고대의 멸종으로 인해 작은 물고기가 주를 이루게 되었다고

[사이언스 데일리] 새로운 연구에 의하면 3억 5천9백만 년 전 한겐버그 멸종으로 알려진 대량멸종으로 인해 지구의 척추동물 군집에 급격한 변화가 일어나 오래도록 지속되었다고 한다.

(2015년 11월 12일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 펜실베니아 대학

한겐버그 대량멸종 이후 큰 물고기들은 대부분 멸종하고 작은 물고기들이 바다를 지배하게 되었다. Credit: Bob Nicholls

한겐버그 대량멸종 이후 큰 물고기들은 대부분 멸종하고 작은 물고기들이 바다를 지배하게 되었다. Credit: Bob Nicholls

시절이 좋을 때는 큰 물고기가 더 유리하다. 하지만 재난이 일어난 후에는 작은 물고기인 편이 낫다.

펜실베니아 대학의 로렌 살란이 주도한 새로운 연구에 따르면 한겐버그 멸종으로 알려진 3억 5천9백만 년 전의 대량멸종으로 인해 지구의 척추동물 군집에 급격한 변화가 일어나 오래도록 지속되었다고 한다. 이전에는 커다란 생명체가 일반적이었지만 최소한 멸종 이후 4천만 년 동안 눈에 띄게 작은 물고기들이 바다를 지배했다.

“커다란 동물들이 번성하는 생태계는 사라지고 큰 물고기가 일부 남아있을 수는 있었겠지만 그 외에는 모두가 정어리 정도 크기였습니다.” 펜실베니아 대학 지구환경과학과 조교수인 살란의 말이다.

이 발견은 작고 빠르게 번식하는 물고기가 멸종 이후의 불안정한 환경에서 커다란 동물들보다 진화적으로 유리했다는 것을 의미하는데, 남획으로 인해 붕괴하고 있는 다수의 현생 어류 개체군들에서 볼 수 있는 경향에도 시사하는 바가 있다. 이 연구는 사이언스 지에 발표되었다.

고생물학자와 진화생물학자들은 오랫동안 동물 몸 크기의 변화를 일으키는 원인에 대해 논쟁해 왔다. 주요 이론 중 하나는 코프의 법칙으로 알려져 있는데, 이 이론에 따르면 어떤 종들로 이루어진 그룹에서 시간이 지남에 따라 몸 크기는 커지게 되어 있으며 이는 몸이 클 경우 잡아먹히는 경우가 줄어들고 먹이를 더 잘 잡을 수 있게 되기 때문이라는 것이다.

다른 이론에 따르면 동물들은 산소 농도가 높아질수록, 혹은 기후가 추워질수록 몸이 커지게 된다고 한다.

또 다른 이론은 릴리풋 효과로 알려져 있는데, 대량멸종 이후에 단기적으로 작은 몸크기를 가지게 되는 경향이 있다는 것이다. 하지만 이 이론은 얼마 되지 않는 수의 종에서만 뒷받침되고 있어서 큰 논쟁거리였다.

이 논문에 따르면 대량멸종 이후 몸크기가 어떻게 변하는 경향이 있는지에 대해 확실한 이해가 없었던 것은, “현재 전지구적 어류 개체군의 쇠퇴를 감안하면 너무나 뚜렷하게 간과되었던 부분이다.”

한겐버그 멸종을 전후한 몸크기 변화 경향을 알아내기 위해 살란과 현재는 메인 대학의 대학원생인 앤드류 K. 갈림버티는 4억 1천9백만 년 전부터 3억 2천3백만 년 전의 기간에 걸치는 1천 1백2십 종의 어류 화석에 대한 자료를 수집했다. 이들은 출판된 논문, 박물관의 표본, 사진 및 부분적으로 남아있는 화석에서 해당 종에 대해 알려져 있는 특징들을 기반으로 전체 몸크기를 외삽하는 방식 등으로 몸크기에 대한 정보를 모았다.

이 화석을 분석한 결과, 코프의 법칙과 잘 맞아들어가게 데본기 동안인 4억1천9백만 년에서 3억5천9백만 년 전까지 척추동물의 몸크기는 점차적으로 증가했다.

데본기 말에는 “판피어류(Placodermi) 의 일종인 절경어류(Arthrodira) 는 날카롭고 거대한 턱을 가지고 있었으며 몸크기가 스쿨버스만했습니다. 또 현생 네발동물, 즉 육상 척추동물의 친척 중에도 거의 그 정도 크기가 되는 것들이 있었습니다.” 살란의 말이다. “작은 척추동물들도 일부 있었지만 바닥에 사는 것부터 최상위 포식자까지 생태계 내 대부분의 척추동물들의 몸크기가 1 미터, 혹은 그 이상이었습니다.”

그리고 대량멸종이 일어나 지구 상의 생명들을 멸절시켰다. 척추동물 종의 97퍼센트가 사라져버렸다. 살란과 갈림버티는 멸종사건 이후 몸크기가 줄었으며 이 경향이 생각했던 것보다 더 오래 — 최소한 4천만 년 동안 — 지속되었다는 것을 알아냈다.

“큰 종들 중 일부는 살아남았지만 대부분은 결국 멸종하고 말았습니다.” 살란의 말이다. “그 결과 바다에 사는 대부분의 상어들은 몸길이 1미터 이내가 되었고, 대부분의 물고기와 네발동물의 몸길이는 10센티미터 이내였습니다. 극단적으로 작아진 거죠. 하지만 이들이 그 이후 인류를 포함하여 모든 지배적인 동물들의 조상이 되었습니다.”

공기 중 산소 농도나 기온과 몸크기를 관련시키는 기존의 이론들이 이들의 발견을 설명할 수 있는지를 알아보기 위해 연구자들은 몸크기의 변화 경향을 당시의 기후 모델과 비교해 보았다.

“기온이나 산소 농도 어느 쪽과도 연관성이 없었습니다. 오늘날은 물론 과거의 척추동물들에 대해 가정해왔던 모든 것을 뒤집어 엎는 것이죠.” 살란의 말이다. “그 대신 이런 경향이 순전히 생태학적인 요인 때문이었다는 이야기가 됩니다.”

연구자들은 추가적인 분석을 통해 표본추출 과정에서 편향이 연구결과에 영향을 끼치지 않았음을 분명히 했으며, 이러한 경향이 주요 계통 뿐 아니라 개별 생태계 내에서도 보인다는 것을 확인했다.

살란은 이 결과가 대량멸종으로 인해 릴리풋 효과, 즉 작은 유기체가 생존에 유리해지는 효과가 생겨 지속되었음을 의미한다고 말한다.

“멸종 이전에는 생태계가 안정적으로 번성해 예를 들면 유기체가 큰 몸집을 가질 때까지 시간을 들여 성장한 후에 번식을 해도 괜찮았습니다.” 살란의 말이다. “하지만 멸종 이후에는 그런 전략이 장기적으로 볼 때 나쁜 전략이었던 거죠. 그래서 작고 빠른 속도로 번식하는 물고기가 전세계를 차지하게 된 겁니다.”

이런 패턴은 불안정한 환경에 놓인 식물 종들에서 볼 수 있는 생물학적 천이 과정과 닮은 꼴이다. 예를 들면 숲에 불이 난 후 빠르게 자라는 풀들이 해당 지역을 먼저 차지하고, 그 다음은 관목이 자라고 나중이 되어서야 커다란 나무가 자리를 잡게 된다. 이 과정이 작은 규모에서 일어날 때는 수십 년 정도면 되지만 연구자들이 관찰한, 수백만 년에 걸쳐 바다에서 일어난 생태계 및 전지구적 규모의 과정과도 잘 맞아들어간다.

전지구적인 어류 개체군의 쇠퇴와 인간에 의한 여섯 번째 멸종 사건의 문턱에 놓여있다고 걱정하는 생태학자들이 있는 것을 감안할 때 살란은 이 결과를 대형 종들이 회복되기까지 얼마나 오랜 시간이 걸릴지에 대한 경고로 받아들여야 한다고 말한다.

“대형 물고기가 무엇때문에 사라지고 있는지, 생태계가 무엇때문에 불안정해지고 있는지는 상관이 없습니다.” 살란의 말이다. “이런 불안정성으로 인해 자연선택의 압력이 변하해 작고 빠르게 번식하는 물고기들은 지속될 가능성이 높아지고, 큰 물고기들이 웬만한 크기로 돌아올 때까지 아주 오랜 시간이 걸릴 수도 있습니다.”

이 연구는 펜실베니아 대학, 칼라마주 칼리지, 미시건 대학 및 미시건 장학회의 연구비 지원으로 이루어졌다.

참고문헌

L. Sallan, A. K. Galimberti. Body-size reduction in vertebrates following the end-Devonian mass extinction. Science, 2015; 350 (6262): 812 DOI: 10.1126/science.aac7373
http://dx.doi.org/10.1126/science.aac7373

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카테고리:번역, 고생대, 고생물학, 사이언스 데일리, 어류

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2 replies

  1. 덩치가 크면 정작 위기 상황에는 대처하기 어려운 것 같습니다. 꼭 진화론적인 측면에서만 그런 것은 아닌 것 같습니다. 글 참 잘쓰시네요.. 잘 보고 갑니다.^^

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