[理知논술]자연계 대입 실전 논술

《2008학년도부터 자연계도 통합교과형 논술을 치르는 대학이 늘어난다. 하지만 자연계 학생들은 인문계 학생들에 비해 논술을 더욱 어렵게 느낀다. 더구나 아직 어떤 형식으로 문제가 출제될지도 모르는 형편이다. 주요 대학의 자연계 논술 예시문항에 맞춰 만들어진 자연계 통합교과형 논술 실전 문제와 풀이 과정을 격주로 소개한다.》

▼ 주요 대학 논술 예시문항 유형에 맞춘 실전문제 및 풀이▼

[제시문 1]

고생대 전기에 흩어져 분포하던 여러 개의 대륙이 고생대 후기에 합쳐져 거대한 초대륙(판게아)을 형성하였다. 기후는 초기에서 중기까지는 대체로 온난하였으나 말기에 이르러 급격히 추워져 광범위한 지역에 빙하기가 도래한 것으로 보인다. 중생대에 접어들면서 판게아가 분리되기 시작했고 이 시기에는 지구 활동이 활발해 심한 화산활동이 있었다.

중생대 후기에는 로라시아 대륙이 북쪽으로 이동하여 곤드와나 대륙과 분리되었다. 중생대가 끝날 무렵에는 대대적인 지각변동이 일어나 인도의 데칸고원 근처에서는 백 만년 이상 격렬한 화산활동이 지속되었고 기후가 급변하였다. 신생대에는 판의 운동에 의해 대서양과 인도양이 확장되고 태평양이 좁아졌으며 히말라야 산맥, 알프스 산맥이 생기고 수륙분포가 현재와 비슷해졌다.

[제시문 2]

고생대 중반 무렵 양치식물 형태의 육상 식물이 출현하였다. 양치식물은 포자를 통해 번식하였고 포자를 통한 번식은 물을 필요로 해 물가를 중심으로 숲을 형성하였다. 조금 뒤 나타난 겉씨식물은 오늘날의 소나무, 소철, 침엽수 등에 해당하는 식물로 꽃잎이 없고 바람을 통해 꽃가루를 날려 번식하였으며 씨앗을 만든 최초의 식물이다. 겉씨식물은 중생대에 크게 번성하였으며 높이가 60m에 달하는 것도 있었다. 겉씨식물은 신생대에 들어 그 수가 감소한다. 중생대 말 무렵 속씨식물이 등장하였으며 속씨식물은 꽃을 피우고 열매를 맺는다. 신생대에 크게 번성하여 오늘날에 이르고 있다. 겉씨식물은 꽃가루가 암술에 도착한 후 6개월에서 1년을 기다려야 수정과정이 완료되는 반면, 속씨식물은 꽃가루가 암술에 도착한 후 늦어도 24시간 내에 수정과정이 완료되는 차이점이 있다.

양서류와 곤충류는 고생대 후기에 나타나기 시작했고, 공룡류는 중생대 초기와 중기에 걸쳐 번성하였으며, 중생대 후기에는 그 수가 감소하다가 신생대로 접어드는 시기에 멸종하였다. 원시 포유류는 중생대 초기에 출현하였으며 신생대에 들어 종의 수와 개체수가 급격히 증가한다.

[제시문 3]

소행성은 화성과 목성 사이에 주로 위치하여 태양 둘레를 공전하는 수십 만 개로 추정되는 작은 천체들로 크기가 수 m에서 수십 km에 이르기까지 다양하다. 이 중 일부는 궤도를 이탈하여 지구 궤도 안까지 접근해 충돌 가능성이 높은 존재로 알려져 있다.

최초의 소행성은 이탈이라 천문학자 피아치가 우연히 발견한 세레스로, 그 크기가 약 940km이다. 현재까지 궤도가 확정된 소행성은 약 8천 개에 이르며, 궤도를 확인 중인 것만도 20만개 이상이다.

현재까지 발견된 소행성 중 크기가 100km이상인 것은 약 200여 개이며, 그 외의 것들은 수km에서 주먹만한 크기까지 다양하다. 모양은 구형에서부터 감자처럼 울퉁불퉁하게 생긴 것까지 다양하다. 소행성의 구성 물질은 탄소화합물이나 검은 암석 성분 등 다양하게 이루어져 있다.

중생대 말 무렵 지름 약 10km의 소행성이 지구와 충돌하여 공룡의 멸종을 야기한 것으로 보인다. 멕시코 유카탄 반도 해안에 떨어진 이 소행성의 크기는 지름이 약 10km로 추정되었고, 세계 각지에서 연구한 결과 운석이 지구로 낙하한 시기는 6,500만 년 전으로 확인되어 있다.

[논제 1]

다음 그림은 대표적인 초식공룡인 바로사우루스(Barosaurus)의 복원도이다. 화석 연구에 의하면 바로사우루스의 머리는 몸집에 비하여 아주 작으며, 어금니가 없는 이빨을 가지고 있으며, 턱의 힘도 약했던 것으로 추정된다. 이러한 특징을 지니게 된 필연적인 이유를 설명하고 바로사우루스는 섭취한 식물의 잎을 어떤 방식으로 소화시킬지 추정해 보시오.

[논제 2]

곤충, 포유류, 속씨식물의 수가 늘어나는 시기와 겉씨식물, 공룡의 수가 감소하는 시기는 거의 일치한다. 진화의 관점에서 그 이유를 추정해 보시오.

[논제 3]

인간은 대부분 꽃을 아름답다고 느끼며 꽃에 대해 호감을 나타낸다. 왜 꽃을 아름답다고 느끼고 싫어하지는 않는 것일까?

[논제 4]

중생대 말에 일어난 소행성과 지구의 충돌이 공룡의 멸망을 이르게 한 요인을 추정하여 아는 대로 서술하시오.

▼ 출제의도 및 예시답안▼

2008 서울대 논술 예시 문항 4에서 다룬 생물학의 기본 관점에 대한 내용을 중심으로 문제를 출제하였다. 생물학은 진화학적 과학으로 생물의 ‘그것이 어떻게 가능한지’ 와 ‘왜 그 방향으로 진화했는지’ 라는 질문을 던지고 이에 대한 해답을 얻으려고 한다. 고생대 중생대 신생대에 걸친 각 생물군의 번성과 쇠퇴는 서로 밀접한 관계를 가지고 있으며 환경변화 역시 이에 영향을 준다. 이러한 연관 관계를 파악하는지 알아보기 위해 본 문제를 출제하였다. 연관교과는 지구과학I(지구환경의 변화, 태양계 탐사), 생물I(소화), 화학I(공기의 오염과 그 대책), 과학(태양계와 은하) 등이다.

[논제 1]

공룡이 번성했던 중생대에 식물계에서는 겉씨식물이 번성하여 높이가 60m에 달하는 거대한 숲을 이루었을 것이다. 겉씨식물은 열매를 맺지 않으므로 초식 공룡은 겉씨식물의 잎을 주된 먹이로 삼았을 것이며 높은 나무에 매달린 잎을 먹기 위해 목 길이가 길어지도록 진화했을 것이다. 긴 목에 무거운 머리가 위치하면 목이 머리를 지탱할 수 없으므로 바로사우루스 같은 공룡의 머리부위는 가능한 가벼운 것이 좋다.

이를 위해 이빨의 기능도 최대한 단순화시켜 잎을 자르는 역할만 하고, 갈아 으깨는 기능을 하는 어금니는 발달하지 않았으며, 턱의 힘도 강하지 않았다. 또한 긴 목을 제대로 가누고 몸의 무게 중심을 잡기 위해서는 긴 목만큼 긴 꼬리도 발달했을 것이다.

잎을 갈아 으깨는 기계적 소화기능을 보충하기 위해서는 작은 돌을 먹어 소화기관 내에서 돌과 잎의 마찰을 통해 기계적 소화기능을 수행했을 것으로 추정되며 이는 공룡의 후손인 조류 역시 같은 방법으로 기계적 소화를 수행하는 것으로부터 유추가 가능하다.

[논제 2]

겉씨식물은 꽃을 피우지 않지만 속씨식물은 꽃을 피운다. 꽃을 피우는 이유는 수분에 도움을 주는 곤충을 유인하기 위한 것이며, 꽃가루나 꽃의 꿀을 먹기 위해 찾아온 곤충의 다리나 몸에 꽃가루를 묻혀 다른 꽃의 암술에 수분을 하였을 것이다. 겉씨식물이 사용하는 바람에 다량의 꽃가루를 날리는 수분 방법보다 속씨식물의 곤충을 이용한 수분 방법은 훨씬 효율적이며, 수정과정에 필요한 시간도 속씨식물이 훨씬 짧으므로 속씨식물은 급격히 번성하여 겉씨식물의 자리를 대신 하였을 것이다.

속씨식물의 번성과 더불어 곤충의 수도 급격히 증가하였을 것이다. 또한 속씨식물은 열매를 맺는데, 이는 동물을 이용해 번식하기 위한 것이다. 고 칼로리의 열매를 동물의 먹이로 제공하는 대신 동물이 열매를 먹은 뒤 씨를 뱉거나 배설하여 다른 위치에 종자를 운반하여 속씨식물을 퍼뜨렸을 것이다.

겉씨식물은 곤충이나 동물의 먹이로만 사용되었을 뿐이지만, 속씨식물은 곤충이나 동물에게 먹이를 제공하고 대신 번식의 도움을 받는 공생관계를 형성하여 식물계의 주인 자리를 차지한 것이다. 겉씨식물의 잎을 주된 먹이로 했던 초식 공룡은 새로운 속씨식물을 먹이로 하기 어려웠을 것이며, 속씨식물과 공생관계를 형성하지도 못하였던 것으로 보인다. 이에 따라 먹이인 겉씨식물이 감소함에 따라 초식 공룡의 개체 수는 감소하고 육식 공룡역시 수가 줄어들었을 것이다. 반면에 포유류는 속씨식물과의 공생관계를 이루어 내어 속씨식물의 열매나 잎을 먹이로 하여 번성한 것으로 추정된다.

[논제 3]

꽃을 피우는 식물은 속씨식물로서, 열매를 맺는다. 포유류인 인간의 진화과정에서 속씨식물의 열매는 중요한 에너지 공급원이었으므로 꽃은 곧 먹이의 제공원과 같은 의미를 가졌을 것이다. 먹이를 제공해주는 대상에 대한 호감은 생존에 필수적이며, 인간으로 진화되는 과정에서 축적된 이러한 경험이 꽃을 아름답다고 여기는 호감의 근원일 것이다.

[논제 4]

소행성이 지구에 충돌하여 발생한 일차적인 충격파는 충돌지점 근처의 공룡을 비롯한 생물계를 괴멸시켰을 것이다. 충돌의 충격에 의해 대규모의 먼지가 발생하여 대기를 뒤덮어 지구표면으로 들어오는 태양복사 에너지량을 감소시켜 급격한 기온 강하를 가져와 더운 기후에 적응된 공룡의 생존을 어렵게 했을 것이다. 또한 먼지에 의해 태양빛이 차단되면 광합성이 중지되어 식물의 생장을 방해한다.

속씨식물과의 경쟁에서 밀려나 그 수가 적던 겉씨식물의 수를 더 감소시켰을 것이며 이에 따라 겉씨식물을 생산자로 하는 공룡의 먹이사슬도 붕괴됐을 것이다. 소행성과의 충돌과정은 고온과 고압상태를 만들어 대기의 질소와 산소가 반응하여 엄청난 양의 일산화질소를 생성하며 일산화질소는 대기의 수증기와 결합하여 강한 산성비를 형성한다.

소행성의 충돌지점인 멕시코와 정반대지점은 인도 부근인데, 이 시기에 인도의 데칸공원에서 대규모로 발생한 화산활동도 소행성의 충돌과 연관이 있을 것이다. 충돌에 의한 충격파가 지표를 타고 지구 정반대 지점에 집중되어 대규모의 화산활동을 만들어 낼 수 있기 때문이다. 화산활동에서 발생하는 황산화물 역시 수증기와 결합하여 산성비를 만들어 내어, 일산화질소에 의한 산성비와 더불어 공룡의 번식에 치명적인 영향을 주었을 것이다. 알 껍질의 주성분은 탄산칼슘으로 산에 의해 쉽게 녹는다. 공룡의 알은 이러한 산성비에 의해 약화되어 제대로 부화할 수 없었을 것이다. 이러한 요인이 복합적으로 작용하여 공룡은 중생대 말에 멸종한 것이다.

조 현 최강통론 과학통합논술 대표 강사