공룡은 왜 멸종하였는가?

공룡은 왜 멸종하였는가?

 지금으로부터 6500만년 전에 약 2억년에 걸쳐 번영해온 공룡이 멸종하였다. 공룡은 이제까지 약 600여종류가 알려져 있는데 그것들이 모두 트라이아스기에 일제히 나타난 것은 아니다. 또 백악기 말기에 일제히 멸종된 것도 아니다. 공룡은 마지막 1000만년을 통하여 서서히 멸종되어 갔다. 이러한 사실을 놓고서도 일제히 멸종한 것으로 과학자들의 주목을 끈 것은 동시에 해양 동물의 66%(90과)가 멸종하고 있기 때문이다. 다만 공룡이 지금의 생물들과 달리 모습이 특이했다는 것과 개체가 줄어드는 기간이 다른 동물들에 비해 급격했다는 것이 사람들의 흥미를 끌고 있다. 공룡의 집단 소멸에 대해서는 60가지 이상의 학설이 제시되어 있지만 아직까지 확실하게 모든 상황을 설명할 수 있는 학설은 없다.

1. 운석 충돌설

 1980년 알바레스 등이 제창한 것으로 지금까지 일반적으로 가장 유력하고 설득력 있는 학설이다. 알바레스를 중심으로 한 연구팀은 덴마크, 이탈리아, 뉴질랜드의 백악기와 제3기 경계층(K/T층)에서 보통보다 1-2자리 높은 농도로 이리듐(Ir) 등의 운석 물질이 포함되어 있는 것을 발견하였다. 이와 같은 무거운 백금족 원소는 지구 내부에 가라앉고 지각에는 거의 존재하지 않는다. 그래서 이것은 운석에 의한 대충돌로 생각하게 되었다.

 지름이 약 10km 정도인 운석이 지구와 충돌하면서 핵폭발의 수백배에 달하는 피해를 초래하였다. 최근 10년간의 조사에 의하여 운석이 6500만년 전에 낙하했다는 설은 사실로 받아들여지고 있다. 운석이 지구와 충돌하면서 대량의 먼지가 대기권으로 날아 올라가서 햇빛이 차단되었고 지구에 '핵겨울'상태가 되었다. 그리하여 기온이 떨어지고 식물은 광합성을 할 수 없었다는 것이다. 먹이가 부족해지자 초식공룡이 멸종하였고 잇달아 육식공룡이 멸종하였다는 것이다.

 문제는 동물들의 멸종이 운석의 낙하 직후에 시작되었는가 하는 것이다. 북아메리카의 공룡 산출 기록을 보면 이미 쇠퇴 경향을 나타내고 있었다. 암모나이트류도 백악기 후기를 통하여 서서히 쇠퇴하였다.

** 이리듐(Iridium, Ir) : 백금족에 딸린 원소의 하나로 은백색이며 어떠한 온도에서도 탄소, 니켈, 유황, 납 금 등과 반응하지 않으며 내산성이다. 백금과 합금하여 이화학 기계제조 등에 이용된다.

2. 기온 저하설

 중생대는 현재보다 기온이 5~10℃정도 높았다고 한다. 그런데 중생대 말기에서 신생대 초기에 걸쳐 기온이 점점 떨어졌다. 스탠리에 따르면 11대 일제 멸종(지질학상 많은 생물군이 멸종한 시기) 중 선캄브리아대, 오르도비스기, 데본기, 백악기, 마이오세의 후기에 극지방에 대륙빙하가 발달한 증거가 있다고 한다. 이것은 판게아 대륙 또는 곤드와나 대륙이 극지방으로 이동하여 대륙 빙하가 형성되었기 때문이다. 일단 빙하가 형성되면 태양빛을 거의 반사해 버리므로 더욱 한랭화하게 된다.

 그리고 당시의 극지방의 한류가 주위의 대륙과의 관계에 따라 어떻게 흘렀느냐 하는 것도 크게 관여하게 된다. 스탠리는 이것을 전 시대를 통하여 개별적으로 자세히 해석하여 일정한 성과를 얻었다. 5대 멸종에서는 대륙 빙하의 퇴적물이 남아 있고, 적도 지방의 열대성 동물이 큰 해를 입고 있다는 점에서 매우 설득력이 있다. 그러나 공룡의 온혈동물설이 등장하면서 기온저하설을 주장하는 학자들도 반론을 제기하였다. 몸집이 큰 동물일수록 기온 저하에 민감해지고 이를 식량으로 보충하기 위해 많은 식량이 필요했을 것이다. 즉, 중생대 말기의 기온 저하에 의해 몸집이 큰 공룡이 멸종했다는 것이다.

3. 화산 활동설

 이리듐의 농집이 보고된 이후 이 백금족 원소가 백악기 말기에 인도아 대륙을 비롯한 많은 지방에서 일어난 격심한 화산 활동에 의해 지구의 심부에서 나온 것이라는 설이다. 이탈리아의 K/T층 경계에서는 이리듐의 농집이 5회나 인정되고 있는데 대운석이 5회나 연속 충돌하였다는 것은 무리가 따른다. 그래서 화산 활동설이 운석 충돌설을 대신할 수 있느냐는 논의가 벌어졌다. 화산이 폭발하면서 대량의 이산화탄소와 산성 물질이 대기 중으로 뿜어져 나왔고 이것이 태양 복사의 현저한 감소와 온실효과, 에어로졸이라는 입자에 의한 산성비, 오존층의 파괴 등을 가져와 공룡을 멸종시켰다는 것이 이 설의 메커니즘이다.

 그러나 스트론튬(Sr) 동위 원소의 존재비 등이 운석의 것인지 지구 내부의 것인지 분명히 결정할 수가 없다. 운석의 충돌처럼 순간적인 고압에서만 형성되는 충격 석영이나 구정의 존재에 대한 설명에도 어려움이 있다.

4. 해수준 저하설(해퇴설)

 지질학자와 고생물학자들은 일제히 멸종한 현상을 자세히 해석하기 위해 장기간 동안 문제가 되어 온 지층을 찾아내서 화석 기록을 검토하려고 노력해 왔다. 그런데 일제히 멸종한 때에는 해수준이 내려가서 얕은 바다는 육지가 되었다. 따라서 지층의 존재는 극히 드물었다. 해수준이 내려갔을 때에는 멸종이 일어나고 올라갔을 때에는 종의 증가를 볼 수 있다고 하여 매우 좋은 상관관계를 나타낸다는 것이 밝혀졌다. 신바로프의 쇼프흐 등은 고생대 말의 얕은 바다의 면적 변화를 계산하고 그것에 따라 많은 동물이 멸종되었다고 하여 연구자들의 지지를 얻었다. 해수준의 변동의 원인은 중앙 해령의 활동 변화로 설명할 수 있다. 이 매커니즘은 현재도 더욱 자세히 해석되고 있다. 또 해수준의 변동은 곧 해양 면적의 변화이므로 기후 변동이 수반된다는 것도 충분히 예측할 수 있다.

 해양 생물의 대부분이 얕은 해역에서 살고 있다는 것은 사실이지만 얕은 해역이 없어졌다고 하여 멸종에까지 이르렀다고 할 수 있는지는 의문이다. 또 제4기의 빙하시대에 해수준이 전 지구 규모로 내려갔지만 대규모의 멸종은 북극에서 시작되는 한류의 영향을 강하게 받는 지역에서만 나타났다.

5. 지구자기 역전설(지자기역전설)

 지구는 하나의 커다란 자석이다. 그래서 지구상에 있는 모든 것은 지구자기의 영향권 안에 있다. 지구 자기장은 오늘날에만 존재하는 것이 아니라 지구의 생성 때부터 오늘날과 같은 방식으로 존재했을 것이다. 그런데 이 자기장은 고정되어 있었던 것이 아니라 수시로 변화했던 것으로 알려져 있다. 지금과 거꾸로 된 때가 있었다는 것이다. 그것을 알 수 있는 것은 지구의 암석 중 일부가 생성 당시의 지자기를 기억하고 있기 때문이다. 용암 속에는 자석이 될 수 있는 성질을 가진 자철석이 들어있다. 용암이 아주 뜨거울 때에는 그 자철석이 자화될 수 없지만 차츰 식어 580℃이하가 되면 자화되어 당시의 지자기 방향과 일치하게 나란히 배열된 채로 굳어지게 된다. 또 물 속에 침전된 퇴적물에도 자철석이 들어 있어서 지자기 방향을 간직한 채로 퇴적암으로 변한다. 그것을 시대별로 찾아내어 분석해 보면 지금과 다른 방향의 지자기를 읽을 수 있는 것이다.

 유럽의 백악기와 제 3기 경계를 이루는 지층의 지자기 극성 변화는 1977년에 자세히 알려졌다. 그런데 이 때의 지자기 극성은 현재와는 반대방향이었다. 공룡 화석이 나오는 당시 육지에서도 해양 생물 화석이 나오는 당시 바다에서도 이 때의 지자기는 역전된 상태였다. 이러한 연구에 의해 중생대 말 해양생물과 공룡의 멸종이 거의 동시에 일어났다는 것이 증명될 수 있었다. 그러나 이러한 지자기 역전의 영향은 중력에 비해 상당히 미미하다는 것이 문제점이다.

6. 초신성 폭발설

 지구 가까이에서 별이 폭발했다는 설이다. 천문학에서 말하는 신성은 오래된 별을 말한다. 별의 생명에도 길이가 있는데 태양처럼 스스로 빛을 내는 별(항성)은 마지막에 폭발하는 일이 종종 있다. 짧은 기간 동안 강하게 빛나서 별이 새로 탄생한 것처럼 보이기 때문에 신성이라고 불린다. 이 신성이 지구 근처에서 폭발하면서 지구에 방사능 등 유해한 물질을 내리쪼여 많은 생물들이 멸종했다는 것이다.

7. 환경 변화설

 중생대의 말기에 지구의 환경이 크게 변화했다. 대륙이 이동하면서 산맥이 생기고 해수면이 변화하기도 했다. 적도상에서 만 곳에는 계절의 변화가 뚜렷해지고 기후가 차가워졌다. 이런 기후와 환경의 변화에 적응하지 못한 공룡이 멸종하였다는 가설이다. 게다가 서로 마주하는 일이 적었던 공룡끼리 서로 만나게 되면서 새로운 먹이사슬 관계가 형성되었고 이것이 생태계의 교란을 일으켰다는 것이다. 변온 동물인 공룡은 기후가 추워지면 동작도 둔해지고 먹이도 줄어들게 되어 굶어 죽었을지도 모른다. 그리고 공룡이 알에서 깨어날 때의 온도가 낮아지면 태어난 새끼가 모두 한가지 성별을 가지게 되어 결국 멸종했다는 설도 있다.

8. 공룡 자체 멸종설

 가능성이 상당히 떨어지는 설로 공룡이 자체적인 원인으로 멸망했다는 것이다. 한 순간에 모든 육식공룡이 초식 공룡을 모두 잡아 먹어서 육식공룡끼리 싸우다가 모두 굶어죽었다는 설도 있고, 공룡이 살아오면서 커다란 뿔, 단단한 껍질, 엄청난 두께의 두개골 등 여러 가지로 기괴한 생김새를 가져 종족 전체적으로 퇴보했다는 설도 있다. 그 외에 호르몬에 이상이 생겨 알의 껍질이 점점 얇아졌다거나(호르몬 이상설), 두뇌가 작아지면서 지능이 나빠졌다는 설 등은 거의 인정받지 못하고 있다.

9. 알 도난설

 새롭게 나타난 작고 재빠른 포유류가 세력이 점점 커지자 공룡의 알을 먹어 버려서 공룡이 멸종했다는 가설이다. 실제로는 공룡이 멸종했기 때문에 포유류의 세력이 커질 수 있었다(포유류가 '생태학적 지위'를 차지하게 되었다). 둥지를 틀고 알을 지키던 공룡도 있었고 지금의 악어는 알을 훔쳐먹는 동물이 있지만 멸종하지 않는 점에서 이 가설은 설득력이 없다.

10. 공룡알 이상설

 프랑스의 프로방스 지역에서 발견된 힙실로사우루스(Jypselosaurus)의 알은 이상하게 두꺼운 것과 얇은 것이 발견되었다. 백악기 후기가 되면서 알껍데기가 이상한 것이 늘어나기 시작했다. 일반적으로 공룡은 흙을 쌓아올려 돔 모양의 집을 만들고, 중앙의 움푹 패인 곳에 알을 낳는다. 그런데 힙실로사우루스는 집을 따로 만들지 않고 풀이 난 지면 위에 알을 낳는다. 알은 지름 2m인 원의 가장자리 부분에 여기저기 흩어져서 낳거나 한군데에 7~8개를 한꺼번에 낳는 식으로 상당히 불규칙하다.

 임신한 암컷 공룡이 스트레스를 받게 되어 호르몬 분비에 변화를 초래하게 되었고 그 결과 산란 촉진 호르몬인 바소프레신(vasopressin)의 분비량이 감소한다. 그렇게 되면 알이 체내에서 장기간 머무르게 되어 형성된 알껍데기의 표층에 석회분이 더 쌓이게 되고 결국 비정상적으로 두꺼운 알이 된다. 이것이 원인이 되어 호흡공이 폐쇄되고 알 속의 배가 질식하여 죽게 된다는 것이 이 설의 이론이다. 반대로 비정상적으로 얇은 알껍데기는 발정 호르몬의 일종인 에스트로겐(estrogen)의 분비량 저하로 일어난 것으로 보고 있다.

11. 암 발생설

 최근에 제기된 학설로 공룡의 멸종 원인이 암이라는 주장이다. 미국의 천체 물리학자인 남캐롤라이나 대학의 주안 콜라박사는 "우리 은하의 일생을 다한 별이 폭발할 때 방출하는 중성미자가 유행성 암을 촉발, 이로 인해 공룡 뿐만 아니라 여타의 대량 멸종이 발생했다"는 주장을 제기했다. 대부분의 학자들은 초신성 폭발에 의한 우주선(cosmic ray)이 대량 멸종을 일으켰다고 생각해 왔다. 그러나 초신성은 매우 뜸하게 발생하기 때문에 충분한 설명에 문제가 있었다.

 중성미자는 물질과 상호작용을 하지 않는 성질을 가지고 있다. 그러나 만일 땅을 뚫고 충분히 통과한다면 그 중 몇몇은 생물체를 이루는 조직의 원자 핵과 충돌할 수 있다. 이 일이 일어나면 핵은 충돌로부터 튕겨 나온다. 콜라 박사는 이같은 반동이 DNA에 손상을 주며 암발생을 유발하는 돌연변이를 일으킨다고 주장한다. 그러나 이것이 얼마만큼 조직에 손상을 주고, 또 얼마나 자주 일어나는지는 명확하지 않다.

12. 지구궤도 동요설

 공룡의 멸종은 지구와 수성 궤도의 갑작스런 동요(wobble) 때문이라는 새로운 학설이 제기되었다. LA 캘리포니아대 브루스 레너가 교수와 피렌크 바라디 연구원팀은 최근 2억 5천만 년 전까지 지구 궤도를 추적한 결과 백악기에 태양 및 다른 행성과의 작용 때문에 지구 궤도에 동요가 발생한 것을 밝혀냈다. 지구궤도의 동요는 연쇄적으로 수성궤도를 동요시켰고 지구와 수성의 중력 변화와 소행성대에 있던 큰 소행성이 부서지면서 조각들이 지구를 강타해 공룡의 멸종으로 이어졌다는 것이다. 기본적으로 운석 및 혜성 충돌설과 같은 맥락의 주장이라고 볼 수 있다.

13. 메탄가스 설

 공룡이 멸종한 이유는 어떠한 급격한 변화 때문이라기 보다는 먹을 것이 심각할 정도로 부족했기 때문이었다는 것이다. 공룡의 무게는 80~100톤이었으며 평균적으로 130~260kg을 먹어치웠을 것이다. 그리고는 방귀를 쉴새없이 뿜어댔을 것이며 그 속에 함유된 엄청난 양의 메탄가스가 오존층을 파괴시켰다는 주장이다. 메탄가스에 의한 온실효과라는 주장도 있다. 결국 대기는 메탄가스로 가득차게 되었고 오존층이 파괴되어 식물에게 큰 영향을 미쳤을 것이다. 이러한 변화는 먹이의 부족을 야기하였고 결국 공룡의 멸종을 초래하였다는 주장이다.

14. 종의 노화설

 개체가 노화하는 것처럼 종족에도 노화가 있어서 공룡도 종족이 노화하여 멸종하였다는 주장이다. 과학적인 근거는 없다.

15. 알칼로이드 중독설

 새로 나타난 현화식물 중에는 알칼로이드라는 유독물을 포함하고 있는 것이 많았는데 포유류에 비해 미각과 후각이 발달하지 못한 공룡이 그것을 먹이로 삼았기 때문에 멸종되었다고 한다. 공룡 이외의 초식 동물이나 해양 생물의 멸종을 설명하지 못한다. 또 알칼로이드를 함유한 식물은 공룡 멸종 시기보다 500만년 전에도 이미 생겨났었다.

16. 혜성설

 멸종은 단계적으로 일어나고 있다. 계속하여 지구에 떨어지는 것은 운석이 아니라 혜성이라고 하는 설. 혜성은 이리듐을 함유하지 않으므로, 이리듐의 농집을 설명할 수가 없다.

17. 바이러스설

 바이러스로 인한 질병으로 공룡이 멸종했다는 설. 공룡이 병이 들어 죽었다는 가설은 모두 근거가 희박하다. 특정 질병에 대하여 모든 개체가 사망할 가능성은 부족하기 때문이다.

18. 2600만년 주기설

 지질 시대의 대량 멸종은 2600만 년마다 일어나고 있다는 설. 이와 같은 주기적인 멸종을 초래하는 것은 지구 밖의 영향 때문이라 생각된다. 대량 멸종이 일어난 시대의 지층에는 이리듐이 많이 포함되어 있어서 운석 충돌설을 보충할 수 있다.

19. 태양계의 섭동설

 은하계 안을 태양계가 움직이는 주기는 2600만년이고 그 중앙에 왔을 때 운석이 쏟아진다는 가설이다. 그러나 현재 태양계가 중앙부에 위치하고 있어서 주기와 맞지 않다.

20. 네메시스 설

 우리 은하계 안의 많은 별들은 짝을 이루고 있는데 이들을 쌍성이라고 한다. 각각의 쌍성은 공동의 중력 중심을 가운데로 하여 공전한다. 태양에는 미지의 쌍성 '네메시스'가 있고 그 궤도의 관계로 2600만 년마다 운석이 내린다는 가설.

21. 행성 X설

 태양계에는 발견되지 않은 행성 X가 있고, 그 궤도의 관계로 지상에 운석이 내린다는 가설이다.

22. 노아의 방주설

 노아의 방주가 만원이어서 공룡을 태울 수 없었다는 황당한 설. 과학적인 근거가 전혀 없으며 종교적으로도 말이 안 되는 설이다. 성경에서는 노아의 방주에 모든 동물을 한 쌍씩 태웠다고 되어 있으므로 공룡이 빠졌을 리가 없다.

 실제로 많은 공룡 전문가들은 공룡의 집단 소멸에 대해 큰 흥미를 느끼지 않는다. 그러한 현상이 공룡만의 특이한 현상이 아니라 훨씬 더 복합적이고 광범위하게 나타났기 때문이다. 문제는 공룡이 왜 멸망했는가가 아니라 어떻게 2억년동안 살아 남을 수 있었는가 하는 것이다.

참고 자료 : Newton Highlight - 공룡연대기(1996년, 계몽사, 44-45)

공룡 그 풀리지 않는 수수께끼(1995년, 장 기 미샤르 저/양승영 역, 시공사, 90, 94)

http://my.netian.com/~minblsky(폐쇄)의 "지자기역전설"

http://www.dinooption.co.kr(폐쇄)의 "공룡알 이상설"

"공룡 멸종"에 관한 여러 인터넷 글들