중생대 백악기 말(약 6500만 년 전)에 직경 10~15㎞에 달하는 거대한 운석이 지금 멕시코 유카타 반도에 충돌했다. 히로시마에 떨어졌던 원자폭탄의 5000배에 달하는 충격이 가해졌다. 과학계에선 공룡의 멸종을 설명하는 주요한 가설 중 하나로 운석 충돌설을 주장한다.

생물이 사라지고 있다. 과학저널 ‘네이처’는 지난해 “2200년이면 양서류의 41%, 조류의 13%, 포유류의 25%가 멸종할 것”이라며 “6000만 년 전에 비해 무려 1000배나 빠른 속도로 수많은 생물 종이 멸종되고 있다”고 경고했다. 국제자연보전연맹(IUCN)도 지난해 “멸종 가능성을 검토한 7만6199종 가운데 29.4%인 2만2413종이 멸종 위기에 처했다”고 발표했다. 지구상에 생물이 출현한 이래 지구는 존재하는 생물 종의 75% 이상이 멸종하는 대멸종을 다섯 번이나 겪었다. 과학계 일부에선 지금 지구가 여섯 번째 대멸종을 겪고 있다고 주장한다. 최상위 포식자인 인간 또한 멸종을 피할 수 없다. 더 심각한 문제는 지금의 멸종이 인류에 의해 자행되고 있다는 점이다. 인류는 지금 스스로 멸종의 길을 걷고 있는 셈이다. 교과서와 언론, 각종 연구자료에 기초해 대멸종에 대해 알아봤다. 

생물 종 75% 이상 사라지는 생태계 리셋 현상

멸종이란 한 생물 종의 개체수가 줄어들다가 결국에는 지구상에서 완전히 사라져버리는 것을 뜻한다. 대멸종은 멸종이 몇 개의 종에서만 부분적으로 벌어지는 것이 아니라 생태계 전체에 걸쳐 전 지구적으로 벌어지는 현상을 말한다. 학계에선 생존했던 종의 75%이상이 한꺼번에 멸종했던 사건을 대멸종이라고 정의한다. 금성출판사 고등학교 『과학』교과서는 “고생대 이후 현재까지 크고 작은 멸종 사건은 19번 있었다…그 중에서도 생물 종의 75% 이상이 사라진 대멸종은 다섯 차례 발생했다”고 적고 있다. 

　

지구는 지금까지 다섯 번의 대멸종을겪었다. 티라노사우르스, 삼엽충, 암모나이트(위부터) 등수 많은 생물 종이사라졌다.

지구 역사에서 첫 번째 대멸종은 고생대 오르도비스기 말인 4억4000만~4억5000만 년 전 사이에 발생했다. 두 번째 대멸종은 고생대 데본기 말인 3억6000만~3억7500만 년 전 사이에 발생했고, 세 번째 대멸종은 고생대 페름기 말인 2억5000만~2억6000만 년 전 사이에 진행됐다. 페름기 대멸종은 지구 역사에서 가장 파괴적인 대멸종이었다. 전체 생물 종의 95% 이상이 사라졌다. 네 번째 대멸종은 중생대 트라이아스기 말(약 2억 년 전)에, 다섯 번째는 약 6500만 년 전 중생대 백악기 말에 발생했다. 한때 지구를 지배했던 공룡의 멸종을 불러온 대멸종이다.

대멸종의 원인…운석이냐, 지각 변동이냐

지구가 겪었던 다섯 번의 대멸종에는 공통적인 패턴이 있다. 온도가 급격히 오르거나 떨어졌고(지구 온난화와 냉각화), 산소 농도가 급감했으며, 대기의 산성도가 높아져 산성비 등으로 토양이 황폐화됐다.

　대멸종을 설명하는 가설은 크게 두 가지로 나뉜다. 하나는 천문학적인 원인에서 찾는 가설이고, 다른 하나는 맨틀의 대류로 인해 발생하는 대규모의 화산 활동과 조산운동 등 지구 내부의 문제다. 

　천문학적 가설 중 가장 광범위하게 받아들여지고 있는 것이 거대한 운석 충돌설이다. 운석 충돌설은 공룡을 멸종시킨 중생대 백악기 대멸종을 설명하는 주요 이론이다. 지금의 멕시코 유카타 반도엔 지름이 약 10~15㎞ 정도의 거대 운석이 지구에 충돌해 생긴 흔적인 직경 170㎞에 달하는 거대한 크레이터가 있다. 충돌의 충격은 엄청났다. TNT 1억 메가톤에 해당되는 충격이 지구에 가해졌다. 이는 일본 히로시마에 투하됐던 원자폭탄의 5000배에 달하는 충격이다. 엄청난 양의 암석 파편과 먼지가 성층권까지 올라갔고, 먼지층은 오랫동안 성층권에 머물며 태양빛을 가렸다. 광합성을 못하게 된 식물이 멸종했고, 식물을 먹이 삼던 동물이 멸종했다. 교학사 고등학교 『지구과학Ⅱ』교과서는 “고생대 백악기와 중생대 제3기 사이를 K-T 경계라고 부른다…최근 세계 여러 지역의 K-T 경계에 분포하는 셰일층에서 많은 이리듐과 충격 석영이 발견되면서 소행성 충돌설이 더 많은 지지를 받고 있다. 이리듐은 소행성 내에 풍부한 원소다”라고 썼다.

　대멸종의 원인을 지구 내부의 문제에서 찾는 가설도 상당히 설득력 있다. 맨틀의 대류로 인한 지각판의 이동은 화산 분출과 조산운동 등을 일으켰다. 이런 지각운동이 수십만 년, 수백만 년 지속되면서 엄청난 규모의 화산폭발을 일으켰을 것으로 추정된다. 화산은 폭발하면서 많은 양의 화산재와 이산화탄소·황화수소·이산화황·일산화질소 등을 방출한다. 대량의 화산재가 성층권에 도달하고, 먼지층은 태양빛을 차단해 빙하기를 불러온다. 더 심각한 상황은 그 이후다. 시간이 흘러 화산재가 전 지구에 흩뿌려지면 토양은 산성화되고 흙 속 미생물과 식물의 떼죽음을 불러온다. 대기 중으로 방출된 화산 가스는 온실가스의 농도를 높여 지구의 온도를 높인다. 급격한 지구 온난화는 해양생태계에 충격을 준다. 온도가 올라가면 기체는 물에 잘 녹지 않는다. 이 때문에 바닷물 속 산소가 줄어들게 된다. 결국 바닷물 속 생물들은 숨을 못 쉬고 죽음에 이른다.

　대멸종 중 생물 종의 95% 이상이 사라졌던 고생대 페름기 대멸종은 이런 지각운동 때문이었던 걸로 추정된다. 지금 러시아 시베리아 지역에서 약 백만 년에 걸쳐 대규모의 화산 폭발이 이어졌고, 이때 오스트레일리아 대륙의 절반을 뒤덮을 만한 용암이 흘러나왔다. 결국 이는 지구 냉각화와 온난화를 연이어 가져왔고, 바닷물과 대기 중 산소 농도를 급격하게 떨어트렸다.

인류의 환경 파괴가 6번째 대재앙 가속화

지질시대는 대(Era)·기(Period)·세(Epoch)의 단위로 구분한다. 고생대·중생대·신생대로 구분하고 고생대는 다시 캄브리아기·데본기·페름기 등으로 나누는 식이다. 이런 구분은 모두 지구상에서 벌어졌던 크고 작은 멸종 사건을 기준으로 한다. 최근에 학자들 사이에서 새로운 구분을 추가해야 한다는 목소리가 높아지고 있다. 바로 인류세(人類世)다.

　인류세는 2000년대 초반에 등장한 개념으로 인류의 자연환경 파괴로 인해 지구의 생태계가 급격하게 무너지면서 종의 멸종 속도를 가속화시키고 있다는 시대를 말한다. 여섯 번째 대멸종이다. “인류가 지구상에 출현하기 전 포유류 한 종이 멸종하는데 평균 50만 년이 걸렸다. 하지만 인류가 등장한 이후 한 달에 한 종꼴로 포유류가 멸종했다.”(중앙선데이 2014년 12월 28일 ‘[이정모의 자연사 이야기] 지구 생물 6번째 대멸종, 산업혁명과 함께 시작됐다’) 지난 500년 동안 포유류 중 5570종이 멸종한 것으로 보고되고 있다. 향후 500년 안에 지구상의 생물 종 중 50%가 사라질 것이란 어두운 전망도 나온다.

　교과서도 인류에 의한 환경파괴와 종의 멸종에 주목한다. 비상교육 『생명과학 Ⅰ』교과서는 “짧은 시간 동안 많은 생물이 사라지는 주요 원인은 인간의 활동과 밀접한 관련이 있다. 생물 다양성을 감소시키는 인위적인 원인으로는 서식지 파괴와 고립화, 불법 포획과 남획, 환경오염, 외래 생물의 도입 등을 들 수 있으며, 최근에는 기후변화도 중요한 원인으로 대두되고 있다”고 적고 있다. 금성출판사 『과학』교과서는 “인류가 호주 대륙을 차지한 후 1만 년이 채 되지 않아 무게가 45㎏ 이상인 포유류, 조류, 파충류의 고유종 24종 중 23종이 사라져 버렸다…이는 인류가 멸종의 책임에서 벗어나거나 인간의 개발에 의한 점진적인 서식지 파괴나 사냥의 효과를 부정하기 힘든 증거이다”라고 썼다.

　아직 과거 대멸종에 버금가는 급격한 기온의 상승·하락과 산소 농도의 급감은 감지되지는 않고 있다. 하지만 징후는 곳곳에서 발견된다. 화석연료의 과도한 남용으로 인한 지구온난화, 오존층 파괴, 일상화된 산성비는 지구 환경을 빠르게 파괴하고 있다. 특히 열대우림의 급속한 파괴와 사막화는 심각한 문제다. 아마존 열대우림은 지구에 공급되는 산소의 25% 가량을 책임지고 있다. 이들 열대우림은 지구에 산소를 공급하는 폐와 같다. 또한 열대우림은 현재 생물 종의 절반 가량이 살고 있을 정도로 생물 다양성의 보고다. 아마존 유역에선 지난 20년 동안 프랑스 면적에 해당되는 열대우림이 사라졌고 지금도 매해 0.5%씩 줄고 있다. 과도한 벌목과 개간지 개척, 급속한 도시화와 공장·도로 등의 건설 등 원인은 인류에게 있다. 열대우림이 사라지면 과거 대멸종 시기에 나타났던 산소 농도의 급감 현상을 불러올 수 있다. 

글=정현진 기자 Jeong.hyeonjin@joongang.co.kr 자문=서울 동북고 강현식 과학 교사