공룡은 소행성 충돌 이전부터 쇠퇴의 길을 걷고 있었다

공룡은 한때 지구상에서 폭넓게 서식하고 있었지만, 약 6600만 년 전에 직경 약 10~15km의 소행성이 지구에 충돌한 영향으로 멸종한 것으로 알려져 있습니다. 그런데 새로운 연구결과에 따르면 '소행성이 충돌하기 전부터 공룡은 쇠퇴하기 시작했을 가능성'을 시사합니다.

Dinosaur biodiversity declined well before the asteroid impact, influenced by ecological and environmental pressures | Nature Communications
https://doi.org/10.1038/s41467-021-23754-0

Dinosaur biodiversity declined well before the asteroid impact, influenced by ecological and environmental pressures

Dinosaurs were in decline before the end, according to new study
https://phys.org/news/2021-06-dinosaurs-decline.html

Dinosaurs were in decline before the end, according to new study

Large Dinosaurs Were Prone to Extinction Way Before The Asteroid, New Study Argues
https://www.sciencealert.com/non-avian-dinosaurs-were-in-decline-before-extinction-asteroid-hit-earth

Large Dinosaurs Were Prone to Extinction Way Before The Asteroid, New Study Argues

약 6600만 년 전, 음속의 60배에 달하는 속도로 대기권에 돌입한 거대한 소행성이 멕시코 유카탄반도에 충돌했습니다. 이 충돌은 핵무기 수십억 개 분량의 에너지가 방출했고 소행성 자체는 증발했으며 반경 약 1500km에 존재하는 모든 것을 소멸시켰습니다.

그 소행성의 60배에 해당하는 질량의 파편이 우주공간에 흩뿌려졌고 진도 11의 충격이 지구 전역에 전해져 인도대륙에서는 3만 년에 걸친 화산폭발이 이어졌고 높이 1000m의 쓰나미가 발생하는 등 놀라운 대참사가 동식물을 덮쳤다고 추정됩니다. 그리고 충돌로 인해 증발한 암석이나 산불로 발생한 재가 태양을 차단했고, 증발한 대량의 유황이 공기 중의 산소와 결합하여 생성된 황산염 에어로졸이 지구를 냉각시킨 결과, 대규모 기후변화가 일어나 대량멸종이 발생한 것으로 간주합니다.

일반적으로 지금까지 번성했던 공룡이 소행성의 충돌로 갑자기 멸종했다는 인식이 있었지만, 고생물학자들 사이에서는 '소행성 충돌 이전부터 백악기 말의 지구에서는 대륙분열에 따른 해수면 상승과 한랭화와 같은 환경의 격변이 발생했고, 공룡은 그 영향으로 멸종해 가고 있었다'라는 가능성에 대한 논의가 이루어져 왔습니다.

2016년에는 '소행성 충돌 이전부터 공룡이 쇠퇴하고 있었다'라는 계통학적 연구가 발표되었습니다만, 이것은 화석기록에 근거한 분석이며 불확실성이 높았기 때문에 논쟁이 되어 왔다는 것. 그래서 프랑스, 영국, 캐나다로 구성된 국제연구팀은 베이지안 통계에 기초한 모델을 사용하여 백악기 시대의 1600개 이상의 공룡화석에 대해 화석데이터의 바이어스와 연대에 관한 불확실성을 고려한 다음 종분화와 멸종비율을 평가했습니다.

분석결과를 나타낸 아래의 그래프는 세로축이 공룡의 종류, 가로축은 시간을 나타내며, 갈색이 'Ankylosauridae(안킬로사우루스과)', 오렌지색 'Ceratopsidae(케라톱스과)', 녹색 'Hadrosauridae(하드로사우루스과), 파란색이 'Dromaeosauridae(드로마에오사우루스과)', 보라색이 'Troodonitdae(트로오돈과), 빨간색 'Tyrannosauridae(티라노사우루스과)'를 나타냅니다. 소행성의 충돌을 나타내는 오른쪽 K-Pg 경계에 이르는 1000만 년 전부터 서서히 공룡의 다양성이 감소하고 있는 것을 알 수 있습니다.

다음의 그래프는 왼쪽은 공룡 전체의 종분화 속도(파란색)와 멸종률(적색)을 나타낸 것, 오른쪽이 공룡 전체의 다양성 비율을 나타낸 것으로, 둘 다 가로축이 시간을 나타냅니다. 두 그래프를 보면 소행성 충돌 이전부터 공룡의 멸종률이 상승하고 다양성이 감소하고 있음을 간파할 수 있습니다.

연구팀에 따르면 소행성이 충돌하는 것보다 1000만 년 이전인 7700만 년 전 무렵부터 공룡의 다양성이 감소하기 시작했다는 것. 프랑스 몽펠리에대학의 진화과학연구소에 소속중인 Fabien Condamine 씨는 "우리는 1억 5000만 년 전부터 6600만 년 전까지의 백악기에 가장 번성한 6가지의 공룡과를 조사했는데, 7600만 년 전부터 그들은 갑자기 하락세를 나타냈습니다. 멸종률은 상승하고 신종 발생률이 감소하는 경우도 있었다"고 말합니다.

백악기 말에 공룡의 쇠퇴는 지구한랭화가 원인일 가능성이 있다며, 연구팀은 논문에서 '이번 결과는 따뜻한 시기는 공룡의 다양화에 유리했지만, 추운 시기는 멸종이 촉진되었다는 것을 나타낸다'고 지적합니다. 특히 대형 공룡은 체온을 안정시키기 위해서는 온난한 기후가 필요했기 때문에 한랭화의 영향을 받기 쉬웠으며 바다거북처럼 온도에 따라 태아의 성별이 변경될 경우에는 자손의 성별에 편향이 생겨 다양성이 상실되었다는 가설에도 힘이 실립니다.

또 공룡의 생태계가 어떻게 쇠퇴해 갔는지를 살펴보면 초식공룡이 먼저 멸종하는 경향을 확인할 수 있었습니다. 초식공룡은 먹이사슬의 하층을 이루고 있었기 때문에 상층에 위치한 육식공룡도 영향을 받았을 가능성이 있다고 합니다.

Condamine 씨는 "이 시기는 생물의 진화에서 중요한 순간이었습니다. 지구는 1억 6000만 년 이상 공룡에 의해 지배되었고 그들이 쇠퇴함과 동시에 포유류를 포함하는 다른 그룹이 지배적이게 되었습니다. 공룡들은 거대했으므로, 모피로 뒤덮인 작은 포유류가 발밑을 서성거려도 눈치채기 어려웠을 것입니다. 그러나 공룡이 멸종하기 이전에 포유류의 수가 증가한 덕에 소행성이 충돌한 이후 오늘 같은 새로운 생태계를 만들 기회를 얻었다"고 말합니다.