SooHey님의 대화: 젖 같은 걸 토해서 먹인다고 들었던 것 같습니다. 직수는 아니고..
아, 그런가요? 아무래도 그렇겠죠? 안을 수 없으니. 근데 갑자기 토할 것 같습니다. ㅋㅋㅋ
[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 2부
D-29
stella15님의 대화: 와, 그럼 향팔님 길냥이 보호단체 회원인거예요? 냥이에게 진심이군요! 길냥이 도와주기가 참 쉽지 않은데 말입니다. 길냥이 도와주는 거 반대하는 사람도 많잖아요. 제가 요즘 읽고 있는 황인숙 작가의 책에도 어려움을 토로하는 글이 나오죠. 근데 그런 사람들이 꼭 나쁜 사람만은 아니라는 게 서글프죠. 비둘기도 도와주다 포기했다고 하던데 배를 갈라봤더니 돌이 많이 나왔다고 하더군요. 오죽 먹을 게 없었으면. ㅠ 비둘기는 새들 중 유일하게 제 새끼에게 젖을 먹여 키우는 새라는데 향팔님 알고 있었나요? 첨엔 놀랐는데 생각해 보니 전에 한 번 들어 본 것 같기도 하고. 제 기억이 널을 뛰고 있습니다. 그렇게 된지는 좀 오래됐구요. ㅎㅎ
ifrain님의 대화: 상대성 이론 이야기가 나온 것은 향팔님께서 물리학 책 읽기 방에서 의문을 제기한 것을 밥심님께서 이 방에서 풀어주셔서 그렇게 된 것이지요. ^^ 덕분에 함께 내용을 나눌 수 있어서 매우 유익한 시간이 되었어요.
'작은 과정들이 장기간 누적되면 엄청난 변화를 가져온다'
- 제가 어릴 때 아버지께서 희한하게 생긴 돌을 가져오셨는데 사방에 구멍이 뻥뻥 뚫려 있었죠. 빗방울이 오랜 시간 돌에 떨어져서 그렇게 구멍이 난 것일까 생각한 적이 있어요.
'역사적 시간을 과학에 도입했다'
'범인들이 자연환경의 관찰을 통해 과학적 추론을 해볼 수 있다'
물리학이 눈에 보이지 않는 추상적인 원리를 캐내는데 치중하는 반면 지질학은 눈으로 보기 위해 발로 움직여야 한다는 점에서 차이가 큰 것 같아요. 그런데 과연 범인들이 관찰을 통해 추론을 해낼 수 있을까요? 해당 분야에 지식도 쌓여야 하고 관찰력이 남달라야 할 것 같습니다.
@ifrain 관찰력이 남다르면 더 좋겠지만, 평범한 관찰력을 가졌다고 하더라도 본것들을 토대로 보지 못한 것들을 추론해가는 재미를 느낄 수 있다면 될 것 같습니다.^^
얼치기맘2님의 대화: * 캄브리아기(Cambrian period)는 고생대의 첫 번째 기(紀)로, 약 5억 4,100만 년 전에서 4억 8,540만 년 전까지 약 5,560만 년 동안 이어진 지질시대이다. 명칭은 웨일스의 옛 이름인 '캄브리아(Cambria)'에서 유래했다. 1835년 영국의 지질학자 애덤 세지윅이 웨일스의 지층을 연구하며 처음 명명했다.
지구 역사상 가장 중요한 생물학적 사건인 캄브리아기 대폭발이 일어난 시기로, 눈에 보이지 않던 미생물의 시대가 끝나고 복잡하고 거대한 다세포 생물들이 폭발적으로 등장하여 오늘날 생태계의 기틀을 마련했다.
2. 시대상
캄브리아기 상상도
캄브리아기 해양생물들의 상상도.
선캄브리아 시대와 캄브리아기를 나누는 기준은 오랫동안 삼엽충과 같은 복잡한 동물의 출현 여부였다. 과거에는 5개의 눈을 가진 오파비니아, 등에는 가시가 있고 배에는 다리가 달린 할루키게니아[1], 그리고 최상위 포식자 아노말로카리스 등 기이한 동물들이 갑작스럽게 등장한 것을 두고 '진화의 실험장'이라 부르기도 했다. 하지만 최근의 연구 결과, 이들은 현생 동물과 전혀 다른 괴물이 아니라 오늘날 동물계의 각 문(Phylum)에 속하는 초기 조상형(Stem group)이라는 해석이 주류를 이루고 있다.
3. 진화사
캄브리아기의 시작을 알리는 가장 중요한 지표는 생물의 몸체가 아닌, 생물이 남긴 흔적화석인 트렙티크누스(Treptichnus)의 등장이다. 이는 지렁이와 같은 동물이 바다 밑바닥을 파고 들어가며 생긴 굴의 흔적이다. 캄브리아기에는 트렙티크누스 외에도 스콜리토스(Skolithos), 크루지아나(Cruziana) 등 수직으로 깊게 파고 들어간 다양한 흔적 화석들이 최초로 나타난다.
과학자들은 이러한 현상을 캄브리아기 저층 혁명(Cambrian Substrate Revolution) 또는 '농경 혁명(Agronomic Revolution)'[2]
이라고 부른다. 이전 시대인 에디아카라기의 바다는 미생물의 끈적한 막(Matground)이 바닥을 덮고 있어 산소가 차단된 상태였고, 동물들은 그 위를 기어 다니기만 했다.
그러나 캄브리아기에 들어서며 입과 항문이 구분된 좌우대칭동물이 등장하여 미생물 막을 파헤치고(Bioturbation) 굴을 뚫기 시작했다. 이카리아 와리우티아 같은 초기 좌우대칭동물은 에디아카라기 후반에 등장하여 얕은 굴을 파는 것을 시작으로, 점차 미생물의 막을 파헤치기 시작했다. 이로 인해 모래 속으로 산소가 공급되고 생태계가 3차원적으로 확장되었으며, 기존의 미생물 막 환경에 의존하던 에디아카라 동물군은 설 자리를 잃고 사라지게 되었다.
고배류
흔히 캄브리아기를 삼엽충의 시대로 알고 있지만, 삼엽충은 캄브리아기가 시작되고 약 3,000만 년이 지난 캄브리아기 제2세가 되어서야 등장한다. 그전까지 초기 캄브리아기의 바다는 작은껍질화석(SSF, Small Shelly Fossils)과 고배류(Archaeocyatha)가 지배했다.
SSF는 조개나 복족류의 껍데기, 정체를 알 수 없는 가시, 화살벌레의 이빨(유사 코노돈트) 등 수백 마이크로미터 단위의 미세한 화석들을 통칭한다. 이들은 주로 석회암 속에 보존되어 있어 산으로 암석을 녹여내어 추출한다.
고배류는 몸 전체에 구멍이 숭숭 뚫린 이중벽 구조를 가진 생물로, 해면동물의 일종으로 분류된다. 이들은 지구 역사상 최초로 생물초(Reef)를 건설하여 다양한 생물들에게 서식처를 제공했다. 고배류는 캄브리아기 초기에 폭발적으로 번성했으나, 중반에 일어난 보토미안 대멸종 사건으로 큰 타격을 입고 멸종했다. 이후 고배류의 빈자리는 보통해면류 등이 불완전하게 대체했다.
캐나다의 버제스 셰일 동물군은 캄브리아기 생태계의 다양성을 보여주는 가장 유명한 증거다. 이곳은 뼈나 껍데기가 없는 연체동물의 부드러운 조직까지 완벽하게 보존된 특이한 화석 산지(Lagerstätte)이다.
버제스 셰일과 유사하게 연조직이 보존된 화석지들은 전 세계적으로 분포한다. 대표적으로 덴마크(그린란드)의 시리우스 파세트 동물군, 중국의 청장 생물군(마오텐산 셰일)[3], 호주의 이뮤 베이 셰일(Emu Bay Shale)[4], 미국의 스펜스 셰일(Spence Shale)[5], 스페인의 발데미에데스층(Valdemiedes Fm.)[6] 등이 있다. 특히 중국의 청장 생물군에서는 척추동물의 가장 오래된 조상인 하이코우이크티스와 밀로쿤밍기아가 발견되어 척추동물의 기원을 캄브리아기 초기까지 앞당겼다.
캄브리아기는 생명의 폭발적 증가뿐만 아니라, 몇 차례의 심각한 멸종 위기도 겪었다. 5대 대멸종에는 포함되지 않지만, 당시 생태계에 큰 충격을 준 사건들이다.
보토미안 대멸종(End-Botomian Mass Extinction)은 캄브리아기 중반(캄브리아기 제4절 말기)에 발생했다. 러시아 및 중앙아시아의 지층 구분인 '보토미안' 시기가 끝날 때 일어난 사건으로, 전 지구적인 고배류 군락이 붕괴하고 소형 패각 화석 생물군과 삼엽충 상당수가 멸종했다. 일부 통계에서는 지구상 동물의 약 70%가 멸종했다고 보기도 하나, 이는 화석 기록의 불완전성이나 여러 지역적인 멸종 사건이 뭉뚱그려진 결과일 수 있어 신중한 해석이 필요하다.
드레스바히안 대멸종(Dresbachian Mass Extinction)은 캄브리아기 후반(푸룽세 초기)에 북아메리카를 중심으로 발생한 사건이다. 이 시기에는 전 지구적 탄소 동위원소(C-13) 비율이 급격히 치솟는 SPICE 사건(Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion)이 관측되는데, 해양 무산소화나 기후 냉각과 같은 급격한 환경 변화가 멸종의 주원인으로 지목된다.
4. 생물상
라디오돈트
좌측 상단부터 암플렉토벨루아(Amplectobelua symbrachiata), 아노말로카리스(Anomalocaris canadensis), 아에기로카시스(Aegirocassis benmoulai), 페이토이아(Peytoia nathorsi), 리라라팍스(Lyrarapax unguispinus), 캄브로라스터(Cambroraster falcatus), 후르디아(Hurdia victoria).
캄브리아기 바다의 제왕은 단연 라디오돈트(Radiodont)류였다. 대표적인 아노말로카리스는 최대 50cm~1m까지 자랐으며, 머리 앞쪽에 달린 거대한 두 개의 부속지를 이용해 먹이를 사냥했다. 최근 연구에 따르면 아노말로카리스는 단단한 삼엽충을 부숴 먹기보다는 연한 먹이를 주로 사냥했을 것으로 보인다. 이 외에도 바닥을 훑으며 먹이를 찾는 허디아, 집게 모양 부속지를 가진 암플렉토벨루아, 플랑크톤을 걸러 먹는 거대 여과 섭식자인 아에기로카시스 등 다양한 식성을 가진 라디오돈트가 번성했다.
레들리키아목 삼엽충은 바닥을 기어 다니는 강력한 포식자였다. 이들은 다리 사이에 '구기(Gnathobase)'라는 톱니 모양의 가시가 빽빽하게 박혀 있어 단단한 먹이도 으깨 먹을 수 있었다. 아카도파라독시데스(Acadoparadoxides)와 같은 대형종은 최대 45cm까지 자라기도 했다.
진흙 속에는 오토이아와 같은 새예동물의 선조들이 숨어 살았는데, 이들은 식도를 뒤집어 튀어나오게 해 먹이를 낚아채는 공포의 대상이었다. 또한 화살벌레의 조상인 프로토코노돈트나 척추동물의 조상인 원시적인 코노돈트들이 물속을 헤엄치며 작은 먹이를 사냥했다.
바닥에는 초기 완족류와 원뿔형 껍데기를 가진 히올리스(Hyolith)가 살았다. 히올리스는 '헬렌(Helen)'이라는 긴 수염 모양의 지지대를 이용해 몸을 바닥에서 들어 올리며 생활했을 것으로 추정된다. 다만 히올리스 중에서도 원시적인 종류인 오르토테키드(Orthothecid)는 헬렌이 없었다.
캄브리아기에는 생물초가 그리 발달하지 않았다. 초기에는 고배류가 번성했다가 멸종했고, 그 외에는 스트로마톨라이트와 스롬볼라이트(Thrombolite)가 많이 보였을 것이다. 스롬볼라이트는 스트로마톨라이트와 비슷하나, 스트로마톨라이트는 겹겹이 쌓인 층 구조로 이루어진 반면 스롬볼라이트는 겹이 딱히 없이 무작위로 생성된 덩어리 구조라는 차이점이 있다.
5. 캄브리아기의 한반도
키라야바
한반도의 전기 고생대 퇴적층은 강원도 태백, 영월, 평창 및 경상북도 문경 지역에 분포하는 조선누층군으로 대표된다. 당시 한반도는 적도 부근의 곤드와나 대륙에 속한 한중지괴(Sino-Korean Craton)의 가장자리에 위치한 얕고 따뜻한 바다인 조선해(Joseon Sea)였으며, 호주 대륙과 맞닿아 있었을 것으로 추정된다.
조선누층군은 지역마다 층서의 양상에 차이를 보이며 태백층군, 영월층군, 용탄층군, 평창층군, 문경층군 등으로 나뉜다. 이 중 평창층군은 2019년 연구에서 용탄층군과 구분이 되지 않아 동일한 것으로 봐야 한다는 견해가 제시되기도 했다.
조선누층군은 캄브리아기 동안 크게 세 번의 퇴적 시퀀스(Sequence)를 겪으며 형성되었다.
제1퇴적시퀀스: 캄브리아기 초반(캄브리아기 제2세 ~ 먀오링세 중반)에 해당한다.
장산/면산층: 최하부 지층으로 선캄브리아 시대 암석 위에 부정합으로 놓여 있다. 장산층과 면산층은 동시기에 퇴적되었으나 암석의 양상이 다르며, 동점단층을 기준으로 서쪽에는 장산층이, 동쪽에는 면산층이 분포한다.
묘봉층: 셰일 지층으로, 우리나라에서 가장 오래된 삼엽충인 레들리키아 노빌리스(Redlichia nobilis)와 다양한 작은껍질화석이 발견된다. 비슷한 연대의 영월 지역 지층인 삼방산층에서도 화석이 보고된다.
대기층 중부: 얕고 맑은 바다에서 형성된 두꺼운 석회암층이다. 이후 해수면 하강으로 인해 대기에 노출된 흔적(각력암 등)이 나타난다.
제2퇴적시퀀스: 먀오링세 후반에서 푸룽세 초반에 해당한다.
대기층 상부 ~ 세송층: 깊은 바다(외대륙붕) 환경에서 만들어진 사암과 셰일이다. 이 퇴적 시퀀스의 끝 무렵인 세송층과 마차리층에서는 탄소 동위원소 값의 급격한 변동이 관찰되는데, 이는 드레스바히안 멸종과 관련된 전 지구적인 SPICE 사건'의 흔적으로 해석된다.
제3퇴적시퀀스: 푸룽세 중반 이후에 해당한다.
세송층 상부 ~ 동점층 하부: 다시 얕은 바다(내대륙붕) 환경으로 바뀌며 형성되었다. 동점층 하부에서는 비대칭형 극피동물인 석개재키스티스(Sokkaejaecystis)라는 매우 희귀하고 보존율이 높은 화석이 발견되기도 했다. 이 생물은 멸종한 분류군인 스틸로포라(Stylophora)에 속한다.
[1] 한때에는 다리와 바늘이 거꾸로 복원되기도 했다.
[2] 1970년대 고생물학자 아돌프 자일라허(Adolf Seilacher) 등이 제안한 용어로, 캄브리아기 기질 혁명을 비유적으로 설명하는 핵심 개념이다. 캄브리아기 동물들이 마치 농부가 쟁기로 밭을 갈아엎듯(Ploughing) 바다 밑바닥을 수직으로 파헤쳐 뒤섞어버린 현상(생물교란, Bioturbation)을 뜻한다. 이 '농사' 덕분에 단단한 미생물 매트로 막혀 있던 해저 퇴적물 속으로 산소와 물이 공급되었고, 생명체가 살 수 있는 공간이 바닥 표면(2차원)에서 지하 깊은 곳(3차원)으로 확장되는 결정적인 계기가 되었다.
[3] 징강동물군(澄江動物群). 중국 윈난성 위시시 청장시 마오톈산에 위치한다.
[4] 사우스오스트레일리아의 에뮤 베이에 위치한다.
[5] 아이다호 남동부와 유타 주 북동부의 랭스턴 층.
[6] 스페인 사라고사 주 다로카 인근에 위치
"이카리아 와리우티아 같은 초기 좌우대칭동물은 에디아카라기 후반에 등장하여 얕은 굴을 파는 것을 시작으로, 점차 미생물의 막을 파헤치기 시작했다. 이로 인해 모래 속으로 산소가 공급되고 생태계가 3차원적으로 확장되었으며, 기존의 미생물 막 환경에 의존하던 에디아카라 동물군은 설 자리를 잃고 사라지게 되었다."
이 부분이 인상적입니다. 미생물의 끈적한 막(Matground)을 파헤치는 존재가 나타나면서 에디아카라 동물군이 설 자리를 잃게 되었다는 점. 궁금했던 부분이 해소가 되는 지점이네요.
SooHey님의 대화: 젖 같은 걸 토해서 먹인다고 들었던 것 같습니다. 직수는 아니고..
찾아보니 피전 밀크Pigeon milk 라고 하네요. 조류는 젖샘이 없어서 이런 식으로 포유류의 젖과 비슷한 영양분을 공급한다고 합니다. 엄밀히 말하면 젖보다는 이유식에 가깝다고 할 수 있고요. 부모의 면역 성분 뿐만 아니라 소화와 성장을 돕는 미생물도 함께 전달된다고 해요. ^^
그런데 황제 펭귄도 비슷한 행위를 하는데요. 암컷이 사냥을 하러 멀리 나가 있는 동안 수컷이 식도로 묽은 죽 같은 먹이를 토해내 새끼에게 먹인다고 합니다. 수컷은 암컷이 돌아오기 전까지 아무것도 먹지 못하니 자기 몸을 갈아서 새끼를 먹이는 것이고요. 암컷은 위장 가득 생선을 담아와서 다시 토해냅니다. 위장이 생선의 냉장고가 되는 것이지요. 위 속에 생선을 보관하는 동안 미생물 활동을 억제하는 항균 물질을 뿜어낸다고 해요.. 생명은 정말 신비롭네요.
polus님의 대화: @ifrain 관찰력이 남다르면 더 좋겠지만, 평범한 관찰력을 가졌다고 하더라도 본것들을 토대로 보지 못한 것들을 추론해가는 재미를 느낄 수 있다면 될 것 같습니다.^^
“ 여기서 사건들을 순서대로 재현하는 것이 도움이 될지 모르겠다. 우선 토닐라이트에서 시원대 지각이 형성되었다. 그 다음 이 지각이 지하에 깊이 묻혀서 그래뉼라이트상으로 변성되었다. 온도가 섭씨 1,000도, 압력이 10킬로바인 조건을 뜻한다. 이런 지구조적인 변화를 겪은 결과, 우리가 스코리 해안에서 보았던 굽이치며 길게 뻗은 회색 덩어리들인 줄무늬가 있는 편마암이 생겼다. 그런 다음 암맥의 관십이 일어났다. 암맥은 앞서 있던 암석을 뚫고 지나갔다. 이 모든 역사들이 세계 최북단에서 자라는 야자나무가 있는 스코리로지 주변의 지층에 드러나 있다. 따라서 영국 제도에서 가장 오래된 암석인 스코리 암에는 이런 고대의 사건들이 담겨 있다. 하지만 게어로크에서는 그 뒤에 다른 사건들이 일어나면서 스코리 암을 다시 변형시켰다. 혼을 낸 것도 모자라 모욕까지 준 셈이며, 엎친 데 덮친 격이다. 잘 모르는 사람에게는 이 편마암이나 저 편마암이나 똑같아 보인다. 그러나 톨리 호 주변의 지질 지도를 꼼꼼히 작성하자, 암맥들을 포함해서 이전의 암석들이 그 뒤에 일어난 지구조 사건에 휘말려 또다시 습곡 장용을 겪었다는 것이 드러났다. 이 마지막 사건을 랙스포디아(Laxfordian) 사건이라고 한다.
구조지질학자들은 그런 것들을 사랑한다. 그들은 맹인이 점자를 읽듯이 암석에서 그런 요곡(橈曲)을 읽는다. 그들은 습곡 작용을 한 번 겪었던 암석이 또다시 습곡 작용을 받으면 어떤 모습이 될지 쉽게 상상할 수 있다. 나는 3차원, 아니 시간까지 포함해서 4차원으로 생각하는 그런 능력에 감탄을 금치 못한다. "홈스"의 초판이 나오고 개정판이 나오기 전인 1951년, 재닛 왓슨과 그녀의 남편이자 동료인 존 서턴은 루이스 암의 역사를 현대적인 형태로 개괄한 논문을 발표했다. 게어로크 지역에 있는 암석들은 모두 다시 가열되고 구워져서 그래뉼라이트상보다 변성 정도가 덜한 각섬암상으로 다시 변성되었다. 덜 깊고 덜 극단적인 조건에서 변성된 것이다. 광물학자는 편마암에 든 광물들의 변화를 하나하나 기록함으로써 이 과정을 읽어낸다. 전문용어로는 "역행한다(retrogress)"라고 한다. 광물들은 절대 거짓말을 하지 않는다. 광물들은 암석이 겪은 온도와 압력 조건을 정확히 말해줌으로써, 그 암석이 또다시 "오랫동안 마구 사용되었다"는 것을 폭로한다. 이것은 또다른 요리법이다. 변형 작용에서는 요리법에 따라서 요리할 수도 있고, 순서를 거꾸로 해서 요리할 수도 있는 셈이다. ”
『살아 있는 지구의 역사』 pp.412~413, 리처드 포티 지음, 이한음 옮김
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stella15님의 대화: 우와, 청둥오리라니! 좋은 동네에 사시는가 봅니다.^^
저도 최근에 느리게 걸으며 산책을 하다 보니.. 또 지구과학을 공부하면서 생명체인 동물들에게도 더욱 눈길이 가네요. 물이 있는 곳에 오리가 날아온 것 같아요. 오리는 가만히 있는 편이라 관찰하기에 좋았어요.
“ 그러나 추진시키는 엔진은 예나 지금이나 똑같다고 해도, 그 초기 세계는 지금과 달랐다. 가장 중요한 차이는 초기의 대기에 산소가 거의 없었다는 점이다. 반면에 황화수소 기체와 메탄은 풍부했다. 우리가 이런 유독성 공기를 들이마신다면 금방 죽을 것이다. 나폴리 만의 솔파타라에서 우리는 그런 좋지 않은 냄새를 풍기는 유독성 기체를 잠시 맡아본 적이 있다. 그 대기는 질식을 일으키는 두꺼운 담요를 덮은 것과 같다. 현재 대기에 있는 산소는 대부분 생명체가 만들어낸 것이다. 30억 년 동안 광합성이 이루어지면서 공기 속으로 계속 산소 분자들이 뿜어져나왔다. 아주 단순한 생물인 남조류(藍藻類)가 가장 크게 기여했다. 초기 화석들 속에서 세계를 바꾼 막대나 실 모양의 이러한 미생물들을 찾아낼 수 있다. 그것들은 모여서 끈끈한 융단 같은 형태를 이루었고, 그 결과 구불구불한 미세한 층들이 방석처럼 겹쳐서 화석을 남겼다. 층층히 쌓은 작은 케이크 더미 같은 이 화석들을 스트로마톨라이트라고 한다. 대륙에서 일찌감치 안정하게 자리잡은 곳에 쌓인 것들만이 지금까지 남아 있다. 그중에서 남아프리카의 피그 트리(Fig Tree) 처트에 있는 것이 가장 널리 알려져 있다. 그보다 더 먼저 나타났던 미생물들은 산소가 없는 상태에서 번성했다. 사실 그들에게는 산소가 독이다. 이 가장 원시적인 생명체들은 실제로 황 냄새를 풍기는 뜨거운 온천과 악취를 내뿜는 진흙탕에서 살아간다. 생명이 어떻게 시작되었는지 알고 싶다면, 이 기이하면서도 강인한 생물들에게 자문을 구해야 할 것이다. 그후 생명체들은 지구의 공기를 변화시켰다. 그들은 초기에 있던 유독성 기체들을 없앴다. 그 결과 암석이 분해되는 과정도 달라졌다. 산소는 모든 화학적 풍화 과정에 중요한 역할을 하기 때문이다. ”
『살아 있는 지구의 역사』 pp.420~421, 리처드 포티 지음, 이한음 옮김
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ifrain님의 문장 수집: " 그러나 추진시키는 엔진은 예나 지금이나 똑같다고 해도, 그 초기 세계는 지금과 달랐다. 가장 중요한 차이는 초기의 대기에 산소가 거의 없었다는 점이다. 반면에 황화수소 기체와 메탄은 풍부했다. 우리가 이런 유독성 공기를 들이마신다면 금방 죽을 것이다. 나폴리 만의 솔파타라에서 우리는 그런 좋지 않은 냄새를 풍기는 유독성 기체를 잠시 맡아본 적이 있다. 그 대기는 질식을 일으키는 두꺼운 담요를 덮은 것과 같다. 현재 대기에 있는 산소는 대부분 생명체가 만들어낸 것이다. 30억 년 동안 광합성이 이루어지면서 공기 속으로 계속 산소 분자들이 뿜어져나왔다. 아주 단순한 생물인 남조류(藍藻類)가 가장 크게 기여했다. 초기 화석들 속에서 세계를 바꾼 막대나 실 모양의 이러한 미생물들을 찾아낼 수 있다. 그것들은 모여서 끈끈한 융단 같은 형태를 이루었고, 그 결과 구불구불한 미세한 층들이 방석처럼 겹쳐서 화석을 남겼다. 층층히 쌓은 작은 케이크 더미 같은 이 화석들을 스트로마톨라이트라고 한다. 대륙에서 일찌감치 안정하게 자리잡은 곳에 쌓인 것들만이 지금까지 남아 있다. 그중에서 남아프리카의 피그 트리(Fig Tree) 처트에 있는 것이 가장 널리 알려져 있다. 그보다 더 먼저 나타났던 미생물들은 산소가 없는 상태에서 번성했다. 사실 그들에게는 산소가 독이다. 이 가장 원시적인 생명체들은 실제로 황 냄새를 풍기는 뜨거운 온천과 악취를 내뿜는 진흙탕에서 살아간다. 생명이 어떻게 시작되었는지 알고 싶다면, 이 기이하면서도 강인한 생물들에게 자문을 구해야 할 것이다. 그후 생명체들은 지구의 공기를 변화시켰다. 그들은 초기에 있던 유독성 기체들을 없앴다. 그 결과 암석이 분해되는 과정도 달라졌다. 산소는 모든 화학적 풍화 과정에 중요한 역할을 하기 때문이다. "
“ 우리가 가랑비를 맞으며 플라워데일에서 채집한 검은 돌들이 속한 호상철광층(BIF)은 26~18억 년 전에 생긴 전형적인 암석이었다. 이 암석들을 잘 닦아서 현미경으로 들여다보면 몇 밀리미터 두께의 층들이 번갈아 나타남을 알 수 있다. 철분이 풍부한 검은 층과 규산이 풍부한 더 연한 색깔의 층들이 번갈아 겹쳐져 있는 것이다. 철분은 주로 산화철의 일종인 자철석(Fe₃O₄)으로 이루어졌다. 이 신기한 퇴적암에서 철이 산화한 형태로 존재한다는 것은 당시 주변에 산소가 있었음을 의미한다. 하지만 독특한 줄무늬를 이루고 있다는 점과 자철석이 나타난다는 점은 설명이 필요하다. 그리고 그 설명은 일반적으로 적용되어야 한다. BIF는 거의 모든 선캄브리아대 순상지에서 발견되기 때문이다. 철은 산소와 결합하고 싶어서 안달하는 원소이다. 철로 만들어진 물건을 땅속에 묻으면 금방 녹슨 덩어리로 변한다. BIF의 존재를 설명하는 한 가지 이론은 바다에 있던 광합성 미생물(즉 조류)이 내놓은 산소들과 철이 결합했다는 것이다. 철은 대륙의 암석이 풍화될 때 나오지만, 당시에는 그것들과 결합할 대기 속의 산소가 거의 없었으므로, 그 철들은 바다로 들어와 녹아서 양전하를 띤 이온이 되었다. 이 철이온들은 광합성 조류들이 내놓은 산소와 결합했다. 그 즉시 물에 녹지 않는 무거운 자철석이 형성되었다. 그 자철석들은 미세한 검은 알갱이가 되어 빗방울처럼 천천히 해저로 가라앉았다. 자철석은 산화철 중에서 철의 비율이 가장 높고 산소의 비율이 가장 낮은 형태이다. 그것은 당시 산소가 귀했으며, 탐욕스러운 철 이온들 사이에서 산소를 빼앗으려는 쟁탈전이 벌어졌다는 의미이다. 그러나 곧 생물들이 번성하면서 철이 쓰고도 남을 만큼의 산소가 생산되기 시작했다. 반면에 대량으로 늘어난 생물들은 자기 성공의 희생자가 되었다. 조류들이 대규모로 번성함으로써 치명적인 결과가 빚어진 것이다. 지금도 바다에서 플랑크톤이 이렇게 대규모로 번성할 때가 있다. 적조 현상이 한 예이다. 조류들은 심지어 지나치게 많아진 산소에 중독되기도 했을 것이다. 그런 다음에는 휴지기가 찾아오며, 그때에는 규산만이 해저에 쌓인다. 그후 다시 조류들이 번성하기 시작하면서 주기가 반복된다. 실제 과정은 이보다 훨씬 더 복잡하다. 적철석(Fe₂O₃)이나 탄산철인 능철석( FeCO₃)이 주성분인 것 등 서너 종류의 BIF가 있다는 것이 드러났기 때문이다. 그렇지만 그 이론은 견제와 균형 없이 출렁거리고 요동치면서 오랜 세월 해양 세계에서 생물들의 진화를 이끈 단순한 생태계의 모습을 그려냈다. 생물을 개입시키지 않은 채 BIF를 설명하는 이론들도 있다. 초기 지각에서 분출되는 뜨거운 유체로부터 공급되는 다량의 철과 미량의 대기 산소를 해수면의 높이 변화와 연관 지어 설명할 수 있다는 주장이 한 예이다. 아직 확정적이라고 할 만한 설명은 나오지 않았다. 선캄브리아대 초는 기이한 세계였으며, 우리가 아는 것들보다는 낯선 것들이 훨씬 더 많다. L.P. 하틀리가 말했듯이 과거는 다른 세계이다. 그곳에서는 다른 일들이 벌어진다. ”
『살아 있는 지구의 역사』 pp.421~423, 리처드 포티 지음, 이한음 옮김
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얼치기맘2님의 대화: * 캄브리아기(Cambrian period)는 고생대의 첫 번째 기(紀)로, 약 5억 4,100만 년 전에서 4억 8,540만 년 전까지 약 5,560만 년 동안 이어진 지질시대이다. 명칭은 웨일스의 옛 이름인 '캄브리아(Cambria)'에서 유래했다. 1835년 영국의 지질학자 애덤 세지윅이 웨일스의 지층을 연구하며 처음 명명했다.
지구 역사상 가장 중요한 생물학적 사건인 캄브리아기 대폭발이 일어난 시기로, 눈에 보이지 않던 미생물의 시대가 끝나고 복잡하고 거대한 다세포 생물들이 폭발적으로 등장하여 오늘날 생태계의 기틀을 마련했다.
2. 시대상
캄브리아기 상상도
캄브리아기 해양생물들의 상상도.
선캄브리아 시대와 캄브리아기를 나누는 기준은 오랫동안 삼엽충과 같은 복잡한 동물의 출현 여부였다. 과거에는 5개의 눈을 가진 오파비니아, 등에는 가시가 있고 배에는 다리가 달린 할루키게니아[1], 그리고 최상위 포식자 아노말로카리스 등 기이한 동물들이 갑작스럽게 등장한 것을 두고 '진화의 실험장'이라 부르기도 했다. 하지만 최근의 연구 결과, 이들은 현생 동물과 전혀 다른 괴물이 아니라 오늘날 동물계의 각 문(Phylum)에 속하는 초기 조상형(Stem group)이라는 해석이 주류를 이루고 있다.
3. 진화사
캄브리아기의 시작을 알리는 가장 중요한 지표는 생물의 몸체가 아닌, 생물이 남긴 흔적화석인 트렙티크누스(Treptichnus)의 등장이다. 이는 지렁이와 같은 동물이 바다 밑바닥을 파고 들어가며 생긴 굴의 흔적이다. 캄브리아기에는 트렙티크누스 외에도 스콜리토스(Skolithos), 크루지아나(Cruziana) 등 수직으로 깊게 파고 들어간 다양한 흔적 화석들이 최초로 나타난다.
과학자들은 이러한 현상을 캄브리아기 저층 혁명(Cambrian Substrate Revolution) 또는 '농경 혁명(Agronomic Revolution)'[2]
이라고 부른다. 이전 시대인 에디아카라기의 바다는 미생물의 끈적한 막(Matground)이 바닥을 덮고 있어 산소가 차단된 상태였고, 동물들은 그 위를 기어 다니기만 했다.
그러나 캄브리아기에 들어서며 입과 항문이 구분된 좌우대칭동물이 등장하여 미생물 막을 파헤치고(Bioturbation) 굴을 뚫기 시작했다. 이카리아 와리우티아 같은 초기 좌우대칭동물은 에디아카라기 후반에 등장하여 얕은 굴을 파는 것을 시작으로, 점차 미생물의 막을 파헤치기 시작했다. 이로 인해 모래 속으로 산소가 공급되고 생태계가 3차원적으로 확장되었으며, 기존의 미생물 막 환경에 의존하던 에디아카라 동물군은 설 자리를 잃고 사라지게 되었다.
고배류
흔히 캄브리아기를 삼엽충의 시대로 알고 있지만, 삼엽충은 캄브리아기가 시작되고 약 3,000만 년이 지난 캄브리아기 제2세가 되어서야 등장한다. 그전까지 초기 캄브리아기의 바다는 작은껍질화석(SSF, Small Shelly Fossils)과 고배류(Archaeocyatha)가 지배했다.
SSF는 조개나 복족류의 껍데기, 정체를 알 수 없는 가시, 화살벌레의 이빨(유사 코노돈트) 등 수백 마이크로미터 단위의 미세한 화석들을 통칭한다. 이들은 주로 석회암 속에 보존되어 있어 산으로 암석을 녹여내어 추출한다.
고배류는 몸 전체에 구멍이 숭숭 뚫린 이중벽 구조를 가진 생물로, 해면동물의 일종으로 분류된다. 이들은 지구 역사상 최초로 생물초(Reef)를 건설하여 다양한 생물들에게 서식처를 제공했다. 고배류는 캄브리아기 초기에 폭발적으로 번성했으나, 중반에 일어난 보토미안 대멸종 사건으로 큰 타격을 입고 멸종했다. 이후 고배류의 빈자리는 보통해면류 등이 불완전하게 대체했다.
캐나다의 버제스 셰일 동물군은 캄브리아기 생태계의 다양성을 보여주는 가장 유명한 증거다. 이곳은 뼈나 껍데기가 없는 연체동물의 부드러운 조직까지 완벽하게 보존된 특이한 화석 산지(Lagerstätte)이다.
버제스 셰일과 유사하게 연조직이 보존된 화석지들은 전 세계적으로 분포한다. 대표적으로 덴마크(그린란드)의 시리우스 파세트 동물군, 중국의 청장 생물군(마오텐산 셰일)[3], 호주의 이뮤 베이 셰일(Emu Bay Shale)[4], 미국의 스펜스 셰일(Spence Shale)[5], 스페인의 발데미에데스층(Valdemiedes Fm.)[6] 등이 있다. 특히 중국의 청장 생물군에서는 척추동물의 가장 오래된 조상인 하이코우이크티스와 밀로쿤밍기아가 발견되어 척추동물의 기원을 캄브리아기 초기까지 앞당겼다.
캄브리아기는 생명의 폭발적 증가뿐만 아니라, 몇 차례의 심각한 멸종 위기도 겪었다. 5대 대멸종에는 포함되지 않지만, 당시 생태계에 큰 충격을 준 사건들이다.
보토미안 대멸종(End-Botomian Mass Extinction)은 캄브리아기 중반(캄브리아기 제4절 말기)에 발생했다. 러시아 및 중앙아시아의 지층 구분인 '보토미안' 시기가 끝날 때 일어난 사건으로, 전 지구적인 고배류 군락이 붕괴하고 소형 패각 화석 생물군과 삼엽충 상당수가 멸종했다. 일부 통계에서는 지구상 동물의 약 70%가 멸종했다고 보기도 하나, 이는 화석 기록의 불완전성이나 여러 지역적인 멸종 사건이 뭉뚱그려진 결과일 수 있어 신중한 해석이 필요하다.
드레스바히안 대멸종(Dresbachian Mass Extinction)은 캄브리아기 후반(푸룽세 초기)에 북아메리카를 중심으로 발생한 사건이다. 이 시기에는 전 지구적 탄소 동위원소(C-13) 비율이 급격히 치솟는 SPICE 사건(Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion)이 관측되는데, 해양 무산소화나 기후 냉각과 같은 급격한 환경 변화가 멸종의 주원인으로 지목된다.
4. 생물상
라디오돈트
좌측 상단부터 암플렉토벨루아(Amplectobelua symbrachiata), 아노말로카리스(Anomalocaris canadensis), 아에기로카시스(Aegirocassis benmoulai), 페이토이아(Peytoia nathorsi), 리라라팍스(Lyrarapax unguispinus), 캄브로라스터(Cambroraster falcatus), 후르디아(Hurdia victoria).
캄브리아기 바다의 제왕은 단연 라디오돈트(Radiodont)류였다. 대표적인 아노말로카리스는 최대 50cm~1m까지 자랐으며, 머리 앞쪽에 달린 거대한 두 개의 부속지를 이용해 먹이를 사냥했다. 최근 연구에 따르면 아노말로카리스는 단단한 삼엽충을 부숴 먹기보다는 연한 먹이를 주로 사냥했을 것으로 보인다. 이 외에도 바닥을 훑으며 먹이를 찾는 허디아, 집게 모양 부속지를 가진 암플렉토벨루아, 플랑크톤을 걸러 먹는 거대 여과 섭식자인 아에기로카시스 등 다양한 식성을 가진 라디오돈트가 번성했다.
레들리키아목 삼엽충은 바닥을 기어 다니는 강력한 포식자였다. 이들은 다리 사이에 '구기(Gnathobase)'라는 톱니 모양의 가시가 빽빽하게 박혀 있어 단단한 먹이도 으깨 먹을 수 있었다. 아카도파라독시데스(Acadoparadoxides)와 같은 대형종은 최대 45cm까지 자라기도 했다.
진흙 속에는 오토이아와 같은 새예동물의 선조들이 숨어 살았는데, 이들은 식도를 뒤집어 튀어나오게 해 먹이를 낚아채는 공포의 대상이었다. 또한 화살벌레의 조상인 프로토코노돈트나 척추동물의 조상인 원시적인 코노돈트들이 물속을 헤엄치며 작은 먹이를 사냥했다.
바닥에는 초기 완족류와 원뿔형 껍데기를 가진 히올리스(Hyolith)가 살았다. 히올리스는 '헬렌(Helen)'이라는 긴 수염 모양의 지지대를 이용해 몸을 바닥에서 들어 올리며 생활했을 것으로 추정된다. 다만 히올리스 중에서도 원시적인 종류인 오르토테키드(Orthothecid)는 헬렌이 없었다.
캄브리아기에는 생물초가 그리 발달하지 않았다. 초기에는 고배류가 번성했다가 멸종했고, 그 외에는 스트로마톨라이트와 스롬볼라이트(Thrombolite)가 많이 보였을 것이다. 스롬볼라이트는 스트로마톨라이트와 비슷하나, 스트로마톨라이트는 겹겹이 쌓인 층 구조로 이루어진 반면 스롬볼라이트는 겹이 딱히 없이 무작위로 생성된 덩어리 구조라는 차이점이 있다.
5. 캄브리아기의 한반도
키라야바
한반도의 전기 고생대 퇴적층은 강원도 태백, 영월, 평창 및 경상북도 문경 지역에 분포하는 조선누층군으로 대표된다. 당시 한반도는 적도 부근의 곤드와나 대륙에 속한 한중지괴(Sino-Korean Craton)의 가장자리에 위치한 얕고 따뜻한 바다인 조선해(Joseon Sea)였으며, 호주 대륙과 맞닿아 있었을 것으로 추정된다.
조선누층군은 지역마다 층서의 양상에 차이를 보이며 태백층군, 영월층군, 용탄층군, 평창층군, 문경층군 등으로 나뉜다. 이 중 평창층군은 2019년 연구에서 용탄층군과 구분이 되지 않아 동일한 것으로 봐야 한다는 견해가 제시되기도 했다.
조선누층군은 캄브리아기 동안 크게 세 번의 퇴적 시퀀스(Sequence)를 겪으며 형성되었다.
제1퇴적시퀀스: 캄브리아기 초반(캄브리아기 제2세 ~ 먀오링세 중반)에 해당한다.
장산/면산층: 최하부 지층으로 선캄브리아 시대 암석 위에 부정합으로 놓여 있다. 장산층과 면산층은 동시기에 퇴적되었으나 암석의 양상이 다르며, 동점단층을 기준으로 서쪽에는 장산층이, 동쪽에는 면산층이 분포한다.
묘봉층: 셰일 지층으로, 우리나라에서 가장 오래된 삼엽충인 레들리키아 노빌리스(Redlichia nobilis)와 다양한 작은껍질화석이 발견된다. 비슷한 연대의 영월 지역 지층인 삼방산층에서도 화석이 보고된다.
대기층 중부: 얕고 맑은 바다에서 형성된 두꺼운 석회암층이다. 이후 해수면 하강으로 인해 대기에 노출된 흔적(각력암 등)이 나타난다.
제2퇴적시퀀스: 먀오링세 후반에서 푸룽세 초반에 해당한다.
대기층 상부 ~ 세송층: 깊은 바다(외대륙붕) 환경에서 만들어진 사암과 셰일이다. 이 퇴적 시퀀스의 끝 무렵인 세송층과 마차리층에서는 탄소 동위원소 값의 급격한 변동이 관찰되는데, 이는 드레스바히안 멸종과 관련된 전 지구적인 SPICE 사건'의 흔적으로 해석된다.
제3퇴적시퀀스: 푸룽세 중반 이후에 해당한다.
세송층 상부 ~ 동점층 하부: 다시 얕은 바다(내대륙붕) 환경으로 바뀌며 형성되었다. 동점층 하부에서는 비대칭형 극피동물인 석개재키스티스(Sokkaejaecystis)라는 매우 희귀하고 보존율이 높은 화석이 발견되기도 했다. 이 생물은 멸종한 분류군인 스틸로포라(Stylophora)에 속한다.
[1] 한때에는 다리와 바늘이 거꾸로 복원되기도 했다.
[2] 1970년대 고생물학자 아돌프 자일라허(Adolf Seilacher) 등이 제안한 용어로, 캄브리아기 기질 혁명을 비유적으로 설명하는 핵심 개념이다. 캄브리아기 동물들이 마치 농부가 쟁기로 밭을 갈아엎듯(Ploughing) 바다 밑바닥을 수직으로 파헤쳐 뒤섞어버린 현상(생물교란, Bioturbation)을 뜻한다. 이 '농사' 덕분에 단단한 미생물 매트로 막혀 있던 해저 퇴적물 속으로 산소와 물이 공급되었고, 생명체가 살 수 있는 공간이 바닥 표면(2차원)에서 지하 깊은 곳(3차원)으로 확장되는 결정적인 계기가 되었다.
[3] 징강동물군(澄江動物群). 중국 윈난성 위시시 청장시 마오톈산에 위치한다.
[4] 사우스오스트레일리아의 에뮤 베이에 위치한다.
[5] 아이다호 남동부와 유타 주 북동부의 랭스턴 층.
[6] 스페인 사라고사 주 다로카 인근에 위치
정리를 잘 해주셔서 독서에 도움이 되겠습니다. 감사합니다.
ifrain님의 대화: 아래 영상에 진화와 에너지 효율에 관해서 설명이 잘 나와 있어요.
"우리의 뇌는 다른 동물보다 더 진화한 것이 아니라 그냥 다르게 진화한 것뿐입니다."
https://www.youtube.com/watch?v=NDG_0Eh3x-Y
영상을 보다 보니 ‘신체 예산’ 등 어디서 많이 들어본 개념들이 나오길래 그 동안 읽었던 뇌과학 책 어딘가에 있는 내용인가보다 했더니 <이토록 뜻밖의 뇌과학>을 기반으로 만든 동영상이네요. 이 책 그믐에서 모임했던 책이거든요. 그 때 뇌과학 책 다섯 권을 연속으로 읽었지요.
이토록 뜻밖의 뇌과학 - 뇌가 당신에 관해 말할 수 있는 7과 1/2가지 진실뇌가 어떻게 생겨났으며 왜 중요한지, 그 구조는 어떻게 되어 있으며 어떻게 다른 뇌와 함께 작동해서 우리가 경험하는 모든 것을 만들어내는지 설명하기 위해 지금까지 과학이 내놓은 성과 위에서 최선의 과학적 시선으로 뇌를 살펴본다.
책장 바로가기
향팔님의 대화: 선크림에 자외선 흡수와 반사, 두 가지 방식이 있다는 걸 밥심님 덕분에 처음 알았어요. 마침 옆의 물리학 방 Book선아 님께서 그림과 함께 설명을 올려주셨네요.
https://www.gmeum.com/meet/3497?talkId=270568
그림으로 명료하게 설명해놓았네요!
밥심님의 대화: 영상을 보다 보니 ‘신체 예산’ 등 어디서 많이 들어본 개념들이 나오길래 그 동안 읽었던 뇌과학 책 어딘가에 있는 내용인가보다 했더니 <이토록 뜻밖의 뇌과학>을 기반으로 만든 동영상이네요. 이 책 그믐에서 모임했던 책이거든요. 그 때 뇌과학 책 다섯 권을 연속으로 읽었지요.
저도 이 책 읽었는데 내용이 하나도 기억나지 않아요(흑흑). 북툰 영상 보면서 기억을 되새겨 봐야겠어요.
ifrain님의 문장 수집: " 여기서 사건들을 순서대로 재현하는 것이 도움이 될지 모르겠다. 우선 토닐라이트에서 시원대 지각이 형성되었다. 그 다음 이 지각이 지하에 깊이 묻혀서 그래뉼라이트상으로 변성되었다. 온도가 섭씨 1,000도, 압력이 10킬로바인 조건을 뜻한다. 이런 지구조적인 변화를 겪은 결과, 우리가 스코리 해안에서 보았던 굽이치며 길게 뻗은 회색 덩어리들인 줄무늬가 있는 편마암이 생겼다. 그런 다음 암맥의 관십이 일어났다. 암맥은 앞서 있던 암석을 뚫고 지나갔다. 이 모든 역사들이 세계 최북단에서 자라는 야자나무가 있는 스코리로지 주변의 지층에 드러나 있다. 따라서 영국 제도에서 가장 오래된 암석인 스코리 암에는 이런 고대의 사건들이 담겨 있다. 하지만 게어로크에서는 그 뒤에 다른 사건들이 일어나면서 스코리 암을 다시 변형시켰다. 혼을 낸 것도 모자라 모욕까지 준 셈이며, 엎친 데 덮친 격이다. 잘 모르는 사람에게는 이 편마암이나 저 편마암이나 똑같아 보인다. 그러나 톨리 호 주변의 지질 지도를 꼼꼼히 작성하자, 암맥들을 포함해서 이전의 암석들이 그 뒤에 일어난 지구조 사건에 휘말려 또다시 습곡 장용을 겪었다는 것이 드러났다. 이 마지막 사건을 랙스포디아(Laxfordian) 사건이라고 한다.
구조지질학자들은 그런 것들을 사랑한다. 그들은 맹인이 점자를 읽듯이 암석에서 그런 요곡(橈曲)을 읽는다. 그들은 습곡 작용을 한 번 겪었던 암석이 또다시 습곡 작용을 받으면 어떤 모습이 될지 쉽게 상상할 수 있다. 나는 3차원, 아니 시간까지 포함해서 4차원으로 생각하는 그런 능력에 감탄을 금치 못한다. "홈스"의 초판이 나오고 개정판이 나오기 전인 1951년, 재닛 왓슨과 그녀의 남편이자 동료인 존 서턴은 루이스 암의 역사를 현대적인 형태로 개괄한 논문을 발표했다. 게어로크 지역에 있는 암석들은 모두 다시 가열되고 구워져서 그래뉼라이트상보다 변성 정도가 덜한 각섬암상으로 다시 변성되었다. 덜 깊고 덜 극단적인 조건에서 변성된 것이다. 광물학자는 편마암에 든 광물들의 변화를 하나하나 기록함으로써 이 과정을 읽어낸다. 전문용어로는 "역행한다(retrogress)"라고 한다. 광물들은 절대 거짓말을 하지 않는다. 광물들은 암석이 겪은 온도와 압력 조건을 정확히 말해줌으로써, 그 암석이 또다시 "오랫동안 마구 사용되었다"는 것을 폭로한다. 이것은 또다른 요리법이다. 변형 작용에서는 요리법에 따라서 요리할 수도 있고, 순서를 거꾸로 해서 요리할 수도 있는 셈이다. "
"구조지질학자들은 그런 것들을 사랑한다. 그들은 맹인이 점자를 읽듯이 암석에서 그런 요곡(橈曲)을 읽는다. 그들은 습곡 작용을 한 번 겪었던 암석이 또다시 습곡 작용을 받으면 어떤 모습이 될지 쉽게 상상할 수 있다. 나는 3차원, 아니 시간까지 포함해서 4차원으로 생각하는 그런 능력에 감탄을 금치 못한다."
이 부분만 보더라도 상상은 그 동안 쌓인 지식을 기반으로 할 수 있다는 것을 알 수 있네요.
ifrain님의 문장 수집: " 그러나 추진시키는 엔진은 예나 지금이나 똑같다고 해도, 그 초기 세계는 지금과 달랐다. 가장 중요한 차이는 초기의 대기에 산소가 거의 없었다는 점이다. 반면에 황화수소 기체와 메탄은 풍부했다. 우리가 이런 유독성 공기를 들이마신다면 금방 죽을 것이다. 나폴리 만의 솔파타라에서 우리는 그런 좋지 않은 냄새를 풍기는 유독성 기체를 잠시 맡아본 적이 있다. 그 대기는 질식을 일으키는 두꺼운 담요를 덮은 것과 같다. 현재 대기에 있는 산소는 대부분 생명체가 만들어낸 것이다. 30억 년 동안 광합성이 이루어지면서 공기 속으로 계속 산소 분자들이 뿜어져나왔다. 아주 단순한 생물인 남조류(藍藻類)가 가장 크게 기여했다. 초기 화석들 속에서 세계를 바꾼 막대나 실 모양의 이러한 미생물들을 찾아낼 수 있다. 그것들은 모여서 끈끈한 융단 같은 형태를 이루었고, 그 결과 구불구불한 미세한 층들이 방석처럼 겹쳐서 화석을 남겼다. 층층히 쌓은 작은 케이크 더미 같은 이 화석들을 스트로마톨라이트라고 한다. 대륙에서 일찌감치 안정하게 자리잡은 곳에 쌓인 것들만이 지금까지 남아 있다. 그중에서 남아프리카의 피그 트리(Fig Tree) 처트에 있는 것이 가장 널리 알려져 있다. 그보다 더 먼저 나타났던 미생물들은 산소가 없는 상태에서 번성했다. 사실 그들에게는 산소가 독이다. 이 가장 원시적인 생명체들은 실제로 황 냄새를 풍기는 뜨거운 온천과 악취를 내뿜는 진흙탕에서 살아간다. 생명이 어떻게 시작되었는지 알고 싶다면, 이 기이하면서도 강인한 생물들에게 자문을 구해야 할 것이다. 그후 생명체들은 지구의 공기를 변화시켰다. 그들은 초기에 있던 유독성 기체들을 없앴다. 그 결과 암석이 분해되는 과정도 달라졌다. 산소는 모든 화학적 풍화 과정에 중요한 역할을 하기 때문이다. "
'두꺼운 담요' - 질식을 일으키는 대기
'끈끈한 융단' - 미생물이 모인 것
'층층히 쌓은 작은 케이크 더미' - 스트로마톨라이트 .. 같은 비유적 표현들이 재미있습니다.
ifrain님의 문장 수집: " 우리가 가랑비를 맞으며 플라워데일에서 채집한 검은 돌들이 속한 호상철광층(BIF)은 26~18억 년 전에 생긴 전형적인 암석이었다. 이 암석들을 잘 닦아서 현미경으로 들여다보면 몇 밀리미터 두께의 층들이 번갈아 나타남을 알 수 있다. 철분이 풍부한 검은 층과 규산이 풍부한 더 연한 색깔의 층들이 번갈아 겹쳐져 있는 것이다. 철분은 주로 산화철의 일종인 자철석(Fe₃O₄)으로 이루어졌다. 이 신기한 퇴적암에서 철이 산화한 형태로 존재한다는 것은 당시 주변에 산소가 있었음을 의미한다. 하지만 독특한 줄무늬를 이루고 있다는 점과 자철석이 나타난다는 점은 설명이 필요하다. 그리고 그 설명은 일반적으로 적용되어야 한다. BIF는 거의 모든 선캄브리아대 순상지에서 발견되기 때문이다. 철은 산소와 결합하고 싶어서 안달하는 원소이다. 철로 만들어진 물건을 땅속에 묻으면 금방 녹슨 덩어리로 변한다. BIF의 존재를 설명하는 한 가지 이론은 바다에 있던 광합성 미생물(즉 조류)이 내놓은 산소들과 철이 결합했다는 것이다. 철은 대륙의 암석이 풍화될 때 나오지만, 당시에는 그것들과 결합할 대기 속의 산소가 거의 없었으므로, 그 철들은 바다로 들어와 녹아서 양전하를 띤 이온이 되었다. 이 철이온들은 광합성 조류들이 내놓은 산소와 결합했다. 그 즉시 물에 녹지 않는 무거운 자철석이 형성되었다. 그 자철석들은 미세한 검은 알갱이가 되어 빗방울처럼 천천히 해저로 가라앉았다. 자철석은 산화철 중에서 철의 비율이 가장 높고 산소의 비율이 가장 낮은 형태이다. 그것은 당시 산소가 귀했으며, 탐욕스러운 철 이온들 사이에서 산소를 빼앗으려는 쟁탈전이 벌어졌다는 의미이다. 그러나 곧 생물들이 번성하면서 철이 쓰고도 남을 만큼의 산소가 생산되기 시작했다. 반면에 대량으로 늘어난 생물들은 자기 성공의 희생자가 되었다. 조류들이 대규모로 번성함으로써 치명적인 결과가 빚어진 것이다. 지금도 바다에서 플랑크톤이 이렇게 대규모로 번성할 때가 있다. 적조 현상이 한 예이다. 조류들은 심지어 지나치게 많아진 산소에 중독되기도 했을 것이다. 그런 다음에는 휴지기가 찾아오며, 그때에는 규산만이 해저에 쌓인다. 그후 다시 조류들이 번성하기 시작하면서 주기가 반복된다. 실제 과정은 이보다 훨씬 더 복잡하다. 적철석(Fe₂O₃)이나 탄산철인 능철석( FeCO₃)이 주성분인 것 등 서너 종류의 BIF가 있다는 것이 드러났기 때문이다. 그렇지만 그 이론은 견제와 균형 없이 출렁거리고 요동치면서 오랜 세월 해양 세계에서 생물들의 진화를 이끈 단순한 생태계의 모습을 그려냈다. 생물을 개입시키지 않은 채 BIF를 설명하는 이론들도 있다. 초기 지각에서 분출되는 뜨거운 유체로부터 공급되는 다량의 철과 미량의 대기 산소를 해수면의 높이 변화와 연관 지어 설명할 수 있다는 주장이 한 예이다. 아직 확정적이라고 할 만한 설명은 나오지 않았다. 선캄브리아대 초는 기이한 세계였으며, 우리가 아는 것들보다는 낯선 것들이 훨씬 더 많다. L.P. 하틀리가 말했듯이 과거는 다른 세계이다. 그곳에서는 다른 일들이 벌어진다. "
'철은 산소와 결합하고 싶어서 안달하는 원소이다.'
'탐욕스러운 철 이온들 사이에서 산소를 빼앗으려는 쟁탈전' 이런 표현도 재미있고요. ㅎㅎ
밥심님의 대화: 영상을 보다 보니 ‘신체 예산’ 등 어디서 많이 들어본 개념들이 나오길래 그 동안 읽었던 뇌과학 책 어딘가에 있는 내용인가보다 했더니 <이토록 뜻밖의 뇌과학>을 기반으로 만든 동영상이네요. 이 책 그믐에서 모임했던 책이거든요. 그 때 뇌과학 책 다섯 권을 연속으로 읽었지요.
그믐은 너무... 너무 유익합니다...!!
밥심님의 대화: 영상을 보다 보니 ‘신체 예산’ 등 어디서 많이 들어본 개념들이 나오길래 그 동안 읽었던 뇌과학 책 어딘가에 있는 내용인가보다 했더니 <이토록 뜻밖의 뇌과학>을 기반으로 만든 동영상이네요. 이 책 그믐에서 모임했던 책이거든요. 그 때 뇌과학 책 다섯 권을 연속으로 읽었지요.
'최소 작용의 원리Principle of Least Action' 은 과학 뿐만 아니라 경제 분야나 인간이 살아가는 모든 현상에 적용될 수 있는 원리라는 생각이 들었어요. 경제 활동에 참여하는 소비자나 생산자는 최소 비용으로 최대 효용을 얻는 경로를 택하려고 하잖아요. 인간이 소통하기 위해 언어를 사용할 때도 가장 적확한 단어를 사용하기 위해 단어를 선별할 것이고요.
하버드 대학 언어학 교수였던 조지 킹슬리 지프(George Kingsley Zipf, 1902~1950) 1949년 『인간 행동과 최소 노력의 원칙(Human Behavior and the Principle of Least Effort)』을 발표하며 지프의 법칙Zipf's Law을 체계화했는데요. 언어 구조의 경제성과 효율성을 설명하려 한 것으로 언어학, 데이터 과학 등 다양한 분야에서 활용된다고 합니다. 지프는 이것을 최소 노력의 원칙Principle of Least Effort으로 설명했고 최소작용의 원리의 언어학 버전이라고 할 수 있죠.
AI는 활용하는 사람에 따라 쓰임새가 다른데요. AI를 활용하다 보면 내용이나 구조를 더 정확하게 체크하기 위해 시간이 2~3배 더 걸리는 경우가 많습니다. 요즘 MZ 다음 세대에는 스스로 사고하는 능력이 없어지는 세대가 나올 수도 있다고 하죠. AI를 무분별하게 사용하다 보면 자칫 스스로 생각한다고 착각하고 스스로를 속일 수 있다는 것이죠. AI 다음 인간이 탐구해야 할 영역은..? 정재승 교수님은 '인간의 뇌' 라고 했습니다. 인간의 뇌만큼 효율적인 것이 없기 때문이라고 했습니다.
“ 세계적인 냉각은 짧은 기간이지만 심한 빙하기로 이어졌다. 지금의 남반구 대륙들에 있는 빙하로 형성된 암석들이 그렇다고 말한다. 그리고 다른 사건도 일어났다. 빙하가 다시 사라질 무렵, 알려진 모든 종의 약 70퍼센트가 사라진 상태였다. ”
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 p.167, 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮김
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캄브리아기에 아직 진화적 청년기에 있던 삼엽충은 여기 저기 미생물로 뒤덮인 대부분의 헐벗은 암석 위를 돌아다니면서 비슷한 여행을 했을 것이다.
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 p.171, 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮김
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