지질 시대의 공룡, 생태학, 멸종

지질시대의 공룡, 생태학, 멸종

지질시대의 공룡

지질시대의 공룡이 살던 초기에 지각은 판게아라 하는 하나의 큰 대륙이었습니다. 당시 육지는 양치식물, 침엽수, 은행나무 등 비교적 소수의 식물종만이 자라는 습한 숲으로 이루어져 있었습니다. 지구의 기후는 지금보다 따뜻했습니다. 이후 1억 년의 시간이 흐르면서 판게아는 둘로 갈라졌습니다. 갈라진 두 대륙은 오늘날의 대륙모습을 갖춘 백악기 말기까지 떠다니며 계속 쪼개졌습니다. 공룡들이 지구에 사는 척추동물 중 우세종이었던 약 1억 8000만 년 동안, 꽃식물들이 진화하고 다양한 식물종들이 살았습니다. 현재와 같은 인간을 비롯해, 거북, 개구리, 뱀과 같은 많은 동물들 뿐만 아니라 최초의 현대 포유류가 이 시기에 출현했습니다. 새로운 종들이 출현하여 공룡의 계통을 이어나가는 동안, 수많은 종류의 공룡들이 진화와 멸종을 거듭했습니다. 그런데 고생물학자들이 공룡의 후예라고 믿는 새들은 현재까지 이어져 오는데, 이 모든 시간을 지낸 공룡은 왜 멸종했을까요? 과학자들은 양 66억 년 전인 백악기 말기에 공룡들이 사라진 이유에 대해서 두 가지 대표적인 이론을 제시했습니다. 전문가들 사이에서도 어느 이론이 옳은가를 두고 찬반이 분분하지만, 두 이론 모두 공룡이 살던 생태계에 변화가 있었다는 것을 전제로 하고 있습니다. 첫 번째 이론은 거대하고 갑작스러운 지각의 대변동 때문에 공룡이 멸종했다는 것입니다. 거대한 운석이 지구와 충돌했거나, 대규모의 화산폭발이 연속적으로 있었을 것이라는 추측입니다. 당시 엄청난 화산재가 대기 중으로 배출돼 햇빛을 차단하고 기후를 변화시켰습니다. 그리고 수년동안 산성비와 유해가스 구름이 대기를 오염시켰습니다. 공룡 멸종에 관한 두 번째 이론은 자연적인 기후 변화의 한 부분이었던 생태학적인 변동이 원인이었을 것이라는 주장입니다. 지구의 기온은 낮아지고 해수면 또한 낮아졌습니다. 이런 변화된 환경에 적응하지 못한 생물들은 더 이상 생존할 수 없었을 것입니다. 

생태학

생태학의 시작인 지구상에 생물이 처음 출현한 시기는 최소35억년 전입니다. 이 시기는 수증기가 물로 되어 바다를 형성하고 바위가 단단해질 만큼 기온이 내려간 환경이었습니다. 또한 화산이 질소, 수소, 탄소 및 소량의 산소가 포함된 가스를 분출하여 대기를 만들었습니다. 일부 고생물학자들은, 뜨거운 심해 분출공에서 무기질이 최초의 단세포이자 자가증식하는 세균 혹은 고세균으로 도약했다고 생각합니다. 분출공의 환경 조건이 35억 년 전의 시생대의 환경과 가장 비슷하기 때문입니다. 단세포 생물들은 오늘날의 심해나 맨틀의 암석에 서식하는 미생물들과 유사한 방식으로 메탄과 같은 화합물을 에너지원으로 사용했을 것입니다. 25억 년 전인 시생대 말기에 남세균은 햇빛과 대기 중의 이산화탄소를 사용하여 광합성을 통해 에너지를 생산하도록 진화했습니다. 광합성의 부산물인 산소는 처음에 바다에 용해된 후 철분과 결합하여 줄무늬 모양의 철층을 남겨놓았습니다. 그리고 산소는 차츰 대기 중에 축적되기 시작하여 이후 수십억 년동안 호기성 생물이 나타날 수 있게 되었습니다. 대기 중의 산소는 자외선으로부터 지구를 보호해 주는 오존층을 생성했습니다. 이에 따라 생물들이 해양에서 지상으로 올라와 생존할 수 있게 되었습니다. 선 캄브리아기에는 대륙이 점차 커지고 일부 초기 산맥들이 형성되었습니다. 지각이 맨틀로부터 분화됨에 따라 판구조가 형성되었습니다. 초기 지구에 대한 생태학적 단서, 즉 초기 대기 중 산소의 농도나 오랜 기간 판의 이동에 따른 대륙들의 위치와 같은 것들은 지구 생성초기부터 있어 온 빙하 코어나 암석에 있는 기록에서 찾아볼 수 있습니다. 이 기록을 통하여 장구한 세월에 걸친 산의 형성과 침식에 의해 퇴적물이 만들어진 과정을 알 수 있습니다. 이 퇴적물은 얕은 연안지역으로 씻겨 내려가 초기 해양 생물들이 번식하기에 적합한 서식지를 형성했습니다. 이 시기의 빙하 작용은 적도부근까지 확장되었습니다. 해저 열수 분출공은 원시적 생물의 저수지였을 것입니다.

멸종

생물의 멸종은 35억년 전 지구상에 생물이 출현한 이후로, 다섯 번 정도 있었습니다. 오르도비스기, 데본기, 페름기, 트라이아스기 및 백악기의 말기나 그즈음에 발생하였습니다. 그리고 비록 화석기록은 남아있지 않지만 무산소 대기에서 유산소 대기로 전환되는 과도기에도 지구상의 많은 생명체가 멸종했을 것입니다. 이와 같은 멸종 원인을 설명하는 이론들은 기후 패턴을 바꾼 주요 화산활동, 대륙의 배치, 태양 복사 에너지의 불규칙성, 운석충돌, 해수면의 변화, 기온 변화 등을 멸종 원인으로 들고 있습니다. 또한 모든 대규모의 멸종이 똑같은 원인에 있지는 않습니다. 바다의 염분과 열대 지방에서 북위와 남위로 더운 기운을 운반하는 해류의 이동 속도도 큰 영향을 주었을 것입니다. 기후가 따뜻해지거나 해수면이 낮아지는 시기에 대기 중에 엄청난 양의 이산화탄소를 배출했을 수도 있는 천연가스의 고형 얼음덩어리인 메탄하이드레이트도 또 다른 큰 요소로 작용했을 것입니다. 2억 4,500만 년 전의 페름기와 트라이아스기에 있었던 대규모의 멸종은 지구역사상 가장 큰 규모의 멸종 사건이었습니다. 아마도 100만 년에서 200만 년의 기간 동안 90%가 넘는 해양 생물들이 사라진 것으로 보입니다. 육지에 서식하는 동물도 절반 이상이 멸종했습니다. 이는 네 번의 다른 주요 멸종시기에 생물의 12%가 사라진 것에 비하면 엄청난 것입니다. 페름기 말에 멸종한 해양 생물의 우점종은 뼈처럼 딱딱한 껍데기를 가진, 마지막 판피강 어류인 삼엽충과 1.8M나 되는 해양 전갈류인 광익류 동물입니다. 오늘날의 곤충들과 같이, 몸이 마디로 된 많은 종류의 갑각류와 절지동물들도 멸종하였습니다. 페름기의 대규모 멸종의 원인을 설명하는 가장 손꼽히는 이론은 당시 생물들이 적응할 수 없었던 장기간의 기후 변화입니다.