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.
[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 2부
D-29
* ‘에디아카라기’ 정의
에디아카라기(Ediacaran period)는 선캄브리아 시대의 마지막 시기로, 원생누대 신원생대의 끝자락을 장식하는 지질 시대이다. 약 6억 3500만 년 전부터 5억 4100만 년 전까지, 약 9,400만 년 동안 지속되었다.
지구 역사상 가장 혹독했던 빙하기인 '눈덩이 지구(Snowball Earth)' 사건이 끝난 직후 시작되었으며, 지구 생태계에 육안으로 확인 가능한 거대 다세포 생물이 본격적으로 등장한 시기이기도 하다. 이 시기가 끝나면서 고생대의 첫 시작인 캄브리아기로 넘어가게 된다.
2. 명칭
명칭은 오스트레일리아 사우스오스트레일리아 주에 위치한 '에디아카라 언덕(Ediacara Hills)'에서 유래했다.
이곳에서 1946년, 호주의 지질학자 레그 스프리그(Reginald C. Sprigg, 1919~1994)가 해파리와 유사한 독특한 화석들을 발견하면서 세상에 알려지게 되었다. 당시 스프리그는 불과 27세의 젊은 나이였는데, 이미 10대 후반의 나이에 왕립학회 회원으로 거론될 만큼 촉망받는 천재 지질학자였다.[1] 그의 발견은 당시까지 미생물만 가득했다고 여겨졌던 선캄브리아 시대에 거대 다세포 생물이 존재했음을 증명하는 결정적인 계기가 되었다.
국제지질과학연맹(IUGS)이 이 명칭을 2004년에 공식 비준하기 전까지는 러시아에서 유래한 명칭인 벤디아기(Vendian)가 널리 쓰이기도 했다.[2]
3. 환경과 기후
3.1. 기후 변화와 눈덩이 지구의 해소
에디아카라기는 직전 시대인 크라이오제니아기에 있었던 '마리노안 빙하기(Marinoan glaciation)'가 끝나며 시작된다. 전 지구를 얼어붙게 했던 빙하가 물러가면서 급격한 기후 변화가 찾아왔고, 이 과정에서 캡 탄산염(Cap carbonate)이라 불리는 두꺼운 석회암 및 돌로스톤 층이 형성되었다. 이는 당시 대기 중에 고농도의 이산화탄소가 존재했으며, 빙하가 녹는 약 88만 년의 기간 동안 활발한 화학적 퇴적이 일어났음을 시사한다.
하지만 온난한 기후만 계속된 것은 아니었다. 약 5억 7,900만 년 전에는 약 34만 년간 지속된 가스키어스(Gaskiers) 빙하기[3]가 찾아왔고, 5억 7,100만 년 전에는 포키어(Fauquier) 빙하기가 잇따라 발생했다.
이후 5억 5,100만 년 전에는 지구 역사상 가장 큰 규모의 탄소 동위원소 비율 변동 사건인 슈람 아노말리(Shuram anomaly)가 발생했다. 이는 당시 해양의 유기물이 대량으로 산화되면서 탄소 순환계에 거대한 교란이 있었음을 의미한다. 시대의 막바지인 캄브리아기와의 경계 시점(약 5억 4,900만 년 전 ~ 5억 3,000만 년 전)에는 바이코누리안(Baykonurian) 빙하기가 찾아와 아시아와 아프리카 대륙에 빙하 퇴적물을 남겼는데, 이 시기의 환경 변화가 후속되는 캄브리아기 대폭발의 방아쇠가 되었다는 견해도 있다.
3.2. 대기와 지질
빙하기가 끝나고 광합성 생물이 번성하면서 대기 중 산소 농도는 약 15%까지 급증했다. 이는 오늘날의 수준에는 미치지 못하지만, 생명체가 에너지를 많이 소모하는 복잡한 신체 구조를 갖추기에 충분한 양이었다. 또한 높아진 산소 농도 덕분에 성층권에 오존층이 형성되기 시작하여, 훗날 생명체가 자외선을 피해 육상으로 진출할 수 있는 발판이 마련되었다. 당시 이산화탄소 농도는 약 1%로, 이는 산업 혁명 이전 시기의 35배, 현대의 25배에 달하는 높은 수치였다.
지질학적으로는 약 5억 6,000만 년 전에 판노티아 초대륙이 분열하기 시작하며 대륙의 배치가 재편되었다. 천문학적으로는 달이 지금보다 지구에 더 가까워 조석력이 강했으며, 지구의 자전 속도가 빨라 당시의 하루는 약 21.9시간(±0.4시간)이었고, 1년은 약 400일(±7일)이었다.
4. 생태계: 에디아카라 동물군
산소 농도의 증가와 온난해진 기후는 생명의 진화를 가속화했다. 이 시기에 등장한 독특한 생물군을 에디아카라 동물군이라 부른다.
이들은 뼈나 껍데기 같은 단단한 부분이 없는 부드러운 몸을 가지고 있었으며, 오늘날의 동물과는 전혀 다른 기하학적인 무늬나 퀼트 구조를 띤 것이 특징이다. 5억 5,000만 년 전에는 클라우디나와 같이 미세한 골격을 가진 소형 패각 화석(Small Shelly Fossils, SSF)이 출현하기 시작했는데, 이는 포식자의 등장에 대비해 방어 수단을 갖추기 시작한 생명체의 진화적 대응으로 해석된다.
4. 에디아카라기의 종말
평화로웠던 '에디아카라의 정원'은 약 5억 4,100만 년 전을 기점으로 막을 내린다. 에디아카라 동물군은 이 시기에 갑작스럽게 화석 기록에서 자취를 감추는데, 이를 두고 환경 변화로 인한 대멸종으로 보는 시각과, 새롭게 등장한 캄브리아기 동물들과의 경쟁에서 밀려나거나 그들에게 잡아먹혀 사라졌다고 보는 시각이 공존한다.
결국 에디아카라 동물군 중 일부 갑주를 두르거나 굴을 파는 등 생존에 유리한 형질을 획득한 일파가 살아남아, 캄브리아기의 폭발적인 생물 다양성 증가인 캄브리아기 대폭발로 이어지게 되었다고 본다.
* 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.
정리를 잘 해주셔서 독서에 도움이 되겠습니다. 감사합니다.
“ 노칸 절벽에서 서쪽을 바라보면 캄브리아기 이전 시대, 더 오래된 지질시대를 볼 수 있다. 우리 앞에는 해발 981미터의 컬모어 산이 놓여 있다. 그 산은 울퉁불퉁하지 않고 신기할 정도로 둥글며, 주변의 언덕들과 어울리지 않게 가파르게 솟아 있다. 눈발 사이로 위쪽의 지층들이 보인다. 마치 누군가 하얀 가로줄들을 나란히 그어놓은 듯하다. 층층이 쌓은 케이크 위에 가루 설탕을 뿌린 듯한 모습이다. 습곡도 뒤틀림도 없이 그대로 쌓인 퇴적층들이다. 그리고 그 밑에는 캄브리아기의 지층들이 놓여 있다. 그 근처에는 이렇게 캄브리아기 지층들을 이루는 사람들 위에 더 오래된 퇴적암 "묶음"이 놓인 곳이 몇 군데 있다. 또 캄브리아기 암석들의 밑으로 시간의 단절, 즉 부정합이 있다는 증거도 있다. 그것은 해수면에 가까워질 정도까지 풍화가 일어난 뒤에 그 위로 바다가 밀려들었다는 것을 의미한다. 따라서 컬모어 산을 이루는 암석들은 캄브리아기가 시작되기 이전에 퇴적된 것이다. 즉 선캄브리아대의 것이다. 스코틀랜드 서해안의 이쪽 지역에는 서일벤 산, 스캑폴레이드 산, 캐니스프 산, 퀴네이그 산 등 똑같은 퇴적암들로 이루어진 산들이 늘어서 있다. 루이스 편마암으로 된 해안을 따라 어디로 가든지, 낮은 언덕들 너머로 이런 산 중 하나가 삐죽 솟은 모습을 볼 수 있을 것이다. 이 산들 중 스코틀랜드의 "먼로 산(휴 먼로 경은 높이가 914미터[3,000피트] 이상인 산들을 모아 목록을 만들었는데, 거기에 속한 284곳의 산들을 먼로 산이라고 한다)
"에 속한 것은 하나도 없다. 그러나 이 산들은 비탈이 가파르기 때문에 실제보다 더 높아 보인다. 등산가가 하켄(haken)을 박지 않은 채 올라갈 수 있는 길이 한 곳밖에 없는 산들도 있다. 기나긴 세월의 침식을 겪은 뒤 이제 이 봉우리들만 자랑스럽게 서 있다. 전체가 단단한 덕분에 신기한 기념물 같은 지형이 형성된 것이다. 바라보고 있으면 마치 정상에 올라가지 않으면 안 될 것 같은, 기나긴 세월을 정복하고 싶다는 충동이 인다. 그 암석들의 이름은 남서쪽으로 50킬로미터 떨어진 토리돈 호에서 따왔다. 즉 토리돈 암들이다. 지난 30년 동안 꼼꼼한 조사가 이루어진 결과, 토리돈 암 내에 오래된 것들과 젊은 것들 두 종류의 암석들이 있음이 드러났다. 선캄브리아대가 세분되기 시작한 것이다. 아마도 조금 더 자세히 살펴보아야 할 듯하다. ”
『살아 있는 지구의 역사』 pp.405~406, 리처드 포티 지음, 이한음 옮김
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“ 매리 호의 남쪽 연안에 서면 이런 암석들이 모두 드러난 맞은편 절벽이 보인다. 매리 호는 스코틀랜드에서 가장 아름다운 호수 가운데 하나이다. 7세기에 호수 안의 한 섬에 아일랜드 수도사가 살면서 동네 주민들을 개종시켰다. 그에게는 병을 치료하는 신성한 우물이 있었다고 한다. 하지만 나와 이야기를 나눈 주민들은 아무도 그 우물이 어디에 있는지 알지 못했다. 호수 주변에는 고대의 숲이 아직 남아 있다. 다른 침엽수들과 달리 가지가 이상하게 굽은 구주소나무 숲도 있다. 호수 안의 작은 섬들에도 자그마한 야생 숲이 있으며, 그런 숲의 어린 나무들은 양이 뜯어먹지 못하도록 보호를 받고 있다. 그 길쭉한 호수는 10억 년 이산 된 단층과 마찬가지로 북서-남동 방향으로 뻗어 있다. 그 지역의 지형을 그대로 따르고 있다. 북쪽 연안은 땅에 자를 대고 그은 것처럼 직선으로 뻗어 있다. 큰 단층들은 결코 완전히 잠들지 않는다. 매리 호 밑에 있는 것과 같은 아주 오래된 단층들도 대서양이 열릴 때 다시 활동을 시작했다. 대서양이 열린 사건은 하일랜드에 영향을 미친 많은 지구조 주기들 중 가장 최근 것에 해당한다. 스코틀랜드를 낭만적으로 보게 만든 월터 스콧 경은 의외로 단층의 영속성을 정확히 묘사하기도 했다( 『섬들의 영주[The Lord of the Isles]』, 1815, canto ⅲ).
산의 격동하는 품속에서
기괴하게 산산이 부수는 듯 요동친
태곳적의 지진은
헐벗은 절벽, 음침한 골짜기,
어두운 심연을 통해
분노가 아직 살아 있음을 말해준다.
”
『살아 있는 지구의 역사』 pp.407~408, 리처드 포티 지음, 이한음 옮김
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“ 선캄브리아대는 크게 둘로 나뉜다. 25억 년 이전의 시원대와 25~5억 4,200만 년 전의 원생대가 그렇다. 캄브리아기와 그 이후의 지층들은 그 위에 놓여 있다. 45억 5,000만 년 전 지구가 형성된 때부터 25억 년 전까지의 암석들은 모두 시원대에 속한다. 역사가 가장 오래된 루이스 편마암은 시원대의 것이다. 토리돈 암은 원생대 후기에 속한다. 매리 호 연안에서 언뜻 생각했던 기나긴 지질학적 시간이 그대로 들어맞았다. 우리 눈앞에 20억 년 이상의 세월이 놓여 있었던 것이다. 동물의 껍데기 화석이 흔히 나타나는 캄브리아기와 그 이후의 시대는 지구 역사에서 일부분에 지나지 않는다. 생명체는 거의 선캄브리아대 내내 존재했다고 할 수 있지만, 그 시기에는 껍데기를 가진 몸집 큰 생물들이 없었다. 이 먼 옛날 생물들 중에서 화석이 되어 지금까지 기적적으로 남아 있는 것들을 보면, 가느다란 실이나 막대 모양의 것들이 대부분이다. 그 화석들이 보존된 것은 옛 암석들이 모조리 변성 작용이라는 맷돌에 갈린 것이 아니기 때문이다. 몇몇 지역에서 특수한 암석들, 주로 처트들이 이 선구적인 생물들의 흔적을 담은 타임캡슐이 되는 특권을 누렸다. 최초의 생물 화석은 시원대인 약 35억 년 전의 것으로 밝혀졌다. 이 화석들의 출처를 놓고 최근에 논쟁이 벌어졌지만, 설령 이 최초의 화석들이 키메라(chimera)라고 할지라도, 적어도 36억 년 동안 지구에 생명이 존재했다는 지구화학적 증거들이 있다. 따라서 선캄브리아대를 구분하는 데에 쓰이는 명칭들은 현재의 지식에 비추어 보면 부적절하다. 원생대 이전에도 원시 생물들이 있었고, 시원대는 예전에 생각했던 것과 달리 황량하지 않았기 때문이다. 이 지면이 생명의 역사를 다루기 위한 곳은 아니지만, 지각판을 다룰 때 생명 이야기를 하지 않을 수 없다. 앞으로 밝혀지겠지만 생명체와 땅은 서로 뒤얽혀 있기 때문이다. 살아 있는 생물들은 단지 이동하는 조각 그림 같은 지각판 위에 탄 승객이 아니라, 더 적극적인 역할을 해왔다. ”
『살아 있는 지구의 역사』 pp.409~410, 리처드 포티 지음, 이한음 옮김
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“ 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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“ 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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'철은 산소와 결합하고 싶어서 안달하는 원소이다.'
'탐욕스러운 철 이온들 사이에서 산소를 빼앗으려는 쟁탈전' 이런 표현도 재미있고요. ㅎㅎ
'두꺼운 담요' - 질식을 일으키는 대기
'끈끈한 융단' - 미생물이 모인 것
'층층히 쌓은 작은 케이크 더미' - 스트로마톨라이트 .. 같은 비유적 표현들이 재미있습니다.
“ 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 여기저기 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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“ 아마 미생물은 지구 역사 초기에 육지에도 정착했겠지만, 세계를 바꿈으로써 복잡한 육상 생태계가 들어설 먹이와 물리적 구조를 제공한 것은 식물이었다. 오늘날 약 40만 종의 육상식물은 지구 광합성의 절반과 지구 총 생물량의 약 80퍼센트를 차지한다. 사실 지구를 초록으로 뒤덮은 식물은 우주에서도 보이는 우리 행성의 주된 특징 중 하나다. ”
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 p.171, 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮김
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고대에는 미생물, 현재는 식물을 영양분으로 대부분의 생명체가 생명을 유지하는군요.
우리는 모두 식물에 기생해서 살고 있다는 말을 어딘가에서 들은 것 같아요.
“ 포트의 또 다른 팬은 미국의 영화감독 폴 토머스 앤더슨Paul Thomas Anderson이다. 1999년에 만든 영화 <매그놀리아Magnolia>에서 앤더슨 감독은 영화사상 가장 충격적인 장면을 창조해냈다. 영계만 한 크기의 약 1.8킬로그램짜리 개구리들이 폭우 속에서 툭툭 떨어지는 괴기스러운 장면을 만든 것이다. 처음에는 마치 몇 마리의 토실토실한 개구리가 아홉 갈래 플롯에 결부된 등장인물들의 창문 너머로 패대기쳐지고 있는 듯 보였다. 그러다 카메라가 밤에 수중 등이 켜진 수영장 장면을 잡을 때 어마어마한 스케일이 비로소 드러난다. 망치로 내려치듯 쏟아지는 비와 함께 수천 마리의 거대한 개구리들이 수영장으로 떨어지면서 주변의 덱과 다이빙대를 철퍼덕 내리치고 나무에 충돌하며 거리 위로 쿵쿵 떨어져 결국 길에는 개구리 사체가 그득 쌓인다.
앤더슨은 종말을 연상케 하는 이 개구리 비 장면에 대한 영감을 준 인물이 포트였다고 말한다. 앤더슨은 포트가 써놓은 개구리 관련 글을 통해 출애굽기를 읽게 되었다. <매그놀리아>에는 포트주의자 카메오들이 잔뜩 나온다. 가령 이 영화에 나오는 신동은 도서관에 앉아 TV 퀴즈 프로그램 출연 준비를 하면서 포트의 『길들이지 않은 재능』을 읽고 있다. 앤더슨 감독은 「버라이어티Variety」와의 인터뷰에서 "찰스 포트는 '메고니아Megonia'의 존재를 믿었어요. 하늘에 있는 신화의 장소인 메고니아는 물질이 올라가 다시 땅으로 떨어지기 전에 머무는 곳입니다. <매그놀리아>는 그것에 바치는 작은 헌사에요. 좀 우스꽝스럽게 들리겠지만 포트는 개구리의 건강 상태로 한 사회를 판단할 수 있다고 믿었습니다. 제게는 그것이 그다지 미친 소리 같지 않습니다."라고 말했다. ”
『비 (RAIN) - 자연.문화.역사로 보는 비의 연대기』 pp.423~424, 신시아 바넷 지음, 오수원 옮김
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“ 개구리는 정말로 비를 부르거나 최소한 비를 예보하는 것 같다. 19세기 과학 저널리스트들은 유럽인들이 긴 유리 항아리에 청개구리를 잡아넣고 일기예보자로 활용했다고 보고한 바 있다. 한 기록자에 의하면 개구리는 '기압 적응 성향'을 갖고 있기 때문에 맑은 날에는 항아리에 넣어놓은 작은 사다리를 기어 올라가고, 폭풍우가 다가올 때는 물 아래 웅크리고 앉아 있다는 것이다.
루이지애나에서 크리올(Creole, 루이지애나에서는 프랑스계 또는 에스파니아계 이민의 자손을 일컬음-옮긴이)들은 "비가 오면 황소개구리가 운다."고 말한다. 나의 고향 플로리다에서는 여름 폭풍우가 오기 전 개구리들의 황홀경에 빠진 울음소리가 앙상블을 이루며 점점 커진다. 일기예보를 기막히게 해내는 이 합창에는 다람쥐개구리의 비를 부르는 소리(비를 부른다는 이름에 딱 걸맞게 야단스레 울어댄다) 그리고 초록청개구리의 소리가 포함된다. 초록청개구리가 비를 부르는 소리는 남부 사람들의 주장으로는 "프라이드 베이컨, 프라이드 베이컨!fried bacon, fried bacon!"처름 들린다고 한다.
남부의 많은 주민들은 청개구리를 죄다 비개구리라 부른다. 비가 오는 때에 맞춰 이 거대한 합창은 비를 부르는 소리에서 짝짓기를 갈구하는 소리로 변한다. 개구리들은 대개 '나무 그루터기가 떠다닐 정도의 폭우stump-floating storm'를 기다려 짝짓기를 한다는 것이 플로리다의 동식물 연구가 아치 카Archie Carr의 설명이다. 새로 생긴 빗물 웅덩이에 알을 낳는 개구리들은 기존의 연못에 도사리고 있는 육식 수생곤충과 딱정벌레 등의 적으로부터 알을 지켜야 한다.
사회의 건강 상태를 개구리의 건강 상태로 판단할 수 있다는 포트의 말이 옳다면 우리는 가혹한 판결을 앞두고 있는 셈이다. 지난 2,500만 년 동안 개구리들은 커다란 변화 없이 현재의 상태로 생존해왔다. 큰 가뭄과 비와 빙하기와 소행성의 공격에도 살아남은 것이다. 그러나 정작 오늘날 개구리는 멸종 위기에 처해 있다. 현대 들어 개구리 비가 귀해진 것도 아마 이런 이유 때문일 것이다. 1980년대 이후 200여 종의 개구리가 멸종했고 살아남은 양서류의 3분의 1 이상도 멸종의 위협을 받고 있다. 이는 과학자들이 여섯 번째 대멸종(현재의 생물의 멸종 속도를 과거의 다섯 번의 멸종 사태에 견주어 새로운 멸종의 시기가 다가온다는 주장-옮긴이)이라 부르는 더 큰 재앙의 일부다.
비를 사랑하는 이 작은 생물지표는 인류에게 뭔가 말하려 애쓰고 있음이 분명하다. ”
『비 (RAIN) - 자연.문화.역사로 보는 비의 연대기』 pp.425~426, 신시아 바넷 지음, 오수원 옮김
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개구리 울음소리를 들을 수 있는
여행스케치의 '별이 진다네' 입니다.
https://www.youtube.com/watch?v=ciBisqVQ6xc
어제는 별이 졌다네
나의 가슴이 무너졌네
별은 그저 별일 뿐이야
모두들 내게 말하지만
오늘도 별이 진다네
아름다운 나의 별 하나
별이 지면 하늘도 슬퍼
이렇게 비만 내리는 거야
나의 가슴속에 젖어오는 그대 그리움만이
이 밤도 저 비 되어 나를 또 울리고
아름다웠던 우리 옛일을 생각해 보면
나의 애타는 사랑 돌아올 것 같은데
나의 꿈은 사라져가고 슬픔만이 깊어 가는데
나의 별은 사라지고 어둠만이 짙어 가는데
나의 가슴속에 젖어오는 그대 그리움만이
이 밤도 저 비 되어 나를 또 울리고
아름다웠던 우리 옛일을 생각해 보면
나의 애타는 사랑 돌아올 것 같은데
나의 꿈은 사라져가고 슬픔만이 깊어 가는데
나의 별은 사라지고 어둠만이 짙어 가는데
어둠만이 더 짙어 가는데
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