지구 생명체의 진화(9). 5대멸종(II)

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③ 3차 대멸종 :

세 번째 대멸종은 고생대 마지막 지질시대인 페름기와 중생대의 시작인 트라이아스기 경계에서 발생했다. 2억8600만 년 전에 시작된 페름기에는 데본기에서 땅으로 올라온 어류가 파충류와 포유류로 갈라졌고 바다에는 데본기 말에 파괴되었던 암초가 돌아오고 어류가 번성했다.

그런데 2억5000만 년 전 지구 역사상 가장 컸던 대규모 멸종으로 당시 지구 생명체의 약 96%를 멸종시켰다고 추정한다. 지구 역사상 최대의 멸종이므로 ‘멸종의 어머니’라는 별명이 붙었다.

해양 생물종의 약 96%와 육상 척추동물의 70% 이상이 절멸했다. 전체 지구 생물의 50%의 과가 멸종했으며 이 과의 멸종률을 토대로 라우프 박사는 전체의 96%의 종이 절멸했다고 제시했다. 그러나 그가 제시한 96%의 수치는 단순히 임의대로 골라서 몇 %의 종이 멸종했는지를 계산한 결과다. 즉 생태학적으로 이 과의 생물들이 멸종에 취약한지 아닌지는 전혀 고려되지 않았다. 그러므로 고생물학자 매키니 박사가 다시 계산한 결과는 80%였다. 그럼에도 불구하고 일반 자료에는 96%로 표시되어 여하튼 지구 역사상 최대의 멸종으로 설명된다.

 

페름기 대멸종

여기에서 지적할 점은 개체수가 줄었다고 해도 자손이 하나라도 남아 있다면 종이 절멸한 것이 아니라는 것이다. 즉, 80%~96%가 멸종했다는 말은 생물 개체수의 80%~96%가 사망했다는 것이 아니라, 완전히 없어져서 씨가 마른 종이 전체의 80%~96%라는 뜻이다. 결과적으로 그냥 거의 다 죽었다는 말이다. 겨우 살아남은 종도 오랜 시간에 걸쳐 조금씩 자손을 늘리는 상황인데도 불구하고 현재 지구에 수많은 생물종이 있다는 것은 놀랍지 않을 수 없다.

고생대의 페름기 말에 일어난 대멸종에 대해서는 워낙 생물종의 멸종이 크므로 많은 학자들이 이에 도전했다. 학자들이 찾은 증거는 대멸종 이전의 지층이 대부분 산화철로 인해 적갈색을 띄었던 것과 달리, 대멸종 당시의 상당수 지층은 검은색이라는 점이다. 이런 색깔은 무산소 환경에서 나타난다. 산소가 없어서 철이 붉게 산화되지 않았고, 유기물 또한 분해되지 않은 채 그대로 쌓였기 때문이다.

일부 연구 자료에 의하면 이때의 대기 중 이산화탄소 비율이 3%~10%라는 설명도 있다. 이는 바로 이전 석탄기 때 묻힌 석탄 때문이라는 말이 있는데, 시베리아트랩과 아미산트랩에서 폭발하며 지진이 발생하였고 이는 지각을 갈랐다. 이렇게 석탄기 때 묻힌 식물들이 타며 이산화탄소를 내뿜었는데 이는 현재 지구의 0.039%에 비해 무려 100~300배 정도 많은 양이다. 그래서 순식간에 지구 평균온도가 6도 상승하였고 당시 생명체의 호흡 과정은 공기 중 산소 농도가 아니라 이산화탄소 농도를 감지해서 이뤄지므로 이렇게 급격히 상승한 이산화탄소 농도가 생명체들에 치명상을 주었음은 자명한 일이다.

이를 판구조론으로 설명하기도 한다.

판게아 (pangea)

지금으로부터 2억5,100만 년 전에 크고 작은 대륙이 하나로 뭉쳐 판게아(pangea)라는 거대 대륙이 생겨났다. 이때 무겁고 차가운 암석인 해양판이 판게아와 부딪혀 부서지면서 지하 깊숙이 핵과 맨틀의 경계를 향해 곤두박칠쳤다. 이때 떨어진 암석으로 인해 핵과 맨틀의 경계에서 가볍고 뜨거운 맨틀 덩어리가 대량으로 밀려 나왔다. 물이 담긴 세면대에 돌을 떨어뜨렸을 때 물이 사방으로 튀는 것과 같은 현상이 일어난 것이다.

하부 맨틀 슈퍼플럼

이렇게 상승하는 맨틀 덩어리를 플룸(plume)이라고 하는데 그 중에서도 페름기 말에 발생한 것은 지름이 무려 1,000킬로미터나 되어 슈퍼 플룸이라고 부른다. 슈퍼 플룸은 지구상에 끔찍한 비극을 낳았다. 슈퍼 플룸이 올라온 장소에는 거대한 화산 폭발이 일어나 생물이 거의 괴멸된 것이다. 화산은 지금 대기에 포함된 양보다 15배나 많은 이산화탄소를 방출했다. 즉 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면서 지구 온난화가 심화되어 지구의 온도가 모든 생물군이 참을 수 없을 만큼 높아지면서 모든 것을 휩쓸어버렸다는 것이다.

특히 이산화탄소가 온실 효과를 일으키자 지구는 급속히 뜨거워지고 지하에 있던 메탄하이드레이트(Methane hydrate)가 녹기 시작했다. 메탄하이드레이트는 메탄과 물이 높은 압력 때문에 얼음 형태로 굳어진 것인데 이들이 녹음으로써 많은 양의 메탄이 대기 중으로 스며나왔다. 메탄은 이산화탄소보다 온실 효과가 20배나 강하므로 오존 또한 거의 생성되지 않았고, 그 결과로 지표면에 살인적인 자외선이 내려쬐었을 것으로 생각된다. 여기에 취약한 생물종들이 당연히 절멸수순을 밟았다는 것이다. 결론은 지구 사상 최고의 재난이 생명체에 몰아친 것이 당연하다는 것이다.

프랑스 파리 국립 자연사 박물관에 전시된 리스트로사우루스의 골격

이 당시 지구상에는 리스트로사우루스라는 초식 수궁류(獸弓類)가 대부분의 육상 지역에서 활보하였다. 이들은 돼지 정도의 몸 크기를 가지고 있었는데 이들이 살아남을 수 있었던 이유는 분명하지 않지만, 아마도 땅굴을 파서 숨을 줄 알았기 때문으로 보인다. 진화론으로 보아 강한 자가 살아남는 것이 아니라 살아남는 자가 강한 것이라는 것을 알려주는 대표적인 예이다. 일부 학자들은 페름기 대멸종의 주원인이 산소 농도 저하로 보므로 리스트로사우루스가 다른 유형보다 넓고 큰 폐를 가지고 있었기 때문으로 보기도 한다. 수궁류(獸弓類)는 단궁강에 딸린 수궁목(Therapsida) 동물을 총칭하는 말로 수궁류를 중요하게 생각하는 것은 포유류 및 포유류의 조상들이 수궁류에 속하기 때문이다.

페름기 대멸종 이후 지상 척추동물 중 약 60%가 리스트로사우루스 한 종으로 당시 약10억 마리가 존재했던 것으로 추정된다. 그러나 트라이아스기 중기부터 공룡ㆍ익룡ㆍ악어의 조상이자 이궁류인 지배파충류로 주도권이 넘어가면서 지구 최대 규모의 대멸종에서 살아남았지만 이들에게 밀려 멸종했다. 당연한 일이지만 이 당시에 인간의 선조인 포유류는 나타나지 않아 대멸종의 피해를 전혀 보지 않았다.

육상에서만 멸종이 일어난 것은 아니다. 바다에서 산소 부족이 원인으로 보이는 해양 생물들의 대멸종도 일어났다. 일단 고생대의 트레이드마크인 삼엽충을 비롯한 먹이그물의 아래쪽에 있던 수많은 고생대의 무척추동물들이 사라진 것은 물론이고, 보다 먹이그물 위쪽에 포진했던 해양 척추동물들, 특히 석탄기-페름기에 걸쳐 크게 번성했던 연골어류들이 심각한 타격을 받았다. 그러므로 바다의 대형 척추동물들이 치명타를 받자 이 자리는 어룡들을 필두로 한 해양파충류들이 차지하게 된다.

학자들은 이들의 멸종 요인으로 온난화로 극지 주변의 해수가 깊이 가라앉지 못해 심층 해류가 멈춰버렸거나 바닷물의 온도가 높아졌기 때문으로 생각한다.

2010년 대멸종 이후의 생태계 회복상을 보여주는 화석 유적지가 발견되었다. 회복에는 대략 1000만 년이 걸렸다고 한다. 다만 완전한 회복에는 중생대 중기까지 1억 년이 걸렸다는 주장도 있다. 이는 지구 역사상 복잡한 생태계 구조가 최초로 형성된 게 페름기 후기였기 때문이다. 생태계가 그 정도 수준으로 다시 돌아간 건 쥐라기 후기에서 백악기 초기였다고 한다. 6번째 대멸종을 지지하는 이들은 지금이 페름기 이후 최대의 위기라고 주장하기도 한다.

 

④ 4차 대멸종 :

중생대 트라이아스기과 중생대 쥐라기 경계인 2억1,500만 년 전에 발생한 4차 대멸종은 이보다 약 4500만 년 전페름기 말에 발생했던 3차 대멸종과 유사한 점이 많다.

우선 트라이아스기 초기의 지구는 매우 뜨거웠다. 많은 이산화탄소가 대기 중에 모이고 지구가 기온을 내리는데 실패하면서 많은 양의 이산화탄소가 나무와 숲에 가라앉고 숲이 거의 사라지지만 결국 지구가 천천히 식으면서 생명을 회복하기 시작했다.

 

트라이스말기

비가 내리면서 첫 번째 꽃이 피고 첫 번째 공룡이 나타나며 첫 번째 악어와 포유류도 등장한다. 당시에는 모든 대륙이 하나의 대륙으로 합쳐졌던 초대륙은 점차 느리게 로렌시아 대륙과 곤드와나 대륙으로 분열되면서 중앙 대서양 마그마 분포영역(Central Atlantic Magmatic Province)이 만들어졌다. 그러므로 이로 인한 화산 활동과, 이산화탄소가 매우 증가하면서 기후 변화가 일어났고 그러면서 해양화학이 바뀌며 바다는 산소가 부족해지고 산성화되면서 세상은 또 한 번 멸종을 경험했다는 시나리오다.

이 시기에 육지에 살았던 파충류를 포함한 생물의 약 80%가 멸종했고 해양 생물체의 약 20%가 멸종했다. 육상에서는 거대한 초기 양서류, 포유류의 조상인 테랍시드(수궁류)를 제외한 시냅시드와 공룡과 익룡 및 악어를 제외한 대부분의 지배 파충류가 사라졌다. 그리고 대규모 화산폭발이 일어나 대기 중 이산화탄소가 급증하자 지구온난화가 다시 시작됐는데 이런 상황이 무려 800만년 동안 지속됐다. 이로 인해 산호, 암모나이트, 코노돈트 등에 치명상을 주어 코노돈트는 지구상에서 영영 사라진다.

이들 대멸종 후 하늘에서는 익룡, 땅에서는 공룡이 번성하기 시작한다. 파충류는 수중환경에서 계속적으로 주류 위치에 있었고, 이궁류는 바닷속 환경에서 주류였다. 특히 트라이아스기-쥐라기 대멸종은 한 번의 사건을 경계로 두는 급격한 멸종이 아니라 비교적 오랜 기간에 걸친 종의 감소라고 설명한다.

 

⑤ 5차 대멸종 :

5번째 대멸종은 중생대 백악기와 신생대 제3기 경계인 약 6,600만년 전에 일어나 1억6500년 동안 지구를 석권하던 공룡을 멸종시킨 것으로 유명하다. 대 멸종은 100만년에서 250만년 동안 일어났으며 이는 대멸종 가운데 가장 빠르게 대멸종이 발생한 사건이다.

이 대멸종을 그동안 K-T멸종이라 불렀지만 최근에는 백악기-제3기(K-Pg) 멸종이라 부른다. 17%의 과, 50%의 속, 75%의 종이 멸종하였다. 바다에서는 꽃자루가 없는 생물이 33%로 감소하였으며 공룡의 후예인 새를 제외한 대부분의 공룡들이 이 시기에 멸종되었다.

나중에 포유류와 조류가 지상에서 주류 종류로 나타난다.

 

쥐라기 목긴 공룡

가장 큰 요인으로 노벨상 수상자인 알바레즈 박사가 지적한 혜성의 충돌이다. 지금 약 10킬로미터의 대형 혜성이 북아메리카 남쪽과 남아메리카 위쪽 사이에 '칙술루브 푸에르토'에 떨어져 커다란 크레이터를 만들었다. 이 크레이터의 직경은 약 185km, 깊이는 약 20km나 된다. 이 충돌로 인해 1.5km 높이의 쓰나미가 만들어졌고 전 세계 바다에서는 대혼란이 초래됐다고 발표되었는데 이 당시의 충돌이 만든 전지구적 쓰나미는 이때가 처음이라고 설명된다.

루이스 월터 앨버레즈(1911~1988)1968년 노벨 물리학상

물론 노벨상 수상자의 철저한 연구를 통한 발표는 대형 혜성이 대량멸종의 요인이라는 주장에 많은 학자들이 동감했지만 혜성의 충돌만으로 공룡 등 대 멸종이 일어났다고는 생각지 않는다. 가장 먼저 지적되는 것이 급격하게 증가한 화산 활동이다. 물론 화산 활동을 지지하는 학자들도 거대한 유성의 충돌이 화산 활동을 촉발했을 수 있다고 말한다.

공룡의 멸종에 대해서는 별도로 다시 설명하지만 6500만 년 전의 대멸종은 학자들에게 커다란 자극을 주었다. 5번째의 대멸종이 큰 주목을 받은 것은 6500만 년 전의 공룡 멸종으로 당시에 하잖은 작은 생명체인 포유류에게 그 자리를 남겨주었다. 포유류인 인간이 현재 지구상의 최대 포식자로 군림하게 되는 결정적인 원인을 제공했기 때문이다.