본 연구에서는 지구과학 교육 연구 논문들을 대상으로 질적 메타 분석을 통해 집단적 PCK (cPCK) 중 ‘특정 과 학 주제(온실 효과, 지구 온난화, 기후변화)에 대한 학생 이해 지식’을 도출하고자 하였다. 이를 위해 온실 효과, 지구 온난화, 기후변화에 대한 학생 대체 개념(오개념)과 관련된 지구과학 교육 연구 논문 22편을 선정하여 각각의 정의, 원 인(매커니즘), 그리고 영향에 대하여 분석하였다. 분석 결과를 종합하기 위해 언어 네트워크 분석, 정신모형틀을 적용하 였다. 연구 결과는 다음과 같다; (1) 온실 효과에 대한 학생들의 개념 이해를 메타 분석한 결과, 온실 효과와 지구 온난 화를 같은 의미로 사용하는 것으로 분석되었으며, 온실 기체의 종류를 제한적으로 알고 있고, 온실 기체의 역할을 이해 하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 온실 효과의 발생을 환경오염이나 오존층의 변화와 관련지어 생각하고, 지표-대기의 열수지 평형과 온실 효과를 관련짓지 못하는 것으로 분석되었다. (2) 지구 온난화에 대한 학생들의 개념 이해를 메타 분석한 결과, 지구 온난화를 해수면 상승과 같은 의미로 사용하는 것으로 분석되었으며, 지구 온난화의 발생을 환경오 염, 오존층의 변화, 빙하의 융해와 관련지어 생각하고, 지표-대기의 열수지 평형이 깨져 지구 온난화가 나타나는 것으로 이해하고 있었다. 또한 지구 온난화가 환경에 미치는 영향을 잘못 알고 있는 것으로 분석되었다. (3) 기후변화에 대한 학생들의 개념 이해를 메타 분석한 결과, 기후변화를 지구 온난화, 기상 변화, 기상 이변과 같은 의미로 사용하는 것으 로 분석되었으며, 기후변화의 발생을 대기오염, 오존층의 파괴와 관련지어 생각하는 것으로 분석되었다. 또한 기후변화 가 우리 생활과 환경에 미치는 영향을 잘못 알고 있는 것으로 분석되었다. 이에 대한 분석 결과를 언어 네트워크 분석 을 통해 종합한 결과, 집단적 PCK로서 3가지 정신모형(범주적 오해, 기제적 오해, 위계적 오해)을 표현할 수 있었다. 이 와 같은 연구 결과를 바탕으로 지구과학 교사 PCK 개발을 위한 함의를 논의하였다.

Forage crop management is severely challenged by global warming-induced climate changes representing diverse a/biotic stresses. Thus, screening of valuable genetic resources would be applied to develop stress-tolerant forage crops. We isolated two NAC (NAM, ATAF1, ATAF2, CUC2) transcription factors (ANAC032 and ANAC083) transcriptionally activated by multi-abiotic stresses (salt, drought, and cold stresses) from Arabidopsis by microarray analysis. The NAC family is one of the most prominent transcription factor families in plants and functions in various biological processes. The enhanced expressions of two ANACs by multi-abiotic stresses were validated by quantitative RT-PCR analysis. We also confirmed that both ANACs were localized in the nucleus, suggesting that ANAC032 and ANAC083 act as transcription factors to regulate the expression of downstream target genes. Promoter activities of ANAC032 and ANAC083 through histochemical GUS staining again suggested that various abiotic stresses strongly drive both ANACs expressions. Our data suggest that ANAC032 and ANAC083 would be valuable genetic candidates for breeding multi-abiotic stress-tolerant forage crops via the genetic modification of a single gene.

본 연구는 중학생들이 온실 효과와 지구 온난화를 이해하고, 이를 지구 복사 평형 관점에서 설명할 수 있는지 심층적으로 살펴보고자 하였다. 이를 위해 ‘대기권과 날씨’ 대단원 수업을 완료한 중학교 3학년 118명의 학생을 대상으로, 복사 평형, 온실 효과, 지구 온난화에 대한 선택형 및 서답형으로 구성된 학생 이해 온라인 평가를 2021년 7월 13 일부터 7월 24일까지 실시하였다. 최종적으로 97명의 학생 응답을 수집하여 분석한 결과, 과반수(61.9%)가 넘는 학생들이 복사 평형의 의미를 옳게 기술하였으나 제시된 자료와 무관하게 사전 지식이나 구체적 사례를 들어 설명하는 경우가 많았다. 대부분의 학생들(92.8%)은 대기가 있는 지구에서 온실 효과가 나타나는 것을 알고 있었지만, 온실 효과를 복사 평형이 깨진 상태로 생각하는 경향이 높았으며(32.0%), 달과 지구 모두 복사 평형이 일어난다고 응답한 학생 (47.4%)은 절반에 미치지 못했다. 온실 효과의 원인으로 대기의 재복사를 찾아낸 학생은 다수(69.1%)였으나, 지구로 입사한 태양 복사량보다 방출한 지표 복사량이 더 크다고 응답한 학생은 소수(39.2%)에 불과하였다. 또한 절반 정도의 학생들(49.5%)이 온실 기체의 증가와 대기 흡수, 이로 인한 지표로의 재복사의 관계를 잘 이해하고 있었다. 그러나 온실 기체가 증가할 때, 지표 방출에 대해서는 증가(14.4%), 일정(9.3%), 감소(7.2%), 무응답(18.6%)으로 의견이 매우 다양하게 나타났다. 복사 평형, 온실 효과, 지구 온난화는 지구계의 균형과 상호작용이라는 빅 아이디어로 연결된 커다란 하나의 의미망이므로 학생들이 지구 온난화로 인한 기후 변화를 이해하고 적용하고 해석하는 개념 체계가 될 수 있다. 따라서 현재 인류에 닥친 기후 변화 위기와 관련해 학생들이 정확한 이해에 근거하여 과학적으로 사고하고 과학적 개념을 정립할 수 있도록, 정교한 프로그램 개발과 수업 경험을 제공하고 그 효과를 점검하는 후속 연구가 진행되어야 할 것이다.

The increase in temperature due to climate warming is predicted to affect crop yields in the future. Until now, various types of OTC (open top chamber) that simulate the future climate condition have been developed and used to study the effect of temperature increase due to global warming on maize growth. However, in most OTCs, high equipment and maintenance costs were required to artificially increase the temperature. This study was carried to develop a cost-effective and simple OTC suitable for climate warming experiments for forage maize. Three octagonal OTCs with a height of 3.5 m × a diameter of 4.08 m and a partially covered top were constructed. The lower part of OTC covered film was opened at a height of 26 cm (OTC-26), 12 cm (OTC-12) from the ground surface, or not opened (0 cm, OTC-0). Mean air temperatures during the daytime on a sunny day in OTC-0, OTC-12 and OTC-26 increased to 3.23℃, 1.33℃, and 0.89℃, respectively, compared to the ambient control plot. For a pilot test, forage maize, ‘Gwangpyeongok’ was grown at OTCs and ambient control plots. As a result, in the late maize vegetative growth phase (July 30), the plant height was increased more than 45% higher than the ambient control plot in all OTC plots, and the stem diameter also increased in all OTC plots. These results indicate that it is possible to set the temperature inside the OTC by adjusting the opening height of the lower end of the OTC, and it can be applied to study the response of forage maize to elevated temperature. An OTC, with its advantages of energy free, low maintenance cost, and simple temperature setting, will be helpful in studying maize growth responsiveness to climate warming in the future.

Global warming, or climate change, could be the main reason why small islands in many areas of the Earth, including those in Indonesian territory, are sinking. Many small Indonesian islands are between 1 and 3 metres under the surface of the sea because of raised sea levels caused by climate change. If this situation continues, it would affect many of the outermost islands of Indonesia, so that we should anticipate the danger that the outermost islands would be submerged. The basepoints and archipelagic baselines would then be replaced, among other serious consequences for Indonesia. The Paris Climate Agreement, signed by almost 200 states in 2015, is the main instrument for mitigating global warming through reducing the emission of greenhouse gases. Indonesia ratified the Paris Climate Agreement, because it has a great interest in mitigating the phenomenon that is causing the sea level to rise, which is having a serious impact on its islands.

PURPOSES : The aim of this article is to compare and identify eco-friendly competitiveness between (regional) motorway and high-speed rail(HSR) from the perspective of CO2 emission in the Republic of Korea. METHODS : In order for an analysis of low-carbon competitiveness between the two modes, CO2e emission, CO2eppk (equivalent CO2 gram per passenger kilometer), is employed as a comparison index. As for HSR, the index is calculated based on the passenger transport data and the gross of CO2e produced by Kyungbu high-speed line in 2013. Additionally, the gross of CO2e is computed by the greenhouse gas emission factors of domestic electricity generation mix. Regarding the index of motorway, it is directly calculated using both the official CO2e emission factor and the passenger-car occupancy of motorway. RESULTS: The results revealed, in the case of inter-regional transport, that the CO2e emission of displacement-based cars is 54.9% less than that of HSR, as the domestic electric power systems heavily relies on the thermal power plants over 66%. Note that internal combustion engines commonly used for vehicles are more energy-efficient than steam-driven turbines usually utilized for thermal power generation. CONCLUSIONS: It can be seen, at the very least in our study, that HSR has no superiority over motorway in the case of CO2e emission under the situations of domestic electricity generation mix. In addition, advanced eco-friendly vehicles have strong advantages over HSR. Therefore, all-out efforts should be made to develop and harvest renewable energy sources in order to achieve low-carbon HSR, sparing fossil fuels.

Voltinism could be used as an index assessing the global warming effects on insect phenology. In many cases, however, the voltinism could not be defined explicitly as a numerical scale especially when it should be calculated over the various climatic conditions. In addition, calculation of insect voltinism is much difficult when only a small portion of its population emerge as adults in the late season. In this study, a degreeday model, a simplified phenology model and a population model for the peach fruit moth, Carposina sasakii, were used to predict their voltinism. To evaluate the model performance, we assumed a continuously host providing system. Daily maximum and minimum temperatures in Suwon in 2015, and 2℃ increase in the daily maximum and minimum temperatures were used to describe current and future climate conditions, respectively. The merits and limits for three models for evaluating insect voltinism are discussed.

본 연구에서는 북극과 남극에서 기온과 수온이 영하임에도 불구하고 얼음이 없는 광범위한 지역(인공증빙가능역) 이 존재하는 것에 주목하여, 이 지역에 인공적으로 해빙을 생성하여 지구 표면의 알베도를 높이는 방식으로 지구온난화 를 완화하는 방법을 제안하였다. 대략 4.09×106 km2의 해빙면적이 추가되면 지구온난화 효과로 가정되는 약 0.85Wm−2 에너지가 상쇄된다고 계산되었다. 또한, 인공적으로 해빙을 생성하기 위한 세 가지 빙판 생성 방법(배로 물 뿌리기, 빙 판생성장치 운용, 수면에 GCF부유물질 띄우기)을 제안하였다. 간단한 에너지평형모형 실험에 따르면, 3개월 (9, 10, 11 월) 동안 인공증빙가능역에 해빙을 최대로 생성할 경우, 다음해에 대략 0.11oC의 지구표면온도 하강이 기대되었다. 반면 에 모든 계절을 통해 생성할 경우, 오히려 지구 냉각화를 초래할 위험성도 발견되었다.

본 연구에서는 환경부 지정 멸종위기 2급 식물로 알려져 있는 한국의 고유종인 선제비꽃을 대상으로 기후변화 조건 에서 수분, 유기물, 광을 처리하였을 때 각 환경에서 두 종의 생육 반응에 대한 변화를 알아보고자 하였다. 이를 위하여 온실을 CO2를 공급한 처리구와 공급하지 않은 대조구로 나누었다. 그리고 두 구역 내에 각각 수분을 100%, 90%, 70%, 50%, 30%로 처리한 수분 구배, 유기물을 20%, 15%, 10%, 5%, 0%로 처리한 유기물 구배, 그리고 광을 100%, 70%, 30% 로 처리한 광 구배를 설정하고 각 환경에서 2014 년 9월부터 2015년 8월까지 재배하였다. 그 결과, 선제비꽃 의 잎 수는 수분 구배의 경우, CO2 를 처리하였을 때 100% 와 30%에서 가장 많았다. 사망율은 수분 90%, 질소 10%와 질소 20%일 때 가장 높았다. 지상부 길이는 처리구에서 더 길었으며, 잎수는 대조구에서 더 많았다. 수분은 잎수보다 는 지상부 길이에 더 많은 영향을 주었다. 선제비꽃은 지구 온난화가 되면 지금보다 낮은 광에서 더 잘 자랄것이다. 이 결과 앞으로 지구온난화로 인해 CO2 농도와 온도가 더 올 라가면, 각 환경요인에 따른 반응이 크게 달라질 것이다. 선제비꽃의 지상부 길이는 길어지지만 잎수는 줄어들어 광 합성에 부정적 영향을 끼칠 것으로 판단된다. 또한 환경조 건에 큰 영향을 받는 멸종위기종인 선제비꽃은 변화하는 기후조건에 대비해 대한 많은 연구가 필요하다.

지구온난화 조건에 따른 단양쑥부쟁이(Aster altaicus var. uchiyamae)의 생태적 반응을 알아보기 위해 2012년 5월부터 2012년 11월까지 실험하였다. 유리온실 안을 두 구획으로 나눠 대조구(온도 약 2℃상승, CO₂농도 약 340ppm) 와 온난화 처리구(온도 약 3.5℃상승, CO₂농도 약 470ppm)로 나누었다. 그리고 각각 유기물(0%, 1%, 5%, 10%)과 수분(100ml, 300ml, 500ml, 700ml)을 4구배씩 처 리하여 양묘하였다. 그 후 2년생 단양쑥부쟁이를 수확하여 지상부 길이, 줄기 두께, 줄기 무게, 잎 수, 잎 무게, 지하부 길이, 지하부 무게, 종자 수와 종자 무게를 측정하였다. 유기 물에 대한 생태적 지위폭은 대조구에서 0.943, 온난화 처리 구에서 0.924였다. 수분에 대한 생태적 지위폭은 대조구에 서 0.954, 온난화처리구에서 0.929였다. 유기물과 수분에 대한 생태적 지위폭 모두 대조구가 온난화 처리구보다 더 넓게 나타났다. 이러한 결과는 지구온난화가 되면 단양쑥부 쟁이는 생태적 지위가 감소함을 의미한다. 2년생으로 알려 져 있는 단양쑥부쟁이가 대조구와 처리구에서 2년째 생식 생장을 하지 않고, 이듬해인 3년째 계속해서 영양생장을 하 고 있는 개체들이 관찰되었다. 3년생 단양쑥부쟁이 비율은 온난화처리구(58.5%)에서 대조구(38.0%)보다 높았다. 3년 생 단양쑥부쟁이의 비율은 대조구에서 유기물이 많을수록 높게 나타났다. 그러나 온난화처리구에서는 대조구의 결과 와는 다르게 유기물 함량이 많을 때 그 비율은 가장 낮았다. 수분 구배 처리에서는 유기물 구배 처리의 결과와는 다르게 수분이 가장 많은 조건에서 비율이 가장 높거나(69%,온난 화처리구), 가장 낮았다(30.8%,대조구).

대기 중 이산화탄소 등의 농도가 지속적으로 증가하고 있음에도 최근 10여 년 동안(2002-현재) 전지구 지표 온도는 거의 답보상태에 머물러 있다. 이처럼 온실기체 강제력에도 불구하고, 지구 온난화 경향이 사라진 듯 보이는 현상을 지구 온난화 멈춤(hiatus)이라 한다. 이 연구는 HadGEM2-AO가 모의한 RCP8.5 시나리오 실험(95년간) 자료를 분석하여, 온난화 멈춤 시기의 특징을 분석하였다. 온난화 멈춤 기간을 나타내는 시계열은 동서 평균한 연직 해수 온도 분포를 EOF 분석하여 구한 두 번째 PC (PC2)로 정의하였다. PC2를 이용하여 온난화 멈춤과 엔소와의 관련성, 기후시스템의 변화 등을 분석하였다. 라니냐 지수(NINO3지수에 -1을 곱하여 정의)가 PC2를 약 11개월 앞서는 것으로 보아 라니냐 발생이 온난화 멈춤을 유도할 수 있음을 발견하였다. 또한 기후시스템의 냉각은 해수 표층의 열이 해양 내부로 침강으로 나타남을 보였다. 이는 해양의 열흡수에 의해 전지구 온도 상승률이 약화되었음을 의미한다. 온난화 멈춤 시기에 북태평양과 북반구 극지는 양의 온도 편차가 나타났으며, 열대 해양에서는 무역풍이 강화되었다.

Since Linneaus (1758) named 4,162 species of living organism, 1.75 milion species have been described and named. It is less than 20% of the commonly accepted estimates of 10 million species on the planet earth. An average of 7,000 species per year was described during last 250 years, and, at this rate of species description, it will take another 1400 years to complete documentation of them. Who will do it? The real facing problem is the number of trained and practising taxonomists is declining worldwide at a time when demands for taxonomic science are increasing. A recent estimate suggests that the number of professional taxonomists worldwide is only 4,000-6,000 (Haas and Hauser, 2006). How about the situation is in Korea? In addition, the change of weather and the global warming accelerates more frequent invasion of harmful subtropical species, and taxonomist’s activity is needed more than ever. In shortly speaking, we are facing with a taxonomic “crisis” with erosion of taxonomy during last decades. The major reason is maybe that systematics has made little impact on the science with a narrow intellectual perspective, and most taxonomists have become accustomed to working on their speciality taxon without concern for relating their work to other broader environmental and societal issues in the facing with the global warming; e.g., invasive species, quarantine, use of bioresources, and ecosystem services. There is no question that taxonomy is the fundamental disciplines of biology, however, first of all, taxonomists should realize that how their research is related to other related sciences and how they make collaborative works. Especially, the basic taxonomic knowledge and skills generated by taxonomists is more needed to cope with the change of weather, due to the global warming which make critical change of the ecological structure in nature. In the presentation, the strategy for innovation of the living organism on our planet, with a crisis of taxonomy, will be discussed, and emphasized how taxonomists serve and contribute to other related topics. In addition, author will introduce his acitivity for innovation works on Lepidoptera, representing more than 500 new species and 23 new genera of moths described worldwide during last 40 years of his taxonomic research. The total number of new species described in Korea by him is 104 species, including 57 species of Gelechiidae, and more than 400 species and 22 new genera in the subtropical region, including Thailand, Vietnam, and New Guinea. Will it be possible to exceed 500 insect species described worldwide by a taxonomist in future?

한반도의 참나무 중 수분과 유기물이 많은 입지에 분 포하는 상수리나무와 수분이나 양분이 적은 척박한 건조 지에 분포하는 굴참나무를 대상으로 대기 중의 CO2 농도 와 기온이 상승하고 환경요소인 광, 토양수분, 영양소가 변화할 때 두 종의 생태 지위폭과 생태 지위 중복역에 가장 많은 영향을 미치는 요소가 어떤 것인지 알아보고 자 하였다. 유리온실 내에서 대기 중의 CO2 농도를 그대 로 반영한 대조구와 이보다 CO2 농도는 약 1.6배와 온도 는 2.2􀆆C 상승시킨 온난화처리구에서 유식물에 주요 환 경요인 중 광, 토양수분과 영양소를 각각 4구배로 처리하 여 두 종의 생태 지위폭과 생태 지위 중복역을 계산하였 다. 그 결과, 상수리나무의 생태 지위폭은 대조구와 온난 화처리구간에 통계적인 차이는 없었고, 굴참나무의 생태 지위폭은 대조구에 비해 온난화처리구의 영양소 처리구 에서 감소하였다. 상수리나무와 굴참나무의 생태 지위 중 복역은 대조구에 비해 온난화처리구의 토양수분과 영양 소 처리구에서 감소하였다. 이러한 결과는 유식물을 대상 으로 실험한 결과로 성측목에 적용하는 것은 한계가 있 으나, 지구온난화가 진행됨에 따라 상수리나무와 굴참나 무는 토양수분과 영양소 환경에 의한 경쟁이 약해질 것으로 유추할 수 있다. Cluster 분석과 PCA 분석 결과, 두 종은 CO2 농도 및 온도 증가에 의한 반응보다 광 환경에 따라 민감하게 반응하는 것으로 나타났다.

The golden apple snail, Pomacea canaliculata, is a freshwater snail native to tropical and subtropical South America. The species was introduced into Korea as a human food source in 1983 and was first applied as a weed control agent for the paddy fields in 1992. As the snail is well known as an environmentally friendly biological control agent for weeds, the area of cultivation in which the golden apple snail is used for biological control has been enlarged substantially each year. Currently, the species is observed in open water courses. It is possible that the snail may overwinter in these open water courses and may become a serious pest, as is already the case in many Asian countries. In this study, we determined the status of the overwintering golden apple snail based on a literature survey and investigated the potential distribution area of the snail, as a result from global warming in Korea. The potential distribution area of the overwintering golden apple snail would be enlarged under the influence of global warming; ranging from 45.5% of South Korea’s land area in the 2020s to 88.4% in the 2080s.

이 연구에서는 고등학생들의 시스템 사고 향상을 위해 지구온난화 주제를 중심으로 교육프로그램을 개발하고 이를 학교 현장에 적용하여 학생들의 시스템 사고 향상 정도를 파악하였다. 현직 교사와 전문가들에게 타당성을 검증 받은 지구온난화 교육프로그램을 학생 27명에게 투입하였으며 시스템 사고 수준이 낮은 학생 3명과 수준이 높은 학생 3명, 총 6명의 학생을 연구대상으로 선정하고 활동 전 후로 단어 간 관계분석, 인과지도 그리기, 그림 그리기를 적용하여 시스템 사고 수준 변화정도를 살펴보았다. 그 결과 시스템 사고 수준이 낮은 그룹은 활동 후 지구온난화에 대한 시스템 사고 정도가 향상된 모습을 보였으나 오개념이 유지되는 특성을 보였다. 그리고 시스템 사고 수준이 높은 학생들은 자신들이 가지고 있었던 개념들은 활동 후 더 뚜렷해지고 체계적인 시스템 사고를 하고 있었다. 학생들에게 지구시스템과 연결된 지식이나 지구 환경 개념을 학습하는 데 있어서 필요한 시스템 사고를 함양시키고 과학교육과정에 새로운 활력을 불어넣기 위해서는 이러한 교육프로그램들이 많이 개발되어야 하며 또한 실제 학교 현장에서 많이 활용할 수 있도록 개발된 자료들이 잘 보급될 수 있어야 할 것이다.

It is expected that the successful nationwide reforestation and the increased temperature would greatly change butterfly fauna in South Korea. We compared current data (2002~2007) regarding abundance and presence of butterfly species at two sites in the central portion of the Korean Peninsula to data from late 1950s and early 1970s for the same sites. The expected changes were documented by abundance change of butterflies at two study sites in the previous study. Using the same data, the greatly changed species and the change of species presence were analyzed. Population changes of 99 butterfly species which occurred at both sites were significantly correlated between two sites. The greatly increased species included three Southern (S) species and one Northern (N) species. However, the greatly declined species included five N species and no S species. This change is coincided with the expectation from the northward movements of butterfly species due to global warming. The current status of the greatly changed species was discussed on the review with other studies. The binary data(presence/absence) in present study support the expected changes of butterfly species based on global warming and reforestation. The interactive effect of two environmental changes was also recognized as like the change of abundance in the previous study.

본 연구는 식물사회학적 연구방법에 의해 추이대에 속하는 두륜산 일대의 삼림식생을 분류하고, 삼림식생단위와 환경과의 상관관계를 분석하여 온난화에 따른 식생의 수평적 변화를 구성종과 상관식생의 우점종을 통해 예측하는 것을 목적으로 수행하였다. 삼림식생은 졸참나무-굴참나무군락, 붉가시나무-황칠나무군락, 편백나무식재림 등 3개의 군락단위로 구분되었다. 각 삼림군락의 분포와 환경 요인들과의 상관 관계를 분석하였던 바, 모든 삼림군락에서 출현한 동백나무군강의 식별종, 구분종, 난온대성 낙엽활엽수림의 구성종 요소, 상관식생의 주요종을 통하여 낙엽활엽수림인 졸참나무-굴참나무군락은 굴참나무가 상대적으로 높은 출현율을 보이는 지역부터 점차 상록활엽수림으로 천이가 이루질 것으로 예측된다.