백악기-고진기 대량절멸
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1. 개요
백악기-고진기 대량절멸은 약 6600만 년 전, 백악기 말과 고진기 초 사이에 발생한 대규모 멸종 사건으로, 전 세계 생태계에 큰 영향을 미쳤다. 칙술루브 충돌구와 데칸 트랩 화산 활동 등 여러 원인이 복합적으로 작용하여, 비조류 공룡을 포함한 많은 종이 멸종했다. 이리듐 농도 이상, 구상체, 충격 석영 등의 증거는 소행성 충돌을 강력하게 뒷받침하며, 해수면 변화, 기후 변화 또한 멸종에 기여했다. 멸종은 해양 무척추동물, 육상 생물, 미생물, 식물 등 다양한 생명체에 광범위하게 영향을 미쳤으며, 생존한 종들은 적응 방산을 통해 새로운 생태계를 구성했다. 멸종 시기와 기간에 대한 논쟁이 있으며, 멸종이 북반구의 봄에 일어났다는 연구 결과도 있다.
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| 백악기-고진기 대량절멸 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 명칭 | 백악기-팔레오기 대량절멸 (약칭: K-Pg 대량절멸) |
| 다른 명칭 | 백악기-제3기 대량절멸 (약칭: K-T 대량절멸) K-Pg 절멸 사건 K-T 절멸 사건 백악기 말기 절멸 |
| 시기 | 약 6,600만 년 전 |
| 위치 | 전 지구적 |
| 주요 영향 | 비조류 공룡을 포함한 많은 종의 멸종 포유류와 조류의 진화적 방산 |
| 원인 (주요 가설) | |
| 주요 원인 | 거대 운석 충돌 |
| 기타 요인 | 데칸 트랩 화산 활동 해수면 변화 |
| 증거 | |
| 지질학적 증거 | K-Pg 경계의 이리듐 농도 이상 충격 석영 미세 운석 테크타이트 |
| 생물학적 증거 | 화석 기록의 급격한 변화 특정 생물군의 선택적 멸종 |
| 영향 | |
| 멸종률 | 모든 종의 76% 멸종 해양 생물의 50% 속(Genus) 멸종 |
| 주요 멸종 그룹 | 비조류 공룡 암모나이트 모사사우루스과 플레시오사우루스 익룡 다양한 해양 무척추동물 |
| 생존 그룹 | 포유류 조류 파충류 (뱀, 도마뱀) 어류 곤충 식물 |
| 이론 및 논쟁 | |
| 주요 논쟁 | 운석 충돌 vs 화산 활동의 상대적 중요성 멸종 과정의 속도와 양상 |
| 관련 가설 | 알바레스 가설 (운석 충돌 가설) 네메시스 가설 |
| 지리적 위치 | |
| 이미지 | |
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| 추가 정보 | |
| 관련 링크 | 대량절멸 지질 시대 척추동물 |
2. 원인
과학적 방법을 통해 과학자들은 K-Pg 대멸종이 칙술루브 충돌구(Chicxulub crater)와 같은 대량 운석 충돌이나 화산 활동 증가와 같은 하나 이상의 파국적인 사건 때문이라고 이론화했다.[466][467] 몇몇 충돌구와 데칸 트랩(Deccan Traps)과 같은 대량 화산 활동은 대멸종 사건과 대략 일치한다. 이러한 지질학적 사건은 태양광을 줄이고 광합성을 방해하여 생태계에 큰 붕괴를 가져올 수 있다.
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## 칙술루브 충돌
1980년, 노벨상 수상 물리학자 루이스 알바레스와 그의 아들이자 지질학자인 월터 알바레스, 화학자 프랭크 아사로와 헬렌 미셸은 전 세계 백악기-고제3기 경계의 퇴적암층에서 보통보다 현저히 높은 농도의 이리듐을 발견했다.[191] 초기 연구된 세 곳에서는 각각 정상치의 30배, 160배, 20배에 달했다. 이리듐은 지구 지각에서는 매우 희귀하지만, 소행성과 혜성에는 풍부하다.[13] 이 때문에 알바레스 연구팀은 백악기-고진기 경계 시기에 소행성이 지구에 충돌했다고 제안했다.[191] 이전에도 충돌 사건에 대한 추측은 있었지만,[192] 이것이 최초의 확실한 증거였다.[191]
이 가설은 처음 제안되었을 때 급진적이라고 여겨졌으나, 곧 추가적인 증거가 나타났다. 경계 점토층에는 충돌로 녹은 암석 방울이 굳어져 만들어진 작은 구상체가 가득했다.[193][194] 충격 석영[195]과 다른 광물도 백악기-고진기 경계에서 발견되었다.[196][197]
멕시코만과 카리브해 연안에서 발견된 거대한 쓰나미 퇴적물은 더 많은 증거를 제공했으며,[198] 충돌이 근처에서 일어났음을 시사했다. 뉴멕시코주 북부에서 발견된 미터 두께의 잔해층은 백악기-고진기 경계가 미국 남부에서 더 두껍다는 사실을 보여주었다.[25] 카리브해에서는 거대한 퇴적물 중력류에 의해 퇴적된 미세 화석, 암석 조각, 충돌 물질 등이 섞인 백악기-고진기 경계 "칵테일"이 발견되어 충돌을 구분하는 데 기여했다.[199]
추가 연구를 통해 유카탄반도 해안 칙술루브 아래 묻힌 거대한 칙술루브 충돌구가 백악기-고진기 경계 점토의 근원임을 확인했다. 1978년 지구물리학자 글렌 펜필드의 연구를 바탕으로 1990년에 확인된[12] 이 충돌구는 타원형이며, 평균 직경이 약 180km로 알바레스 팀이 계산한 크기와 거의 같다.[200][201]
과학자들은 백악기-고진기 경계에서 발생한 천체 충돌로 인한 거대 쓰나미가 카리브해와 멕시코만 주변에 퇴적물을 남겼다는 데 동의한다.[407] 이러한 퇴적물은 멕시코 북동부 라 포파 분지,[408] 브라질 북동부의 탄산염암 대지,[409] 대서양 심해 퇴적물[410] 등에서 확인된다.
미국 노스다코타주 남서부의 화석지인 타니스/Tanis (fossil site)영어에서 충돌 사건에 대한 추가 증거가 발견되었다.[202] 타니스는 북아메리카 4개 주에 걸쳐 있는 헬 크릭 지층의 일부로,[203] 상부 백악기와 하부 고신세의 중요한 화석 발견으로 유명하다.[203] 타니스는 거대한 칙술루브 충돌체 충돌 후 몇 분에서 몇 시간 동안의 사건을 상세하게 기록하고 있어 특별하고 독특한 유적이다.[204][205] 유적에서 발견된 호박에는 칙술루브 충돌 사건과 일치하는 미세 텍타이트가 포함된 것으로 보고되었다.[206]
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## 충돌의 영향
칙술루브 충돌은 전 지구적인 재앙을 일으켰다. 일부 현상은 충돌 직후의 짧은 기간 동안 발생했지만, 생태계를 파괴한 장기적인 지구화학적 및 기후적 교란도 있었다.[229][218][241]
과학자들은 백악기-고진기 경계에서 일어난 천체 충돌 시 발생한 거대 쓰나미에 의해 카리브해 지역과 멕시코만 연안에 쓰나미로 인한 퇴적물이 남아 있다는 견해에 일치하고 있다.[407] 이러한 퇴적물은 멕시코 북동부의 라 포파 분지,[408] 브라질 북동부의 석회암 대지,[409] 대서양의 심해 퇴적물[410] 등에 나타나고 있다. 이 층들 중에서 가장 두꺼운 층으로 알려진 것은 칙술루브 충돌구 내부에 있는 충돌구에서 방출된 물질이 직접 쌓인 화강암층이며, 그 두께는 최대 100m에 달한다. 발생한 거대 쓰나미의 높이는 100m에 달하지만, 이것은 소행성이 비교적 얕은 바다에 떨어졌기 때문에 운 좋게 파고가 억제된 결과이며, 심해에 떨어졌다면 파고는 4.6km에 달했을 것으로 추산된다.[411]
충돌 시의 분출물이 대기권에 재진입할 때, 수 시간 동안 강한 적외선 펄스가 방출되어, 열선으로 생물을 태워버렸다.[364] 이 열선의 영향 정도에 대해서는 논란이 있으며, 화재의 영향은 북아메리카에 국한되었고, 전 세계적인 파이어 스톰으로 이어지지는 않았다는 의견도 있다. 2013년에 핵겨울에 대한 저명한 모델 연구자가 발표한 논문에서는, 지층에서 발견된 그을음의 총량에 근거하여, 생물권 전체가 불타, 그로 인한 그을음이 햇빛을 가리는 효과로 인해 운석 겨울이 발생했다고 하였다.[439]
분출물의 재진입으로 가정된 화재와 운석 겨울의 효과를 제외하더라도, 충돌 시 발생한 먼지 구름은 최대 1년간 햇빛을 가려 광합성을 저해했다.[404] 소행성이 충돌한 지역이, 대량의 가연성 탄화수소와 황 화합물을 포함하는 탄산염 암석이 많은 지역이었다는 점이 더욱 재앙을 불렀고,[440] 기화된 황 화합물로 인해 생긴 황산 에어로졸이 성층권까지 도달하여, 지표에 도달하는 햇빛의 양을 50% 이상 감소시킨 외에 강한 산성비를 내리게 했다.[404][441] 이 산성비에 의한 해양 산성화의 결과로, 탄산 칼슘 껍질을 가진 생물들의 상당수가 멸종했다.
햇빛 감소로 인해, 처음 3년 동안은 기온이 영하로 떨어졌다.[442] 유카탄 반도 근처의 브라조스 강 인근 해역에서는, 충돌 후 수십 년 동안 해수 온도가 7℃나 하락했다.[443] 이러한 에어로졸은 먼지보다 더 오래 남아, 최소 10년 동안 사라지지 않았다. 이로 인해, 식물과 식물 플랑크톤, 초식 동물과 그들을 포식하는 동물들이 멸종하게 되었다. 반면에 데트리투스에 의존한 먹이 사슬에 있는 생물들에게는 살아남을 기회가 있었다.[381][404] 다만 대규모 화재가 발생했을 경우, 살아남은 생물 중에서도 가장 취약한 종부터 멸종해 간다고 한다.[444]
thumb의 와이마투쿠/Waimatuku영어 근교의 데누리/Dunollie,_New_Zealand영어에 있는 무디 크릭 광산 근처 강바닥 지층. 석탄 형성이 6600만 년 전에 갑자기 멈추었고, 육상 식물을 궤멸시킨 사건이 있었음을 증명한다. 이러한 증거는 멕시코에서 멀리 떨어진 전 세계에서 발견된다.[342]]]
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## 데칸 트랩 화산 활동
인도 데칸 고원에서 발생한 대규모 화산 활동인 데칸 트랩(Deccan Traps)은 백악기-고진기 대량절멸(K-Pg 대멸종)의 원인 중 하나로 거론된다.[257][258] 데칸 트랩은 중생대와 신생대의 경계에 가까운 시기에 분출했으며,[254][255][256] 대량의 화산재와 가스를 분출하여 햇빛 차단, 기온 하강, 산성비 등을 유발했을 가능성이 있다.[260]
2000년 이전에는 데칸 트랩 홍수 현무암이 약 6800만 년 전에 시작되어 200만 년 이상 지속되었을 것으로 생각했기 때문에, 멸종이 점진적으로 일어났다는 견해와 연결되었다. 그러나 가장 최근의 증거에 따르면, 이 트랩은 K-Pg 경계에 걸쳐 단 80만 년 동안만 분출했으며, 따라서 멸종과 그 이후의 지연된 생물 회복의 원인이 되었을 수 있다.[259]
데칸 트랩은 먼지와 황산염 에어로졸을 공기 중으로 방출하여 햇빛을 차단하고 식물의 광합성을 감소시켰을 수 있다.[260] 또한, 후기 백악기에는 지구 온도 상승이 있었고,[261][262] 데칸 트랩 화산 활동은 이산화탄소 배출을 초래하여 대기에서 먼지와 에어로졸이 제거되었을 때 온실 효과를 증가시켰다.[263][255] 식물 화석은 데칸 트랩 활동으로 인한 K-Pg 경계 전반에 걸쳐 250ppm의 이산화탄소 농도 증가를 기록하고 있다.[264] 이산화탄소 배출량 증가는 또한 산성비를 유발했으며, 이는 더 산성인 물에서 수은 화합물의 용해도가 증가하여 수은 침착이 증가한 것으로 나타났다.[265]
데칸 트랩에 의해 발생한 멸종에 대한 증거로는 K-Pg 경계 근처의 기후가 온도 상승했을 때 해양 생물의 다양성 감소가 있다. 6540만 년에서 6520만 년 전 사이에 온도가 매우 빠르게 3~4도 정도 상승했는데, 이는 멸종 사건 시기와 매우 가깝다. 기후 온도 상승뿐만 아니라 수온도 감소하여 해양 다양성이 급격히 감소했다.[266] 튀니지에서 얻은 증거에 따르면 해양 생물은 격렬한 데칸 트랩 활동과 관련된 온난화 및 습도 증가의 주요 기간에 의해 부정적인 영향을 받았으며,[267] 그곳의 해양 멸종은 칙술루브 충돌구(Chicxulub crater) 충돌 사건 이전에 시작되었다.[268]
데칸 트랩 가설이 더 느린 멸종과 연결되었던 해에, 루이스 알바레즈(1988년 사망)는 고생물학자들이 희소한 데이터에 의해 오도되고 있다고 주장했다. 그의 주장은 처음에는 호평을 받지 못했지만, 이후 화석층에 대한 집중적인 현장 연구는 그의 주장에 무게를 실어주었다. 결국 대부분의 고생물학자들은 백악기 말의 대량 멸종이 대규모 지구 충돌에 의해, 또는 적어도 부분적으로 발생했다는 생각을 받아들이기 시작했다. 심지어 월터 알바레즈도 다른 주요 변화가 멸종에 기여했을 수 있다는 것을 인정했다.[270]
일부 지구물리학적 모델은 칙술루브 충돌이 데칸 트랩에 기여했다는 것을 시사한다. 이러한 모델은 고정밀 방사성 연대 측정과 결합하여, 칙술루브 충돌이 가장 큰 데칸 분출 중 일부를 유발했을 뿐만 아니라 지구상의 활화산 지역에서의 분출을 유발했을 수 있음을 시사한다.[274][275]
남극의 세이모어 섬 연구를 바탕으로, 시에라 페테르센과 동료들은 백악기-고생대 경계 근처에서 두 개의 분리된 멸종 사건이 있었으며, 하나는 데칸 트랩 화산 활동과 관련이 있고 다른 하나는 칙술루브 충돌과 관련이 있다고 주장한다.[280]
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## 기타 가설
백악기 말기에 해수면이 중생대 시대 어느 때보다도 크게 하강했다는 명확한 증거가 있다. 세계 각지의 마스트리히트 절(階)의 지층 암석층에서 후기의 지층은 육성층이고, 초기 지층은 해안선을 나타내며, 가장 초기 지층은 해저를 나타낸다. 이 지층은 조산 작용과 관련된 경사나 변형을 보여주지 않으므로, 가장 유력한 설명은 해수면의 하강, 즉 '퇴적'이다.[34][276] 심각한 퇴적은 바다에서 종이 가장 풍부한 지역인 대륙붕 면적을 크게 줄였을 것이며, 따라서 해양 대량 멸종을 일으키기에 충분했을 수 있다.[277][278] 이러한 변화는 암모나이트의 멸종을 유발하지 않았을 것이다. 퇴적은 또한 부분적으로 바람과 해류를 방해하고 지구의 알베도를 감소시키고 지구 온도를 높임으로써 기후 변화를 야기했을 것이다.[72] 해양 퇴적은 또한 북아메리카의 내륙해인 서부 내륙 수로와 같은 내륙해의 손실을 초래했다. 이러한 해양의 손실은 서식지를 크게 변화시켰고, 천만 년 전에 공룡 공원 층에서 발견되는 것과 같은 다양한 군집이 서식했던 해안 평야를 제거했다. 또 다른 결과는 담수 환경의 확장으로, 이제 대륙의 유출수는 대양에 도달하기 전에 더 먼 거리를 이동해야 했다. 이러한 변화는 상어와 같은 해양 환경을 선호하는 척추 동물에게는 유리하지 않았지만, 담수를 선호하는 척추 동물에게는 유리했다.[129]
백악기-고진기 대량 절멸과 관련하여 다른 분화구와 유사한 지형적 특징들도 충돌구로 제안되었다. 이는 목성과의 슈메이커-레비 9 혜성 충돌과 유사한 조각난 소행성 물체로부터 거의 동시 다중 충돌이 있었을 가능성을 시사한다.[456][457] 치크술루브 충돌구 외에도 우크라이나에 형성된 볼티쉬 충돌구, 북해에 유성체 충돌로 형성되었을 가능성이 있는 실버피트 충돌구, 논란이 많고 훨씬 더 큰 시바 충돌구가 있다.[458][459] 테티스 해에서 형성되었을 수 있는 다른 분화구는 아프리카와 인도의 북쪽으로의 지각 이동으로 인해 가려졌을 것이다.
2. 1. 칙술루브 충돌
1980년, 노벨상 수상 물리학자 루이스 알바레스와 그의 아들이자 지질학자인 월터 알바레스, 화학자 프랭크 아사로와 헬렌 미셸은 전 세계 백악기-고제3기 경계의 퇴적암층에서 보통보다 현저히 높은 농도의 이리듐을 발견했다.[191] 초기 연구된 세 곳에서는 각각 정상치의 30배, 160배, 20배에 달했다. 이리듐은 지구 지각에서는 매우 희귀하지만, 소행성과 혜성에는 풍부하다.[13] 이 때문에 알바레스 연구팀은 백악기-고진기 경계 시기에 소행성이 지구에 충돌했다고 제안했다.[191] 이전에도 충돌 사건에 대한 추측은 있었지만,[192] 이것이 최초의 확실한 증거였다.[191]이 가설은 처음 제안되었을 때 급진적이라고 여겨졌으나, 곧 추가적인 증거가 나타났다. 경계 점토층에는 충돌로 녹은 암석 방울이 굳어져 만들어진 작은 구상체가 가득했다.[193][194] 충격 석영[195]과 다른 광물도 백악기-고진기 경계에서 발견되었다.[196][197]
멕시코만과 카리브해 연안에서 발견된 거대한 쓰나미 퇴적물은 더 많은 증거를 제공했으며,[198] 충돌이 근처에서 일어났음을 시사했다. 뉴멕시코주 북부에서 발견된 미터 두께의 잔해층은 백악기-고진기 경계가 미국 남부에서 더 두껍다는 사실을 보여주었다.[25] 카리브해에서는 거대한 퇴적물 중력류에 의해 퇴적된 미세 화석, 암석 조각, 충돌 물질 등이 섞인 백악기-고진기 경계 "칵테일"이 발견되어 충돌을 구분하는 데 기여했다.[199]
추가 연구를 통해 유카탄반도 해안 칙술루브 아래 묻힌 거대한 칙술루브 충돌구가 백악기-고진기 경계 점토의 근원임을 확인했다. 1978년 지구물리학자 글렌 펜필드의 연구를 바탕으로 1990년에 확인된[12] 이 충돌구는 타원형이며, 평균 직경이 약 180km로 알바레스 팀이 계산한 크기와 거의 같다.[200][201]
과학자들은 백악기-고진기 경계에서 발생한 천체 충돌로 인한 거대 쓰나미가 카리브해와 멕시코만 주변에 퇴적물을 남겼다는 데 동의한다.[407] 이러한 퇴적물은 멕시코 북동부 라 포파 분지,[408] 브라질 북동부의 탄산염암 대지,[409] 대서양 심해 퇴적물[410] 등에서 확인된다.
미국 노스다코타주 남서부의 화석지인 타니스/Tanis (fossil site)영어에서 충돌 사건에 대한 추가 증거가 발견되었다.[202] 타니스는 북아메리카 4개 주에 걸쳐 있는 헬 크릭 지층의 일부로,[203] 상부 백악기와 하부 고신세의 중요한 화석 발견으로 유명하다.[203] 타니스는 거대한 칙술루브 충돌체 충돌 후 몇 분에서 몇 시간 동안의 사건을 상세하게 기록하고 있어 특별하고 독특한 유적이다.[204][205] 유적에서 발견된 호박에는 칙술루브 충돌 사건과 일치하는 미세 텍타이트가 포함된 것으로 보고되었다.[206]
2. 1. 1. 충돌의 증거
1980년, 노벨상 수상 물리학자 루이스 알바레스, 그의 아들 지질학자 월터 알바레스, 화학자 프랭크 아사로와 헬렌 미셸로 구성된 연구팀은 전 세계 백악기-고생대 경계 퇴적암 층에서 정상 수준보다 훨씬 높은 농도의 이리듐을 발견했다. [191] 원래 연구된 3개 단면에서 30배, 160배, 20배 높은 수치였다. 이리듐은 지각에서 매우 드물지만, 혜성과 소행성에서는 더 흔하다.[13] 이 때문에 알바레스 팀은 K–Pg 경계 시기에 소행성이 지구와 충돌했다고 제안했다.[191] 이전에도 충돌 사건 가능성에 대한 추측이 있었지만,[192] 이는 최초의 확실한 증거였다.[191]이 가설은 처음 제안되었을 때는 급진적인 것으로 여겨졌지만, 곧 추가적인 증거가 나타났다. 경계 점토는 충돌로 형성된 용융된 암석 방울에서 결정화된 암석의 작은 구상체로 가득 차 있었다.[193][194] 충격 석영[195] 과 다른 광물들도 K–Pg 경계에서 확인되었다.[196][197]
멕시코만과 카리브해 연안을 따라 거대한 쓰나미 퇴적물이 확인되어 더 많은 증거를 제공했으며,[198] 충돌이 근처에서 발생했을 수 있음을 시사했다. 북부 뉴멕시코에서 미터 두께의 잔해 층이 발생하면서 K-Pg 경계가 미국 남부에서 더 두꺼워진다는 사실도 발견되었다.[25] 거대한 퇴적물 중력 흐름에 의해 퇴적된 미세 화석, 암편, 충돌 유래 물질의 K-Pg 경계 "칵테일"이 충돌을 구분하는 데 기여한 카리브해에서 발견되었다.[199]
추가 연구를 통해 유카탄 반도 해안의 치크술루브 아래에 묻힌 거대한 치크술루브 충돌구가 K–Pg 경계 점토의 근원지임이 확인되었다. 1978년 지구물리학자 Glen Penfield의 연구를 바탕으로 1990년에 확인된[12] 이 충돌구는 타원형이며 평균 직경이 약 180km로, 알바레스 팀이 계산한 크기와 거의 같다.[200][201]
과학자들은 K-Pg 경계에서 일어난 천체 충돌 시 발생한 거대 쓰나미에 의해 카리브해 지역과 멕시코만 연안에 쓰나미로 인한 퇴적물이 남아 있다는 견해에 일치하고 있다[407]. 이러한 퇴적물은 멕시코 북동부의 라 포파 분지, 브라질 북동부의 석회암 대지, 대서양의 심해 퇴적물 등에 나타나고 있다.
미국노스다코타 남서부의 화석 산지인 타니스/Tanis (fossil site)영어에서 충돌 사건에 대한 추가 증거가 발견되었다.[202] 타니스는 북미의 4개 주에 걸쳐 있는 암석군인 헬 크릭 지층의 일부로,[203] 상부 백악기와 하부 고신세의 많은 중요한 화석 발견으로 유명하다.[203] 타니스는 거대한 치크술루브 운석의 충돌에서 최초 몇 분부터 몇 시간 후까지의 사건을 극도로 상세하게 기록하는 것으로 보이기 때문에 특별하고 독특한 유적이다.[204][205] 유적에서 나온 호박은 치크술루브 충돌 사건의 것과 일치하는 미세 텍타이트를 포함하는 것으로 보고되었다.[206]
2. 1. 2. 충돌의 영향
칙술루브 충돌은 전 지구적인 재앙을 일으켰다. 일부 현상은 충돌 직후의 짧은 기간 동안 발생했지만, 생태계를 파괴한 장기적인 지구화학적 및 기후적 교란도 있었다.[229][218][241]
과학자들은 백악기-고진기 경계에서 일어난 천체 충돌 시 발생한 거대 쓰나미에 의해 카리브해 지역과 멕시코만 연안에 쓰나미로 인한 퇴적물이 남아 있다는 견해에 일치하고 있다.[407] 이러한 퇴적물은 멕시코 북동부의 라 포파 분지,[408] 브라질 북동부의 석회암 대지,[409] 대서양의 심해 퇴적물[410] 등에 나타나고 있다. 이 층들 중에서 가장 두꺼운 층으로 알려진 것은 칙술루브 충돌구 내부에 있는 충돌구에서 방출된 물질이 직접 쌓인 화강암층이며, 그 두께는 최대 100m에 달한다. 발생한 거대 쓰나미의 높이는 100m에 달하지만, 이것은 소행성이 비교적 얕은 바다에 떨어졌기 때문에 운 좋게 파고가 억제된 결과이며, 심해에 떨어졌다면 파고는 4.6km에 달했을 것으로 추산된다.[411]
충돌 시의 분출물이 대기권에 재진입할 때, 수 시간 동안 강한 적외선 펄스가 방출되어, 열선으로 생물을 태워버렸다.[364] 이 열선의 영향 정도에 대해서는 논란이 있으며, 화재의 영향은 북아메리카에 국한되었고, 전 세계적인 파이어 스톰으로 이어지지는 않았다는 의견도 있다. 2013년에 핵겨울에 대한 저명한 모델 연구자가 발표한 논문에서는, 지층에서 발견된 그을음의 총량에 근거하여, 생물권 전체가 불타, 그로 인한 그을음이 햇빛을 가리는 효과로 인해 운석 겨울이 발생했다고 하였다.[439]
분출물의 재진입으로 가정된 화재와 운석 겨울의 효과를 제외하더라도, 충돌 시 발생한 먼지 구름은 최대 1년간 햇빛을 가려 광합성을 저해했다.[404] 소행성이 충돌한 지역이, 대량의 가연성 탄화수소와 황 화합물을 포함하는 탄산염 암석이 많은 지역이었다는 점이 더욱 재앙을 불렀고,[440] 기화된 황 화합물로 인해 생긴 황산 에어로졸이 성층권까지 도달하여, 지표에 도달하는 햇빛의 양을 50% 이상 감소시킨 외에 강한 산성비를 내리게 했다.[404][441] 이 산성비에 의한 해양 산성화의 결과로, 탄산 칼슘 껍질을 가진 생물들의 상당수가 멸종했다.
햇빛 감소로 인해, 처음 3년 동안은 기온이 영하로 떨어졌다.[442] 유카탄 반도 근처의 브라조스 강 인근 해역에서는, 충돌 후 수십 년 동안 해수 온도가 7℃나 하락했다.[443] 이러한 에어로졸은 먼지보다 더 오래 남아, 최소 10년 동안 사라지지 않았다. 이로 인해, 식물과 식물 플랑크톤, 초식 동물과 그들을 포식하는 동물들이 멸종하게 되었다. 반면에 데트리투스에 의존한 먹이 사슬에 있는 생물들에게는 살아남을 기회가 있었다.[381][404] 다만 대규모 화재가 발생했을 경우, 살아남은 생물 중에서도 가장 취약한 종부터 멸종해 간다고 한다.[444]
thumb의 와이마투쿠/Waimatuku영어 근교의 데누리/Dunollie,_New_Zealand영어에 있는 무디 크릭 광산 근처 강바닥 지층. 석탄 형성이 6600만 년 전에 갑자기 멈추었고, 육상 식물을 궤멸시킨 사건이 있었음을 증명한다. 이러한 증거는 멕시코에서 멀리 떨어진 전 세계에서 발견된다.[342]]]
2. 2. 데칸 트랩 화산 활동
인도 데칸 고원에서 발생한 대규모 화산 활동인 데칸 트랩(Deccan Traps)은 백악기-고진기 대량절멸(K-Pg 대멸종)의 원인 중 하나로 거론된다.[257][258] 데칸 트랩은 중생대와 신생대의 경계에 가까운 시기에 분출했으며,[254][255][256] 대량의 화산재와 가스를 분출하여 햇빛 차단, 기온 하강, 산성비 등을 유발했을 가능성이 있다.[260]
2000년 이전에는 데칸 트랩 홍수 현무암이 약 6800만 년 전에 시작되어 200만 년 이상 지속되었을 것으로 생각했기 때문에, 멸종이 점진적으로 일어났다는 견해와 연결되었다. 그러나 가장 최근의 증거에 따르면, 이 트랩은 K-Pg 경계에 걸쳐 단 80만 년 동안만 분출했으며, 따라서 멸종과 그 이후의 지연된 생물 회복의 원인이 되었을 수 있다.[259]
데칸 트랩은 먼지와 황산염 에어로졸을 공기 중으로 방출하여 햇빛을 차단하고 식물의 광합성을 감소시켰을 수 있다.[260] 또한, 후기 백악기에는 지구 온도 상승이 있었고,[261][262] 데칸 트랩 화산 활동은 이산화탄소 배출을 초래하여 대기에서 먼지와 에어로졸이 제거되었을 때 온실 효과를 증가시켰다.[263][255] 식물 화석은 데칸 트랩 활동으로 인한 K-Pg 경계 전반에 걸쳐 250ppm의 이산화탄소 농도 증가를 기록하고 있다.[264] 이산화탄소 배출량 증가는 또한 산성비를 유발했으며, 이는 더 산성인 물에서 수은 화합물의 용해도가 증가하여 수은 침착이 증가한 것으로 나타났다.[265]
데칸 트랩에 의해 발생한 멸종에 대한 증거로는 K-Pg 경계 근처의 기후가 온도 상승했을 때 해양 생물의 다양성 감소가 있다. 6540만 년에서 6520만 년 전 사이에 온도가 매우 빠르게 3~4도 정도 상승했는데, 이는 멸종 사건 시기와 매우 가깝다. 기후 온도 상승뿐만 아니라 수온도 감소하여 해양 다양성이 급격히 감소했다.[266] 튀니지에서 얻은 증거에 따르면 해양 생물은 격렬한 데칸 트랩 활동과 관련된 온난화 및 습도 증가의 주요 기간에 의해 부정적인 영향을 받았으며,[267] 그곳의 해양 멸종은 칙술루브 충돌구(Chicxulub crater) 충돌 사건 이전에 시작되었다.[268]
데칸 트랩 가설이 더 느린 멸종과 연결되었던 해에, 루이스 알바레즈(1988년 사망)는 고생물학자들이 희소한 데이터에 의해 오도되고 있다고 주장했다. 그의 주장은 처음에는 호평을 받지 못했지만, 이후 화석층에 대한 집중적인 현장 연구는 그의 주장에 무게를 실어주었다. 결국 대부분의 고생물학자들은 백악기 말의 대량 멸종이 대규모 지구 충돌에 의해, 또는 적어도 부분적으로 발생했다는 생각을 받아들이기 시작했다. 심지어 월터 알바레즈도 다른 주요 변화가 멸종에 기여했을 수 있다는 것을 인정했다.[270]
일부 지구물리학적 모델은 칙술루브 충돌이 데칸 트랩에 기여했다는 것을 시사한다. 이러한 모델은 고정밀 방사성 연대 측정과 결합하여, 칙술루브 충돌이 가장 큰 데칸 분출 중 일부를 유발했을 뿐만 아니라 지구상의 활화산 지역에서의 분출을 유발했을 수 있음을 시사한다.[274][275]
남극의 세이모어 섬 연구를 바탕으로, 시에라 페테르센과 동료들은 백악기-고생대 경계 근처에서 두 개의 분리된 멸종 사건이 있었으며, 하나는 데칸 트랩 화산 활동과 관련이 있고 다른 하나는 칙술루브 충돌과 관련이 있다고 주장한다.[280]
2. 3. 기타 가설
과학적 방법을 통해 과학자들은 K-Pg 대멸종이 칙술루브 충돌구(Chicxulub crater)와 같은 대량 운석 충돌이나 화산 활동 증가와 같은 하나 이상의 파국적인 사건 때문이라고 이론화했다.[466][467] 몇몇 충돌구와 데칸 트랩(Deccan Traps)과 같은 대량 화산 활동은 대멸종 사건과 대략 일치한다. 이러한 지질학적 사건은 태양광을 줄이고 광합성을 방해하여 생태계에 큰 붕괴를 가져올 수 있다.백악기 말기에 해수면이 중생대 시대 어느 때보다도 크게 하강했다는 명확한 증거가 있다. 세계 각지의 마스트리히트 절(階)의 지층 암석층에서 후기의 지층은 육성층이고, 초기 지층은 해안선을 나타내며, 가장 초기 지층은 해저를 나타낸다. 이 지층은 조산 작용과 관련된 경사나 변형을 보여주지 않으므로, 가장 유력한 설명은 해수면의 하강, 즉 '퇴적'이다.[34][276] 심각한 퇴적은 바다에서 종이 가장 풍부한 지역인 대륙붕 면적을 크게 줄였을 것이며, 따라서 해양 대량 멸종을 일으키기에 충분했을 수 있다.[277][278] 이러한 변화는 암모나이트의 멸종을 유발하지 않았을 것이다. 퇴적은 또한 부분적으로 바람과 해류를 방해하고 지구의 알베도를 감소시키고 지구 온도를 높임으로써 기후 변화를 야기했을 것이다.[72] 해양 퇴적은 또한 북아메리카의 내륙해인 서부 내륙 수로와 같은 내륙해의 손실을 초래했다. 이러한 해양의 손실은 서식지를 크게 변화시켰고, 천만 년 전에 공룡 공원 층에서 발견되는 것과 같은 다양한 군집이 서식했던 해안 평야를 제거했다. 또 다른 결과는 담수 환경의 확장으로, 이제 대륙의 유출수는 대양에 도달하기 전에 더 먼 거리를 이동해야 했다. 이러한 변화는 상어와 같은 해양 환경을 선호하는 척추 동물에게는 유리하지 않았지만, 담수를 선호하는 척추 동물에게는 유리했다.[129]
백악기-고진기 대량 절멸과 관련하여 다른 분화구와 유사한 지형적 특징들도 충돌구로 제안되었다. 이는 목성과의 슈메이커-레비 9 혜성 충돌과 유사한 조각난 소행성 물체로부터 거의 동시 다중 충돌이 있었을 가능성을 시사한다.[456][457] 치크술루브 충돌구 외에도 우크라이나에 형성된 볼티쉬 충돌구, 북해에 유성체 충돌로 형성되었을 가능성이 있는 실버피트 충돌구, 논란이 많고 훨씬 더 큰 시바 충돌구가 있다.[458][459] 테티스 해에서 형성되었을 수 있는 다른 분화구는 아프리카와 인도의 북쪽으로의 지각 이동으로 인해 가려졌을 것이다.
3. 멸종 양상
K-Pg 대량 절멸은 심각하고, 전 지구적이며, 급격하게 많은 종을 멸종시켰다. 해양 화석을 바탕으로, 전체 종의 75% 이상이 멸종된 것으로 추정된다.[30]
이 사건은 동시에 모든 대륙에 영향을 미친 것으로 보인다. 예를 들어, 비조류 공룡은 북아메리카의 마스트리히트절, 유럽, 아시아, 아프리카, 남아메리카, 남극에서 발견되지만, 전 세계의 신생대에서는 발견되지 않는다.[31] 마찬가지로, 화석 꽃가루는 뉴멕시코, 알래스카, 중국, 뉴질랜드와 같이 멀리 떨어진 지역의 식물 군집이 파괴되었음을 보여준다.[25] 그럼에도 불구하고, 고위도는 저위도보다 덜 강하게 영향을 받은 것으로 보인다.[32]
사건의 심각성에도 불구하고, 다른 분류군 내에서 멸종률에 상당한 변동이 있었다. 광합성에 의존하는 종은 대기 중 입자가 햇빛을 차단하고 지면에 도달하는 태양 에너지를 감소시키면서 감소하거나 멸종되었다. 이러한 식물 멸종은 지배적인 식물 군의 주요 재편성을 야기했다.[33] 잡식성 동물, 곤충을 먹는 동물, 썩은 고기를 먹는 동물은 아마도 음식원의 가용성이 증가했기 때문에 멸종 사건에서 살아남았다. 엄격한 초식성 동물이나 엄격한 육식성 포유류는 살아남지 못한 것으로 보인다. 오히려, 살아남은 포유류와 조류는 곤충, 벌레, 달팽이를 먹었고, 이들은 다시 유기물 (죽은 식물과 동물 물질)을 먹었다.[34][35][36]
개울 생물군집과 호수 생태계에서 악어형류 및 샴포사우루스와 같은 큰 형태를 포함하여 몇몇 동물 군만 멸종되었는데, 이러한 군집은 살아있는 식물에서 직접적인 음식을 덜 의존하고, 육지에서 쓸려 내려온 유기물에 더 의존하여 멸종으로부터 보호받았기 때문이다.[37][38] 현대의 악어류는 청소 동물로 살 수 있으며 음식 없이 몇 달 동안 살아남을 수 있고, 어린 개체는 작고, 천천히 자라며, 처음 몇 년 동안 무척추동물과 죽은 유기체를 주로 먹는다. 이러한 특성은 백악기 말의 악어류 생존과 관련이 있다. 유사하지만 더 복잡한 패턴이 바다에서 발견되었다. 수심대에 사는 동물은 해저에 살거나 해저에 사는 동물보다 멸종이 더 심각했다. 수심대의 동물은 거의 전적으로 살아있는 식물성 플랑크톤의 일차 생산에 의존하는 반면, 해저의 동물은 항상 또는 때때로 유기물을 먹는다.[34] 코코리토포리드와 연체동물 ( 암모나이트, 루디스트, 담수 달팽이, 홍합 포함)과 이러한 껍질을 만드는 자들을 포함하는 먹이 사슬에 속한 유기체는 멸종되거나 심각한 손실을 입었다. 예를 들어, 암모나이트는 경계에서 멸종된 거대한 해양 파충류 그룹인 모사사우루스의 주요 먹이였던 것으로 생각된다.[39]
K–Pg 멸종은 지구 생명의 진화에 심오한 영향을 미쳤다. 백악기 지배종의 제거는 다른 유기체가 그 자리를 차지하게 하여 고생대 동안 상당한 양의 적응 방산을 일으켰다.[27] K–Pg 멸종 사건 이후, 풍부한 빈 생태적 지위가 존재했음에도 불구하고 생물 다양성이 회복되기 위해서는 상당한 시간이 필요했다.[34] 살라망카 지층의 증거는 생물학적 회복이 북반구보다 남반구에서 더 빨랐음을 시사한다.[40]
멸종 동안 발생한 것으로 추론되는 대규모 생명 손실과 경계를 아우르는 전 세계의 여러 지질 형성이 있음에도 불구하고, K-Pg 경계에서 정확하게 발생한 대량 사망의 직접적인 증거를 포함하는 화석 유적지는 거의 없다. 여기에는 미국 노스다코타의 헬 크릭 지층의 타니스 유적이 포함되며, 이 유적에는 충격으로 인해 발생했을 가능성이 있는 대규모 홍수 사건에 묻힌 것으로 보이는 다수의 잘 보존된 화석이 포함되어 있다.[41] 또 다른 중요한 유적지는 미국 뉴저지의 호너스타운 지층으로, K-Pg 경계에서 주요 화석층(MFL)으로 알려진 두드러진 층이 있으며, 이는 충격으로 인한 대규모 홍수로 인해 발생했을 가능성이 있는 분리된 척추동물 화석의 사상군을 포함하고 있다.[42]
3. 1. 해양 생물
K-Pg 경계에서 해양 무척추동물의 멸종률은 화석 기록에 따라 큰 차이를 보인다. 이는 실제 멸종의 영향보다는 화석 기록의 부족에 의한 영향이 크다.[34]
암모나이트는 매우 다양하고 수가 많았던 껍질을 가진 두족류 그룹이었으나, K-Pg 경계에서 멸종했다.[77][78] 암모나이트 속은 K-Pg 경계 부근에서 멸종했지만, 백악기 후기에 걸쳐 다양성이 점진적으로 감소하고 있었다.[72] 이는 해퇴에 의한 영향으로 보인다. 연구자들은 플랑크톤 번식 전략(다수의 알과 플랑크톤 유충)을 사용한 암모나이트가 K-Pg 멸종 사건으로 큰 피해를 입었을 것으로 추정한다.[77] 반면, 소수의 더 큰 알에 의존하는 앵무조개류의 번식 전략은 생존에 유리하게 작용했다. 암모나이트가 사라진 후 앵무조개류는 이전에는 암모나이트류에서만 볼 수 있었던 껍질 모양과 복잡성으로 진화했다.[77][78] 부리조개류의 멸종으로 살아남은 두족류가 그들의 틈새를 채울 수 있었다.[76]
thumb 오만 산맥에서 발견된 백악기 후기의 이매패류 화석. 스케일 바는 10mm.]]
후기 백악기 경산호 산호 속의 약 60%가 K-Pg 경계를 넘지 못하고 멸종했다. 특히 따뜻하고 얕은 열대 수역에 서식하는 군집 종의 약 98%가 멸종했다. 이는 광합성 조류와의 공생에 의존하는 군집 산호 종이 K-Pg 경계를 둘러싼 사건으로 붕괴되었기 때문이다.[68][69] 반면, 일반적으로 산호초를 형성하지 않고 바다의 더 차갑고 깊은 곳에 서식하는 단독 산호는 K-Pg 경계의 영향을 덜 받았다.[68]
이매패류 속의 수는 K-Pg 경계 이후 현저한 감소를 보였다. 루디스트 (산호초를 만드는 조개)와 이노세라미드 (현대 가리비의 거대한 친척)를 포함한 이매패류의 전체 그룹이 K-Pg 경계에서 멸종했다.[70][71] 대부분의 이노세라미드 이매패류는 K-Pg 경계 훨씬 전에 점진적으로 멸종되기 시작했다.[72]
극피동물 속의 약 35%가 K-Pg 경계에서 멸종되었으며, 특히 후기 백악기 동안 저위도, 얕은 수역 환경에서 번성했던 분류군이 가장 높은 멸종률을 보였다. 이는 서식지 손실, 특히 당시 존재했던 얕은 수역 산호초인 탄산염 플랫폼의 멸망을 시사한다.[79]
턱을 가진 물고기의 화석 기록은 해양 척추동물의 멸종 패턴에 대한 좋은 증거를 제공한다. 심해 영역은 겉보기에 영향을 받지 않았지만, 개방 해양의 최상위 포식자와 대륙붕의 경골을 먹는 저서성 포식자 사이에는 큰 차이가 있었다. 연골어류 내에서, 약 41개의 신상어류 (현대 상어, 가오리, 홍어) 과 중 7개가 이 사건 이후 사라졌고, 가오리는 거의 모든 식별 가능한 종을 잃었지만, 90% 이상의 경골어류 과는 살아남았다.[85][86]
경골어류의 대량 멸종에 대한 증거가 남극 근처 세이모어 섬의 K–Pg 경계층 바로 위에 있는 화석지에서 발견되었으며, 이는 K–Pg 멸종 사건에 의해 촉발된 것으로 보인다.[89][90] 조기어류는 대량 멸종 이후 폭발적으로 다양해져 멸종으로 비어 있는 틈새를 채웠다.[29]
모사사우루스와 플레시오사우루스를 포함한 대형 해양 파충류는 K-Pg 경계에서 멸종했다.[111][112][113][114] 이들은 먹이 사슬 최상위에 위치하며 단일 칼슘 공급원에 의존하여 먹이를 섭취했기 때문에 멸종에 취약했다.[110] 어룡은 K-Pg 멸종 사건 수천만 년 전에 화석 기록에서 사라졌다.[115]
3. 2. 육상 생물
육상 생물은 백악기-고진기 대량절멸(K-Pg 경계)로 인해 큰 영향을 받았다. 비조류 공룡은 완전히 멸종했으며,[310] 익룡, 대형 포유류, 다양한 식물군도 사라졌다.[362] 특히 초식 공룡과 그들을 먹이로 하는 육식 공룡의 멸종이 두드러졌다.[117] 반면, 악어, 거북, 뱀, 도마뱀 등 일부 파충류와 소형 포유류는 생존했다.[364]양서류의 멸종에 대한 증거는 제한적이지만, 일부 종은 멸종한 것으로 보인다.[354] 몬태나주의 연구에서는 양서류 멸종이 없었다고 결론지었지만,[351] 다른 지역에서는 멸종이 확인되었다.[94][95]
거북은 80% 이상의 종이 K-Pg 경계를 통과하여 생존했다.[99] 백악기 말에 존재했던 6개의 거북 과는 모두 고진기까지 살아남았다.[99]
인룡류 중 뱀목(뱀과 도마뱀)은 쥐라기에 분화하여 백악기 동안 다양화되었고, 현재 10,000종 이상이 생존하여 가장 성공적인 파충류 그룹이다.[106] 백악기 말에 멸종된 유일한 주요 육상 도마뱀 그룹은 다치아목이었다.[107] 모사사우루스와 같은 대형 해양 파충류도 멸종했다.[107]
악어류는 10개 과 중 5개 과가 K-Pg 경계 이전에 멸종했지만, 나머지 5개 과는 생존했다.[116] 생존한 악어형류는 대부분 담수 및 육상 환경에 서식했으며, 대형 악어는 살아남지 못했다.[34]
익룡 중에서는 아즈다르크과와 닉토사우루스과 두 과가 K-Pg 경계에서 멸종했을 가능성이 높다.[122][123]
비조류 공룡은 K-Pg 경계에서 완전히 멸종했다.[129] 공룡 화석 기록은 백악기 마지막 수백만 년 동안 다양성 감소와 감소 없음 모두를 보여주는 것으로 해석될 수 있다.[129] 멸종이 점진적인지 급격한지에 대한 논쟁이 있지만, 북아메리카 서부의 헬 크릭 지층과 같은 화석 기록은 멸종 직전까지 다양한 공룡이 존재했음을 보여준다.[132] 일부 연구자들은 고진기까지 비조류 공룡이 생존했다고 주장하지만,[137][138] 이는 화석이 재작업된 결과라는 것이 과학계의 합의이다.[139]
조류는 살아남은 유일한 공룡으로 간주된다.[140] 에난티오르니테스와 헤스페로르니티스형류를 포함한 다양한 고대 조류 그룹은 멸종했지만, 일부 육상 및 수생 조류는 생존하여 오늘날의 조류로 이어졌다.[140]
포유류는 K-Pg 경계 약 3천만 년 전에 다양화되기 시작했지만, 경계에서 다양화가 정체되었다.[146] 단공류, 다구치류, 후수류, 진수류 등 주요 포유류 계통은 생존했지만, 북미의 후수류와 아시아의 델타테로이다류는 큰 피해를 입었다.[149] K-Pg 경계 포유류는 일반적으로 작은 크기였으며, 이는 생존에 유리하게 작용했을 것이다.[117]
속씨식물 잎의 화석에서 발견되는 곤충에 의한 식흔은 K-Pg 경계 이후 곤충 다양성이 크게 감소했음을 보여준다.[340][341]
3. 3. 미생물
백악기-고생대 경계는 석회질 나노플랑크톤의 화석 기록에서 가장 극적인 변화 중 하나를 나타내는데, 이 그룹의 변화는 종 수준에서 뚜렷하게 나타난다.[43][44] 통계 분석에 따르면 다양성의 감소는 종분화 감소보다는 멸종의 급격한 증가로 인해 더 많이 발생했다.[45] 남반구에서는 멸종이 덜 심각했고 회복이 북반구보다 훨씬 더 빠르게 일어났으며,[46] 멸종 이후, 생존자 군집이 수십만 년 동안 지배했다. 북태평양은 나중에 전 세계 생존자 동물군을 대체하면서 방사된 나노플랑크톤 군집의 다양성 핫스팟 역할을 했다.[47]와편모조류 기록은 미생물 낭포만이 화석 기록을 제공하고 모든 와편모조류 종이 낭포 형성 단계를 갖는 것은 아니기 때문에 다양성이 과소평가되는 원인일 수 있어 잘 이해되지 않는다.[34] 최근 연구에 따르면 경계층을 통해 와편모조류에 주요 변화가 없었다고 한다.[48]
방사충은 적어도 오르도비스기 시대부터 지질학적 기록을 남겼으며, 이들의 광물 화석 골격은 K–Pg 경계에서 추적할 수 있다. 이러한 유기체의 대량 멸종에 대한 증거는 없으며, 초기 고신세의 냉각 온도 결과로 남부 고위도에서 이러한 종의 높은 생산성을 뒷받침한다.[34] 규조류 종의 약 46%가 백악기에서 전기 고신세로의 전환에서 살아남았으며, 이는 종의 상당한 변화였지만 파국적인 멸종은 아니었다.[34][50]
K–Pg 경계에 걸쳐 플랑크톤 유공충의 발생은 1930년대부터 연구되어 왔다.[51] K–Pg 경계에서 충돌 사건의 가능성으로 촉발된 연구는 경계에서 플랑크톤 유공충 멸종에 대한 많은 간행물을 낳았으며;[34] 증거가 이러한 종의 K–Pg 경계에서 상당한 멸종을 나타낸다고 생각하는 그룹[52][53]과 증거가 경계를 통해 점진적인 멸종을 뒷받침한다고 생각하는 그룹[54][55][56] 사이에 지속적인 논쟁이 있다. 국지적 조건이 플랑크톤 유공충의 다양성 변화에 크게 영향을 미쳤다는 강력한 증거가 있다.[57]
이 사건 동안 많은 벤토스 유공충 종이 멸종되었는데, 이는 아마도 영양분으로 유기물 잔해에 의존하는 반면, 해양의 생물량이 감소한 것으로 생각되기 때문이다. 해양 미생물 군집이 회복되면서 벤토스 유공충의 종분화가 증가한 것은 식량원의 증가로 인한 것으로 생각된다.[34] 초기 고신세의 식물 플랑크톤 회복은 주로 부식질을 섭취하는 대규모 벤토스 유공충 집합체를 지원하기 위한 식량원을 제공했다. 벤토스 개체군의 궁극적인 회복은 초기 고신세로 수십만 년 동안 지속되는 여러 단계를 거쳐 발생했다.[60][61]
백악기-고생대 경계에서 많은 균류가 멸종된 것으로 보이지만, 일부 균류 종은 대멸종 사건 이후 수년간 번성했다는 증거가 있다. 그 시기의 미세 화석은 충돌 후 회복 과정에서 양치류 포자가 풍부하게 나타나기 훨씬 전에 균류 포자의 큰 증가를 나타낸다. 균사는 이리듐 경계선 동안과 이후 짧은 기간 동안 거의 독점적인 미세 화석이다. 이러한 부생생물은 햇빛이 필요하지 않아, 대기가 먼지와 황 에어로졸로 막혔을 가능성이 있는 기간 동안 생존할 수 있었다.[168]
3. 4. 식물
백악기-고진기 대량절멸(K-Pg 경계)에서 식물 군집은 전 세계적으로 큰 혼란을 겪었다.[160][33][303][342][343] 화석 꽃가루와 잎 화석 연구에서 멸종이 확인된다.[25][303] 특히 북미 지역에서는 K-Pg 경계 단면에서 식물의 대규모 파괴와 대량 멸종이 일어났으며, 약 57%의 식물 종이 멸종했다.[161][303][344] 그러나 경계 이전에도 상당한 대형 식물 변화가 있었다.[161] 뉴질랜드와 남극과 같은 남반구 고위도에서는 식물의 대량 사망은 있었으나, 종의 유의미한 변화는 없었고, 식물 군의 상대적 풍부함에 극적이고 단기적인 변화가 일어났다.[81][162][340][345] 유럽 식물은 칙술루브 충돌 지점으로부터 거리가 멀어 비교적 덜 영향을 받았다.[163] 알래스카 북부와 러시아의 아나디르-코랴크 지역에서는 식물이 최소한의 영향을 받았다.[164][165]K-Pg 경계에서 식물의 전면적인 파괴로 인해 부생 생물인 균류가 증식했다.[168][349] 곰팡이 종의 우세는 대기가 맑아지고 먹이가 될 유기물이 풍부했던 몇 년 동안만 지속되었다.[168][349] 대기가 맑아지자 광합성 생물이 돌아왔는데, 처음에는 고사리 및 기타 지상 식물이었다.[168]
일부 지역에서는 고생대 식물의 회복이 고사리 급증으로 나타나는 고사리 종의 재정착으로 시작되었다.[169] 이러한 고사리의 재정착 패턴은 1980년 세인트 헬렌스 산 폭발 이후에도 관찰되었다.[169][346] 이 사건 이후 수 세기 동안 단 두 종의 고사리가 풍경을 지배했던 것으로 보인다.[170][347] K-Pg 경계 아래 퇴적물에서는 지배적인 식물 잔해가 피자식물 꽃가루이지만, 경계층에는 꽃가루가 거의 없고 고사리 포자가 지배적이다.[171] 경계층 위에서는 더 일반적인 꽃가루 수준이 점차 재개된다. 이는 현대 화산 폭발로 황폐화된 지역을 연상시키는데, 회복은 고사리가 주도하고, 이후 더 큰 피자식물에 의해 대체된다.[172]
배수성은 피자식물이 멸종에서 살아남을 수 있는 능력을 향상시킨 것으로 보이는데, 아마도 이러한 식물이 가진 게놈의 추가 복사본이 충격 이후 급격히 변화하는 환경 조건에 더 쉽게 적응할 수 있게 했기 때문일 것이다.[173][348]
멸종의 영향 외에도, 이 사건은 신열대 우림 생물군계와 같은 식물의 더 일반적인 변화를 일으켰고, 아마존과 같은 지역의 종 구성 및 구조를 대체하여 식물 생물 다양성의 이전 수준으로 약 600만 년 동안의 회복 기간 동안 이루어졌다.[174][175]
3. 5. 곤충
백악기-고진기 경계에서 북아메리카의 14개 지역에서 발견된 속씨식물의 화석 잎에 대한 곤충 피해는 곤충 다양성의 대리 지표로 사용되었으며, 멸종률을 결정하기 위해 분석되었다.[81][82] 연구자들은 멸종 사건 이전의 백악기 지역에서 풍부한 식물과 곤충 섭식 다양성을 발견했다. 초기 고신세 동안 식물상은 곤충의 포식이 거의 없이 비교적 다양했으며, 심지어 멸종 사건 이후 170만 년이 지난 후에도 그러했다.[81][82][340][341] 백악기-고진기 전환 과정에서 매미 약충 또는 딱정벌레 유충에 의해 생성된 생흔 분류군 ''Naktodemasis bowni''의 크기에 대한 연구에 따르면 멸종 사건으로 인해 육상 무척추동물에서 릴리풋 효과가 발생했다.[83]멸종 사건은 고신세 곤충 군집에 큰 변화를 가져왔다. 많은 개미 무리가 백악기에 존재했지만, 에오세에 개미는 우세하고 다양해졌으며, 더 큰 군집을 이루었다. 나비 또한 다양해졌는데, 이는 멸종으로 인해 사라진 잎을 먹는 곤충을 대체하기 위한 것으로 보인다. 진보된 흙무덤을 짓는 흰개미과(Termitidae) 역시 중요성이 증가한 것으로 보인다.[84]
4. 멸종 이후
K-Pg 경계의 대량절멸은 지구상의 생명 진화에 큰 영향을 미쳤다. 백악기에 우세를 점했던 생물 종이 제거됨으로써 살아남은 다른 종이 그 자리를 대체할 수 있게 되었고, 고제3기 동안 많은 생물이 적응 방산 형태로 현저하게 다양화되었다[305]。가장 두드러진 예는 공룡에서 대체된 포유류로, K-Pg 경계 후에 공룡의 빈자리를 메우듯이 급속히 진화했다. 또한, 포유류 속내에서는 K-Pg 경계 후에 나타난 신종의 체장은 평균 9.1% 정도 그 이전보다 커졌다[463]。
다른 종에서도 다양화가 관찰되었으며, 분자 생물학적 해석과 화석 기록에서 조류의 많은 종(특히 신악류)이 K-Pg 경계 후에 적응 방산을 일으켰다[306][464]。이 군에서는 초식성 가스토르니스와 드로모르니스과, 육식성 포르슬라코스과와 같은 거대한 날지 못하는 새도 탄생했다.
또한, 백악기의 도마뱀과 뱀의 멸종은 이구아나와 왕도마뱀과, 보아과와 같은 현재의 그룹으로의 진화를 일으켰다고 여겨진다[300]。육상에서는 티타노보아와 가 출현했고, 바다에서는 거대한 바다뱀으로 진화했다.
경골어류는 폭발적으로 다양화되었고[307], 멸종으로 빈 종의 공백을 메웠다. 에오세와 시신세에는 새치, 참치, 장어, 넙치가 나타났다.
고제3기에는 곤충에도 변화가 나타났다. 개미의 대부분은 백악기부터 서식했지만, 시신세가 되자 개미는 다양화되어 더욱 우세해졌다. 나비도 다양화되었는데, 이는 식물의 잎을 먹는 곤충이 멸종으로 사라졌기 때문으로 생각된다. 고도의 둥지를 만드는 기술을 가진 흰개미도 이 시기부터 지위를 높여갔다[465]。
4. 1. 포유류의 번성
포유류 종은 백악기-고진기(K-Pg) 경계 약 3천만 년 전에 다양화되기 시작했지만, 이 다양화는 경계에서 정체되었다.[146] 단공류(알을 낳는 포유류), 다구치류, 후수류(현대 유대류 포함), 진수류(현대 태반류 포함) 등 모든 주요 후기 백악기 포유류 계통은 K-Pg 대량절멸 사건에서 살아남았지만 손실을 입었다.[147][148] 특히 북미에서 후수류가 대거 사라졌고, 아시아의 델타테로이다류는 멸종되었다(''구르바노델타'' 계통 제외).[149]K-Pg 멸종 후, 포유류는 공룡이 남긴 빈 공간을 채우기 위해 진화했다.[152][153] 일부 연구에 따르면 포유류는 공룡 멸종으로 인해 이용 가능해진 생태적 지위에도 불구하고 K-Pg 경계를 넘어 폭발적으로 다양화되지 않았다.[154] 익수목(박쥐)과 경골상강(오늘날 고래와 돌고래 및 우제목을 포함하는 다양한 그룹)을 포함한 여러 포유류 목이 K-Pg 경계 직후 다양화된 것으로 해석되었지만,[154] 최근 연구에 따르면 유대류 목만이 K-Pg 경계 직후 다양화되었다고 결론지었다.[146]
K-Pg 경계 포유류 종은 일반적으로 쥐와 비슷한 작은 크기였으며, 이러한 작은 크기는 보호된 환경에서 은신처를 찾는 데 도움이 되었을 것이다. 일부 초기 단공류, 유대류 및 태반류는 오늘날 그러한 습성을 가진 여러 포유류 계통이 있다는 점에서 반수생 또는 땅굴을 파는 습성을 가졌을 것으로 추정된다. 땅굴을 파거나 반수생 포유류는 K-Pg 경계 환경 스트레스로부터 추가적인 보호를 받았을 것이다.[117] 멸종 사건 이후 진수류 사이의 형태학적 다양화율은 이전보다 3배나 높았다.[155] 또한, 포유류 속 내에서 새로운 종은 K-Pg 경계 이후 약 9.1% 더 컸다.[156] 약 70만 년 후, 일부 포유류는 50kg(110파운드)에 달했는데, 이는 멸종에서 살아남은 종의 무게보다 100배나 증가한 것이다.[157] 태반류 포유류 생존자의 체형은 진화적 방사를 거쳐 먼저 증가하여 멸종 이후 틈새를 채울 수 있게 되었고, 뇌 크기는 나중에 시신세에 증가한 것으로 생각된다.[158][159]
4. 2. 조류의 다양화
조류는 살아남은 유일한 공룡으로 간주된다.(조류의 기원 참조). 수각류를 포함한 모든 비조류 공룡은 에난티오르니테스와 헤스페로르니티스형류와 같이 번성했던 그룹을 포함하여 멸종된 것으로 생각된다.[140] 화석 분석에 따르면, 조류의 다양화는 K-Pg 경계 이전에 시작되었으며, 고악류, 닭목, 기러기목의 계통은 공룡과 공존했다.[141][375] 다양한 종의 방대한 화석 기록으로부터, K-Pg 경계로부터 30만 년 전후의 시점에는 조류 외에도 조익류 생물이 생존해 있었다는 것을 알 수 있다. 이들은 고제3기에는 발견되지 않으므로, 대량 멸종이 있었다는 증거가 된다.[376]당시 가장 성공적인 조익류는 에난티오르니스류였지만, 이들은 멸종으로 사라졌다. 반면, 지상이나 수중 생활에 적응한 조류의 일부는 살아남아 현대 조류로 이어졌다.[376][377][142] K-Pg 경계를 살아남았다는 것이 확실한 조류는 현재의 조강뿐이다.[376] 조류는 헤엄치고 잠수하는 행동이 가능하며, 물속이나 습지로 피할 수 있는 능력이 있어 멸종을 피할 수 있었던 것으로 생각된다. 현재 조류에서도 굴을 파거나, 나무 구멍에 둥지를 만들거나, 흰개미 둥지를 빼앗는 행동이 많은 종에서 나타나며, 이러한 행동으로 급격한 환경 변화로부터 몸을 지켰을 것으로 생각된다.
비조류형 공룡의 멸종으로 생긴 틈새를 메움으로써, K-Pg 경계 이후에도 조류는 장기적으로 살아남을 수 있었다.[364][117] 분자 서열 분석과 화석 연대 측정에 따르면, 많은 조류 종(특히 신조류)이 K-Pg 경계 이후 방사화된 것으로 보인다.[28][143] K-Pg 경계 후에는 틈새가 많아졌고, 포식자도 적어졌기 때문에, 조류의 적응 방산이 활발하게 일어났다. 예를 들어 고악류는, 고제3기 초기에 급속히 다양화되면서, 최소 3회에서 6회에 걸쳐 비행 능력을 잃었으며, 지금까지 공룡이 차지했던 대형 초식 동물의 틈새 일부에 진출했던 것으로 생각된다.[306][378][379][144][145]
4. 3. 식생의 회복
화석 기록에 따르면 K-Pg 경계에서 식물 종의 감소와 전 세계적인 식물 군집 붕괴가 나타난다.[160][33] 북미에서는 식물 종의 약 57%가 멸종되었으며, 이는 대규모 파괴와 대량 멸종을 시사한다.[161] 남반구 고위도 지역에서는 식물 종의 큰 변화는 없었지만, 식물 군의 상대적 풍부함에 극적이고 단기적인 변화가 있었다.[81][162] 유럽 식물은 칙술루브 충돌 지점과의 거리 덕분에 비교적 덜 영향을 받았다.[163] 알래스카 북부와 러시아의 아나디르-코랴크 지역에서는 식물이 최소한의 영향을 받았다.[164][165]K-Pg 경계에서 식물의 전면적인 파괴는 부생 생물인 균류의 증식을 가져왔다. 이들의 우세는 대기가 맑아지고 광합성 생물이 돌아올 때까지 몇 년 동안 지속되었다.[168] 이후, 고사리를 비롯한 지상 식물이 돌아왔다.[168] 일부 지역에서는 고사리 급증으로 나타나는 고사리 종의 재정착으로 고생대 식물의 회복이 시작되었다.[169] 이는 1980년 세인트 헬렌스 산 폭발 이후에도 관찰된 패턴이다.[169]
퇴적물에서는 경계층 아래에는 피자식물 꽃가루가 지배적이지만, 경계층에는 꽃가루가 거의 없고 고사리 포자가 지배적이다.[171] 경계층 위에서는 꽃가루 수준이 점차 재개된다.[172] 이는 현대 화산 폭발로 황폐화된 지역의 회복 과정과 유사하며, 고사리가 먼저 주도하고 이후 더 큰 피자식물에 의해 대체되는 양상을 보인다.[172]
배수성은 피자식물이 멸종에서 살아남는 데 유리하게 작용했을 것으로 보이는데, 추가적인 게놈 복사본이 급격히 변화하는 환경 조건에 더 쉽게 적응할 수 있도록 도왔기 때문이다.[173]
멸종의 영향 외에도, 이 사건은 신열대 우림 생물군계와 같은 식물의 더 일반적인 변화를 일으켰고, 아마존과 같은 지역의 종 구성 및 구조를 대체하여 식물 생물 다양성이 이전 수준으로 회복되는 데 약 600만 년이 걸렸다.[174][175]
4. 4. 한반도와 동아시아의 영향
5. 멸종 시기와 기간
K-Pg 대멸종은 약 6600만 년 전에 발생했으며, 비교적 짧은 기간 안에 급격하게 진행되었다는 증거가 많다.[187][188][189] 멸종 기간은 수천 년에서 수만 년으로 추정된다.[187] 콜로라도의 덴버 분지에서는 K-Pg 경계층 퇴적 후 고사리 급증이 약 1,000년(최대 71,000년) 동안 지속되었고, 신생대 포유류의 초기 출현은 약 185,000년(최대 570,000년) 후에 나타났다.[188] 이는 덴버 분지에서 생물의 멸종과 초기 회복이 빠르게 진행되었음을 보여준다.[188]
대량 절멸의 속도는 논쟁의 대상이다.[186] 일부 연구자들은 멸종이 갑작스러운 사건의 결과라고 생각하는 반면,[186] 다른 연구자들은 멸종이 오랜 기간에 걸쳐 일어났다고 주장한다.[186] 정확한 기간은 시뇨르-립스 효과 때문에 결정하기 어렵다.[186] 화석 기록이 불완전하여 대부분의 멸종된 종들은 가장 최근에 발견된 화석보다 훨씬 후에 멸종되었을 가능성이 높기 때문이다.[186] 과학자들은 또한 K-Pg 멸종 이전 수백만 년부터 이후 수백만 년까지의 시간을 포괄하는 연속적인 암석층을 거의 발견하지 못했다.[34]
멸종 시기는 북반구의 봄에 일어났다는 연구 결과가 있다.[182][183][184][185] 노스다코타의 타니스에서 발견된 화석화된 물고기 뼈 연구에 따르면 백악기-고생대 대량 절멸은 북반구의 봄에 일어났다.[182][183][184][185] 1991년의 화석 잎 연구는 절멸과 관련된 동결 시기를 6월 초로 추정했다.[177] 이후 연구에서는 골학적 증거와 잘 보존된 철갑상어목 어류 뼈의 안정 동위 원소 기록을 바탕으로 시기를 봄으로 변경했다.[178] 그러나,이 연구에 대한 반박의견이 2024년에 발표되었다. 이들은 1차 데이터 부족, 분석을 위한 미확인 실험실, 정확한 재현을 위한 불충분한 방법, 불규칙한 데이터와 오차 막대가 있는 문제가 있는 동위 원소 그래프를 근거로 재평가하고 비판했다.[180][181]
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소인국 간 걸리버에게 매일 제공된 와인은 432리터
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유성은 끝없이 지구에 떨어지고 있다. 이 지도가 증거다
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