차시명: 11주차 제3강

주제: 제 5장 화석연료, 3부 – 지구상의 생물 – 과거와 현재 2

동기 유발: 육상에 척추동물은 언제 나타났으며, 이들이 어떻게 진화해서 공룡이 되었을까요?  포유류는 언제 나타났으며, 그로부터 우리 인류는 또 언제 출현하였을까요?  공룡을 비롯하여 예전에 살던 그 많은 신기한 동물들은 어떤 이유로 멸종되어 지금은 볼 수 없을까요?  이 단원에서는 육상 척추동물부터 현생 인류에 이르기까지의 지구 상 생물의 변화를 화석을 통해 공부하고, 지구상 생물들이 겪은 대멸종의 원인에 대해 토론합니다.

학습 목표: 데본기의 육상 척추동물부터 현생 인류에 이르기까지의 생명의 역사를 이해하고, 지구상의 생물의 대멸종이 있었다는 점을 인지하자

강의 타이틀: 5-1. 지구상의 생물 – 과거와 현재 2

안녕하십니까? 이번 시간에는 지난 시간에 이어 최초 육상 척추 동물 화석 기록부터 현재에 이르기까지의 화석기록을 살피고, 지구상에서 대량 멸종이 어떻게 일어났는지에 대해 얘기해 보겠습니다.

앞서 언급한 것처럼 최초 육상 무척추 동물의 흔적은 캠브리아기 또는 켐브리아기-오르도비스기 경계 부근의 지층에 절지 동물의 기어다닌 자국으로 남아있습니다. 이렇게 생물의 활동 흔적이 남아 암석에 기록된 것을 흔적화석이라고 합니다.  오르도비스기에도 절지동물이 기어다닌 흔적이 보이는데, 이와 같이 최초의 육상 무척추 동물의 존재 증거들은 흔적 화석으로 남아있는 경우가 많습니다.

[slide #1]

최초의 육상 척추동물의 자취는 여기 이 사진에서 보시는 것처럼 약 3억 8천만년 전 데본기 중기에 형성된 퇴적층의 테트라포드 발자국에서 찾을 수 있습니다. 이들 테드라포드는 총기아강 어류(lobe-finned fish)로부터 진화한 양서류일 것으로 짐작됩니다

[slide #2]

이 사진은 스코틀랜드 석탄기 초기의 지층에서 발견된 양막류의 일종인 Casineria kiddi의 화석이며, 그 옆의 그림은  이 동물의 추측된 실제 모습입니다.  양막류는 육상에 완벽히 적응하여 껍질이 있는 알을 낳는 동물들을 가리키는 말입니다.

[slide #3]

테트라포드로부터 더욱 진화한 양막류는 석탄기 후기부터 진화하기 시작하여, 단궁류, Synapsid와 용궁류, Sauropsid로 분화한 것으로 짐작됩니다. 이들의 최초 화석은 약 3억 1천 3백만년 전의 데본기 지층에서 발견되는데 이 중 사단궁류는 포유류로 용궁류는 파충류와 공룡 그리고 조류로 나중에 진화하게 되었습니다.

약 2억 5천만년 전 고생대와 중생대의 경계 시기에 생물들의 대량 멸종이 진행되고, 서서히 생태계가 다시 회복되면서, 용궁류 종류가 크게 번성하게 되었습니다. 이 용궁류 중 조룡형류, archosauriform이 약 2억 7천만년 전의 후기 페름기에 처음 화석으로 발견되는데, 2억3천5백만년 전 후기 트라이아이스기에 이 조룡형류부터 공룡이 진화해 출현하였습니다. 그 뒤 공룡은 크게 번성하여 쥬라기와 백악기에 지구를 지배하였으나, 중생대가 끝나고 신생대가 시작되기 직전인약 6천6백만년전에 모두 멸종되었다.

[slide #4]

이 사진은 아르헨티나 중기 트라이아이스기 지층에서 발견된 공룡의 매우 가까운 조상인 파충류 ornithodian의 하나인 마라스쿠스 릴로엔시스(Marasuchus lilloensis)의 모습입니다.

[slide #5]

이 사진은 초기 공룡 헤레라사우루스, 에오랲터, 및 플라테오사우루스의 골격 모습입니다.

[slide #6]

이 그림은 공룡의 분류를 보여주는 것으로, 공룡은 크게 조반목과 용반목 둘로 나눌 수 있습니다. 여러분들이 친숙하게 알고 계시는 육식공룡인 티라노 사우루스는 용반목에 속하는 공룡입니다.  조반목 공룡은 모두 초식 공룡입니다.

조류는 1억 6천 내지 1억 5천만년 전인 후기 쥬라기에 수각류(theropod)의 작은 육식 공룡으로부터 진화하여 출현하였습니다.

[slide #7]

이 사진은 최초의 조류로 생각되는 시조새, 아키옵테릭스(archaeopteryx)의 화석입니다. 이 시조새와 같은 초기 조류는 조상인 공룡과 비슷하게 이빨이나 긴 꼬리가 있었지만 쥬라기 말기에 이미 이빨 없는 부리를 가진 조류가 나타났습니다.

[slide #8]

이 사진은 중국에서 발견된 백악기의 조류 공자새, Confuciusornis의 화석입니다.  이와 같이 백악기 초기에는 꽁지를 가진 조류가 출현하였습니다.

[slide #9]

이렇게 용궁류의 자손들이 번성하여 중생대를 지배하는 동안 테트라포드의 또 다른 하나인 단궁류는 이 사진에서 보이는 것처럼 보다 작고, (아마도) 야행성인 포유류로 진화하였숩니다. 이 사진은 몽골 고비 사막에서 발견된 두더쥐 크기의 백악기 동물 우카테리움 네소비(Ukhaatherium nessovi)의 화석입니다.

이미 1억9천만년 전의 쥬라기 초기에 현재의 포유동물과 여러 가지로 닮은 동물이 출현한 것으로 확인되었으며, 약 6천6백만년 전의 중생대-신생대 경계 시기의 대멸종이후 크게 번성하여 지금까지 지구를 지배하게 되었습니다.

[slide #10]

약 4억7천만년 전 고생대 오르도비스기에 처음으로 출현한 육상 식물은, 4억 2천만녀 전인 실루리아기부터 다양하게 진화하기 시작하였습니다. 이런 진화이 결과 3억 9천만년 전 데본기 중기에는 이미 식물들이 현재의 식물들에게서 볼 수 있는 특징들을 대부분 갖추게 되었으며, 그보다 천만년 후인 데본기 말기에는 식물의 진화가 더욱 정교하게 진행되어 큰 나무로 이루어진 숲을 만들 정도가 되었습니다. 식물의 진화는 이어진 석탄기에 크게 진척되어 여기 이그림과 같은 숲을 이루었을 것이며, 이러한 진화는 현재에도 진행 중입니다. 식물들이 꽃을 피우기 시작한 것은 아마도 백악기 이전인 것으로 보이며, 백악기에는 매우 다양한 화분화석이 발견됩니다.

유전학적으로 영장류(primate)가 다른 포유 동물로부터 분화해 진화하기 시작한 것은 약 8천 5백만년 전인 백악기 후기부터라고 짐작되지만, 처음으로 이들의 화석이 발견된 것은 약 5천 5백만년 전인 신생대 팔레오세 지층에서입니다.

인류의 먼 조상이 되는 사람과,  호미니데 Hominidae는 천 6백만년 전 쯤 소형 유인원류인 하일로바티데 Hylobatidae(긴팔원숭이류)로부터 갈라져 분화했으며, 오랑우탄류는 그 직후인 천 4백만년 전 쯤 하일로바티데로부터 분화하였습니다

[slide #11]

이 사진은 플라이오세 초기에 발견되는 영장류 플레시오레스테스 나시미엔티 (Plesiolestes nacimienti)의 화석입니다.

[slide #12]

이 그림은 플라이오세 후기의 영장류 플레시아다피스(Plesiadapis)의 복원도입니다

[slide #13]

이족 보행을 처음한 호미니드hominid는 약 7백만년 전의 사헬란트로푸스(Sahelanthropus)이며, 그 직후 완전한 이족 보행을 한 아르디피테쿠스(Ardipithecus)가 출현하였다. 약 6백만년 전에 이 사헬란트로푸스로부터 인류와 침팬지가 따로 분화하였습니다.

[slide #14]

인류중 가장 먼저 출현한 것은 약 2백 3십만년 전의 호모 하빌리스(homo habilis)입니다.

[slide #15]

그 뒤 뇌 용량이 훨씬 커진 호모 에렉투스(homo erectus)가 나타나 약 150만년 전쯤 이들이 아프리카로부터 전세계로 자손을 퍼뜨렸다고 생각됩니다. 고 호모 사피엔스(Archaic homo sapiens)는 현생 인류의 직접 조상으로 생각되는데, 약 40 내지 25만년 전에 출현하였습니다. 같은 인류종인 호모 네안데르탈(homo neanderthal)은 비슷한 시기에 출현하여 약 3만년 전에 멸종되었는데, 아프리카를 제외한 지역의 현생 인류에게서 이들의 유전자가 발견된다고 합니다.

[slide #16]

이 그림은 호모 네안데르탈과 현대인의 골격을 비교한 것입니다.

우리는 중생대 말에 공룡을 멸종시킨 대규모 멸종을 대부분 알고 있을 것입니다. 사실 지구에 생명이 자리잡은 이후 이와 같은 대규모 멸종은 몇 차례 있었던 일입니다. 이와 같은 멸종은 화석 기록으로부터 추측하는데, 지금까지 확인된 것만 해도

4억 5천만년 전 오르도비스기-사일루리아기 경계,

3억 6천만년 전 데본기 말기

2억5천백만녀 전 페름기-트라이아이스기 경계

2억년 전 트라이아이스기-쥬라기 경계 그리고 그 유명한

6천 5백 5십만년 전 백악기-제3기 경계

등 총 5차례 이상 일어났습니다.

[slide #17]

이 그래프는 고생대 이후 해양 생물의 멸종률을 표시한 것입니다.  앞에서 얘기한 큰 멸종기에 특별히 해양 생물의 멸종률도 높은 것을 알 수 있을 뿐만 아니라,  이 밖에도 수많은 멸종 시기가 있었음도 알 수 있습니다.

이러한 대멸종은 화산 폭발, 운석 충돌, 기후 변화, 판구조 운동 등에 의해 일어날 수 있습니다.  대멸종 때문에 지구상의 생명체 수 및 종은 크게 줄었지만, 한편으로는 대멸종 이후 종 분화가 더욱 활발하게 일어나고, 새로운 종이 새로이 지배자로 자리 잡는데 큰 역할을 하였습니다.

지금까지 육상 척추동물의 출현부터 현생 인류의 탄생에 이르기까지 화석을 중심으로 살펴보았고, 지구에서 일어난 생물의 대멸종에 대해 알아보았습니다.

다음 시간에는 오존층의 역할과 파괴에 대해 공부해 보겠습니다.

안녕히 계십시오

[끝]

심화토론:

우리 나라의 공룡 화석 기록에 대해 조사해 봅시다. 어떤 공룡의 화석 기록이 있습니까? 화석 기록의 지질 시대는 무엇입니까? 어떤 종류의 화석이 어느 지역의 어느 층에서 산출되나요?