지구 역사에는 다섯 차례의 대멸종이 있었다. 이 거대한 변화의 흔적은 동물뿐만 아니라 식물 화석에도 또렷이 남아 있다. 본 글에서는 팔레오봇 시각에서 식물 화석이 어떻게 대멸종 사건을 증언하는지를 고찰하며, 각 멸종기에서 관찰된 식생 변화 양상을 분석한다.
잎이 사라질 때, 지구도 숨을 멈췄다
지구는 45억 년의 역사 속에서 다섯 차례의 대규모 생물 멸종 사건, 소위 '대멸종(Mass Extinctions)'을 겪었습니다. 일반적으로 우리는 공룡의 멸종과 같은 동물 중심의 이야기로 이 사건들을 기억하지만, 사실 식물 역시 이 격변의 시기를 고스란히 겪었고, 그 증거를 화석으로 남겨왔습니다. 팔레오봇은 이러한 식물 화석을 통해 대멸종 당시의 생태계 구조, 기후 변화, 대기 조성의 급격한 변화를 복원해낼 수 있는 유일한 학문 중 하나입니다. 특히 식물은 움직일 수 없고, 생존 환경 변화에 민감하게 반응하기 때문에, 대멸종 사건이 시작되기 직전, 그리고 직후의 변화를 가장 먼저 보여주는 생물군입니다. 대멸종 사건이란 단지 많은 생물이 사라진 일이 아니라, 지구 생태계 자체가 ‘리셋’되는 사건이었습니다. 이 시기에는 온도 폭등, 이산화탄소 급증, 산성비, 대기 중 햇빛 차단 등의 환경적 요인이 복합적으로 작용하며, 광범위한 식생 교체가 일어났습니다. 그 결과 이전 시대를 대표하던 식물군이 급격히 감소하거나 사라지고, 이후 새로운 환경에 적응한 식물군이 빠르게 확산되는 패턴이 반복되었습니다. 따라서 식물 화석을 정밀히 분석하는 것은 단지 과거를 이해하는 것을 넘어, 현재 우리가 직면한 생물다양성 감소 및 기후위기의 미래를 예측하는 데에도 중요한 시사점을 제공합니다. 이 글에서는 고생대부터 신생대에 이르는 주요 대멸종 사건들을 시간 순으로 정리하고, 각 시기의 식물 화석 변화 양상과 생태적 함의를 팔레오봇 시각에서 조망하겠습니다.
다섯 번의 대멸종, 식물 화석이 남긴 시간의 흔적
고대 생명사를 통틀어 다섯 번의 주요 대멸종(Big Five Extinctions)이 기록되어 있으며, 이 시기마다 식물군의 구성은 급격한 변화와 재구성을 겪었습니다. 다음은 그 각각의 멸종 사건과 당시 식물 화석에서 확인된 주요 변화들입니다.
1. 오르도비스기 말 대멸종 (약 4억 4천만 년 전)
- 주요 원인: 남극 빙하 형성 → 해수면 하강 - 식생 변화: 당시 육상 식물은 극히 제한되어 있었고, 주로 해조류 및 원시 육상 이끼류 중심. 육상 식물 화석 자체는 적지만, 해양 식물군의 감소 흔적이 미세조류 화석으로 확인됨.
2. 데본기 후반 대멸종 (약 3억 6천만 년 전)
- 주요 원인: 산소 농도 감소, 식물의 대규모 확산 → 토양 안정화 → 해양 무산소화 - 식생 변화: 관다발 식물의 급속한 확산으로, *Archaeopteris* 등 초기 나무 형태 식물이 지배. 이후 해당 군의 급감과 씨앗식물로의 이행이 급진전됨. 식물의 화석 다양성이 감소하고, 잎의 크기 및 분지 구조에 변화 관찰됨.
3. 페름기 말 대멸종 (약 2억 5천만 년 전, ‘대멸종 중의 대멸종’)
- 주요 원인: 시베리아 트랩 화산폭발, 온실가스 증가, 산성비, 광합성 불가 - 식생 변화: 대규모 화산활동으로 대기 중 이산화탄소 폭등. 광합성 저하 및 기공 밀도 감소. - *Glossopteris* 식물군의 절멸 → 곤드와나 대륙 전역의 식생 공백 발생 - 이끼류, 균류 등 저차생태군의 일시적 우점 - 복잡한 잎 구조 → 단순한 수평 잎 구조로 회귀
4. 트라이아스기 말 대멸종 (약 2억 년 전)
- 주요 원인: 대서양 개방에 따른 판구조 운동, 대기 조성 변화 - 식생 변화: 시카드, 벤네틀리아, 고사리류 중심 식생으로 전환. - 중생대 겉씨식물(예: *Cycadophyta*)이 급속히 확산 - 화분 분석을 통해 특정 속씨식물군이 초기 진입했음을 확인
5. 백악기-제3기 멸종 (약 6천 6백만 년 전, K-Pg 멸종)
- 주요 원인: 유카탄 반도 소행성 충돌, 해양 산성화, 대기 암흑기 - 식생 변화: 속씨식물의 일시적 쇠퇴 및 일부 속씨식물의 생존 전략 진화 - 잎 화석 분석: 광합성 조직 축소, 기공 감소 - 고온다습 식생 → 건조 내성 중심 식생으로 전환 - 회복기에는 침엽수(예: *Pinaceae*)가 일시적 우점을 보임 화석에서 관찰된 대멸종 신호들
- 화분 다양성의 급감: 대멸종 전후 화분 화석의 종수 급격 감소 - 기공 밀도 변화: 대기 CO₂ 급증 반영 - 잎 손상 흔적: 광합성 저하, 기생 곤충 증가 흔적 - 화석 공백층 (Dead Zones): 일정 층위에서 식물 화석이 거의 발견되지 않음 대멸종 이후의 식생 회복 양상
- 단순하고 빠른 생장 식물군 우선 복원 - 고온-건조 적응 식물군의 조기 분화 - 균류, 이끼, 초본류 중심의 ‘복원 전위군(Pioneer species)’ 출현 - 새로운 생태군 등장 → 새로운 지질시대의 식물상 형성
사라진 잎의 자리에 새겨진 경고
식물은 인간처럼 말을 하지 않습니다. 그러나 식물 화석은 지구 생명의 위기 순간마다 자신의 몸으로 이야기를 남겨왔습니다. 대멸종 사건이 일어날 때마다 가장 먼저 흔들린 것은 식생이었고, 그 흔들림은 지층 속 화석으로 남아 후세에 ‘무언의 경고’로 전달되었습니다. 팔레오봇 연구자들은 식물 화석의 구조적 변화, 화분 다양성의 급감, 기공 밀도의 변동 등을 분석하며 대멸종의 전후 양상을 정밀하게 복원해왔습니다. 그리고 그 결과는 명확합니다. 대규모 기후 변화, 대기 조성의 급격한 변화, 지질학적 격변은 모두 식물군의 구조적 붕괴를 초래했고, 이는 곧 생태계 전체의 붕괴로 이어졌습니다. 현재 우리는 지구 6번째 대멸종 가능성을 과학적으로 논의하고 있는 시대에 살고 있습니다. 이 위기 속에서, 과거 다섯 번의 대멸종이 우리에게 주는 교훈은 분명합니다. 식물이 먼저 사라지기 시작하면, 곧 모든 것이 무너지기 시작한다는 것입니다. 식물 화석은 단지 오래된 자연의 잔재가 아니라, 미래의 생태계를 지키기 위한 가장 정직한 경고음입니다. 우리는 그것을 제대로 듣고 있을까요?