공룡 멸종할 때, 식물은 어땠을까?

조회수 2021. 03. 24. 08:29 수정
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By 이웃집과학자

6천 6백만년 전 북아메리카 남쪽과 남아메리카 위쪽 사이에 작은 도시 크기의 소행성이 충돌했습니다. 충돌 부근에는 직경 약 185km, 깊이 약 20km에 달한 '칙술루브 푸에르토'라는 이름의 크레이터가 남았는데요. 이 사건으로 지구를 지배하던 공룡은 영영 자취를 감추게 됐습니다.

출처: Wikimedia commons
칙술루브 충돌구.

그렇다면 공룡이 멸종하던 당시 식물들은 어떤 최후를 맞이했을까요?

리셋되다

펜실배니아대학교(University of Pennsylvania) 연구진은 파타고니아의 나뭇잎 화석을 분석해 당시 식물은 큰 타격을 입고 함께 멸종했지만 이후 빠르게 회복했다는 사실을 밝혀냈습니다. 해당 연구는 <Paleobiology>에 게재됐는데요.


이 연구의 제1저자인 박사 과정 엘레나 스틸스(Elena Stiles)는 “모든 대량 멸종 사건은 리셋 버튼과 같고, 리셋 후에 어떤 일이 발생할지는 어떤 유기체들이 살아남았고 그들이 생물권을 어떻게 형성하느냐에 달려있다”며 “오늘날 우리가 관찰하는 모든 생물 다양성은 6천 6백만년 전 마지막으로 대규모 리셋된 생물들과 관련 있다”고 말합니다. 

출처: University of Pennsylvania/ PETER WILF
연구진들은 아르헨티나 남부에 있는 Lefipan 층의 절벽옆면에서 화석을 수집하고 있다. 절벽 중간에 찍힌 과학자들은 백악기 말기 층을 조사하고 있다. 반면, 그 위에 절벽에서 튀어나온 사암으로 된 바위는 고제3기의 시작을 나타낸다.

연구진은 백악기(Cretaceous)의 대량멸종에서 살아남아 고제3기(Paleogene)에 이르기 까지 얼마나 많은 종이 살아남았는지 확인하기 위해 파타고니아의 두 장소에서 3,500개의 잎 화석을 모아 조사했습니다. 비록 이 지역의 식물은 잘 살아가고 있었지만 과학자들은 파타고니아에서 92%에 달하는 놀라운 수준의 멸종률을 발견했습니다. 이는 이전 연구에서 이 지역에서 발생했을 멸종률을 추정한 것보다 더 높은 수치였습니다.


펜실베니아 대학교의 지구과학과 교수이자 지구환경연구소 연구원인 피터 윌프(Peter Wilf)는 “남반구가 북반구보다 백악기-고제3기 대멸종(Cretaceous-Paleogene extinction)에서 더 쉽게 벗어났다는 생각이 있었다”며 “우리는 아무도 살아남지 못했다고 생각한 식물과 동물 집단을 계속 찾고 있기 때문이다”라고 밝혔는데요. 이어 “우리는 파타고니아가 피난처라는 것을 기대하며 이 연구를 진행했고, 대신 우리는 멸종과 회복의 복잡한 이야기를 발견했다”고 덧붙였습니다. 

남반구에서 식물화석 찾기
백악기-고제3기(K-Pg)경계로 잘 알려진 지역이 많이 존재하는 미국 서부와는 달리, 남반구에서는 이 시기의 화석 기록은 빠르게 변화했던 고대 환경 때문에 전역에 걸쳐 조각 나 있었는데요. 연구진에 따르면 남반구에서 알려진 백악기-고제3기 경계는 대부분 해양입니다. 이에 육지에서 무슨일이 일어났는지 밝히기 위해선 육지에 있는 기록을 찾아야 했습니다. 그래서 연구진은 가능한한 K-Pg 경계에 접근하려고 노력했고 추부트 주(Chubut province)의 작은 지역에 도달했습니다. 연구진은 K-Pg 경계 직전에 식물군을 발견했는데, 마스트리히트(Maastrichtian)시기와 K-Pg 경계 직후 데인(Danian)시기에 모두 존재했습니다.

출처: The Geological Society of America
지질연대.

연구팀이 확보한 식물 화석 집합체는 남반구에서 백악기 말기에서부터 고제3기 초기에 이르는 식물군 화석 중 가장 완벽한 수집품이었습니다. 연구원들은 식물 화석 집합체에서 백악기와 고제3기에 모두 성장한 식물을 연구했습니다. 하지만 종 수준에서의 일치점은 거의 발견하지 못했습니다. 그리고 나서 그들은 해당 지역의 이전 꽃가루나, 초식 곤충 연구와 그리고 북미의 화석 기록과 비교했습니다.



엘레나 스틸스는 “우리가 K-Pg 경계에 나뭇잎 화석의 종을 고려할 때 우리가 얻는 92%의 멸종 추정치는 최대치로 간주되어야 한다”고 말하는데요. 이어 “북미에서 볼 수 있는 60%의 멸종률과 비교했을 때 그렇게 높은 멸종 수준을 발견하고 놀랐다”며 “그럼에도 우리는 식물 종의 다양성이 급격히 감소하고 종 수준에서의 높은 멸종을 관찰했다”고 말합니다. 이어 생태계 회복은 수백만 년이 걸렸을 것이라고 덧붙입니다. 물론 이는 지구의 45억년 역사의 일부입니다.

출처: University of Pennsylvania/ ELENA STILES
과학자들은 살아남은 종의 쌍을 확인하기 위해 3,500개 이상의 화석을 모두 조사했는데 이 화석들은 모두 K-Pg 경계에서 자라난 식물들이었다. 왼쪽에 있는 두 개의 화석은 백악기 화석이고 오른쪽 두 개는 고제3기의 잎 화석이다.

엘레나 스틸스는 또한 백악기에서 고제3기까지 잎 모양의 변화를 식별하기 위한 새로운 형태공간 분석법(morphospace analysis)을 진행했는데요. 잎 모양의 변화는 어느정도, K-Pg 경계의 환경 및 기후에 대한 단서를 제공할 수 있기 때문입니다. 그녀는 잎의 모양, 크기, 엽맥 패턴 등을 포함해 거의 50가지 특성을 조사했습니다.


그 분석은 고제3기의 잎 형태들이 더 다양하다는 걸 보여주는데요. 이는 백악기 말기에 높은 수준의 종 멸종과 개체 수의 감소가 있었기 때문에 더욱이 연구진들을 놀라게 했습니다. 그들은 또한 일반적으로 더 추운 환경에서 발견되는 잎 모양의 비율이 증가했다는 걸 발견했는데요. 이는 백악기 말 멸종 사건 이후 기후상 냉각이 일어났다는 걸 암시했습니다. 즉, 연구 결과 백악기 말 있었던 높은 수준의 종 멸종에도 불구하고 남아메리카의 식물은 대부분 살아남았고 고제 3기 동안 더 다양해졌음을 시사합니다.


이때 살아남은 식물로는 월계수 잎, 아보카도 등이 속하는 '놋나무과(laurel family)'와 산딸기(raspberries)와 딸기 같은 과일등을 포함하는 '장미과(rose family)'가 있습니다. 엘레나 스틸스는 “식물들은 지질학 역사 상 큰 사건들에서 종종 간과되곤 한다”며 “하지만 실제로 식물은 지구 상의 풍경에서 제1차 생산자로서 지구 상의 모든 다른 생명체들을 지탱하고 있기 때문에 식물 화석 기록에 더 많은 관심을 기울일 필요가 있다”고 말합니다. 이어 “식물 화석은 우리에게 어떻게 그 지형이 변했는지, 그리고 그 변화가 어떻게 다른 유기체에게 영향을 미쳤는지 말해 줄 수 있다”고 설명합니다.


##참고자료##

  • Stiles, Elena, et al. "Cretaceous–Paleogene plant extinction and recovery in Patagonia." Paleobiology 46.4 (2020): 445-469.

 

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