빙하기와 포유류

이제 추위에 대해 이야기 할 때이다. 춥다라는 개념은 내가 느끼는 것일까. 아니면 존재하는 것일 까. 만약 머리위로 1000미터 이상의 얼음이 존재하는 세상이 있었다고 가정해 보자. 내가 가진 지적 자산 위에 솟아 오른 상상력이 그 세상을 열어 줄 것이다. 이렇게 생각해 보자. 나는 얼음이 없는 세상에 살고 높은 산이 내 주위를 감싸고 있다. 미지에 세계를 동경하여 그 너머에 1000미터 이상의 얼음이 덮은 세상이 존재한다는 것을 상상으로 만들어 내야 한다. 왜냐 그것은 사실이었기 때문이다.

북아메리카로 몰려든 동물들은 그것을 알고 있었다. 그들은 모두 얼음 위를 밟고, 밟고, 밟아 추위를 피해 온 동물들이기 때문이다. 내가 존재하기에 세상이 존재한다는 생각에서 벗어나야 한다. 세상이 존재하기에 나는 견뎌내야 하는 세상을 상상해야 사라진 동물을 내 안에서 끄집어낼 수 있기 때문이다.

갑자기 불어닥친 폭설로 키티피크 천문대는 쌓인 눈 만 보고 왔다.(미국 남서부 해외 학습탐사)

차가운 바람이 불고 내 주위를 지나는 공기조차 추위에 떨어져 내린다. 눈이다. 눈이 쌓이고, 쌓이고, 또 쌓인다. 얼음에 있는 산소의 대한 기록은 변할 것 같지 않던 산소가 얼어 추억처럼 내 발 위에 쏟아져 내린다는 상상을 현실로 만들어 버린다. 산소도 무게가 있다. 믿어지지 않겠지만 사실이다. 산소의 농도가 그것을 가능하게 한다. 산소를 살아있는 생명체라고 해보자.

공기의 무게가 달라 내 주위에 있는 공기와 에베레스트 산 위에 있는 공기의 산소는 다른 형태를 취한다. 한 모금의 공기가 쇠처럼 무거워 숨쉬기도 곤란한 세상에 동물을 살아남아야 했다. 히말라야를 넘는 것은 목숨을 건 등산가와 기낭을 가진 기러기 뿐이다.

죽음이란 60,000,000,000,000의 세포가 한꺼번에 동반으로 죽어가는 현상이다. 여기에 답이 있다. 살고 싶다. 죽고 싶다. 이런 단어를 내뱉는 우리는 모두 60,000,000,000,000,000,의 세포를 포함하고 있다. 세포 입장으로 돌아서는 순간 죽음은 생각보다 무게가 큰 현실이 된다.

이러한 사실은 살기 위해 우리는 존재한다는 철학을 동반하지 않아도 충분히 알 수 있는 일이다. 온도가 조금이라도 높아지면 에어컨을 틀고, 조금이라도 낮아지면 보일러를 돌리는 문명에 살아가고 있다는 사실만 인지하면 된다.

만약 1,000미터의 얼음이 녹아내려 세상이 변하는 것이 지금 당장 일어나면 우리는 어떻게 변할까.

아니 이것을 알아야 한다. 지금의 지구는 빙하기 안에 있다는 사실을 말이다. 지구가 따뜻해진다거나 혹은 추워진다거나 하는 현상은 지구의 역사 46억년 동안 반복적으로 일어난 일이다. 지구가 완전히 눈덩이가 되는 지구 동결현상으로 생명체가 사라지고, 다시 지구 안에 불타오른 화산활동 등에서 나온 이산화탄소와 같은 온실 가스로 눈이 다시 녹고 더워졌다.

이산화탄소가 가득한 세계를 우리는 지구 온난화라고 명명하고 있지만 그런 시대는 있었다. 중생대를 지배한 공룡의 시대가 바로 그 시대이다. 이산화탄소를 받아들여 광합성을 하는 식물은 그 시대에 엄청난 양의 숲을 이루고, 크기도 컸다. 애리조나 규화목 단지의 나무들은 그것을 증명하고 있다. 지금 시베리아에 있는 1,000 Km가 넘는 균열은 엄청난 양의 용암을 내뱉었다는 것을 보여준다. 시베리아 범람 현무암은 200만 ㎦가 흘러나와 유럽의 면적과 비슷한 160만 ㎢의 면적을 뒤덮었다. 상상하기도 어려운 일이 벌어지고 지구는 따뜻해졌다. 그리고 지구의 환경이 내어놓은 조건에서 공룡은 크기를 키웠다.

 그 크기를 키운 것은 기낭이라고 부르는 호흡기관이다. 조류에 존재하는 산소를 한 번 더 받아들일 수 있는 장치로 인해 에너지를 효과적으로 쓸 수 있었다. 산소의 농도가 지금보다 낮은 수준이어서 기낭을 활용한 호흡법은 공룡이 살아갈 수 있는 세계를 마련해 주었다. 그러나 K/T 대격변을 낳은 운석의 충돌로 공룡등의 대부분의 생명체는 멸종한다. 그리고 살아남은 동물들은 운석 충돌이후에 찾아온 핵겨울로 인해 사라진 공룡의 자리를 차지한다. 백악기 생존자들에게 펼쳐진 세계는 그들에게 무한한 진화를 허락했다. 그렇게 포유류는 진화의 혜택을 독점하였다.

타르핏의 대형 포유류를 이해하기 위해서는 그 크기를 키운 추위에 대해 알아야 한다. 포유류는 추위를 피하기 위해 털로 몸 밖을 덮고, 지방층을 크게 하면 냉기에 견딜 수 있게 한다. 살기 위해 몸의 크기를 키운 초식동물을 잡아먹기 위해 육식동물도 크기를 키웠다. 이 사실은 여전히 추운 지역에 살고 있는 동물을 보면 알 수 있다. 350kg 이상까지 나가는 순록, 500kg에서 최대 1,000kg 크기의 북극곰 등이다. 이외에도 겨울을 준비하는 동물들도 지방층과 털갈이를 통해 추위를 준비한다. 고슴도치의 경우는 등에 지방층을 만들어 마치 공처럼 부푼다. 다람쥐도 부드러운 털에서 두꺼운 털로 털갈이를 한다. 단지 다른 것은 겨울이 지난 다음 봄이 오는 것이 우리의 상식이지만 신생대에는 지속적인 겨울이 있었다.

그러나 겨울이 있기 전에 K/T 격변기라 불리는 백악기와 팔레오세 사이에는 운석충돌이 만든 탄소를 흡수할 때까지 이상고온 현상이 유지되었다. 지구가 일반적인 상태로 돌아오는데는 10만년이 걸린다. 비교적 높은 기온은 미국삼나무, 세쿼이아(미국 서부산 삼나무과의 거목)는 북쪽으로 위도 80도까지 분포하였으며, 열대 대우림은 몬타나와 다코다까지 이르렀고, 열대 야자나무들도 포유류의 조상들도 급격하게 진화하였다. 포유류의 한 특정집단인 영장류는 인간의 조상으로 진화하였다.

여기서 우리는 하나의 사실에 주목해야 한다. 신생대 약 6,500만년을 대부분을 지배한 빙하기는 어떻게 찾아왔냐는 것이다. 지구 위에 살고 있고 살아가는 우리는 여전히 지구 순환 시스템에 의해 살 수 밖에 없다. 여기에 답이 있다. 탄소 순환, 열염분 순환에 따른 해수 순환 등의 지구 순환 시스템이 만든 작품이 바로 빙하기이기 때문이다.

 그러면 여기서 지구가 뜨겁다는 가정을 해보면 어떨까. 지구의 표면에 사는 우리는 지구가 뜨겁다는 생각을 하기가 어렵다. 여름의 햇빛이 뜨겁고, 달궈진 아스팔트가 뜨겁고, 바람이 뜨겁다. 이것이 기껏 느끼는 뜨겁다이다. 그러나 지구 내부는 엄청나게 뜨겁다. 광산 4Km, 시추공에서는 10km까지 지구의 온도를 측정할 수 있다. 1km당 20℃에서 30℃씩 올라갔다. 이것을 기준으로 온도를 추정할 수 있다 깊이에 따라 온도의 변화를 나타낸 geo therm에서는 지구 중심을 5,000 ℃ 이상으로 나타내고 있다. 태양의 표면 온도가 6,500℃이니 지구도 아주 뜨겁다.

 지구 표면에 가까운 암석권의 온도가 1300℃ 정도이다. 연약권에서 암석이 용용되어 현무암질 마그마가 분출하게 된다. 그리고 그 밑은 액체 상태를 유지한다. 이것이 의미하는 것은 뜨거운 냄비 속에 물이 대류현상이 일어나 듯 맨틀에서도 이런 현상이 일어난다는 것을 알 수 있다. 맨틀이 대류 현상에 의해 지각 표면쪽으로 이동하면 현무암질 마그마를 만드는 것과 함께 식게 된다.

 지구가 대륙이라는 형태로 굳어진다는 의미는 액체 상태에서 고체로 변하였다는 말이 된다. 결국은 액체가 고체로 식게 되었다는 의미이다. 대륙은 지구의 냉각 장치로 작용한 것이다. 이것은 간단한 가설이 아니다. 지구라는 행성의 진화는 지구 내부의 온도를 어떻게 조절했느냐와 깊은 상관관계를 가진다. 초기 지구에서부터 현재에 이르기까지 이산화탄소와 같은 온실 가스는 생명체를 살리기도 혹은 멸종시키기도 하였다. 이것을 어느날 갑자기 우주로 온도가 날아가거나 뜨거운 운석이 만든 것이 아니다. 지구 스스로의 의지로 가능한 일이다. 이것을 의지로 표현하는 이유는 지구가 스스로 만든 현상이기에 그러하다.

 바다가 생긴 것으로 지구의 온도가 떨어지지 않았다. 다량의 이산화탄소가 대기에 남아 있다면 고온의 지구환경은 변화하지 않는다. 이산화탄소가 바다에 녹는다고 치더라도 금방 평형상태가 되어 버린다. 대량의 이산화탄소를 몸으로 품지 않는 이상은 화산활동 등으로 인해 다시 고온이 되어 버린다. 그런 면에서 지구는 운이 좋았다. 하늘에서 쏟아진 운석과 바다와 지구의 연약층에서 올라온 현무암이 부딪치며 화강암이 만들어진 것이다. 대륙의 가장자리에 해양판이 부딪치면서 부가체를 대륙에 쏟아 붓게 된다. 해저퇴적물이 대륙에 올라서게 된다. 바다에 녹아 든 많은 양의 이산화탄소가 해수 중에 칼슘이온과 반응하여 탄산칼슘이 되어 침전하고 퇴적된다.

이런 퇴적물이 대륙이 이동하면서 지속적으로 해양판과 함께 지구내부로 사라진다. 물론 대륙으로 올라온 탄산염암석도 있을 것이고 지구 내부로 들어간 이산화탄소를 품은 암석은 화산으로 다시 분출되어 이산화탄소를 품어낼 것이다. 그러나 대륙이 존재하는 한 이산화탄소는 대륙으로 끌려들어가게 되어있다.

 대륙이 생기고 바다에 녹아 든 이산화탄소는 칼슘과 섞여 탄산칼슘화 되어 퇴적되고 침전하여 대륙에 부가되거나 지구내부로 사라진다. 말 그대로 대륙이 형성됨으로써 대기와 바다와 해저 사이에 일어났던 이산화탄소 순환평형이 깨지고, 서서히 이산화탄소가 사그라져 간다. 이 말은 지구의 온도가 떨어진다는 말을 포함하고 있다. 거기다 암석이 품은 칼슘, 마그네슘 등 양이온이 바다로 쏟아져 들어감으로써 더 많은 분량의 이산화탄소가 사라진다.

여기서 하고자 하는 이야기는 바로 대륙이 생기며 땅이 이산화탄소를 품게 된다는 것이다. 대륙이 많아지면 이산화탄소도 함께 사라진다. 이 말은 결국 온도가 낮아지게 된다는 의미이다. 이런 일이 신생대에 있었느냐 이다. 그렇다. 있었다. 바로 지구의 지붕이라 불리는 히말라야 산맥이 솟아 오른 것이다.

K/T 격변기에 올라간 이산화탄소는 풍화 속도를 증진시킨다. 이것을 화학적 풍화라고 한다. 풍화는 이산화탄소를 HCO3이온으로 변화시켜 대기 중에 이산화탄소 농도를 감소시킨다. 이 감소 현상은 지구를 한랭화 시킨다. 그러나 이산화탄소의 농도가 풍화에 의해 줄어들면 온도가 낮아지며 풍화의 속도가 줄어들게 된다.

신생대 3기에 일어난 현상 중에는 히말라야가 솟아 오른 것 외에도 큰 사건 하나가 있다. 연결되어 있던 남극과 아메리카, 호주 대륙이 갈라져 나가기 시작한 것이다. 이 대륙의 갈라짐은 초기 그린란드 부근의 메탄 수화물과 마그마가 만나 솟아 오르며 높은 온도의 대기 가스를 분출한다. 그리고 10도 정도 이던 대기 온도를 순식간에 20도까지  데우게 된다. 그 시기에 높아진 온도의 영향으로 식물이 높게 자라게 된다.

중생대에 대부분을 차지하던 침엽수를 제치고 활엽수가 자라며 숲천장이라는 형태를 취하게 된다. 숲천장은 밑에 그늘을 만들고 위는 나뭇가지를 연결된 다리를 만든다. 아래의 그늘에서 버섯등이 자라며 유기물을 저장하고 비가 내리면 강물로 녹아 들게 된다. 물 속에 풍부한 영양분을 공급하여 경골어류의 확산을 돕는다. 위로 연결된 나무들의 가지들은 나무에서 자라는 동물을 확장시킨다. 우리의 조상이다. 숲천장이 나무 밑의 위험한 세계에서 벗어나게 도와 준 것이다.

그리고 여기서 주목해야 할 것은 그린란드 부근의 메탄 수화물의 폭발이 아니다. 대륙이 갈라지며 홀로 떨어진 대륙의 변화에 더 집중해야 한다. 고립된 대륙 호주, 남아메리카는 유대류와 같은 특별한 생명체를 성장시키는 요건을 낳는다. 그리고 홀로 남은 남극은 호주와 아메리카 대륙이 갈라지며 만든 깊은 바다를 통해 형성된 주극류의 현상으로 온도가 떨어진다.

5,500만 년에서 3,500만 년 까지 일어난 대기 온도의 저하의 원인이 여기에 있는 것이다. 주극류가 남극의 주변을 돌면서 그 동안 적도 부근에서 남극까지 휘돌던 난류가 주극류의 방해로 남극 대륙을 돌지 못하게 된다. 그리고 이 영향은 지속적인 온도의 저하를 낳는다. 메탄 수화물의 폭발로 온도가 증가하여 생태계를 확장 시키고, 남극의 고립으로 주극류가 만들어지며 온도가 떨어져 사막을 만들어 생명이 살 수 있는 공간을 줄여 생명체의 공간적 압박을 가하게 한다. 생명체의 진화는 이처럼 지구의 변화가 만든 현상이 가장 큰 변화의 요인으로 작용하는 것이다. 

자 여기서 이야기를 종합해보자. 고립된 남극대륙 주변의 깊은 바다는 남극 대륙을 도는 주극류를 만들고 난류의 난입을 막아 대기 온도를 떨어트린다. 높은 이산화탄소의 농도는 풍화를 시키며 지구를 한랭화한다. 한랭화된 지구는 풍화의 속도를 늦추게 되며 평형상태를 유지할 것이다. 그런데 이 때 예기치 않게 높은 산이 솟아올랐다면 어떻게 될까? 그렇다. 약 4,000만 년 전에 일어난 히말라야와 티베트 고원의 융기는 공기 중에 이산화탄소를 낮추기에 충분할 정도로 풍화율을 증가시켰다. 이것은 온실효과를 약화시키면서 플라이스토세의 빙하기를 주도한 기후 한랭화와 빙원의 성장에 기여했을지도 모른다.

신생대의 기후는 남극의 고립과 히말라야와 티베트 고원의 융기가 만들어 낸 사건이었을까? 여기에 하나 더 추가해야 할 사항이 있다. 지구에는 대륙이 30%, 바다가 70%이다. 결국 지구의 온도를 만드는 데는 대륙뿐만 아니라 바다도 한 몫을 한다.

열염분 순환이라는 것이 있다. 멕시코 만의 뜨거운 온도는 바닷물을 뜨겁게 한다. 뜨거워진 바닷물은 차가운 북 대성양으로 향하게 된다. 뜨거워진다는 말은 물을 공기 중으로 증발한다는 의미이다. 뜨거운 햇살에 바닷물은 증발하여 농도가 진한 상태가 된다. 농도가 진하다는 의미는 단위 면적당 무게가 더 많이 나간다는 말이 된다. 이 뜨겁고 무거운 바닷물이 온도에 의해 표면층에 머물다가 북대서양의 차가운 바닷물을 만나면 바다 밑으로 가라앉게 된다. 어렸을 때 목욕탕에서 등치 큰 아저씨가 물에 들어오면 목욕탕의 끝에 있는 나까지 물이 밀려들었다. 그와 마찬가지로 밀도가 높은 바닷물이 밀도차에 의해 초당 2천만 톤의 속도로 해저 4,000m로 가라앉는 침강류를 발생시킨다. 폭 100km 가량의 거대한 침강류는 아메리카 대륙을 따라 대서양에서 초속 10츠의 매우 느린 속도로 흐르다가 남극 침강류와 만나 두 갈래로 갈라져 인도양과 태평양으로 흘러들어간다. 태평양으로 간 해류는 뉴질랜드를 거쳐 북태평양의 커머디 해구에서 난류와 섞인다. 이것이 적도의 열을 극지방으로 옮기는 거대한 컨베이어 벨트 역할을 한다.

그런데 만약 북아메리카 대륙과 남아메리카 대륙이 떨어져 있었다면 어떠할까. 아마도 지금의 열염분 순환과는 다른 형태를 취했을 것이다. 온도가 지금보다는 바닷물의 순환이 느렸을 것이다. 왜냐하면 적도부근의 바닷물이 북대서양으로 가기 전에 아메리카 대륙 사이로 빠져 나와 북대서양으로 가는 바닷물의 양이 줄어들었을 테니 지금보다는 높은 바닷물을 유지했을 것이다. 그런데 북아메리카와 남아메리카는 연결이 되었다. 그 순간 생태계에는 많은 변화가 생긴다. 난류와 한류의 흐름이 생기기 시작했고, 물고기의 흐름이 생겼을 것이다. 난류를 따라 세계를 누비는 고기와 한류를 따라 움직이는 물고기의 흐름이 만들어 진다. 난류와 한류가 만나는 지역에 거대한 어장이 만들어졌을 것이다.

그리고 지구의 온도는 떨어졌다.

이렇게 떨어진 온도에 동물들은 변화가 일어난다. 포유류는 움직이고, 파충류는 기다린다. 대륙을 달려 다니는 악어를 본 적이 있는가. 몸의 온도를 스스로 유지할 수 없다는 것은 한 장소에서 벗어날 수 없다는 의미가 된다. 그러나 포유류는 몸 안에 같은 온도를 유지함으로써 움직임이라는 이점을 획득하였다.

리처드 도킨슨의 조상이야기에는 포유동물의 발달 과정을 그린 톰켐프의 도표를 싣고 있다. 포유류는 톰 켐프가 말했듯이 복합적으로 발달하였다. 그러나 이 도표를 곰곰이 보고 있으면 전체적으로 활동이 늘어난 이유들을 들고 있다. 다시말해, 살아남을 수 있는 조건들이 하나씩 늘어나고 있다.

코, 눈, 귀의 변화는 외부환경을 받아들이는 감각의 변화를 가져온다. 외부 환경을 알기 시작하면 곧 바로 이것을 해석하는 중추신경계가 발달한다.

외부의 환경을 인지하는 순간 어느 곳으로 움직일지와 무엇을 할지를 결정하는 능력이 향상된다. 이를 위해서는 근육이 발달해야 한다. 특히 근육과 신경세포는 많은 양의 산소를 필요로 한다. 호흡의 변화를 필연적으로 작용한다. 폐 안에 있는 허파꽈리는 더욱 확장되어 어린아이의 경우 테니스장 반 코트 크기 정도로 넓어진다. 산소를 받아들일 수 있는 허파와 함께 호흡 용적량을 증가시키기 위해 횡격막의 변화를 만든다. 이를 위해 필요한 것은 이중 순환계와 콧구멍과 입의 이차 구개가 이루어져야 한다. 산소의 활용도의 증가는 높은 대사율을 만들게 되고 이것이 온혈을 가능하게 하였다. 털과 땀샘을 통해 온혈이 더욱 보강이 되면서 항상성이라는 능력을 갖게 된다.

결국 이 모든 현상은 외부환경에 살아 남을 수 있는 조건을 마련하였다. 온도가 올라가는 것과 내려가는 현상에서 포유동물은 스스로를 변화시키며 살아남았다. 그 중에 인간은 털을 포기하고 옷을 만든다. 먹이를 찾아 이동하는 맘모스와 같은 먹이를 쫒아야만 했을 초기 인류는 돌 안에서 칼을 발견해야 했다. 그리고 추위를 피하기 위해 바늘을 발명한다. 바늘의 발명은 추위와 더위에서 살아남을 수 있는 조건을 확장 시켰다.

지구가 만든 환경 속에서 생명체는 살아남았다. 우리는 멸종에 살아남은 생명체의 후손이다. 북아메리카를 뛰어다녔을 사자, 검치호랑이, 낙타, 코끼리, 맘모스 들은 그들이 살아있었다는 흔적을 타르핏에 남겨놓고 그렇게 사라졌다. 그들은 모두 지금의 우리처럼 그 이전 시대의 멸종에서 살아남았던 생명체들이다. 그리고 그렇게 변하지 않을 것 같은 얼음이 녹으며 온도가 올라간 세상과 돌 속에 칼을 발견하고 가죽에서 옷을 만들어 낸 인간에 의해 멸종해 갔다.