극단적 기후변화로 인한 공룡생식 감소

공룡은 한때 세계를 지배했다. 하지만 이들은 지리학적 가장자리에 초기 3000만년 동안 묶여 있었다. 거대한 공룡은 극지대 근처에서 확산되었지만 작은 공룡들, 타조보다 작은 크기의 공룡들은 좀 더 뜨거운 저위도 지역에서 번식할 수 있었다. 최근 연구에 의하면 이들 지역에서의 불안정한 기후는 수백만년 동안 공룡을 극지역에서 서식하도록 했다. 그 이유는 이 지역의 기후가 습한 기후와 건조한 기후 사이에 급하게 변화했기 때문이다.

이번 발견은 트라이아스 후기인 2억 1500만년에서 2억 500만년 사이에 형성된 뉴멕시코의 지층으로부터 세부적인 기후의 역사에 기반한 것이다. 그 당시에 그 지역은 적도 바로 북부에 위치해 있었으며 아마도 코스타리카의 위치일 것이다. 이 지역은 고대의 파충류가 지배하고 있던 지역 (현대의 악어와 관련되어 있다)으로 아주 적은 종류의 작은 공룡만 서식했었다.

이번 연구를 이끌었던 영국 사우스햄튼 대학 (University of Southampton)의 유기지질화학자인 제시카 화이트사이드(Jessica Whiteside)는 이 암석층에 있는 화석화된 토양의 융기부분에서 탄소 동위원소를 분석함으로써 고대 식물의 성장을 추적했다. 그녀는 중요한 생태학적 붕괴의 신호인 ‘무거운’ 탄소-13번의 양이 반복적으로 올라갔다가 떨어지는 것을 발견했다. 이것은 식물종들이 습한 조건에 적응하고 건조한 환경 사이에서 변화를 일으켰다는 점을 알 수 있는 암석에 갇힌 화석화된 꽃가루가 갑자기 변화했다는 것을 알려준다.

화이트사이드가 놀라운 부분은 이러한 습한 기후와 건조한 기후 사이의 시소현상이 대기 중의 이산화탄소의 수준이 1,200ppm에서 2,400ppm으로 급증하면서 일어난 현상이라는 점이다. 이러한 대기 중 이산화탄소의 농도는 현재 수준보다 훨씬 높은 것이다. 현재 기후모델에서 이산화탄소의 수준 증가는 물의 순환을 집중화시킬 것이라고 그녀는 지적했으며 이 새로운 연구를 통해서 이러한 현상이 과거에도 일어났을 것이라고 주장했다.

고대 건조한 기간을 보여주는 암석층은 큰 덩어리의 화석화된 숯을 담고 있으며 고대의 침엽수 숲에서 불이 일어났다는 것을 보여준다. 미국 메인주의 워터빌 (Waterville)에 위치한 콜비 컬리지 (Colby College)의 유기암석학자인 이언 글라스풀(Ian Glasspool)은 당시에 일어난 산불의 온도를 측정하기 위해 숯의 반응성을 측정했다. 한 번의 산불로 인한 온도는 680도로 알루미늄 캔도 녹일 수 있는 정도의 온도였다. 글라스풀은 “그것은 상당히 뜨거운 온도였다. 아마도 풍부한 연료가 있었을 것”이라고 말했다. 식물의 거대한 부분을 노랗게 만든 가뭄은 이러한 정도의 온도를 발생시킬 수 있는 과도한 연료를 제공할 수 있다고 그는 말했다.

이 지역에서 산불이 확산되었을 것이라는 다른 증거도 존재한다. 화이트사이드의 연구팀이 암석샘플을 수집했던 이 지역에 가까운 곳에서 화석지층에는 수백 마리의 악어뼈가 암석과 숯과 함께 섞여 있었다. 과학자들은 이 동물은 화재로 죽었으며 썩은 사체는 당시의 빗물에 휩쓸려서 흘렀을 것이며 이 분지에 묻혔을 것이라고 말했다.

이 불안정한 기후는 거대한 공룡들이 이 지역에서 살 수 없도록 했을 것이라고 미국 솔트레이크 시티의 유타 자연사박물관 (Natural History Museum of Utah)의 고생물학자인 랜달 어미스(Randal Irmis)는 주장했다. 이러한 동물은 지속적인 먹이를 공급받아야 하며 10년에서 20년 사이에 4,000킬로그램정도로 자랄 것이다.

반면에 미국의 남서부에 서식했던 훨씬 작은 파충류는 1,500킬로그램을 넘지 않는다. 이들은 좀 더 천천히 자랐으며 먹이도 많이 필요치 않았다. 어미스는 “이 뜨겁고 건조한 기후에서 훨씬 잘 생존했을 것”이라고 말했다. 미국 워싱턴 DC의 스미소니언 국립자연사박물관(Smithsonian National Museum of Natural History)의 고생물학자인 한스-디터 수스 (Hans-Dieter Suies)는 덩치가 큰 공룡은 아직도 저위도 지역에서 살지 못했을 것이라고 언급했다. 그는 “우리는 후기 트라이아스기에 미국 외에서 살았던 공룡의 저위도 기록을 갖고 있다”고 말했다.

애리조나주의 포레스트 국립공원의 고생물학자인 윌리엄 파커 (William Parket)는 트라이아스기의 뼈들은 와이오밍과 텍사스 지역에 걸친 지역에서 거의 100년 이상 살았을 것이라고 지적했다. 그는 “이는 엄청난 지역으로 2500만년의 기간 동안 그리고 거대한 공룡에 적용되지는 않았다. 하지만 남미나 유럽 그리고 남아프리카로 간다면 최고점에 이를 것”이라고 말했다.

출처: <네이처> 2015년 6월 15일 (Nature doi:10.1038/nature.2015.17728)

원문참조 : Irmis, R. B., Mundil, R. Martz, J.W., and Parker, W. Earth Planet. Sci. Lett. 309, 258–267 (2011).
Whiteside, J. H. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1505252112 (2015).
Irmis, R. B., et al. Science 317, 358–361 (2007).
Zeigler, K. E., Heckert, A. B. & Lucas, S. New Mexico Geological Society, 56th Field Conference Guidebook, Geology of the Chama Basin, 341–354 (2005).

원문출처 : http://www.nature.com/news/extreme-climate-change-slowed-dinosaurs-rise-1.17728

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-06-18
http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=256796&cont_cd=GT