여섯번째대멸종

[박대선]

여섯번째대멸종 을 읽었다. 아이슬란드의 전통가옥은 터프하우스(Turf House, 아이슬란드어: Torfbær)라고 한다. 흙과 잔디(떼, turf)를 벽과 지붕에 쌓아 만든 전통 가옥이다. 나무가 부족했던 아이슬란드에서 풍부한 흙과 잔디를 건축 재료로 활용하면서 발전했다. 두꺼운 잔디 지붕과 벽으로 뛰어난 단열 효과를 제공해 혹독한 겨울 추위를 견딜 수 있다. 내부 골조는 주로 자작나무나 유목으로 만들고, 그 위를 흙과 잔디로 덮었다. 여러 개의 작은 건물을 복도로 연결한 형태가 많아 주거 공간, 창고, 축사를 함께 구성했다. 터프하우스는  9세기 바이킹 정착 시기부터 사용되기 시작했고 14세기 이후 현재 우리가 흔히 보는 터프하우스 형태로 발전했다. 20세기 들어 콘크리트와 목조 건물이 보급되면서 대부분 사라졌지만, 일부는 문화유산으로 보존되고 있다. 가장 유명한 터프하우스로는 Glaumbær Turf Farm와 Keldur가 있으며, 현재는 박물관이나 문화유산으로 공개되어 아이슬란드 전통 생활상을 보여주고 있다. 98
 
이리듐(Iridium, Ir)은 원자번호 77번의 백금족 금속으로, 자연에서 가장 희귀하고 내식성이 뛰어난 금속 중 하나다. 은백색의 밀도 약 22.56 g/cm³로, 가장 무거운 금속 중 하나다. 녹는점은 약 2,446°C고 산과 부식에 매우 강하며 높은 온도에서도 안정적이고 매우 단단하기에 가공이 어렵다. 활용 분야는 
* 항공우주 산업: 고온 환경에서 사용하는 부품 * 점화 플러그: 자동차의 고성능 점화 플러그 전극
* 화학 촉매: 내구성이 필요한 촉매 * 실험 장비: 고온 도가니, 전극 등
지구에서는 매우 희귀하지만, 약 6,600만 년 전 소행성 충돌의 증거를 찾는 데 중요한 역할을 했다. 전 세계의 특정 지층에서 이리듐 농도가 비정상적으로 높게 발견되며, 이는 공룡 대멸종을 일으킨 소행성 충돌 가설을 뒷받침하는 주요 증거 중 하나다. 122

고생대, 중생대, 신생대는 시간을 임의로 나눈 것이 아니라, 지구 생물상이 크게 바뀐 시점을 기준으로 구분한다. 특히 대멸종이 가장 중요한 경계다.
# 고생대 (약 5억 4,100만~2억 5,200만 년 전); 바다에서 생물이 크게 번성. 물고기, 양서류, 초기 파충류가 등장했고 식물이 육지로 진출. 지구 역사상 가장 큰 페름기 말 대멸종으로 막을 내렸다. 해양 생물의 약 90% 이상이 멸종.
# 중생대 (약 2억 5,200만~6,600만 년 전); 흔히 공룡의 시대라고 불린다. 최초의 포유류와 새도 등장. 거대한 소행성 충돌로 인한 백악기 말 대멸종이 일어나 비조류 공룡이 멸종.
# 신생대 (약 6,600만 년 전~현재); 공룡이 사라진 뒤 포유류와 조류가 크게 번성. 영장류가 진화했고 결국 인류가 등장. 현재도 신생대에 속한다.
지질학자들은 암석층을 조사하면서 특정 시점에 화석이 갑자기 크게 바뀌는 것을 발견했다. 이는 대규모 환경 변화나 대멸종이 있었다는 증거다. 그래서 시대의 경계를 생물군이 급격히 교체된 시점으로 정했다.

'지구 최악의 시기'는 어떤 기준으로 보느냐에 따라 달라진다. 대표적인 후보는 다음과 같다.
1. 페름기 말 대멸종(약 2억 5,200만 년 전) – 가장 치명적인 시기; '대멸종의 왕'. 해양 생물의 약 90%, 육상 척추동물의 약 70%가 사라졌다. 대규모 화산 활동으로 인해 이산화탄소가 급증했고, 극심한 온난화와 산성비, 바다의 산소 부족이 겹쳐 생태계가 거의 붕괴했다.
2. 하데스 시대(약 46억~40억 년 전) – 생명체가 살기 가장 어려웠던 시기; 지구가 막 형성된 직후로 표면은 대부분 용암으로 덮여 있었다. 운석 충돌이 끊이지 않았고 기온도 매우 높았다. 현재와 같은 생명체가 살 수 있는 환경은 아니었다.
3. 소행성 충돌과 공룡 멸종(약 6,600만 년 전); 거대한 소행성이 충돌하면서 대규모 산불과 쓰나미, 먼지로 인한 '충돌 겨울'이 이어졌다. 비조류 공룡을 포함해 당시 생물종의 약 75%가 멸종. 이리듐이 풍부한 지층이 이 충돌의 중요한 증거로 알려져 있다.
4. 인류 기준의 최악의 시기; 약 7만 4천 년 전의 초화산 폭발(토바 화산)이나, 대기근, 전염병, 전쟁이 겹친 역사적 시기들이 후보로 거론된다. 125

현재 가장 널리 받아들여지는 공룡 멸종의 원인은 거대한 소행성 충돌이다. 다만 최근 연구에서는 여기에 대규모 화산 활동이 함께 영향을 미쳤을 가능성도 제기된다.
1. 소행성 충돌(가장 유력한 원인); 약 6,600만 년 전, 지름 약 10km의 소행성이 현재 멕시코 유카탄반도에 충돌했다. 햇빛이 감소하여 식물이 줄어들고 초식 공룡이 아사했으며, 이를 먹던 육식 공룡도 연쇄적으로 멸종했다. 이 충돌로 인해 다음과 같은 일이 벌어졌다.
* 엄청난 폭발과 지진 * 수백 미터 높이의 쓰나미 * 전 세계적인 산불 * 먼지와 황산 에어로졸이 대기권을 뒤덮음 * 햇빛이 수개월~수년 동안 크게 감소 * 광합성이 중단되어 먹이사슬 붕괴

2. 화산 활동의 영향; 같은 시기에 현재 인도의 데칸 트랩 지역에서는 수십만 년에 걸친 대규모 화산 분출이 있었다. 이로 인해
* 이산화탄소 증가 * 기후 변화 * 산성비 * 해양 환경 변화 등이 발생해 생태계가 이미 약해져 있었을 가능성이 있다.

3. 왜 공룡만 멸종했을까?; 공룡만 멸종한 것은 아니다. 당시 생물종의 약 75%가 사라졌다.
멸종한 생물;  * 비조류 공룡 * 익룡 * 암모나이트 * 많은 해양 파충류
살아남은 생물;  * 새(조류 공룡의 후손) * 작은 포유류 * 악어 * 거북 * 일부 양서류와 어류
작은 포유류는 몸집이 작고 먹이 선택의 폭이 넓었으며 굴속에서 생활하는 종도 많아 극심한 환경 변화에서 살아남기 유리했던 것으로 여겨진다. 137
          
지질학에서 대(代, Era), 기(紀, Period), 세(世, Epoch)는 지질시대를 계층적으로 나눈 단위다. 이들의 구분은 단순히 기간의 길이가 아니라 지구 환경과 생물상의 큰 변화를 기준으로 한다.
1. 대(代, Era); 가장 큰 구분 중 하나로, 생물계의 대규모 변화를 기준으로 나눈다. 예를 들어
* 고생대: 해양 생물의 번성과 육상 진출
* 중생대: 공룡의 번성
* 신생대: 포유류와 조류의 번성
각 대의 경계에는 대개 대멸종과 같은 전 지구적 사건이 있다. 고생대 → 중생대: 페름기 대멸종, 중생대 → 신생대: 백악기 대멸종

2. 기(紀, Period); 대 안을 더 세분한 단위다. 대규모 멸종만큼은 아니지만, 새로운 생물군의 등장, 기후 변화, 대륙 이동 등 중요한 변화가 기준이 된다. 예를 들어 고생대는 캄브리아기, 오르도비스기, 실루리아기, 데본기, 석탄기, 페름기로 나뉜다.
3. 세(世, Epoch); 기를 다시 세분한 단위다. 비교적 작은 규모의 변화, 예를 들어 빙하기와 간빙기의 반복, 기후 변화, 해수면 변화, 주요 생물군의 진화 등을 기준으로 구분한다. 예를 들어 신생대 제4기는 플라이스토세(홍적세): 반복적인 빙하기, 홀로세(충적세): 현재의 간빙기로 나뉜다.

# 구분 기준 요약
| 단위        | 구분 기준            | 대표적인 사건                |
| 대(代)  | 생물계의 대전환, 대멸종    | 페름기 대멸종, 백악기 대멸종       |
| 기(紀)  | 생물군·기후·대륙의 큰 변화  | 캄브리아기 생물 다양화, 공룡의 출현 등 |
| 세(世)  | 비교적 작은 기후·환경 변화  | 빙하기, 간빙기, 인류의 출현 등     |

# 현재의 지질시대; 현재 우리가 살고 있는 시기는 다음과 같이 구분된다. 신생대(代) 제4기(紀) 홀로세(世). 즉, '대 → 기 → 세'로 갈수록 더 세밀한 시간 구분이며, 각 경계는 국제 지질학계에서 암석 기록, 화석 변화, 기후 변화 등을 종합적으로 분석해 정한다. 특히 오늘날에는 이러한 경계를 국제적으로 통일하기 위해 지층에서 특정 기준점을 정하는 GSSP(Global Boundary Stratotype Section and Point, 일명 '황금못') 제도를 사용한다. 167

2050년을 기준으로 보면, 전 세계 평균 해수면이 약 20~30cm 상승하더라도 도시마다 위험은 크게 다르다. 해수면 상승 자체보다 지반 침하, 폭풍해일, 만조(고조), 강 홍수가 함께 작용하기 때문이다. 한국의 주요 도시를 중심으로 보면 다음과 같다.
| 도시           | 2050년 침수 위험  | 주요 원인                     |
| 인천       | 높음           | 갯벌·저지대, 조석 간만의 차가 큼, 폭풍해일 |
| 부산       | 높음           | 해안 저지대, 태풍, 해수면 상승        |
| 목포       | 높음           | 낮은 지대와 높은 조차              |
| 여수       | 중~높음         | 항만 지역 침수 가능성 증가           |
| 창원(마산만)  | 높음           | 만(灣) 지형으로 해일 증폭 가능        |
| 포항       | 중~높음         | 태풍과 폭풍해일                  |
| 울산       | 중간           | 산업단지 해안 지역 노출             |
| 제주       | 지역별 차이       | 항만과 저지대 중심 영향             |

# 해외 주요 도시
* 마이애미: 매우 높은 위험. 석회암 지반 때문에 바닷물이 지하로도 침투.
* 자카르타: 매우 높은 위험. 해수면 상승보다 지반 침하가 더 심각하며 일부 지역은 연간 수 cm씩 내려앉고 있다.
* 방콕: 높은 위험. 지반 침하와 해수면 상승이 동시에 진행.
* 상하이: 높은 위험. 거대한 삼각주에 위치해 방조시설 강화가 진행 중.
* 뉴욕: 높은 위험. 허리케인에 의한 폭풍해일 위험이 증가.
* 암스테르담: 자연적 위험은 높지만, 세계 최고 수준의 방조시설과 수자원 관리로 위험을 크게 줄이고 있다.

# 한국에서 가장 우려되는 지역; 국내에서는 특히 다음 지역들이 장기적으로 취약한 것으로 평가된다.
* 인천 연안(송도 일부 포함) * 부산 해운대·수영만·낙동강 하구 * 목포·영산강 하구 * 마산만 일대 * 여수·광양만 일부 산업단지
다만 이는 도시 전체가 물에 잠긴다는 의미는 아니다. 대부분은 해안 저지대와 항만, 하천 하구에서 침수 빈도가 증가한다는 뜻. 방조제 증설, 배수시설 개선, 해안 방재사업 등에 따라 실제 피해 규모는 크게 달라질 수 있다. 2050년보다 더 장기인 2100년에는 고배출 시나리오에서 평균 해수면이 약 0.6~1.0m 상승할 가능성이 있어, 현재의 해안 방재 체계만으로는 대응이 어려운 지역이 크게 늘어날 것으로 전망된다. 172

제2생물권(Biosphere 2)은 지구 생태계를 인공적으로 재현한 세계 최대 규모의 밀폐형 생태계 실험 시설이다. 미국 애리조나주 오라클에 건설되었으며, 우주나 다른 행성에서 인간이 자급자족하며 생활할 수 있는지를 연구하기 위해 만들어졌다. 건설 기간은 1987~1991년이고 약 1.27헥타르(3.14에이커)의 밀폐 공간에 열대우림, 사막, 초원, 습지, 맹그로브, 인공 바다(산호초 포함), 농경지, 주거 공간 등으로 이루어져 있다. 1991년부터 1993년까지 8명의 연구원이 외부와 거의 완전히 차단된 상태로 약 2년간 생활하며 식량 생산, 물과 공기의 순환, 폐기물 재활용 등을 시험했다. 하지만 시간이 지나면서 산소 농도가 예상보다 크게 감소하고, 이산화탄소 농도가 변동했으며, 농작물 생산량 부족과 생태계 불균형 등의 문제가 발생했다. 이러한 결과는 완전한 폐쇄형 생태계를 유지하는 것이 매우 어렵다는 점을 보여주었다. 

오늘날 제2생물권은 폐쇄 생활 실험 시설이 아니라 기후 변화, 생태계, 물 순환 등 지구환경을 연구하는 과학 연구시설로 활용되고 있다. 참고로 이름의 의미는 다음과 같다.
* 제1생물권(Biosphere 1): 우리가 살고 있는 지구 전체의 생물권
* 제2생물권(Biosphere 2): 지구 생태계를 본떠 만든 인공 생태계. 200

BDFFP(Biological Dynamics of Forest Fragments Project)는 산림 파편화 생태동태 연구 프로젝트 또는 열대우림 파편화 장기생태연구라고 할 수 있다. 이 프로젝트는 브라질 마나우스 인근의 아마존 열대우림에서 1979년에 시작된 세계적으로 유명한 장기 생태 연구다. 연구 목적은 
대규모 숲이 개발 등으로 인해 작은 조각(파편)으로 나뉘었을 때 생물과 생태계에 어떤 변화가 일어나는지를 조사하는 것이다. 주요 연구 결과로 숲 조각이 작을수록 생물다양성이 감소. 새, 포유류, 곤충, 식물 등 많은 종이 점차 사라짐. 숲 가장자리(Edge Effect)의 영향이 큼. 가장자리에서는 기온이 높아지고 습도가 낮아지며 바람이 강해져 큰 나무가 쉽게 죽고 식생이 변함. 숲이 서로 연결되어 있으면 생물 보전에 유리. 숲 사이를 연결하는 통로나 2차림이 있으면 동식물이 이동할 수 있어 종의 감소를 줄일 수 있다. 훼손된 숲도 시간이 지나면 일부 회복. 숲이 다시 자라면서 일부 동식물이 돌아오지만, 원래 상태로 완전히 회복되기까지는 매우 오랜 시간이 걸림.

BDFFP는 산림 파편화(forest fragmentation)가 생태계에 미치는 영향을 가장 오랫동안 연구한 프로젝트로 평가받는다. 이 연구 결과는 다음과 같은 산림 보전 정책의 근거가 되었다; 보호구역을 가능한 한 크게 지정하기, 숲과 숲을 연결하는 생태통로(Ecological Corridor) 조성하기,
숲 가장자리의 면적을 최소화하도록 개발 계획 수립하기, 생물다양성 보전 정책 수립에 과학적 근거 제공하기. 즉, BDFFP는 "숲이 잘게 나뉘면 생태계가 어떻게 변하는가?"를 수십 년 동안 연구하여 산림 보전의 핵심 원칙을 마련한 대표적인 장기 생태 연구 프로젝트다. 250

빙하기(특히 지구 역사에서 반복적으로 나타난 대규모 빙하기)의 원인은 하나가 아니라 여러 요인이 함께 작용한 결과다. 주요 원인은 다음과 같다.
1. 지구 공전 궤도와 자전축 변화(밀란코비치 주기); 지구가 태양을 도는 방식은 아주 긴 시간에 걸쳐 조금씩 변한다. 이 변화로 여름철 북반구 고위도의 햇빛 양이 줄어들면 겨울에 쌓인 눈이 녹지 않고 남아 빙하가 성장할 수 있다.
* 공전 궤도의 변화(약 10만 년 주기): 지구 궤도가 원형에 가까운지 타원에 가까운지가 변함
* 자전축 기울기 변화(약 4.1만 년 주기): 계절의 강도가 달라짐
* 자전축 방향 변화(약 2.6만 년 주기): 계절이 나타나는 시기가 변함

2. 대기 중 온실가스 변화; 이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄) 같은 온실가스 농도가 낮아지면 지구가 방출하는 열이 늘어나 기온이 내려간다. 빙하기 동안에는 해양이 CO₂를 더 많이 흡수하거나 생물·화학적 순환 변화로 대기 중 온실가스가 감소하면서 냉각이 강화되었다.
3. 대륙의 위치 변화(판 이동); 수천만 년에 걸친 대륙 이동도 빙하기 발생에 영향을 준다. 예: 대륙이 극지방에 위치하면 얼음이 형성되기 쉬움. 대륙 배치가 바뀌면 해류 흐름이 변해 지구 열 분배가 달라짐
4. 해류 변화; 바다의 순환은 적도에서 극지방으로 열을 운반한다. 따뜻한 해류가 약해지거나 차가운 해류가 강해지면 극지방이 냉각되어 빙하가 확대될 수 있다.

5. 화산 활동과 지각 변화; 장기간에 걸쳐 화산 활동은 CO₂를 방출해 온난화를 일으킬 수 있지만, 화산재가 대기 중에 퍼지면 단기간 냉각 효과를 낼 수 있다. 또한 산맥 형성은 암석 풍화를 증가시켜 대기 중 CO₂를 줄이는 역할을 할 수 있다.
6. 빙하 자체의 되먹임 효과; 얼음은 햇빛을 잘 반사한다(높은 알베도). 얼음 증가 → 햇빛 반사 증가 → 지구 냉각 → 얼음 확대. 반대로 얼음 감소 → 태양열 흡수 증가 → 온난화라는 순환이 일어난다.
정리하면 빙하기는 주로 지구 궤도 변화가 시작 신호를 만들고, 온실가스 변화·해류 변화·빙하 반사 효과 같은 요인이 증폭시키는 과정으로 이해된다. 최근의 빙하기(약 260만 년 동안 반복된 빙기)는 특히 이러한 요인들의 상호작용으로 설명된다. 323

지구의 공전 주기(지구가 태양을 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간)가 변하는 이유는 주로 태양과 행성들의 중력 상호작용 때문이다. 다만 변화 폭은 매우 작고, 수천~수십만 년에 걸쳐 조금씩 일어난다. 주요 원인은 다음과 같다.
1. 다른 행성들의 중력 영향; 태양 주위를 도는 것은 지구만이 아니다. 목성, 토성 같은 큰 행성도 강한 중력을 가지고 있어 지구의 궤도를 아주 조금씩 흔든다. 행성들이 서로 다른 위치에 있을 때마다 지구에 작용하는 중력이 달라지고 그 결과 지구 궤도의 모양(타원 정도)이 조금 변하기에 이 변화가 약 10만 년 주기의 궤도 이심률 변화로 나타남

2. 태양과 지구 사이 거리 변화; 지구 궤도는 완벽한 원이 아니라 약간 찌그러진 타원이다. 태양에 가까울 때 지구는 더 빠르게 움직이고(케플러의 제2법칙) 궤도의 찌그러짐이 변하면 1년의 길이도 아주 미세하게 달라질 수 있다.
3. 태양 질량의 변화; 태양은 빛과 태양풍으로 에너지를 방출하면서 아주 조금씩 질량을 잃고 있다. 태양 질량 감소 → 태양의 중력이 약해짐 → 지구 궤도가 조금 멀어지기에 공전 주기가 아주 느리게 증가. 하지만 이 효과는 매우 작아서 현재 지구의 1년 길이에 미치는 영향은 미미하다.
4. 태양계 전체의 장기적인 중력 변화; 태양계는 완벽히 고정된 구조가 아니라, 수억 년 동안 행성들이 서로 영향을 주고받는 역학적 시스템이다. 이런 변화가 누적되어 행성 궤도의 미세한 변화를 만든다. 다만 중요한 점은, 빙하기를 만드는 밀란코비치 주기에서 말하는 "공전 변화"는 1년의 길이가 크게 변한다는 뜻이 아니다. 주로 변하는 것은: 지구 궤도의 모양(이심률), 자전축의 기울기, 자전축이 향하는 방향이며, 이것들이 지구에 들어오는 계절별 햇빛 분포를 바꾸어 빙하기의 타이밍에 영향을 준다. 331

한국에서 석회동굴이 많은 대표 지역 3곳은 다음과 같다. 삼척 · 단양 · 영월이 한국의 대표적인 석회동굴 밀집 지역인데 이 지역들은 모두 과거 얕은 바다에서 만들어진 석회암층이 넓게 분포한다는 공통점이 있다.
1. 강원도 삼척 지역 04:09; 동해안의 석회암 지대가 넓게 분포해 있으며 국내 최대급 석회동굴이 많다. 대표 동굴: 환선굴, 대금굴
2. 충청북도 단양 지역 03:13; 남한강 주변에 발달한 석회암 지형으로 동굴 관광지가 많다. 대표 동굴: 고수동굴, 천동동굴
3. 강원도 영월 지역 03:11; 고생대 석회암층이 발달해 다양한 카르스트 지형과 석회동굴이 나타난다. 대표 동굴: 고씨동굴 334

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· 추천의 글_ 최재천 교수; · 추천의 글_ 이정모 관장; · 이 책을 향한 찬사
프롤로그
CHAPTER 1 여섯 번째 대멸종 27
CHAPTER 2 마스토돈의 어금니 52
CHAPTER 3 원조 펭귄 84
CHAPTER 4 암모나이트의 운명 115
CHAPTER 5 인류세에 오신 것을 환영합니다 144
CHAPTER 6 우리를 둘러싼 바다 169

CHAPTER 7 중독된 바다 187
CHAPTER 8 숲과 나무 218
CHAPTER 9 육지의 섬 250
CHAPTER 10 신 판게아 276
CHAPTER 11 코뿔소에게 초음파 검사를 306
CHAPTER 12 광기의 유전자 330
CHAPTER 13 희망을 찾아서 360
감사의 글; 주; 참고 문헌; 사진 및 그림 출처