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과거 지구를 지배했던 공룡. 그러나 대멸종 시기에 단 한마리도 살아 남지 못하고 완전히 사라져버렸다. 지구 역사상 이와 같은 대멸종기가 5번이 있었다. 그런데 현재 그 어떤 때보다도 혹독한 대멸종기가 시작됐다는 얘기가 나오고 있는데….

우리나라의 옛날 얘기에는 유난히 호랑이가 많이 등장한다. 아마도 예전에는 우리나라에 호랑이가 많았기 때문이리라. 그런데 지금은 호랑이를 보려면 동물원에 가야 한다. 얼마 전 경상도 어느 지방에 호랑이가 나타나 가축을 잡아갔다는 내용이 TV에 보도된 적이 있다. 실제 호랑이의 흔적을 추적하기도 했다. 하지만 이런 노력에도 불구하고, 현재 우리나라에 호랑이가 살고 있는지는 아직 확인되지 않았다. 호랑이는 전세계적으로도 그 수가 얼마 남지 않은 것으로 알려져 있다.

호랑이뿐만이 아니다. 예전에는 우리 주변에 흔하던 생물들이 점점 없어진다는 내용의 기사가 신문과 방송에 자주 등장하고 있다. 하나의 생물종이 지구에서 완전히 사라지는, 즉 멸종의 위험에 처해있다는 얘기다. 생물의 멸종은 언제, 어떻게, 왜 일어나는 것일까.
 

1억종 이상 멸종됐다

생물의 멸종을 인간이 이해하기 시작한 것은 지금으로부터 약 2백년 전의 일이다. 18세기 중엽, 시베리아에서 매머드와 북아메리카에서 마스토돈 같은 기묘한 생물을 발견했을 때만 해도 사람들은 이런 생물이 지구 어딘가에 살고 있다고 믿었다. 그런데 19세기에 들어와서 지구에 인간의 발길이 닿지 않은 곳이 없게 됐지만, 매머드나 마스토돈 같은 생물은 지구 어디에도 살고 있지 않았다. 생물이 멸종한다는 사실을 알게 된 것이다.

현재 지구에는 얼마나 많은 생물이 살고 있을까. 그리고 과거에는 얼마나 많은 생물이 살았을까. 멸종이 얼마나 일어났는지 가늠할 수 있는 이 질문들에 대해 정확하게 답하기란 쉽지 않다. 현재 학계에 보고된 생물의 수는 1백80만종으로 알려져 있다. 하지만 열대지방이나 깊은 바다에 사는 생물, 그리고 아주 작은 생물 중에는 아직 발견되지 않은 종류가 무척 많다. 어떤 학자들은 현재 지구에 살고 있는 생물의 종 수가 학계에 보고된 종 수의 5배 가량이라고 추정하는가 하면, 또 다른 학자들은 40-50배에 이를 것이라고 주장하기도 한다. 다시 말해 적게는 1천만종에서 많게는 1억종 정도의 생물들이 현재 지구에 살고 있다는 이야기다.

화석은 어떠한가. 화석 기록을 분석하면 생물의 출현과 소멸의 역사를 이해할 수 있다. 현재 화석으로 보고된 생물의 종 수는 약 20만종이다. 그러나 생물이 화석으로 남고 또 발견될 확률은 0.1%보다 낮다고 추정하고 있다. 이를 바꿔 말하면 지구에 살았던 생물은 2억종이 넘는다는 것을 의미한다. 이 자료를 근거로 계산하면 적어도 1억종 이상의 생물들이 멸종했다는 답이 나온다(최대 1억종의 생물만 현재 남아있기 때문이다).

지구에 생명이 언제 출현했는지는 명확하지 않다. 하지만 가장 오랜 암석의 나이가 40억년, 그리고 가장 오랜 화석의 나이가 35억년으로 알려져 있으므로 최초의 생물은 40억년 전과 35억년 전 사이에 출현했다고 말하는 것은 무리가 없다. 그러나 이 때부터 고생대 캄브리아기(5억4천3백만년 전-4억9천만년 전)가 시작하기 직전까지 약 30억년 동안은 생물의 발전 속도가 무척 느렸다. 그런데 캄브리아기에 이르러 생물의 종 수가 갑자기 크게 증가하는 양상을 보여준다. 캄브리아기를 ‘생물의 대폭발기’(great explosion)라고 부르는 것은 이 때문이다.

하지만 캄브리아기와 오르도비스기(4억9천만년 전-4억4천만년 전)에 급격하게 증가하던 생물의 종 수는 오르도비스기 이후 증가 속도가 줄어든다. 이후 고생대와 중생대에 걸쳐 갑자기 생물 종 수가 크게 줄어드는 시기가 여러번 관찰된다. 이와 같이 짧은 기간에 많은 생물들이 사라진 사건을 ‘대량 멸종’ 또는 ‘대멸종’(mass extinction)이라고 하는데, 최근 학계에서 중요하게 다루고 있는 연구 과제다.

멸종 시기 중에 특히 오르도비스기 말, 데본기 말, 페름기 말, 트라이아스기 말, 백악기 말이 눈에 띈다. 지난 5억년 동안 집중돼 있는 이 시기들이 바로 ‘5대 대멸종기’다.
 

1 오르도비스기 대멸종
대륙 뒤덮은 빙하

캄브리아기 이후 번성했던 생물들은 오르도비스기가 끝날 무렵 처음으로 대멸종의 시련을 겪는다. 당시 살았던 해양생물은 속(屬) 수준에서 57%가 멸종했다. 캄브리아기와 오르도비스기에 바다의 주인이었던 삼엽충은 그 자리를 다른 생물에게 물려줬다. 원시적인 초기 형태의 극피동물도 거의 사라졌다. 그리고 오르도비스기에 들어와서 번성하기 시작한 완족동물과 태선동물도 50% 이상이 타격을 받았다. 벌집산호와 사슬산호 등 고생대의 대표적인 산호들의 경우에는 속 수준에서 70%가 멸종했다.

이 시기의 멸종은 오르도비스기의 마지막 2백만년에 걸쳐서 일어난 것으로 알려져 있다. 그러므로 그 멸종이 갑작스런 천재지변에 의한 것이라고 말하기는 어렵다. 멸종이 일어날 무렵 지구에 일어났던 현상 중에서 눈에 띄는 점은 빙하기의 존재다. 당시에 대륙의 상당부분이 남극에 몰려 있었는데, 빙하기가 시작되면서 그 주변을 빙하가 넓게 덮었다. 특히 멸종된 생물의 대부분이 따뜻한 환경에 서식하던 종류였기 때문에 멸종의 원인을 빙하기에서 찾으려는 시도는 자연스럽다.

2 데본기대멸종
작은 운석 여러차례 충돌

대량 멸종의 두번째 시기는 데본기(4억2천만년 전-3억6천만년 전) 후반 약 4백만년 동안에 일어났다. 당시 생물의 멸종 비율을 보면, 속 수준에서 50% 그리고 종 수준에서는 75%가 사라졌다. 완족동물의 경우 15%만 살아남았고, 초기형의 암모나이트도 많은 피해를 입었다. 그리고 고생대 전반에 중요한 생물이었던 삼엽충과 필석이 거의 사라졌다. 특히 따뜻한 얕은 바다에서 번성했던 산호초 생물의 수가 크게 감소했다.

오르도비스기와 마찬가지로 데본기 말에 멸종한 생물의 대부분은 따뜻한 환경에서 생활했던 종류가 많다. 따라서 학자들은 그 멸종원인을 추운 기후에서 찾으려고 하지만, 데본기 말에 특별히 추웠다는 증거는 없다.

최근 데본기 말의 퇴적층 분석 결과 운석충돌의 가능성이 제기되면서 멸종원인에 대한 새로운 해석도 시도되고 있다. 운석이 충돌하면서 지구 환경이 갑자기 바뀌어 생물이 적응하지 못하고 멸종했다는 얘기다. 하지만 데본기 말의 멸종이 오랜 기간에 걸쳐서 일어났기 때문에 만일 운석충돌이 있었다면 작은 크기의 운석이 시간 간격을 두고 여러번 충돌했어야 한다.

3 페름기 대멸종
빙하·화산·운석 복합작용

페름기(2억9천만년 전-2억5천만년 전)의 끝은 고생대와 중생대의 경계이며, 전 지질시대를 통해 가장 큰 멸종 시기다. 과(科) 수준에서 57%, 속 수준에서 80%, 그리고 종 수준에서는 무려 96%의 생물이 멸종한 엄청난 변혁의 시기였다. 생물의 멸종은 약 8백만년에 걸쳐 일어났다.

이때 지구상에서 완전히 사라진 종류가 많은데, 그 중 삼엽충, 고생대 산호, 그리고 방추충이 대표적이다. 멸종 위기를 가까스로 넘긴 종류로는 완족동물, 해백합, 그리고 암모나이트 등이 있다. 특히 암모나이트는 단지 2속이 살아 남았지만 이들은 중생대에 번영의 기틀이 됐다. 이 시기를 전후해서 바다 생물의 내용이 크게 바뀌었다. 즉 고생대에는 삼엽충, 완족동물, 해백합, 산호 등이 바다를 지배했지만, 중생대에 들어서면서 어류, 이매패(껍대기가 두개인 조개 종류)와 복족류(현재 소라, 전복 등이 속하는 연체동물 종류), 가재와 새우, 그리고 성게 등이 번성하기 시작한다.

페름기 말은 생물계의 변화가 가장 큰 시기였지만 아직 어떤 이론도 이 멸종 현상을 명쾌하게 설명하지는 못하고 있다. 가장 강력하게 대두되고 있는 이론 중 하나는 약 2억5천만년 전에 시베리아 지방을 중심으로 일어났던 대규모 현무암 분출에서 그 원인을 찾고 있다. 이 현무암이 분출할 때 함께 방출된 엄청난 양의 이산화탄소와 유해성분들이 지구 생태계를 파괴해 생물들을 멸종시켰다는 설명이다.

다른 해석으로 앞에서 예로 들었던 빙하기에 의한 지구의 한냉화에서 원인을 찾는 이론이 있는데, 문제는 고생대 말의 빙하시대는 페름기 이전인 석탄기에 이미 시작됐기 때문에 추운 기후 탓에 멸종했다고 말하기는 어려워 보인다. 또다른 해석에서는 고생대가 끝날 무렵에 초대륙 판게아(Pangaea)가 있었다는 사실에 주목한다. 대륙이 모두 모여 있으면, 대륙붕의 면적이 줄어들기 때문에 얕은 바다에 사는 생물들 사이에 경쟁이 심해져서 생물의 멸종이 일어났다는 설명이다.

최근에는 페름기에도 운석충돌의 증거가 있다는 주장들이 발표돼 멸종 원인에 대한 설명은 더욱 복잡해졌다. 또 어떤 학자는 생물 멸종은 어느 하나의 요인 때문이 아니라 위에서 예로 든 현상들이 모두 복합적으로 작용했기 때문일지도 모른다고 주장한다.

요약하면 고생대 후반에 시작된 빙하기와 판게아 대륙의 형성으로 약화된 지구 생태계가 페름기 말의 격렬한 화산활동 또는 운석충돌에 의해 결정적 타격을 입었다는 생각이다. 마치 아가사 크리스티의 추리소설 ‘오리엔트 특급 살인사건’에서 12명의 혐의자들이 모두 공범이었던 것처럼….

4 트라이아스기 대멸종
북대서양에서 분출된 거대 화산

트라이아스기(2억5천만년 전-2억년 전)의 멸종은 다른 멸종시기와는 달리 트라이아스기 후반 약 1천7백만년의 기간에 걸쳐 일어났던 여러 번의 작은 멸종 사건들을 통칭한다. 전체적으로 약 48%의 속이 멸종했는데, 그 중에서 특히 심한 타격을 입은 종류는 이매패류(90% 멸종), 완족동물(80% 멸종), 암모나이트, 그리고 육상의 척추동물 등이다.

이 시기의 멸종원인도 아직 명확히 밝혀진 것은 아니지만 앞의 멸종시기에서 언급했던 기온의 한냉화와 운석충돌 등의 가능성이 제시됐다. 최근에 발표된 연구에서는 판게아가 갈라지기 시작할 때(2억년 전 무렵) 북대서양이 열리면서 분출된 거대한 화산활동을 멸종의 중요한 요인으로 지목하고 있다.

5 백악기 대멸종
지름 10km 대형 운석의 충돌

보통 백악기(1억4천만년 전-6천5백만년 전)와 제 3기(6천5백만년 전-2백만년 전)의 경계를 K-T 경계라고 부른다. 이때 지구에서 사라진 동물의 비율을 보면 속 수준에서 47% 그리고 과 수준에서 16%가 멸종했다.

자세히 살펴보면 공룡이 모두 멸종했고(그러나 새가 공룡의 후예라는 이론에 따르면 오히려 번성(?)했다고 볼 수도 있다), 암모나이트와 중생대의 특징적인 조개들이 사라졌으며, 대부분의 해양 플랑크톤들도 이 경계를 넘지 못했다. 반면에 포유류, 새, 그리고 거북, 악어, 도마뱀 등 일부 파충류와 양서류는 덜 영향을 받은 점이 흥미롭다. K-T 대멸종이 특히 유명한 것은 1980년대 미국 버클리대의 알바레즈 부자가 발표한 지름 10km의 운석이 충돌했다는 이론 때문이다. 그들은 이탈리아 구비오 지역의 K-T 경계에 해당하는 2cm 두께 셰일층의 퇴적속도를 측정하기 위해 화학분석을 하다가, 놀랍게도 그 지층에 들어있는 이리디움(Iridium) 원소의 양이 주변부의 다른 지층보다 30-40배 많다는 사실을 알아냈다.

그들은 일반적으로 운석에 이리디움이 많다는 사실에 착안해 ‘운석충돌설’을 발표했다. 운석충돌에 의해 지구 생태계가 파괴돼 많은 생물들이 멸종했다는 생각이다. 그 후 20년 간 운석충돌설은 지구과학분야에서 가장 치열한 논쟁의 주제였다. 그런데 1990년 멕시코의 유카탄반도 일대에 대한 지구물리 탐사과정에서 운석 충돌의 가능성이 큰 지점이 알려지면서 이 이론은 점차 정설로 인정되고 있는 추세다.

6 여섯번째가 시작됐다?
1만년 이내에 모든 생물 사라져

현재 호랑이는 멸종 위기에 있다. 반달곰도 지리산 부근에만 몇마리가 살고 있는 듯하다. 전 세계적으로도 현재 멸종의 위험에 처해 있는 생물들이 엄청나게 많은 것으로 알려져 있다. 어떤 학자는 하루에 30-40종이 멸종한다고 추정하고, 또다른 학자는 70종 이상이 멸종한다고 주장한다. 이는 1년에 1만종 내지 2만종이 멸종함을 뜻한다. 1년에 1만종이면, 1만년이면 1억종이 멸종한다는 계산이 나온다. 현재 지구상에 있는 생물종의 수를 최대 1억종이라고 가정하면, 1만년 이내에 현재 생존하고 있는 생물들은 모두 없어진다는 얘기다. 현재 멸종의 속도는 위에서 알아본 어떤 시기의 멸종 속도보다도 빠르다. 그래서 학자들은 지금을 ‘6번째 대멸종 시기’라고 부르며 지구 생태계 파괴를 경고하고 있다.

그러면 현재 이와 같이 심각한 멸종이 일어나는 원인은 무엇일까. 과거 5번 대멸종의 원인도 모두 만족스럽게 설명되지는 않았지만, 현재의 멸종원인도 이러한 현상과 관련이 있을 것이라는 가정 아래에서 생각해 보자.

첫째, 초대륙에 의한 영향은 그다지 중요하지 않은 것 같다. 왜냐하면 현재 가장 큰 유라시아 대륙도 고생대의 판게아 대륙에 비하면 작으므로 초대륙 형성에 의한 대륙붕 감소의 영향을 고려하기는 어렵다. 둘째, 지난 수만년 동안 적어도 수km 크기의 운석이 떨어졌다는 기록은 없다. 그러므로 운석충돌도 멸종원인에서 제외시킬 수 있다. 셋째, 다른 시대와 비교해 특별히 화산활동이 활발한 시기는 아니다. 따라서 화산활동에 의한 영향도 중요한 것 같지는 않다. 넷째, 지금 우리는 빙하시대 중에서 간빙기에 살고 있다. 현재의 빙하시대는 약 2백만년 전에 시작됐으며, 여러번의 빙기와 간빙기가 반복됐다. 분명 빙하기는 지구의 역사를 통해 비정상적인 기간이므로 생물계에 미치는 영향이 크다고 생각할 수 있다. 그러면 빙하기가 현대 멸종의 직접적인 원인일까. 아니면 또다른 원인이 있는 것일까.

약 3백만년 전, 이전까지 단절돼 있던 남·북 아메리카가 연결돼 동물들의 이주와 교류가 시작되면서 경쟁에서 탈락한 상당수의 남아메리카 고유종들이 멸종했다. 그리고 유라시아와 북아메리카가 베링해협을 가로질러 연결되면서 매머드와 마스토돈 등 많은 동물들도 사라졌다. 그리고 오스트레일리아에서의 유대류 멸종은 대략 2만년 전에서 1만년 전 사이에 집중적으로 이뤄졌다. 과연 현재의 이러한 멸종의 책임을 모두 빙하기에 떠넘길 것인가.

최근 상당수의 학자들은 인류의 활동에서 그 원인을 찾으려고 한다. 생물의 남획, 수풀의 훼손, 그리고 지나친 화석연료의 사용 등이 그것이다. 인간에 의한 생물 남획의 결과 생물이 멸종한 대표적인 예는 북아메리카에서 찾아볼 수 있다. 19세기 중엽만 해도 북아메리카의 하늘을 덮을 정도로 많았던 여행비둘기가 당시 이민에 의해 폭발적으로 증가하는 사람들의 식량으로 이용되면서 그 수가 줄어들기 시작해 마지막 한마리가 동물원에서 죽은 것은 1914년의 일이었다. 단지 1백년도 지나지 않아 수억마리의 무리를 이뤘던 새가 지구에서 사라진 것이다.

아마존강 유역과 인도네시아의 열대 우림이 개간되면서 많은동물과 식물들이 생활 터전을 잃었다. 지금 이 시간에도 우리의 주위에는 우리가 알지 못하는 사이에 사라져가는 동∙식물이 있다는 사실을 잊지 말아야 한다. 이 멸종의 굴레는 언젠가 우리 인류에게도 닥쳐올 것이다. 단지 인류의 멸망을 걱정하는 차원이 아니라, 현재 지구상에 살고 있는 모든 생물들도 우리와 똑같이 지구의 구성원이라는 생각을 가지고 생물을 사랑하고, 그들과 함께 사는 방법을 찾기 위해서 노력해야 한다.