석탄기(石炭紀, Carboniferous period: 3억5,900만~2억9,900만 년 전: 북아메리카 대륙에서는 석탄기를 다시 둘로 나누어 전기를 펜실베이니아기(Pennsylvanian), 후기를 미시시피기(Mississippian)라고 함)(1/2)

판게아(Pangea: 모든 땅이라는 뜻임) 대륙의 등장과 빙하기

유라메리카 대륙과 접근하던 곤드와나 대륙이 결국 서로 충돌을 일으켜 라익 대양은 사라지고 바리스칸(Variscan, 허시니안/Hercynian) 조산운동으로 높다란 바리스칸 산맥이 형성되었다.

그리고 결국은 유라메리카 대륙의 남쪽과 곤드와나 대륙의 서쪽이 결합함으로서 중한지괴와 양자지괴 만을 제외한 모든 대륙이 모여 북극에서 남극까지 연결된 판게아 대륙이 형성되었으며 바다를 둘로 나누어 동쪽에는 고 테티스 대양, 서쪽에는 판탈라사 대양이 있게 되었다. 그리고 북아메리카 중부의 사막지역은 줄어들기 시작하였으며 판게아 대륙의 남단, 즉 남극으로부터 빙하가 점점 북상하여 현재의 남아메리카 남부, 아프리카 남부, 남극대륙, 인도 그리고 오스트레일리아는 석탄기 내내 빙하에 덮여 있었다.

파충류의 출현

이 시기에는 식물들이 작은 관목류로부터 큰 나무들까지 매우 무성했으며 아르카에오프테리스, 솔잎란, 인목, 쇠뜨기(속새, horsetail/sphenophyte), 나무고사리(fern/pterophyte)류와 키가 30m에 달하는 코데이타목(cordaite) 등이 주류를 이루었다.

이들 초기의 수목들은 균류나 이끼류와 마찬가지로 완전한 유성생식이 아니라 세대교번을, 그것도 이형세대교번을 했다. 이들의 암수 배우자가 수정(受精, fertilization)을 하기 위해서는 수배우자가 암 배우자까지 헤엄을 쳐서 가야하며 이것이 가능하기 위해서는 유성세대가 작고 지면에 가까이 있어야 한다.

따라서 이들의 포자는 엽상체(葉狀體, thallus: 줄기, 잎, 뿌리가 분화하지 않은 단순한 구조의 식물로서 전체가 잎으로서의 작용을 하여 물과 양분을 흡수하고 광합성을 함)로 자라며 항상 습기가 있는 밑바닥에 암수배우자를 방출하는데 이들 암수배우자가 수정한 무성세대는 키가 큰 식물로 자라야만 포자를 멀리까지 보낼 수 있어 더 유리하다.

양치식물이나 석송, 속새 등은 아직도 이런 방식으로 번식을 하지만 여기에는 큰 취약점이 있는데 우선 엽상체는 쉽게 동물의 먹이가 되며 수분이 마르면 쉽게 죽을 뿐만 아니라 키가 큰 자신의 무성세대가 햇볕을 차단함으로서 성장이나 생존에 지장을 준다는 것이다.

그 당시 적도 고원지대(高原地帶, highland)를 형성하고 있던 광활한 중앙판게아산맥에는 강우대(降雨帶, rainy belt)를 따라 어마어마하게 거대한 늪에 이들 식물이 우거진 석탄늪수풀(coal-swamp forest)이 무성하였다.

그런데 이 시기에 약 20% 정도이던 대기 중의 산소가 갑자기 35% 정도로 증가하면서 들불이 엄청나게 자주 일어나 목탄(木炭, charcoal)을 형성하였고 이들이 땅속에 매립되면서 현재 북아메리카의 북부, 서부 유럽, 중국 등의 지역에 두꺼운 석탄층을 만들었는데 이때 지구 전체 석탄의 90% 정도가 만들어짐으로서 이 시기를 석탄기라고 부르게 되었다.

숲 속에는 새로운 종류의 거미와 전갈들이 나타났고 바퀴(cockroach), 진딧물(aphis) 같은 곤충들이 크게 번성하였으며 잠자리(dragonfly)와 같이 날개가 달린 곤충들이 등장하였는데 이 시기의 곤충들을 비롯한 절지동물들은 매우 컸었다.

진딧물은 길이가 30cm 정도였고 왕잠자리 메가네우라(Meganeura)는 날개를 펴면 70cm 정도나 되어 곤충들 중에서는 가장 큰 포식자였다. 거미류 중에는 몸길이 34cm에 다리를 펴면 폭이 70cm 이상인 것도 있었고 몸길이가 60cm를 넘는 전갈도 있었으며 노래기 중에는 몸길이 2m에 폭이 15cm를 넘는 것도 있었다.

이들이 이렇게 컸던 이유는 아마 그 어느 때보다도 더 높았던 산소함유량과 관계가 있을 것이다. 여하튼 이들 절지동물들이 크게 무성함에 따라 이들과 물속의 무척추동물들을 먹고 사는 여러 종류의 양서류가 크게 번성하여 이 시기를 양서류시대(兩棲類時代, Amphibian Age)라고도 한다.

[임성빈 교수의 ‘빛의 환타지아’]