진화 ≫ 원시생명  ≫ 공룡

공룡의 멸종 : 점멸설 vs 격멸설

정복자 : 공룡
- 공룡의 식생활
- 공룡의 멸종설
- 공룡은 중온성?

공룡은 1억6500만 년동안 지구에서 활보했는데, 왜 약 6500만 년 전에 수수께끼처럼 갑자기 사라졌냐는 것이다. 물론 이 당시 공룡만이 멸종한 것은 아니라 65～75%의 지구 생명체도 함께 사라졌다. 과학자들의 추측에 의하면 무게가 25㎏이 넘는 육지 동물은 거의 모두 전멸했다.
학자들을 고민스럽게 만드는 것은 아주 작은 해양 플랑크톤을 비롯하여 공룡은 물론 익룡, 어룡, 수장룡 등 대부분이 사라졌는데 민물에 사는 종은 90%나 살아남을 수 있었고 깊은 바다 동물들은 크게 피해를 입지 않았다는 점이다. 이 당시의 생명체 멸종의 원인을 찾는 것, 즉 거대한 집단 멸종을 단 하나의 설명으로 해석하는 것이 얼마나 어려운 일인지를 이해할 것이다.
공룡의 멸종 원인에 대한 학설은 오랜 지질학적 시간에 걸쳐서 서서히 멸종하였다는 점멸설(漸滅說)과, 비교적 짧은 시간 안에 일시에 멸종했다는 격멸설(激滅說)로 나뉜다. 일반적으로 점멸설은 기온 저하설로 대변되고 격멸설은 운석 충돌설에 의한 급격한 멸종을 의미한다.
중생대는 보기 드문 온난한 시기로 당시의 기온은 현재보다 5～10℃나 높았다. 그러나 중생대 말기에서 신생대 초기에 걸쳐서 기온이 점점 떨어졌다. 공룡이 항온이든 변온동물이든 기온 저하에 의해 공룡이 서서히 멸종했다는 것이다. 이 기온 저하의 원인으로 화산 분출설이 있다. 백악기 말에서 시작되어 신생대 초에 이르는 최장 100만 년 동안에 화산의 분출이 격심했다. 화산 분출은 화산재 뿐만 아니라 화산재보다 더 작아 공기 중에 오래 머물 수 있는 황산으로 된 연무질을 생성하는데 이것이 기후에 결정적인 영향을 미친다. 연속적인 화산 분출은 대규모의 산성비, 오존 고갈, 온실 효과와 냉해 현상을 일으켜 결국 공룡과 같은 대형 동물의 멸종을 초래하였다는 것이 점멸설의 배경이다.
한편 격멸설의 배경이 되는 운석 충돌설은 근래에 새로이 나온 가설이다. 지질학자 월터 알바레즈는 퇴적층을 연구하기 위해 이탈리아를 여행하면서 1㎝ 두께의 진흙층을 발견했다. 그는 그 진흙이 지질학적으로 짧은 시간 간격을 나타낸다고 가정하고, 1980년 노벨 물리학상 수상자이자 그의 아버지인 루이스 알바레즈에게 진흙층이 침전되는데 얼마의 시간이 걸리느냐고 질문했다.
루이스 알바레즈는 아들이 갖고 온 진흙 샘플을 분석하면서 매우 놀라운 사실을 발견했다. 백금 계열의 이리듐 함량이 지구 표면에서는 약 10억분의 0.03%에 불과한데, 월터 알바레즈가 갖고 온 진흙층에서는 거의 100배에 달하는 이리듐 농도를 보였다.
루이스 알바레즈는 이들 여분의 이리듐이 지구 밖에서 온 것이라고 결론을 내렸다. 가장 흔한 종류의 운석인 콘드라이트가 10억분의 500%정도의 이리듐 함량을 갖고 있기 때문이다. 그들은 전 세계 이리듐의 총량이 지구 평균으로 계산했을 때보다 약 500만㎏이상 많다고 계산했다. 뿐만 아니라 이렇게 많은 이리듐이 지구로 들어오기 위해서는 핼리 혜성의 핵보다 약간 더 큰 지름 10㎞, 질량은 수조t의 천체(학자들은 이 당시 충돌한 물체는 소행성이 아니라 혜성으로 추정함)가 지구와 충돌해야 한다고 계산했다
이 혜성이 충돌할 때 생긴 폭발의 위력은 TNT 폭탄 1억Mt(1Mt는 1000t) 분량과 맞먹는다. 제2차 세계대전을 종식시킨 히로시마에 떨어진 원자폭탄의 위력은 12Mt에 불과하며 현재 인류가 보유한 가장 강력한 핵폭탄의 경우도 그 위력이 50Mt(수소폭탄 기준)에 불과하다. 혜성의 충돌 시 지구에서 일어난 폭발력은 수소폭탄보다 무려 2000만 배나 더 세다는 것을 뜻한다. 또한 알바레즈는 진흙층의 연대를 6500만 년 전으로 추정하면서 6500만 년 전에 생물의 대량 멸종이 일어났다는 것을 알았다.
월터 알바레즈는 6500만 년 전에 갑자기 멸종한 공룡과 대형 운석을 연계시켰다. 그의 시나리오는 단순하다. 대형 운석이 지구와 충돌하자 지각에 커다란 운석 구덩이가 생기고 화산이 폭발하면서 거대한 화재와 해일이 발생하였다. 또한 엄청난 양의 먼지가 성층권으로 올라가 상당한 기간 동안 태양 빛을 차단했기 때문에 기온이 떨어져 대부분의 생물이 사망했고 공룡도 멸종했다는 설명이다.
1991년에 발견한 칙술럽 운석구.노벨상 수상자인 아버지 루이스 알바라스의 실험 결과를 기초로 한 월터 알바레스의 가설은 그동안 답보 상태에 있던 공룡의 멸종을 말끔하게 해석할 수 있어 많은 학자들의 지지를 받았다. 그러나 막상 그 크레이터가 어디 있는가가 문제였다. 1991년 NASA의 인공위성이 멕시코의 유카탄 반도 상공에서 지름이 무려 300㎞나 되는 칙술럽 운석구를 발견하였다. 바다 밑에 있는 데다 크기가 너무 커서 발견하지 못했던 것으로 5억7000만 년 전에 있었던 운석의 충돌 이후 가장 커다란 것이었다. 이 발견에 이어 6천5백만 년 전에 운석의 충돌은 하나가 아니라 두 번이었다는 주장도 제기되었다.

● 공룡 멸종에는 운석 충돌과 화산 폭발이 모두 작용했다

그러나 과학자들은 운석 충돌에 의해서 급격한 기온 저하가 일어났더라도 그 기간은 겨우 2주일에서 수 주일에 지나지 않는다는 점을 지적했다. 그 후에는 성층권의 높이까지 뿜어 올라간 대량의 수증기와, 운석과 지구의 석회암 층이 충돌하는 과정에서 발생한 대량의 이산화탄소가 온실 효과를 일으켜 기온이 조금씩 상승하기 때문이다.
특히 운석 충돌에 의한 공룡 멸종에 비판적인 학자들은 이와 같은 천재지변은 공룡들의 집단 멸종에 반드시 필요한 조건은 아니라고 주장한다. 이 시기에 공룡과 아주 비슷한 대형 파충류인 악어, 거북, 뱀을 비롯해 햇빛량이나 기후 변동에 민감한 산호류가 멸종되지 않았다는 것이다.
점멸설과 격멸설 중 어느 것도 확실한 증거를 제시하지 못하자 상당수 학자들은 공룡군은 멸종되기 1000만 년 전 경부터 이미 그 종이 줄어들고 있었다는데 주목한다. 공룡군의 종이 마침 줄어들고 있는 데다 여러 가지의 복합적인 이유로 생긴 새로운 환경을 공룡이 이겨내지 못하였기 때문에 멸종했다는 것이다. 운석 충돌은 여러 가지 복합적인 이유 중에 하나라는 설명이다.
최근에는 공룡 멸종의 양대 원인인 운석 충돌과 화산 폭발로 인한 기온저하가 동시에 일어나 공룡이 멸종했다는 것으로 두 마리 토끼를 잡는 학설이 나왔다. 이 각본에 의하면 운석이 지구와 충돌했을 때 생기는 지진파가 대량의 화산을 폭발시켜 생물의 멸종을 촉발시켰다는 것으로 지구의 절반은 운석의 충돌로, 다른 쪽은 화산 분출로 각각 큰 재난을 입었다는 것이다.
아직도 인간의 지식이 단편적이라는 것은 자명한 일이다. 공룡이 1억6500만 년 동안 장수했다면 인간의 한 세대를 30년으로 감안할 때 550만 세대가 이어졌다는 것을 의미한다. 물론 인간의 역사를 500만 년 정도로 생각하므로 이 비유 자체가 올바른 것은 아니다. 그러나 인간이 공룡의 장구한 역사의 첫 단계 정도를 밝히고 있는 중이라는 것으로 생각할 수 있다.


--
공룡의 멸종원인에는 여러 가지 학설이 있다. 그 중에서도 식물과 관련하여 공룡의 멸종원인을 짐작해 보기로 한다.

  모든 동물들은 식물에 의존했기 때문에 식물계에 변화가 생기면 동물계에도 커다란 영향을 미치게 된다.  중생대를 지배했던 공룡의 겉모습을 살펴보면 삼척기와 쥬라기, 백악기 때 공룡의 변화되는 모습은 식물계의 변화와 아주 밀접한 관련이 있다.

  삼척기 때 거대한 지구운동으로 팡게아가 깨어지기 시작하면서 화산활동이 활발히 일어났고 이로 인해 이산화탄소의 증가로 겉씨식물들이 살기 좋은 환경이 조성되었다.  습지에서 양치류와 이끼류가 서식하게 되고 초식동물이 등장하게 되는데 이런 식물들이 영역을 넓혀가고 풍부해지면서 최초의 공룡이 등장하게 된다. 이 때 등장한 공룡은 키는 40cm정도의 작은 체구의 공룡으로 이들은 양치류와 이끼류만 먹었다. 점차 낮은 곳에 있는 식물들은 줄어들어 가고 공룡은 점점 높은 곳에서 먹이를 찾게 된다. 5천만년 정도의 시간이 흘렀을 때인 쥐라기의 공룡은 몸길이 27m, 키15m 정도의 가장 큰 육상동물로 진화하게 된다.  이 때 서식한 타로사우루스의 목은 굉장히 길었는데 이 긴 목을 지탱하기 위해 몸에 비해 지금의 말머리 정도의 작은 두개골을 가졌으며 이빨의 무게를 최소화하기 위해 우리의 어금니 같은 형태를 갖지 못하고  매우 허약했다는 신체적 특징을 찾아볼 수 있다. 그래서 이들은 습관적으로 돌맹이를 삼킴으로서 위에서의 음식물의 소화를 도왔다. 식성은 매우 뛰어나서 하루에 약 1톤 가량의 식물들을 먹어치우는데 이런 공룡들의 엄청난 식욕으로 인해 숲은 황폐화를 초래하게 된다. 곤충들도 잎에 구멍을 뚫어 그 즙을 빨아먹으면서 숲의 황폐화에 한 몫을 하게 된다.  이로 인해 식물계에는 변화가 일어나게 되고 꽃이 피는 식물인 현화식물이 탄생하게 되는데 이것을 식물계의 혁명이라고 한다.

  곤충은 그러나 식물들을 먹어치우는 역할만을 한 것은 아니었다. 골드벅이라는 곤충은 이 꽃 저 꽃을 돌아다니며 꽃가루를 먹다가 다리에 붙은 꽃가루를 옮겨주는 역할을 하게된다. 그 동안 바람에 의존하며 꽃가루를 뿌리던 식물에게는 좀더 확률이 높은 번식 방법이었다. 이로써 곤충과 식물 사이에는 커다란 공생관계가 성립하게 되고 식물들은 곤충을 유인하기 위해 더욱 화려해지고 꽃가루는 곤충의 다리에 잘 달라붙도록 더욱 촉촉해졌다. 이로써 속씨식물이 출현하게 되는데 이런 속씨식물들은 매우 화려하고 곤충들과의 상호작용으로 번식 또한 매우 활발했으며 성장 속도도 매우 빠르고 꿀로써 곤충들을 유혹하였다. 이런 꽃이 피는 현화식물이 엄청난 속도로 번성했으며 이로 인해 겉씨식물들은 감소하게 되고 숲도 줄어들게 되고 공룡들의 식량 또한 감소하게 되었다. 차츰 공룡들의 숫자도 감소하게 되는데 침엽수의 잎이 질긴 것도 공룡의 감소에 한 몫을 하게 된다.

그리하여 백악기 때는 공룡이 거의 멸종하게 되는데 이 때 서식한 에드먼토 사우르스는 침엽수를 먹고 자라는 공룡이었다. 이들은 침엽수를 찾아 현화식물들이 번성한 곳에서 차츰 차츰 극지방인 알레스카 쪽으로 이동하게 된다. 이 때 작은 크기의 포유류가 등장하게 되고 속씨식물들은 이 작은 포유류를 통해 번식하기 위해 열매를 생성하게 된다. 이 열매는 포유류가 먹으면서 뱉거나 그의 배설물로 인해 번식하게 된다.

  하지만 이 시대의 공룡들은 이런 속씨식물을  먹지 않았거나 먹었어도 공생관계가 아닌 먹어치우는 역할만을 한 것 같다.  곧이어 운석이 충돌하게 되고 엄청난 먼지 구름이 생성되면서 햇빛을 받지 못하는 지구의 온도는 차츰 내려가게 된다. 하지만 고칼로리의 열매를 섭취했던 포유류들은 이 추위를 견디어 살아남게 되지만 그렇지 못했던 공룡들은 이후에 모두 멸종하게 된다.