자

    진화에 기반한 동물 올림픽은 약 8억 년 동안 계속되었다. 사이먼 레일보는 경쟁자의 다양성, 그리고 게임의 많은 규칙을 포함한 자연사와 다양한 대회의 스포츠팬을 위해, 이를 매혹적이고 읽기 쉽고 광범위하게 소개한다.
    - 말콤 고든 / 캘리포니아대학교 생물학과 교수

    우리를 둘러싸고 있는 환상적인 능력에 관한 매력적이고 흥미를 일으키는 연구이다.
    - 워런 엘리스 / [아이언 맨 : 익스트리미스] 저자

    목차

    ・추천의 글
    ・들어가는 글

    1. 달리기, 점프, 물기
    2. 잡아먹기와 먹히지 않기
    3. 연인과 싸움꾼
    4. 여자와 남자
    5. 뜨겁고 차갑고
    6. 모양과 형태
    7. 한계와 제약
    8. 죽음과 세금
    9. 선천성과 후천성
    10. 쥐와 사람

    ・감사의 말
    ・참고 문헌
    ・찾아보기

    본문중에서

    뱀의 공격 능력이 빠르고 효과적이기는 하지만, 이것은 지구상에서 가장 뛰어난 능력을 보여주는 동물에 비하면 아무것도 아니다. 바로 갯가재의 공격이다. 갯가재는 투망거미조차 부러워할 만한 시각 체계 등 몇 가지 특징으로 구분된다. 하지만 갯가재의 공격은 그 종만의 독특한 특징이다. 갯가재의 가슴에 있는 두 번째 부속기관 한 쌍이 사마귀처럼 먹이를 잡는 발톱으로 변화했고, 그래서 갯가재와 사마귀의 영문 이름이 같아졌다. 이 발톱의 모양과 기능을 바탕으로 갯가재는 두 종으로 나뉜다. 찌르는 종과 내리치는 종이다. 찌르는 종에서는 발톱 끝이 날카롭고 종종 가시처럼 되어 있는 반면에 내리치는 종에서는 망치 머리처럼 뭉툭하다. 두 종 모두 발톱으로 먹이를 때려서 무력하게 만들지만, 광대사마귀새우처럼 내리치는 종의 공격이야말로 정말 놀랍다.
    ('2. 잡아먹기와 먹히지 않기' 중에서/ p. 55)

    포식자에게 신호를 보내는 유명한 예는 프롱킹(pronkgin, 당신이 남아프리카 사람이라면), 또는 스토팅(stotting, 남아프리카 사람이 아니라면)이라고 하는 행동이다. 두 단어 모두 대체로 가젤을 죽여서 잡아먹으려 하는 다른 동물들에게 추적을 관두라는 신호로 보내는 가젤의 놀라운 행동을 가리킨다. 포식자를 발견하면 스프링복이나 톰슨가젤 같은 동물들은 다리를 몸 아래에서 쭉 펴고 등을 구부리고 고개는 아래쪽으로 숙이고서 마치 기묘한 공중요가를 하는 것 같은 모양으로 특이한 점프를 한다. 가젤은 제자리에서 뛰는 것이 아니라 도망치거나 쫓기면서 이렇게 점프한다. 기묘한 운동학에도 불구하고 점프하는 가젤은 놀라운 높이까지 도달하고(확실치 않지만 그들은 최대 높이 3미터에 너비 14미터까지 뛴다고 추측된다. 하지만 이 수치는 입증되지 않은 것임을 확실히 말해두겠다), 이것은 분명히 의도적일 것이다. 이런 행동은 보여주기 위한 것이고, 특히 포식자에게 보여주려는 것이기 때문이다.
    ('2. 잡아먹기와 먹히지 않기' 중에서/ p. 73)

    농게는 수컷의 집게발을 사용해 시각적 신호를 정기적으로 보내는 카리스마 넘치는 조그만 생물이다. 수컷에서 두 개의 집게발 중 오른쪽이나 왼쪽 하나가 다른 발에 비해 훨씬 더 크다. 작은 집게발은 먹이를 먹거나 게가 집게발을 사용해서 하는 일반적인 일들을 하는 데 사용된다. 하지만 큰 집게발은 특별하다. 우세한 집게발 쪽이 몸무게의 3분의 1에서 2분의 1에 달할 정도로 클 뿐만 아니라 종종 다양한 색에 각 종마다 다양한 크기와 모양, 색깔의 집게발을 갖는다. 농게는 신호를 보낼 때 수컷이 큰 집게발을 몸 앞으로 내밀고 위아래로 흔들어 바이올린을 켜는 것과 비슷한 동작(fiddle)을 하는 방식 때문에 그런 이름이 붙었다. 농게의 이런 집게를 흔드는 행동은 자연계의 진짜 장관 중 하나이다. 특히 여러 마리의 게들이 암컷에게 과시행동을 보여주는 첫 번째 수컷이 되기 위해 경쟁적으로 동시에 이런 행동을 해서 거의 똑같이 집게발을 흔들며 이들이 선 개펄이 색색으로 움직이는 것처럼 보이게 만들 때 더더욱 그렇다.
    ('3. 연인과 싸움꾼' 중에서/ p. 109)

    이런 성적이형의 가장 극단적인 예는 아마 거의 암흑인 심해에 사는 아귀의 경우일 것이다. 이 기묘한 동물에서 암컷은 심해 생물체의 특징이자 의무 같은 무시무시한 치아와 기이한 특성을 제외하면 형태적으로는 평범한 물고기 같다. 하지만 수컷은 암컷과는 상상도 할 수 없을 정도로 다르다. 수컷 아귀는 암컷과 전혀 닮지 않았을 뿐만 아니라 물고기처럼 생기지도 않았다. 고환을 담은 조그만 살덩어리에 불과한 모양새다. 아주 작거나 거의 완전한 암흑 속에서 영원히 사는 다른 많은 동물처럼 수컷 아귀는 짝을 지을 암컷의 위치를 찾는 것이 몹시 어렵다. 기적적으로 수컷이 암컷을 하나 찾는다면, 조만간 아니 앞으로 영원히 다른 암컷은 만나지 못할 가능성이 높다. 그러니까 수컷 아귀는 마주치는 첫 번째 암컷에게 찰싹 달라붙어서 절대로 높아주지 않는 극단적인 들러붙기쟁이가 된다. 아귀의 크기와 형태가 극단적으로 다르기 때문에 처음에는 암컷에게 기생동물이 붙어 있다고 여겨졌는데, 어느 정도는 그렇기도 하다. 운 좋은 수컷은 암컷에게 영원히 달라붙은 채 암컷의 혈액에서 영양소를 빨아 먹고 살기 때문이다. 하지만 그들은 어쨌든 이 종의 수컷이고, 절대로 떠나지 않는 짝이다.
    ('4. 여자와 남자' 중에서/ p. 125)

    거미의 성기는 당신이 상상하는 것과는 아마 다를 것이다. 거미의 성기는 다리를 변화시켜놓은 것 같은 촉지 형태로 암컷의 생식관 안에 정자 덩어리인 정포를 놓도록 되어 있다. 암컷과 결합하기 위해서는 이 촉지가 수컷의 덩치에 비해 불균형적일 정도로 커야 하기 때문에, 각 촉지는 수컷 몸무게의 거의 10퍼센트를 차지한다. 게다가 촉지는 두 개가 있다. 이것이 수컷 거미줄거미에게는 문제가 된다. 암컷과 교미하기 전에 우선은 암컷을 찾아야 하기 때문이다. 그 말은 종종 엄청나게 무거운 성기를 매달고서 (조그만 거미에게는) 먼 거리를 움직여야 하는데, 이 성기가 속도를 느리게 만들 뿐만 아니라 수컷을 지치게 만든다.
    ('4. 여자와 남자' 중에서/ p. 135)

    유기체는 이런 효소들이 최적의 효과를 발휘할 수 있는 온도 범위에 있도록 체온을 유지하는 것이 최우선 과제이고, 이렇게 하는 최적의 방법은 문제의 동물에서 체온이 너무 높아지거나 낮아지지 않게 심부 체온을 통제하는 것이다. 아침 일찍 일어나는 우리의 나비처럼 밤사이에 심부 체온 최적 범위에서 너무 많이 벗어나게 놔두는 동물들은 그들의 비행 근육(여러 가지 중에서)에 힘을 공급하는 반응이 이 근육들이 제대로 기능하기 어려울 정도로 느리게 일어난다는 사실을 깨닫고 비행 전 몸을 데우기 위해 몸 떨기를 시행한다. 비행 전 몸 데우기의 효과는 대단히 크고, 어떤 나비들은 무척 빠르게 몸을 데워서 6분 사이에 23℃나 올릴 수 있다. 꿀벌은 그보다 더 빨리 데울 수 있는데, 이런 능력을 자신들의 벌집에 들어오는 장수말벌을 뜨겁게 만들어 죽이는 방어 전략으로 사용한다. 그들은 침입자 주위에 단체로 모여서 비행 근육을 빠르게 떨어 열기 구슬을 만들어 목표물인 말벌이 과열되어 죽게 만든다.
    ('5. 뜨겁고 차갑고' 중에서/ p. 164)

    코끼리가 달리는 일은 매우 드물다. 이 동물은 일반적으로 걷기와 달리기를 구분하는 이동 중 허공에 떠 있는 단계가 없기 때문이다. 다시 말해서 다른 사족보행 육상 포유류들은 달리는 속도가 증가하면서 걸음걸이 변화라는 걷는 패턴의 변화를 보이고(예를 들어 걷기에서 속보로, 속보에서 달리기로 바뀌는 식이다), 그래서 속보나 달리기를 할 때는 네 발이 모두 잠시 땅에서 떨어진다. 그런데 코끼리는 언제나 최소한 한 발이 바닥에 닿아 있다. 이것은 아마도 6톤짜리 동물이 허공에 떠 있는 건 몹시 어려운 일이고, 제대로 착지하지 못하는 코끼리는 끔찍한 재앙과 부상을 겪게 될 것이기 때문이리라. 그래서 코끼리는 점프 역시 하지 않는다. 아마 못한다고 하는 게 맞을 것이다. 그러나 긴 보폭 덕택에 (기술적으로는) 걷는 동안에도 엄청난 속도에 도달할 수 있다. 아시아코끼리는 40km/h라는 최고속도를 기록하고, 아프리카코끼리 역시 꽤 빠르다.
    ('6. 모양과 형태' 중에서/ p. 204)

    펭귄은 뛰어난 수영선수이지만, 육상에서 이들의 걷는 능력은 결과적으로 몹시 훼손되어 느리고 비효율적이다. 이들은 당신이 생각하듯이 〈해피피트〉에서처럼 훌륭한 탭댄스를 추지 못한다. 여러 바다 및 민물의 새들 역시 두 가지 이동 방법 사이에서 기능적 중간 지대에 존재한다. 물새 40여 종으로 이루어진 가마우짓과는 물고기를 잡아먹는다. 하지만 대부분의 새들이 자주 다니는 육상과 공중에는 물고기가 거의 없기 때문에 가마우지는 6장에서 다이빙을 하는 케이프가넷이 그러는 것처럼 물고기의 고향에 들어가는 것이 유용하다는 사실을 발견했다. 그러나 몇몇 가마우짓과는 가넷보다 더 장시간 다이빙을 잘해서 깊이 45미터까지 들어간다. 또한 물갈퀴 달린 발, 뭉툭한 날개, 그들이 사용하는 산소 소모 속도에 비례해 작은 새보다 산소를 더 많이 저장할 수 있는 커다란 몸 크기처럼 다이빙을 하는 데 도움이 되는 특징들을 갖도록 진화했다.
    ('7. 한계와 제약' 중에서/ p. 257)

    동물의 왕국에서 가장 뛰어난 총체적 운동선수에게 상을 준다면 (그리고 동물들이 그런 것을 바라도록 진화했다면) 1등은 북미 가지뿔영양에게 돌아갈 것이다. 동물 중에서 거의 유일하게 가지뿔영양은 단거리와 장거리 달리기 양쪽 모두에 뛰어나다. 거의 100km/h에 달하는 최고속도를 가진 가지뿔영양은 치타를 제치고 육상에서 가장 빠른 동물이다. 놀랍게도 가지뿔영양은 치타가 달릴 수 있는 거리를 훨씬 넘어서서 이런 엄청난 속도를 유지하며 달릴 수 있다. 가지뿔영양이 평균 속도 65km/h로 10분 동안 11킬로미터 거리를 달려가는 것을 관찰한 현장 연구가 있고, 쫓아가는 경비행기를 가지뿔영양이 따돌렸다는 일화도 있다. 그럼에도 불구하고 가지뿔영양의 보행은 놀랄 만큼 연구되지 않았고, 우리는 이 동물이 어떻게 이런 엄청난 성과를 이루는지에 관해 별로 아는 바가 없다. 하지만 몇 가지는 안다.
    ('7. 한계와 제약' 중에서/ p. 263)

    수영이 비교적 에너지가 저렴한 이유는 물의 밀도가 물 위나 물 안에 있는 동물의 체중을 상당 부분 지탱해주기 때문이다. 그러니까 수영하는 동물은 중력의 영향에 대응하기 위해서 조금만 일하면 된다. 완벽하게 중립적으로 말하자면, 동물의 밀도는 동물의 주위를 둘러싼 매질의 밀도와 동일해야 한다(두 개의 비율을 비중이라고 한다). 수중 동물의 비중은 일반적으로 1과 비슷하거나 조금 더 큰데, 이 말은 동물들이 물에 뜨거나 아주 천천히 가라앉는다는 뜻이다. 어떤 동물들은 기체로 가득한 부레나 상어와 가오리에서 볼 수 있는 것처럼 뼈 대신 연골로 만들어진 더 가벼운 골격처럼 비중을 더 줄이는 방향으로 적응했다.
    ('8. 죽음과 세금' 중에서/ p. 293)

    고양이에서 티로시나아제라는 효소를 생성하는 유전자에 점돌연변이(DNA 서열을 이루는 DNA 뉴클레오티드 ‘글자’ 딱 하나만 바뀐 것)가 발생하면 효소가 약간 다른 단백질 세트를 갖게 된다. 그렇게 만들어진 티로시나아제는 결함이 있다. 보통 티로시나아제는 대부분의 동물의 세계에서 어두운 색깔을 만드는 색소 멜라닌의 형성에 촉매작용을 한다. 완전히 망가진 티로신은 모든 멜라닌 생성을 방해해서 선천성 색소결핍증을 일으키고, 그래서 파란 눈에 하얀 고양이(대체로 귀가 들리지 않고 시력도 나쁘다. 멜라닌이 뇌와 발달 과정에서 다른 기능도 하기 때문이다)가 탄생한다. 그러나 이 점돌연변이로 만들어진 결함을 가진 티로신은 온도에 민감하다. 차가울 때는 잘 작동하지만 따뜻하면 작동하지 않는다. 이 돌연변이는 주둥이, 귀, 다리, 고리, 특히 고환처럼 몸의 차가운 부분은 짙은 색깔이고, 고양이의 따뜻한 부분은 멜라닌이 전혀 생산되지 않아 색이 아예 없는 샴고양이를 탄생시킨다.
    ('9. 선천성과 후천성' 중에서/ p. 337)

    인간은 영장류 중에서는 유일하게, 포유류 중에서도 아주 드물게, 덥고 건조한 환경에서 과열되거나 피로로 쓰러지지 않고 장거리를 달릴 수 있는 존재 중 하나이다. 멕시코 북서부의 협곡 사이 수백 킬로미터를 달리는 것으로 유명한 타라후마라 인디언부터 인간 달리기 선수들이 말을 탄 사람들과 경쟁하는(그리고 종종 이기는) 웨일스의 연례 32킬로미터 인간 대 말 마라톤에 이르기까지, 인간은 여러 번 궁극적인 지구력 선수들임을 증명했다. 이런 성과는 진화생물학에 설명을 요구한다.
    ('10. 쥐와 사람' 중에서/ p. 374)

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    사이먼 레일보 [저] 신작알림 SMS신청 작가DB보기
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    뉴올리언스대학교 생물과학부에서 종 보존에 관한 버지니아 코크/오듀본 자연연구소 소장을 맡고 있다. 그의 연구팀은 능력과 관련된 생태학적・진화적 현상을 조사한다.

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    서울대학교 화학생물공학부와 동 대학원을 졸업하고 서울대학교 언어교육원 강사로 재직했으며 전문 번역가로 활동하고 있다. 옮긴 책으로 《산책자를 위한 자연수업》 《미생물에 관한 거의 모든 것》 《지구 100》(전 2권) 《비하인드 허 아이즈》 《7번째 내가 죽던 날》 《루미너리스》(전 2권) 《잘못은 우리 별에 있어》 등이 있고, 엮은 책으로는 《바다기담》과 《세계사를 움직인 100인》 등이 있다.

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    이정모 [감수]
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    연세대학교 생화학과를 졸업하고, 독일 본 대학교에서 박사 과정을 수료했습니다. 서울시립과학관장으로 일하고 있습니다. 지은 책으로 [저도 과학은 어렵습니다만][250만 분의 1][과학책은 처음입니다만] 들이 있습니다.

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      교환/반품/보증조건 및 품질보증 기준은 소비자기본법에 따른 소비자 분쟁 해결 기준에 따라 피해를 보상 받을 수 있음

      기타

      도매상 및 제작사 사정에 따라 품절/절판 등의 사유로 주문이 취소될 수 있음(이 경우 인터파크도서에서 고객님께 별도로 연락하여 고지함)

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