4억 년 전, 생물 1차 대멸종 오르도비스기 실루리아기
약 4억 4500만 년 전, 해양생물 속의 49-60%, 종 85% 멸종
약 4억 4500만 년 전, 해양생물 속(genera)의 약 49-60%, 종(species)의 약 85%가 이 시기에 지구상에서 영원히 사라졌었습니다. 1차 생물 대멸종인 오르도비스기-실루리아기 대멸종(Late Ordovician Mass Extinction)이라고 불리는 사건입니다.
이는 현생누대(Phanerozoic) 동안 발생한 소위 '빅 5(Big Five)' 대멸종 중 첫 번째 사건으로, 당시 해양에 국한되어 있던 복잡한 다세포 생명체의 진화적 궤적을 근본적으로 뒤흔든 결정적인 분기점이었습니다.
4억 4500만 년 전, 오르도비스기 대량 멸종 사건 이후 번성했던 해양 생물을 묘사한 그림, 출처: eos.org페름기-트라이아스기 대멸종에 이어 두 번째로 높은 생물 다양성 손실률을 보이며 이 시기는 '오르도비스기 생물 대폭발(Great Ordovician Biodiversification Event, GOBE)'이라 불리는 전례 없는 진화적 방산이 일어났던 시기입니다. 해양 생태계가 문(Phylum) 수준의 다양성을 넘어 강(Class), 목(Order), 과(Family) 수준의 복잡성을 확립하던 시점이기도 했었습니다.
선캄브리아기 후기 이후 해양 동물 과의 다양성, 출처: britannica히르난트절 초기의 빙실(Icehouse)의 전환이라고 불리는 사건이 발생하는데 쉽게 설명하자면 전 지구적인 기후가 온실(Greenhouse) 상태에서 급격한 빙실(Icehouse) 상태로 전환되었습니다. 극지역에 거대한 대륙 빙상이 형성되었고 지구 전체 기온이 급감하면서 해수면은 최대 100m 가까이 하강했습니다.
해수면 하강으로 인해 당시 해양 생물 다양성의 보고였던 대륙붕(Continental Shelf, 해수면과 가까워 햇빛이 들어오는 곳)과 내해(Epeiric Sea, 바닷속 깊은 곳이라 햇빛이 덜 들어오거나 없음)의 서식 면적이 급격히 축소되었습니다.
또한, 수심이 얕아지고 수온이 떨어지면서, 따뜻한 물을 선호하던 저위도 지방의 생물군과 유영성 생물들이 치명적인 타격을 입었습니다. 특히 필석류(Graptolites)와 코노돈트(Conodonts)의 다양성이 급감했으며, 저서성 완족 동물과 삼엽충 중에서도 온난 수역에 특화된 그룹들이 대거 멸종했습니다.
중기에서 후기 오르도비스기까지의 육지, 산악 지대, 얕은 바다, 그리고 심해 분지의 분포, 출처: britannica이후, 차가운 물과 얕아진 수심에서 잘 적응하는 종이 살아남고 득세하기 시작했습니다. 대표되는 종으로 '히르난티아 동물군(Hirnantia Fauna)'이 있고 전 지구적으로 분포하며 멸종한 종들의 생태적 지위를 빠르게 대체했습니다. 그러나 빙하기가 갑작스럽게 끝나고 급격한 온난화가 진행되는 시점으로 전환되자 빙하가 녹아 해수면이 급격히 상승했습니다.
급격한 해수면 상승은 상층화(Stratification) 된 해양 구조를 만들었고, 심해의 무산소 수괴(Anoxic Waters)와 독성 황화수소(Euxinia)를 얕은 대륙붕으로 밀어 올렸습니다. 이 시기, 히르난티아 동물군은 전멸했으며 같은 시기 무산소 환경인 심해에서 살아가던 '폴리오메나 동물군(Foliomena Fauna)' 역시 이 시기에 완전히 사라졌습니다.
Gemini(생성형 ai)가 그린 삼엽충의 모습오르도비스기-실루리아기 대멸종의 원인을 규명하는 것은 오랫동안 지질학계의 난제였습니다. 대기 중 이산화탄소 농도가 현재의 8~16배에 달했음에도 불구하고 어떻게 빙하기가 시작되었는지, 그리고 빙하기와 온난화가 왜 그토록 급격하게 교차했는지에 대한 명쾌한 설명이 필요했기 때문입니다. 최근의 연구들은 화산 활동, 풍화 작용, 그리고 해양 화학의 변화가 얽힌 복잡한 피드백 루프를 그 해답으로 제시하고 있습니다.
최근 전 세계 주요 지층에서 발견된 수은(Hg) 농도가 급증한 것을 알게 되었는데 수은은 화산 폭발 시 가스 형태로 방출되어 전 지구적으로 확산된 후 퇴적물에 고정됩니다. 미국 네바다, 중국 남부, 폴란드(Holy Cross Mountains), 스코틀랜드(Dob's Linn) 등지에서 수행된 연구에 따르면, 이 시기 높은 수은 농도가 관측되었습니다. 특히, 이 수은이 육상 식생이나 유기물 분해가 아닌, 화산 기원임이 밝혀져 LOME가 다른 제5차 대멸종들과 마찬가지로 화산 활동에 의해 촉발되었음을 시사합니다.
Gemini(생성형 ai)가 그린 오르도비스기-실루리아기 대멸종 사건화산 활동은 이산화황(SO2)과 이산화탄소(CO2)를 동시에 방출합니다. SO2는 에어로졸을 형성하여 햇빛을 차단, 단기적인 '화산 겨울'과 냉각을 유발할 수 있으며 CO2는 장기적인 온난화를 유발합니다. 일부 모델링 연구는 LOME 초기의 대규모 화산 활동이 규산염 풍화로 인해 이미 취약해진 기후 시스템에 결정적인 냉각 효과를 제공하여 빙하기를 촉발했을 가능성을 제시하고 있습니다.
또한, 빙하기 동안 지속된 화산 활동으로 축적된 CO2는 결국 임계점을 넘어 히르난트절 말기의 급격한 온난화를 이끄는 원동력이 되었습니다. 그 결과, 완족동물은 전체 과 중 3분의 1이 멸종, 부유성 군체 동물인 필석인 해양 플랑크톤의 90% 가까이 멸종, 이 시기 바다를 지배하던 삼엽충의 멸종, 산호와 암초 생태계도 거의 초토화되었습니다. LOME 이후 해양 생태계가 이전 수준의 다양성을 회복하는 데는 약 500만 ~ 1,000만 년이라는 긴 시간이 소요되었습니다.
출처
※ 이 콘텐츠는 정확한 정보 전달을 위해 AI 리서치 도구의 도움을 받아 작성되었습니다.
https://eos.org/articles/tiny-algae-may-have-prompted-a-mass-extinction
https://www.britannica.com/science/Ordovician-Silurian-extinction
https://en.wikipedia.org/wiki/Late_Ordovician_mass_extinction
https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/48/8/777/586486/Late-Ordovician-mass-extinction-caused-by
https://www.researchgate.net/publication/328795078_Climatic_and_oceanic_changes_during_the_Middle-Late_Ordovician_transition_in_the_Tarim_Basin_NW_China_and_implications_for_the_Great_Ordovician_Biodiversification_Event
https://academic.oup.com/nsr/article/11/1/nwad319/7478030
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10799725/
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3345012/
https://www.scup.com/doi/10.1111/let.12360
https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-geo.2024.100124