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대량절멸

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목차

1. 개요

대량절멸은 지구 생명체 역사에서 대규모 멸종 사건을 의미하며, 잭 셉코스키와 데이빗 라우프가 현생누대 동안 5번의 대멸종이 있었다는 연구를 발표하면서 '5대 멸종'으로 불리게 되었다. 5대 멸종으로는 오르도비스기-실루리아기 멸종, 데본기 후기 멸종, 페름기-트라이아스기 멸종, 트라이아스기-쥐라기 멸종, 백악기-제3기 대멸종이 있다. 이 외에도 캄브리아기, 실루리아기, 석탄기, 쥐라기 등에 작은 규모의 멸종이 있었다. 대멸종의 원인으로는 화산 폭발, 해수면 하강, 운석 충돌, 지구 냉/온난화, 해양 무산소증, 메탄 하이드레이트 방출, 감마선 폭발 등 다양한 요인이 복합적으로 작용했을 것으로 추정된다. 대멸종은 생물 진화의 속도를 가속화시키고, 생태계의 변화를 가져오는 등 진화적 중요성을 지닌다. 현재 인류의 활동으로 인한 여섯 번째 대멸종, 즉 홀로세 멸종이 진행 중이라는 연구 결과도 제시되고 있다.

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대량절멸
사건 개요
정의지구상의 생물 다양성의 광범위하고 급격한 감소
원인화산 활동
기후 변화
해수면 변화
소행성 충돌
인간 활동 (현재 진행 중)
영향생태계 파괴, 종 감소, 진화 과정 변화
관련 연구고생물학, 지질학, 생물학, 수학적 모델링
주요 대량 절멸 사건
오르도비스기-실루리아기 대량 절멸약 4억 4300만 년 전
데본기 후기 대량 절멸약 3억 7500만 년 전
페름기-트라이아스기 대량 절멸약 2억 5200만 년 전
트라이아스기-쥐라기 대량 절멸약 2억 100만 년 전
백악기-팔레오기 대량 절멸약 6600만 년 전
홀로세 대량 절멸현재 진행 중
기타 정보
절멸 강도

2. 대멸종의 정의

2. 1. 멸종의 기준

3. 주요 대멸종 사건 (5대 멸종)

1982년 잭 셉코스키와 데이빗 라우프는 현생누대 동안 5번의 대멸종이 있었다는 논문을 발표했다.[242] 이들은 '5대 멸종'(5 mass extinction)으로 불리며, 지구 생명체 역사에 큰 영향을 미쳤다.


  • '''오르도비스기-실루리아기 멸종''' (오르도비스기 말): 오르도비스기에서 실루리아기로 넘어가는 시기인 4억 4500만 년 전 ~ 4억 4400만 년 전에 발생했다. 두 가지 사건으로 인해 27%의 과, 57%의 속이 멸종하였다.[244] 게다가 멸종된 속의 비율을 따지면 지구 역사에서 다섯 가지 대멸종 중에 두 번째로 거대한 멸종으로 여겨진다. 2020년 5월, 연구에 따르면 대멸종의 원인은 화산 활동과 관련된 지구 온난화, 그리고 저산소증이며, 이전에 고려되었던 냉각 및 빙하작용은 아니라고 한다.[5][6] 그러나 이것은 지구 냉각을 주요 원인으로 지목한 수많은 이전 연구와 상반된다.[7] 최근에는 화산재 퇴적이 대기 중 이산화탄소 감소를 촉발하여 지질 기록에서 관찰된 빙하 작용과 저산소증을 유발했을 것이라는 주장이 제기되었다.[8]

  • '''데본기 후기 멸종''': 데본기에서 석탄기로 넘어가는 시기 3억 7200만 년 전 ~ 3억 5900만 년 전. 데본기 말 프레스니안시대의 끝에 지속적인 멸종의 연속은 19%의 과, 50%의 속[244], 그리고 70%의 종의 멸종을 가져왔다. 이 멸종은 약 20MY동안 지속되었으며 이 기간 내에 멸종이 주기적으로 이루어졌다는 증거가 있다. 가장 큰 멸종은 프라스니안(Frasnian) 말기에 발생한 켈바서 사건(Kellwasser Event)이었으며, 이 멸종은 산호초와 무악어류, 완족류, 삼엽충과 같은 많은 열대 저서대(해저 서식) 동물을 멸절시켰다. 또 다른 주요 멸종은 데본기를 끝낸 한겐베르크 사건(Hangenberg Event)이었으며, 이 멸종은 갑옷을 입은 판피류 어류를 멸종시켰고 새롭게 진화한 암모나이트를 거의 멸종시킬 뻔했다.

  • '''페름기-트라이아스기 멸종''' (페름기 말): 페름기에서 트라이아스기로 바뀌는 시기 2억 5200만 년 전. 가장 거대한 멸종으로 곤충을 포함하여 57%의 과, 83%의 속이 모두 멸종하였다.[244] 식물의 증거는 불분명하지만 새로운 분류군이 멸종 후 지배적인 형태를 나타내었다.[245] “거대한 죽음”은 진화적으로 엄청난 효과를 가져왔다. 지상에서는 포유류과의 파충류가 최고의 위치에서 떨어졌고, 그 비어있는 위치를 지배파충류가 부상하여 차지하였다. 바다에서는 고착동물의 수가 67%에서 50%로 떨어졌다.

삼엽충은 페름기-트라이아스기 멸종 사건이 모든 것을 멸종시킬 때까지 매우 성공적인 해양 동물이었습니다.

  • '''트라이아스기-쥐라기 멸종''' (트라이아스기 말): 트라이아스기에서 쥐라기 시대로 바뀌는 시기 2억 130만 년 전. 23%의 과, 48%의 속이 모두 멸종하였다.[244] 대부분의 공룡이 아닌 파충류, 수궁류, 거대한 양서류가 없어졌고, 육지에서의 공룡들간의 경쟁이 매우 줄어들었다. 파충류는 수중환경에서 계속적으로 주류 위치에 있었고, 이궁류는 바닷속 환경에서 주류였다.

  • '''백악기-제3기 대멸종''' (백악기의 끝 또는 K-T멸종): 백악기 6600만 년 전. 원래 K-T멸종이라 불리었지만, 최근 많은 학자들이 K-Pg(백악기-제3기)멸종이라 부르고 있다.[243] 마아스트리치안기 말에 일어나 17%의 과, 50%의 속, 75%의 종이 멸종하였다. 바다에서는 꽃자루가 없는 생물이 33%로 감소하였으며 대부분의 공룡들은(공룡의 후예인 새를 제외한) 이 시기에 멸종되었다. 나중에 포유류와 조류가 지상에서 주류 종류로 나타난다.

thumb 근처 드럼헬러, 앨버타에서 침식으로 백악기-팔레오기 경계가 드러났습니다.]]

3. 1. 오르도비스기-실루리아기 멸종 (O-S 멸종)

오르도비스기-실루리아기 멸종(O-S 멸종)은 약 4억 4500만 년 전에 발생했으며,[4] 모든 과의 27%, 모든 속의 57%, 모든 종의 85%가 멸종했다.[4] 이 멸종은 멸종된 속의 비율을 기준으로 지구 역사상 5대 주요 멸종 중 두 번째로 큰 규모로 평가된다.[4]

2020년 연구에 따르면 대량 멸종의 원인은 화산 활동과 관련된 지구 온난화 및 저산소증으로 밝혀졌으며,[5][6] 이는 이전에 유력하게 추정되었던 냉각 및 빙하기가 원인이 아니라는 점을 시사한다.[7] 그러나 화산재 퇴적이 대기 중 이산화탄소 감소를 촉발하여 빙하 작용과 저산소증을 유발했을 것이라는 주장도 제기되었다.[8]

2005년, NASA와 캔자스 대학의 연구자들은 6000광년 이내에서 발생한 초신성 폭발에 의한 감마선 버스트가 대량 멸종의 원인일 수 있다는 가설을 제시했다.[272][273]

한국에서는 2017년 도호쿠 대학 연구팀이 대규모 화산 폭발로 인한 지구 냉각화가 멸종의 원인이라는 가설을 발표했다.[207] 2024년 모나쉬 대학교 연구팀은 약 4억 6600만 년 전 지구에 고리가 존재했고, 이 고리가 지구 냉각화를 유발하여 멸종을 야기했다는 가설을 제시했다.[209][210]

3. 2. 데본기 후기 멸종

데본기 후기 멸종은 3억 7200만 년 전부터 3억 5900만 년 전까지 데본기 후기 대부분을 차지하며 데본기-석탄기 경계까지 이어지는 일련의 사건이었다.[2] 데본기 후기는 두 번의 멸종 사건으로 집중된 높은 다양성 손실 기간이었다. 모든 과의 약 19%, 모든 속의 50%,[4] 그리고 적어도 종의 70%가 제거되었다.[9]

가장 큰 멸종은 프라스니안(Frasnian) 말기에 발생한 켈바서 사건(Kellwasser Event)(프라스니안-파메니안, 또는 F-F, 3억 7200만 년 전)이었다.[64] 이 멸종은 산호초와 무악어류, 완족류, 삼엽충과 같은 많은 열대 저서대(해저 서식) 동물을 멸절시켰다. 완족류와 어류의 데이터로부터 고위도보다 저위도, 담수역보다 해수역에서 멸종률이 높다는 것이 밝혀졌다.

또 다른 주요 멸종은 데본기를 끝낸 한겐베르크 사건(Hangenberg Event)(데본기-석탄기, 또는 D-C, 3억 5900만 년 전)이었다. 이 멸종은 갑옷을 입은 판피류 어류를 멸종시켰고 새롭게 진화한 암모나이트를 거의 멸종시킬 뻔했다.[64]

이 시기의 환경 변화로는 한랭화와 해양 무산소 사건의 발생이 알려져 있다. 산소 및 탄소동위원소 비의 데이터는 2차례의 한랭화 및 유기물의 퇴적, 대기 중 이산화탄소의 감소를 보여주고 있으며, 이것은 해수면의 상승 및 대량 멸종과 동시에 일어나고 있다. 또한, 해수 중 스트론튬 동위원소 비의 변동은 대륙 풍화의 증가(기온 상승)를 나타내고 있다. 벨기에 및 중국 남부의 F/F 경계층에서 소천체 충돌의 증거가 되는 스페룰이 보고되었지만, 대량 멸종과의 관련은 알려져 있지 않다.[205]

3. 3. 페름기-트라이아스기 멸종 (P-T 멸종)

페름기 말에 일어난 대량 멸종은 지구 자연사상 가장 큰 규모의 대량 멸종이다.[211][212] 해양 생물종의 약 96%와 육상 척추동물의 70% 이상이 절멸했고, 전 지구 생태계의 98% 가량이 절멸한 것으로 추정된다.[213][214]

이 멸종으로 인해 삼엽충, 단궁류의 거의 모든 종이 멸종했다.[215] 유일하게 살아남은 단궁류인 리스트로사우루스는 중생대 트라이아스기 초기까지 지구상에서 가장 큰 육상 동물로 남았으나, 공룡의 등장으로 멸종했다. 세이모리아와 같은 거대 양서류도 멸종했으며, 지구 자연사에 나타난 대량 멸종들 중에서 유일하게 곤충이 대량으로 멸종하기도 했다.[12] 해양에서는 다양한 이매패류가 멸종했고, 고니아타이트가 멸종하는 등 암모나이트류를 포함한 복족류도 큰 타격을 받았으며, 완족류도 스피리퍼를 제외한 모든 것이 멸종했다.[216][217] 극피동물에서도 같은 경향이 나타나 해양 생물의 다양성이 현저하게 손상되었다.[218][219]

멸종의 원인으로는 시베리아 지역에서 일어난 대규모 화산 활동,[223] 지구 대기 중 산소 농도의 급격한 하락, 지구 대기 중 메탄 농도 상승으로 인한 파멸적인 지구 온난화 등이 거론되고 있다.[220]

대량 멸종에 대해서는, 빙하 작용, 운석 충돌, 거대 대륙 판게아의 출현, 해퇴, 대륙붕의 급감 등 다양한 설명이 제기되지만, 어느 것도 결정적인 증거가 부족하다.[220]

원인은 아직 잘 알려져 있지 않지만, 크게는,

# 세계적인 해안선의 후퇴에 의해 먹이사슬의 균형이 무너져 대량 멸종을 일으켰다는 설.

# 약 3억 년 전, 석탄기 후기에 이산화탄소 농도가 현재 수준까지 저하된 전후, 한랭화가 발생했고, 고생대 말에는 현재의 남반구에 해당하는 곤드와나 지역에 넓은 범위에 빙하가 퍼져 있었다.[221] 한편 산소 농도는 식물의 활동(광합성)에 의해 지구 역사상 최고치인 35%에 달했다. 당시, 리그닌을 포함하는 나무는 부패 분해되지 않고, 석탄화해 갈 뿐이었다. 그러나, 이후로, 나무를 분해할 수 있는 균류(백색 부후균)의 등장에 의한 대량의 쓰러진 나무의 분해에 의해 산소를 대량으로 소비하여 이산화탄소를 증가시켰다는 설.[223]

# 지구 내부로부터의 슈퍼 플룸에 의한 격렬한 화산 활동(시베리아 트랩이라고 불리는 것의 형성) 등에 의한 기후 변동(화산 가스 중의 수증기, 이산화탄소, 메탄, 황 화합물 등 다량의 온실 효과 가스가 기온 상승을 일으켰다. 또한, 대기 중에 방출된 메탄과 산소가 화학 반응을 일으켜 산소 농도가 현저하게 저하되었다. 초대륙인 판게아 대륙의 형성이 슈퍼 플룸을 일으켰다고 여겨진다)에 의해 심해의 메탄 하이드레이트가 다량 기화하여, 더욱 온실 효과가 촉진되는 악순환이 발생했기 때문이라는 설.

# 간접적인 원인으로, 당시 육상 생태계가 현재보다 불안정했던 것(육식 동물과 식물을 먹는 동물의 비율이 위태로웠던 것).[224]

P-T 경계 이후 지구의 저산소 환경은 결정적이었다. 고산소 농도하의 고생대(석탄기 후기부터 페름기)에 번영했던 단궁류(포유류형 파충류)는 P-T 경계에 많은 종이 멸종했고, 이 시대를 극복하고 트라이아스기에 번영한 주룡류 중에서, 기낭에 의해 저산소 환경에 대한 적응도를 먼저 갖추었던 공룡이 후대에 번영하는 기초가 되었다는 설이다. 단궁류 중 횡격막을 가지고 복식 호흡을 익힌 그룹은, 기낭 그룹에는 미치지 못하지만 저산소 시대의 위기를 간신히 극복하고 포유류의 조상이 되었다.[225]

3. 4. 트라이아스기-쥐라기 멸종 (T-J 멸종)

트라이아스기 말 멸종은 트라이아스기-쥐라기 경계를 표시한다. 약 2억 130만 년 전에 발생했으며, 모든 과의 약 23%, 모든 속의 48%(해양 과의 20%, 해양 속의 55%), 그리고 모든 종의 70~75%가 멸종했다.[4] 이 멸종으로 인해 암모나이트의 많은 종이 멸종했다.[226][227][228] 또한, 파충류와 수궁류도 대형 동물을 중심으로 많은 계통이 사라졌고, 당시에는 아직 비교적 소형이었던 공룡이 이후 급속히 발전해 나갔다.

대부분의 비조류 주룡류, 대부분의 수궁류, 그리고 대부분의 큰 양서류가 제거되어 공룡은 육상에서 거의 경쟁자가 없게 되었다. 비조류 주룡류는 수생 환경에서 계속 우세했고, 이궁류는 해양 환경에서 계속 우세했다. 큰 양서류의 템노스폰딜 계통도 호주에서 백악기까지 생존했다(예: ''쿨라수쿠스'').

멸종 원인으로는 판게아를 분열시켜 대서양을 형성하는 지각 변동과 연동된, 중앙 대서양 마그마 분포 지역에서의 화산 활동이 유력시되고 있다.[226][227][228]

3. 5. 백악기-팔레오기 멸종 (K-Pg 멸종)

백악기(마스트리히트절)-팔레오기(다니안절) 경계에서 발생한 백악기-팔레오기 멸종(K-Pg 멸종)은 이전에는 백악기-제3기 또는 K-T 멸종, K-T 경계라고 불렸으나 현재는 공식적으로 백악기-팔레오기(또는 K-Pg) 멸종 사건으로 명명되었다.[15] 이 멸종으로 모든 과의 약 17%, 모든 속의 50%,[4] 그리고 모든 종의 75%가 멸종했다.[16] 바다에서는 모든 암모노이드, 플레시오사우루스류, 모사사우루스류가 사라졌고, 부동성 동물의 비율은 약 33%로 감소했다. 모든 비조류 공룡은 그 당시 멸종했다.[17] 경계 사건은 심각했으며 서로 다른 분지 간 및 분지 내에서 멸종률에 상당한 변동이 있었다. 수궁류에서 유래한 포유류와 테로포드 공룡의 가지인 조류가 육상 사족류의 두 가지 주요 분지로 등장했다.

트라이아스기 후기부터 쥐라기, 그리고 백악기까지 번성했던 공룡은, 현생 조류로 이어지는 종을 제외하고 약 6600만 년 전에 갑자기 멸종했다(단, 알라모사우루스 등 일부 속은 살아남았을 가능성이 화석으로 시사되고 있다[234]). 익룡, 수장룡(플레시오사우루스류/Plesiosauria영어), 모사사우루스류, 암모나이트가 완전히 멸종한 것도 이 시기이다.

그 원인에 대해서는 여러 설이 있지만, 현재 연구에서는 지름 약 10~15km의 소행성[235]이 지구에 충돌했기 때문이라는 설(운석설)이 가장 유력하다. 멕시코에서 발생했다고 여겨지는 이 운석 충돌은 현재 존재하는 핵무기의 수십억 배에 달하는 위력을 지녔고, 충돌 지점으로부터 1500km 범위를 불태웠다고 여겨진다. 이 영향으로 발생한 화산분화 등에 의해 발생한 화재와 운석 충돌의 충격으로 상승한 먼지가 빗물에 녹아 산성비가 되는 것, 태양의 빛을 차단함으로써 광합성 차단의 영향으로 식물이 죽는 것에 의한 먹이 사슬 및 생태계의 붕괴, 전 지구 규모의 기온 저하를 일으켜 대량 멸종으로 이어졌다고 여겨진다(운석의 겨울). 멕시코, 유카탄 반도에서 발견된 칙술루브 크레이터가 그 운석의 낙하 흔적으로 생각된다.

백악기와 그 뒤를 잇는 고제3기의 지층 경계는 전 세계적으로 공통적으로 분포하는 얇은 점토층(K-Pg 경계)으로 규정된다. 이 점토층에서는 전 세계적으로 고농도의 이리듐이 검출된다. 이리듐은 지표에서는 희소한 원소인 반면, 운석에는 많이 포함되어 있기 때문에, K-Pg 경계의 이리듐은 지구에 충돌한 운석에 의해 전 세계에 흩뿌려졌다고 생각되며, 이것이 운석설의 최초의 유력한 증거로 여겨졌다. 후에, 같은 지층에서는 충격을 수반하는 고압 환경의 발생을 보여주는 충격 석영(Shocked Quartz)이나 다이아몬드, 대규모 화재가 발생했음을 보여주는 그을음도 발견되었고, 이러한 증거에 의해 운석설은 검증되고 보강되었다(이리듐에 관해서는 충돌 당시의 충격으로 뒤집어진 지각 심부 유래라고 생각하는 설도 있다).

현재는 운석 충돌설을 중심으로, 대규모 화산 활동 등 지구 내부적인 요인들이 복합적으로 작용했다는 설이 주장되고 있다.

2010년, 독일 에어랑겐-뉘른베르크 대학교(Universität Erlangen-Nürnberg)의 피터 슐츠(Peter Schulte) 박사를 중심으로 한 12개국 지질학, 고생물학, 지구물리학, 행성과학 등의 전문가 40여 명으로 구성된 연구팀은 백악기-고제3기 경계 퇴적물에서 얻은 다양한 데이터(층서학, 미고생물학, 암석학, 지구화학)를 바탕으로, 충돌설과 화산설의 타당성을 검토한 결과, 칙술루브 크레이터를 형성한 운석 충돌이 백악기-고제3기 경계에서의 대량 멸종의 주요 원인이라고 결론지었다.[236][237]

한편, 약 6550만 년 전 소행성 충돌보다 5000만 년 전부터 이미 공룡이 멸종으로 향하고 있었다는 새로운 가설이 주목받고 있다. 영국 레딩 대학교와 브리스틀 대학교 연구자들은 "멸종의 결정적인 원인은 운석 충돌"이라고 하면서도, "충돌이 일어나지 않았더라도 공룡은 진화의 활력을 잃고 있었다"고 밝혔다.[238]

4. 제6의 대멸종 (홀로세 멸종)

1982년의 획기적인 논문 이후 완료된 연구는 인간 활동으로 인한 여섯 번째 대량 멸종 사건이 현재 진행 중이라는 결론을 내렸다.[22][23] 1900년 이후 멸종 속도는 자연 멸종 속도의 1,000배 이상으로 증가하고 있다.[24] 이 대량 멸종은 인간 활동(즉, 생태 파괴)[25][26][191][27]로 인한 것으로, 인구 증가와 지구 자원의 과소비에 의해 주도된다.[28] 2019년 생물다양성 및 생태계 서비스에 관한 세계적 평가 보고서는 IPBES가 추정한 800만 종 중 100만 종의 동식물이 현재 멸종 위기에 처해 있다고 주장한다.[29][30][31][32] 2021년 말, WWF 독일은 "공룡 시대 이후 가장 큰 대량 멸종 사건"에서 100만 종 이상의 종이 10년 이내에 멸종될 수 있다고 시사했다.[33] ''PNAS''에 게재된 2023년 연구는 1500년 이후 적어도 73개의 동물 속이 멸종했다는 결론을 내렸다. 보고서는 인간이 존재하지 않았다면 같은 속이 자연적으로 사라지는 데 18,000년이 걸렸을 것이라고 밝혔다.[34][35][36]

1998년 미국 자연사박물관의 조사에 따르면, 생물학자의 70%가 현재 홀로세 대량 멸종이 일어나고 있다고 보고 있다.[239]

예를 들어, 하버드 대학교의 에드워드 오스본 윌슨(E. O. 윌슨)은 인류가 초래한 생물권 파괴로 향후 100년 동안 지구상 생물종의 절반이 멸종될 것이라고 예상하고 있다. 또한, 국제 자연 보전 연맹은 매년 멸종 위기에 처한 종을 '적색 목록(Red List)'으로 발표하고 있는데, 이러한 조사의 대부분은 대량 멸종이 진행되고 있음을 보여준다.

5. 이 외의 작은 멸종들

고생대의 캄브리아기 말(약 4억 8800만 년 전)에 대량 멸종이 발생하여 삼엽충, 완족류, 코노돈트가 급감했다.[47][55][64][65] 또한 캄브리아기에는 약 5억 1700만 년 전( 보타미아 시대 말기)과 약 5억 200만 년 전(드레스바키아 시대)에도 대량 멸종이 연이어 발생했다. 실루리아기 말(416 Ma)과 라우 멸종(424 Ma), 멀드 멸종(424 Ma), 이레비카 시대(428 Ma)에도 멸종이 발생했다.

석탄기 열대림 파괴(318 Ma)는 급격한 기후변화로 인해 발생했다. 페름기의 올손의 멸종(270 Ma)이 있었다. 쥐라기 말 멸종(145.5 Ma)과 토아시아 멸종(183 Ma)도 있었다.

6. 대멸종의 주기성

많은 추정 결과에 따르면 멸종은 2600만 년에서 3000만 년마다 주기적으로 일어나며, 종 다양성이 6200만 년을 주기로 변동한다고 한다.[251] 이러한 주기성을 설명하기 위해 태양과 쌍으로 변동하는 별이 은하상에 있다는 이론과 같은 다양한 가설들이 제시되었다.[251] 그러나 다른 연구들은 해양 생물의 멸종이 주기성에 들어맞지 않으며, 생태계가 점증적으로 대멸종이 일어나는 순간을 만든다는 것은 근거가 없다고 밝혔다.[85]

시카고대학교 데이빗 라우프 교수는 1984년 고생물들이 고생대 말부터 2600만 년 주기로 멸종했다고 주장했다.[252] 이는 1977년 프린스턴대학교 알프레드 피셔 교수가 발표한 해양 무척추 고생물의 주기적 멸종 주장이 외계물체 충돌론으로 다시 주목받게 된 계기가 되었다.[253] 라우프 교수는 1985년 멸종 주기가 3000만 년이며, 그 원인이 지구 자극 반전 때문이라고 주장했다.[252]

충돌론을 주장하는 학자들은 멸종의 주기성을 태양계와 우리 은하의 운동에서 찾았다. 그들은 네메시스라는 태양의 쌍성이나 해왕성 부근의 행성 X 존재를 가정했다.[252] 이 가상의 별들은 작고 이심률이 큰 타원 궤도를 돌며, 태양 근처를 지날 때 소행성이나 혜성 등의 천체를 만유인력으로 끌어당겨 지구와 충돌시킨다고 생각했다. 또한, 태양계가 약 6300만 년에서 6700만 년 주기로 은하 장축면을 진동하며 공전한다는 사실도 주기적 멸종의 원인으로 제시되었다.[252]

소행성, 혜성, 운석, 유성 등 지구와 충돌할 수 있는 천체는 많으며, 실제로 충돌이 발생하기도 한다. 1908년 퉁구스카 대폭발은 운석 충돌로 추정되며, 1994년 슈메이커-레비 혜성의 목성 충돌은 지구에서도 관측되었다.[252] 달 표면의 많은 충돌 자국도 외계 물체 충돌의 흔적으로 여겨진다.[252]

그러나 캐나다 지구화학자 데이빗 칼리슬 박사는 주기적 멸종이 실제로는 주기적이지 않고, 통계학적 현상에 속은 유니콘 오류라고 주장했다.[252] 우연한 충돌을 주장하는 사람들은 생물 멸종이 추계학적 현상일 뿐, 특정 시기 멸종이 이전이나 이후 멸종과 관계없다고 본다. 즉, 멸종 시기로 통계학적 평균을 낼 수는 있지만, 그 평균에 주기성이 있는 것은 아니라는 주장이다.[252]

여러 연구자들이 멸종 사건이 2600만 년에서 3000만 년 주기로 발생했거나, 생물 다양성이 약 6200만 년 주기로 변동한다고 주장했다.[79][80][81] 이러한 패턴을 설명하기 위해 태양의 가상의 동반성 존재,[82][83] 은하 평면의 진동, 은하수 나선팔 통과 등 천문학적 영향과 관련된 여러 가설이 제시되었다.[84] 그러나 다른 연구자들은 해양 대멸종 데이터가 주기적 멸종이나 생태계의 점진적 멸종 축적과 일치하지 않는다고 결론 내렸다.[85] 제안된 상관관계 중 상당수는 허위이거나 통계적 유의성이 부족하다고 주장되었다.[86][87][88]

7. 대멸종의 원인

화산 폭발은 먼지와 에어로졸을 생성하여 광합성을 방해하고, 육지와 해양 모두에서 먹이 사슬 붕괴를 초래할 수 있다.[106] 또한, 산화황을 방출하여 산성비를 유발하고, 이산화탄소 방출로 인해 먼지와 에어로졸이 소멸된 후 지구 온난화를 야기할 수 있다.[258] 이러한 화산 폭발은 기후를 냉각과 온난화 사이에서 진동하게 만들지만, 장기적으로는 이산화탄소 축적으로 인해 온난화되는 경향을 보인다.

과학적 합의에 따르면 페름기-트라이아스기 멸종 사건의 주요 원인은 시베리아 트랩(Siberian Traps) 형성 당시 화산 폭발로 방출된 다량의 이산화탄소로 인한 지구 온도 상승이었다.


거대한 화산 폭발은 백악기 말, 페름기 말, 트라이아스기 말의 멸종을 야기했거나 멸종에 기여했다고 추측된다.[258] 맥리오드(2001)는[99] 여러 학자들의 자료를[100][101][102] 이용하여 대량 멸종과 대량 멸종의 원인으로 가장 자주 인용되는 사건들 사이의 관계를 요약했는데, 홍수 현무암 사건(거대한 화산 폭발)은 11건 발생했으며, 모두 상당한 멸종과 관련이 있었다. 하지만 위그날(2001)은 주요 멸종 중 5건만이 홍수 현무암 분출과 일치하며, 멸종의 주요 단계는 분출 이전에 시작되었다고 결론지었다.[103]

범람현무암 사건은 많은 주요 멸종 사건의 원인으로 지목되어 왔다.[107][108] 대규모 화산 활동이 켈바서 사건[109][110][111], 과달루페기 말 멸종 사건[112][113][114], 페름기-트라이아스기 멸종 사건[115][116][117], 스미시안-스파시안 멸종[118][119][120], 트라이아스기-쥐라기 멸종 사건[121][122][123], 토아르시안 해양 무산소 사건[124][125][126], 세노마니안-투로니안 해양 무산소 사건[127][128][129], 백악기-팔레오기 멸종 사건[130][131][132], 그리고 팔레오세-에오세 최고온 시기[133][134][135]를 일으키거나 기여한 것으로 추측된다. 지난 2억 6천만 년 동안 대규모 마그마 분출 지역에서 나타나는 거대한 화산 사건과 대량 멸종 간의 상관관계가 밝혀졌으며,[136][137] 최근에는 이러한 상관관계가 전체 현생누대로 확장되었다.[138]

고생대 후기 페름기 말, P-T 경계(약 2억 5100만 년 전)에 발생한 지구 역사상 최대의 대량 멸종[211][212]은(는) 해퇴와 함께, 멸종한 종의 비율은 해양 생물의 96%, 모든 생물 종의 90%~95%에 달한다.[213][214] 이때 멸종에 가까운 상태까지 개체 수가 줄어들었던 삼엽충과 방해석 산호, 고생대 푸줄리나류는 멸종했고, 그때까지 번영했던 단궁류 등이 종이나 속 수준에서 거의 모두 멸종하여 크게 쇠퇴했다.[215] 연체동물에서는 다양한 이매패류가 멸종했고, 고니아타이트가 멸종하는 등 암모나이트류를 포함한 복족류도 큰 타격을 받았으며, 완족류도 스피리퍼를 제외한 모든 것이 멸종했다.[216][217] 극피동물에서도 같은 경향이 보이며, 해양 생물의 다양성은 현저하게 손상되었다.[218][219] 이 대량 멸종의 원인에 대해서는, 빙하 작용, 운석 충돌, 거대 대륙 판게아의 출현, 해퇴, 대륙붕의 급감 등 다양한 설명이 제기되지만, 어느 것도 결정적인 증거가 부족하며, 한랭화나 일종의 독소의 만연 등을 가설로 설명하려는 입장이나 이러한 여러 요인이 복합된 것이 아니냐는 견해도 있다.[220]

페름기-트라이아스기 멸종의 원인에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않지만, 크게는,

# 세계적인 해안선의 후퇴에 의해 먹이사슬의 균형이 무너져 대량 멸종을 일으켰다는 설.

# 약 3억 년 전, 석탄기 후기에 이산화탄소 농도가 현재 수준까지 저하된 전후, 한랭화가 발생했고,[221] 고생대 말에는 현재의 남반구에 해당하는 곤드와나 지역에 넓은 범위에 빙하가 퍼져 있었다. 이것은 빙성 역암층(틸라이트)이나 빙하 긁힘 자국, 빙하 점토 등 많은 흔적으로 확인되고 있다.[222] 한편 산소 농도는 식물의 활동(광합성)에 의해 지구 역사상 최고치인 35%에 달했다. 당시, 리그닌을 포함하는 나무는 부패 분해되지 않고, 석탄화해 갈 뿐이었다. 그러나, 이후로, 나무를 분해할 수 있는 균류(백색 부후균)의 등장에 의한 대량의 쓰러진 나무의 분해에 의해 산소를 대량으로 소비하여 이산화탄소를 증가시켰다는 설.[223]

# 지구 내부로부터의 슈퍼 플룸에 의한 격렬한 화산 활동(시베리아 트랩이라고 불리는 것의 형성) 등에 의한 기후 변동(화산 가스 중의 수증기, 이산화탄소, 메탄, 황 화합물 등 다량의 온실 효과 가스가 기온 상승을 일으켰다. 또한, 대기 중에 방출된 메탄과 산소가 화학 반응을 일으켜 산소 농도가 현저하게 저하되었다. 초대륙인 판게아 대륙의 형성이 슈퍼 플룸을 일으켰다고 여겨진다)에 의해 심해의 메탄 하이드레이트가 다량 기화하여, 더욱 온실 효과가 촉진되는 악순환이 발생했기 때문이라는 설.

# 간접적인 원인으로, 당시 육상 생태계가 현재보다 불안정했던 것(육식 동물과 식물을 먹는 동물의 비율이 위태로웠던 것)[224] 등이 제시되고 있다.

P-T 경계 이후의 지구의 저산소 환경은 결정적이었다. 고산소 농도하의 고생대(석탄기 후기부터 페름기)에 번영했던 단궁류(포유류형 파충류)는 P-T 경계에 많은 종이 멸종했고, 이 시대를 극복하고 트라이아스기에 번영한 주룡류 중에서, 기낭에 의해 저산소 환경에 대한 적응도를 먼저 갖추었던 공룡이 후대에 번영하는 기초가 되었다는 설이다. 단궁류 중 횡격막을 가지고 복식 호흡을 익힌 그룹은, 기낭 그룹에는 미치지 못하지만 저산소 시대의 위기를 간신히 극복하고 포유류의 조상이 되었다.[225]

중생대 트라이아스기 말(약 1억 9960만 년 전)에 일어난 대량 멸종은 암모나이트의 많은 종이 멸종시켰고, 파충류와 단궁류도 대형 동물을 중심으로 많은 계통이 사라졌으며, 당시에는 아직 비교적 소형이었던 공룡이 이후 급속히 발전해 나갔다. 모든 생물 종의 76%가 멸종했다고 생각되고 있다.

판게아 대륙을 분열시켜 대서양을 형성하는 지각 변동과 연동된, 에서의 화산 활동이 멸종의 원인으로 유력시되고 있다.[226][227][228]

또한, 멸종의 원인을 캐나다에 있는 마니쿠아간 크레이터를 만들어낸 운석 충돌로 보는 설도 있다. 기후현 사카호리정에 있는 기소가와의 하상과 오이타현 쓰쿠미시에서 이 크레이터가 만들어진 시기인 약 2억 1500만 년 전 지층에서, 백금족 원소인 오스뮴이 통상의 20배에서 5000배의 농도로 발견되었다. 백금족 원소는 지각에는 거의 없지만 운석에는 풍부하게 포함되어 있으며, 운석의 충돌로 광범위하게 흩어졌다고 생각된다. 이러한 생각은, 후술하는 백악기 말의 대량 멸종과 공통된 생각이다.[229][230][231][232][233]

7. 1. 화산 폭발

화산 폭발은 먼지와 에어로졸을 생성하여 광합성을 방해하고, 육지와 해양 모두에서 먹이 사슬 붕괴를 초래할 수 있다.[106] 또한, 산화황을 방출하여 산성비를 유발하고, 이산화탄소 방출로 인해 먼지와 에어로졸이 소멸된 후 지구 온난화를 야기할 수 있다.[258] 이러한 화산 폭발은 기후를 냉각과 온난화 사이에서 진동하게 만들지만, 장기적으로는 이산화탄소 축적으로 인해 온난화되는 경향을 보인다.

거대한 화산 폭발은 백악기 말, 페름기 말, 트라이아스기 말의 멸종을 야기했거나 멸종에 기여했다고 추측된다.[258] 맥리오드(2001)는[99] 여러 학자들의 자료를[100][101][102] 이용하여 대량 멸종과 대량 멸종의 원인으로 가장 자주 인용되는 사건들 사이의 관계를 요약했는데, 홍수 현무암 사건(거대한 화산 폭발)은 11건 발생했으며, 모두 상당한 멸종과 관련이 있었다. 하지만 위그날(2001)은 주요 멸종 중 5건만이 홍수 현무암 분출과 일치하며, 멸종의 주요 단계는 분출 이전에 시작되었다고 결론지었다.[103]

범람 현무암 사건은 많은 주요 멸종 사건의 원인으로 지목되어 왔다.[107][108] 대규모 화산 활동이 켈바서 사건[109][110][111], 과달루페기 말 멸종 사건[112][113][114], 페름기-트라이아스기 멸종 사건[115][116][117], 스미시안-스파시안 멸종[118][119][120], 트라이아스기-쥐라기 멸종 사건[121][122][123], 토아르시안 해양 무산소 사건[124][125][126], 세노마니안-투로니안 해양 무산소 사건[127][128][129], 백악기-팔레오기 멸종 사건[130][131][132], 그리고 팔레오세-에오세 최고온 시기[133][134][135]를 일으키거나 기여한 것으로 추측된다. 지난 2억 6천만 년 동안 대규모 마그마 분출 지역에서 나타나는 거대한 화산 사건과 대량 멸종 간의 상관관계가 밝혀졌으며,[136][137] 최근에는 이러한 상관관계가 전체 현생누대로 확장되었다.[138]

고생대 후기 페름기 말, P-T 경계(약 2억 5100만 년 전)에 발생한 지구 역사상 최대의 대량 멸종[211][212]은(는) 해퇴와 함께, 멸종한 종의 비율은 해양 생물의 96%, 모든 생물 종의 90%~95%에 달한다.[213][214]

이때 멸종에 가까운 상태까지 개체 수가 줄어들었던 삼엽충과 방해석 산호, 고생대 푸줄리나류는 멸종했고, 그때까지 번영했던 단궁류 등이 종이나 속 수준에서 거의 모두 멸종하여 크게 쇠퇴했다.[215] 연체동물에서는 다양한 이매패류가 멸종했고, 고니아타이트가 멸종하는 등 암모나이트류를 포함한 복족류도 큰 타격을 받았으며, 완족류도 스피리퍼를 제외한 모든 것이 멸종했다.[216][217] 극피동물에서도 같은 경향이 보이며, 해양 생물의 다양성은 현저하게 손상되었다.[218][219]

이 대량 멸종의 원인에 대해서는, 빙하 작용, 운석 충돌, 거대 대륙 판게아의 출현, 해퇴, 대륙붕의 급감 등 다양한 설명이 제기되지만, 어느 것도 결정적인 증거가 부족하며, 한랭화나 일종의 독소의 만연 등을 가설로 설명하려는 입장이나 이러한 여러 요인이 복합된 것이 아니냐는 견해도 있다.[220]

페름기-트라이아스기 멸종의 원인에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않지만, 크게는,

# 세계적인 해안선의 후퇴에 의해 먹이사슬의 균형이 무너져 대량 멸종을 일으켰다는 설.

# 약 3억 년 전, 석탄기 후기에 이산화탄소 농도가 현재 수준까지 저하된 전후, 한랭화가 발생했고,[221] 고생대 말에는 현재의 남반구에 해당하는 곤드와나 지역에 넓은 범위에 빙하가 퍼져 있었다. 이것은 빙성 역암층(틸라이트)이나 빙하 긁힘 자국, 빙하 점토 등 많은 흔적으로 확인되고 있다.[222] 한편 산소 농도는 식물의 활동(광합성)에 의해 지구 역사상 최고치인 35%에 달했다. 당시, 리그닌을 포함하는 나무는 부패 분해되지 않고, 석탄화해 갈 뿐이었다. 그러나, 이후로, 나무를 분해할 수 있는 균류(백색 부후균)의 등장에 의한 대량의 쓰러진 나무의 분해에 의해 산소를 대량으로 소비하여 이산화탄소를 증가시켰다는 설.[223]

# 지구 내부로부터의 슈퍼 플룸에 의한 격렬한 화산 활동(시베리아 트랩이라고 불리는 것의 형성) 등에 의한 기후 변동(화산 가스 중의 수증기, 이산화탄소, 메탄, 황 화합물 등 다량의 온실 효과 가스가 기온 상승을 일으켰다. 또한, 대기 중에 방출된 메탄과 산소가 화학 반응을 일으켜 산소 농도가 현저하게 저하되었다. 초대륙인 판게아 대륙의 형성이 슈퍼 플룸을 일으켰다고 여겨진다)에 의해 심해의 메탄 하이드레이트가 다량 기화하여, 더욱 온실 효과가 촉진되는 악순환이 발생했기 때문이라는 설.

# 간접적인 원인으로, 당시 육상 생태계가 현재보다 불안정했던 것(육식 동물과 식물을 먹는 동물의 비율이 위태로웠던 것)[224] 등이 제시되고 있다.

P-T 경계 이후의 지구의 저산소 환경은 결정적이었다. 고산소 농도하의 고생대(석탄기 후기부터 페름기)에 번영했던 단궁류(포유류형 파충류)는 P-T 경계에 많은 종이 멸종했고, 이 시대를 극복하고 트라이아스기에 번영한 주룡류 중에서, 기낭에 의해 저산소 환경에 대한 적응도를 먼저 갖추었던 공룡이 후대에 번영하는 기초가 되었다는 설이다. 단궁류 중 횡격막을 가지고 복식 호흡을 익힌 그룹은, 기낭 그룹에는 미치지 못하지만 저산소 시대의 위기를 간신히 극복하고 포유류의 조상이 되었다.[225]

중생대 트라이아스기 말(약 1억 9960만 년 전)에 일어난 대량 멸종은 암모나이트의 많은 종이 멸종시켰고, 파충류와 단궁류도 대형 동물을 중심으로 많은 계통이 사라졌으며, 당시에는 아직 비교적 소형이었던 공룡이 이후 급속히 발전해 나갔다. 모든 생물 종의 76%가 멸종했다고 생각되고 있다.

판게아를 분열시켜 대서양을 형성하는 지각 변동과 연동된, 에서의 화산 활동이 멸종의 원인으로 유력시되고 있다.[226][227][228]

또한, 멸종의 원인을 캐나다에 있는 마니쿠아간 크레이터를 만들어낸 운석 충돌로 보는 설도 있다. 기후현 사카호리정에 있는 기소가와의 하상과 오이타현 쓰쿠미시에서 이 크레이터가 만들어진 시기인 약 2억 1500만 년 전 지층에서, 백금족 원소인 오스뮴이 통상의 20배에서 5000배의 농도로 발견되었다. 백금족 원소는 지각에는 거의 없지만 운석에는 풍부하게 포함되어 있으며, 운석의 충돌로 광범위하게 흩어졌다고 생각된다. 이러한 생각은, 후술하는 백악기 말의 대량 멸종과 공통된 생각이다.[229][230][231][232][233]

7. 2. 해수면 하강

해수면 하강은 전 세계적으로 해저가 조간대로, 해변이 육지로 변화하는 현상을 의미하며, 이는 지질학적으로 해당 지역의 지층이 융기한 증거가 없는 상태에서 발생한다.[99] 해수면 하강은 바다에서 가장 생산적인 지역인 대륙붕을 감소시켜 해양 대멸종의 원인이 될 수 있으며,[99][100][101][102] 기후 패턴을 붕괴시켜 육지에서의 멸종을 유발할 수도 있다.[99] 하지만 해수면 하강은 지구 냉각화나 중앙 해령의 침강과 같은 다른 원인들로 인해 나타나는 현상일 가능성이 크다.[99]

해수면 하강은 오르도비스기 말, 데본기 말, 페름기 말, 트라이아스기 말, 백악기 말을 포함한 거의 모든 대량 멸종과 관련이 있다.[99][139][140] 2008년 ''네이처''지에 발표된 연구에 따르면 해수면 변화와 관련된 해양 환경 변화가 멸종률에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.[141][142]

7. 3. 운석 충돌설

거대한 운석이나 혜성의 충돌은 먼지와 에어로졸을 생성하여 광합성을 방해하기 때문에 육지와 해양에서 모두 먹이사슬을 붕괴시킬 수 있다.[260][259] 황이 풍부한 운석들의 충돌은 산화황을 발생시켜 독성 산성비를 내려서 결국 먹이사슬의 붕괴에 기여하게 된다. 또, 이런 충돌은 메가쓰나미와 전세계적 산불을 일으킬 수 있다.

많은 고생물학자들은 6500만년 전 운석이 지구에 충돌했다는 데에 동의한다.[260][259] 그러나 그 충돌이 백악기-제3기 대멸종의 유일한 이유인 지에 대하여는 논란의 여지가 있다. 그 예시로 운석 충돌과 대멸종의 시기에는 30만년 정도의 차이가 있다는 증거가 발견된 바 있다.[260]

맥리오드(2001)는[99] 쿠르티요, 예거 & 양 외(1996)[100], 할람(1992)[101], 그리고 그리브 & 페소넨(1992)[102]의 자료를 이용하여 대량 멸종과 대량 멸종의 원인으로 가장 자주 인용되는 사건들 사이의 관계를 요약했다. 그 결과, 하나의 대규모 소행성 충돌이 백악기-팔레오기 멸종 사건과 관련이 있다는 사실이 밝혀졌다. 더 작은 충돌은 많았지만 상당한 멸종과 관련이 없거나,[104] 정확하게 연대 측정할 수 없었다.

트라이아스기 후기부터 쥐라기, 그리고 백악기까지 번성했던 공룡은, 현생 조류로 이어지는 종을 제외하고 약 6600만 년 전에 갑자기 멸종했다. 이 시기에는 익룡, 수장룡, 모사사우루스류, 암모나이트가 완전히 멸종했으며, 모든 생물 종의 70%가 멸종했다고 생각된다.

그 원인에 대해서는 여러 설이 있지만, 현재 연구에서는 지름 약 10~15km의 소행성[235]이 멕시코에 충돌했기 때문이라는 설(운석설)이 가장 유력하다. 이 운석 충돌은 현재 존재하는 핵무기의 수십억 배에 달하는 위력을 지녔고, 충돌 지점으로부터 1500km 범위를 불태웠다고 여겨진다. 이 영향으로 발생한 화산분화 등에 의해 발생한 화재와 운석 충돌의 충격으로 상승한 먼지가 빗물에 녹아 산성비가 되는 것, 태양의 빛을 차단함으로써 광합성 차단의 영향으로 식물이 죽는 것에 의한 먹이 사슬 및 생태계의 붕괴, 전 지구 규모의 기온 저하를 일으켜 대량 멸종으로 이어졌다고 여겨진다(운석의 겨울). 멕시코, 유카탄 반도에서 발견된 칙술루브 크레이터가 그 운석의 낙하 흔적으로 생각된다.

백악기와 그 뒤를 잇는 고제3기의 지층 경계는 전 세계적으로 공통적으로 분포하는 얇은 점토층으로 규정된다. 이 점토층(K-Pg 경계)에서는 전 세계적으로 고농도의 이리듐이 검출된다. 이리듐은 지표에서는 희소한 원소인 반면, 운석에는 많이 포함되어 있기 때문에, K-Pg 경계의 이리듐은 지구에 충돌한 운석에 의해 전 세계에 흩뿌려졌다고 생각되며, 이것이 운석설의 최초의 유력한 증거로 여겨졌다.

2010년, 독일 에어랑겐-뉘른베르크 대학교의 피터 슐츠 박사를 중심으로 한 12개국 지질학, 고생물학, 지구물리학, 행성과학 등의 전문가 40여 명으로 구성된 연구팀은 백악기-고제3기 경계 퇴적물에서 얻은 다양한 데이터를 바탕으로, 충돌설과 화산설의 타당성을 검토한 결과, 칙술루브 크레이터를 형성한 운석 충돌이 백악기-고제3기 경계에서의 대량 멸종의 주요 원인이라고 결론지었다.[236][237]

7. 4. 지구 냉각화/온난화

지구 냉각화가 오랜 기간 지속되면 극지방에 사는 생물체들이 멸종될 수 있으며, 온대기후에 서식하는 생물들이 적도로 이동하게 된다. 이로 인해 열대기후에 사는 생물들의 서식지가 줄어들게 되고, 물이 눈이나 얼음의 형태로 저장되면서 전세계적으로 기후를 더욱 건조하게 만든다.[205][207][209][210][221][222] 그러나 빙하기의 빙하작용은 생물의 다양성에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 알려져 있기 때문에 지구 냉각화만으로는 대멸종을 설명하기 어렵다. 지구 냉각화는 오르도비스기 말,[205][207][208][209][210] 페름기 말,[211][212][213][214][215][216][217][218][219][220][221][222][223][224][225] 데본기 말 대멸종과 관련이 있다고 알려져 있다.[205] 또, 지구 냉각화는 화산폭발이나 운석 충돌로 인한 기후변화와 구분된다.

지구 온난화는 지구 냉각화와 반대의 결과를 낳는다. 열대기후에 사는 생물들은 멸종하거나 극지방으로 이동한다. 따라서 거세진 생존경쟁으로 인하여 극지방의 많은 종들이 멸종할 수 있다. 또 전세계적으로 해빙이 일어남에 따라 기후가 더욱 습해지며, 해양에서 산소 결핍을 불러올 수 있다.[163]

지구 온난화가 대멸종의 원인으로 추정되는 사례들 중 가장 대표적인 사례는 팔레오세-에오세 최고온기이다. 이 당시 지구 온난화는 작은 규모의 대멸종을 일으킨 원인으로 작용했다고 알려져있다. 지구 온난화는 해양생물의 20퍼센트가 멸종한 트라이아스기-쥐라기 멸종에도 관여를 했다고 알려져 있다. 또 페름기-트라이아스기 멸종도 온난화로 인해 발생되었다는 주장도 있다.[261][262][263][164][165][166]

7. 5. 클래스레이트 총 이론

클래스레이트는 한 물질이 다른 물질을 3차원 격자 골격구조로 가두는 구조를 가진 화합물이다.[264] 대륙붕은 메탄 클래스레이트를 생성하는데, 메탄 클래스레이트는 온도가 급격히 올라가거나 압력이 급격히 낮아지면 쪼개지며 메탄이 방출된다.[264] 따라서 급격한 지구 온난화, 해수면 하강 또는 지진 같은 자극이 가해지면 메탄이 방출될 수 있다.[264] 메탄은 이산화탄소보다 훨씬 강력한 온실가스이기 때문에 대량의 메탄 방출(클래스레이트 총)은 지구온난화를 발생시키거나 가속시킬 수 있다.[264]

메탄 클래스레이트는 탄소-13를 적게 함유하고 있으므로 탄소-13:탄소-12 비율이 급감한 흔적으로 대량 메탄 방출의 증거를 찾을 수 있다.[264] 그러나 탄소-13의 비율을 감소시킬수 있는 원인이 많으므로 비율이 많이 감소한 경우에만 메탄 방출을 의심할 수 있다.[264]

“클래스레이트 총”은 페름기 말 대멸종과 팔레오세-에오세 최고온기에 기여했다고 알려져 있다.

7. 6. 무산소증

무산소증은 바다의 중층과 표층에서 산소가 부족해지거나 아예 없어지는 현상을 의미한다.[168] 그 원인은 복합적이고 논란의 여지가 있으나, 알려진 모든 사례는 심각하고 지속적인 지구 온난화, 대부분 지속적인 대규모 화산 활동에 의해 발생한 것과 관련이 있다.[168]

해양 무산소 사건은 오르도비스기-실루리아기,[169][170][171] 후기 데본기,[172][173][174] 카피타니안,[175][176][177] 페름기-트라이아스기,[178][179][180] 그리고 트라이아스기-쥐라기 멸종[181]뿐만 아니라 이레비켄, 룬드그레니, 물데, 라우, 스미시안-스파티안, 토아르시절, 세노마눔절-튜로니움절 사건 등 여러 소규모 멸종의 원인이 되었거나 기여했을 것이라고 제안되었다. 반면, 중생대 백악기 중기의 광범위한 흑색 셰일층은 해양 무산소 사건을 나타내지만, 대멸종과는 관련이 없다.

현생누대에서 생물 다양성(과(科) 수준)의 변화.


고생대 데본기 후기 프라스니안절과 파메니안절의 경계에 해당하는 F-F 경계에는 덩클레오스테우스 등의 판피류와 갑주어를 비롯한 많은 해양 생물이 멸종하였다.[205] 이 시기의 환경 변화로는 한랭화와 해양 무산소 사건의 발생이 알려져 있다.[205]

고생대 후기 페름기 말, P-T 경계에는 세계적인 해퇴가 있었고, 지구 역사상 최대의 대량 멸종이 일어났다.[211][212] 이때 멸종한 종의 비율은 해양 생물의 96%, 모든 생물 종의 90%~95%에 달한다고 알려져 있다.[213][214] 이 대량 멸종의 원인에 대해서는, 빙하 작용, 운석 충돌, 거대 대륙 판게아의 출현, 해퇴, 대륙붕의 급감 등 다양한 설명이 제기되지만, 어느 것도 결정적인 증거가 부족하다.[220] 지구 내부로부터의 슈퍼 플룸에 의한 격렬한 화산 활동(시베리아 트랩이라고 불리는 것의 형성) 등에 의한 기후 변동이 원인이라는 설도 있다.

잠재적으로 치명적인 수준까지 감소한 필수 미량 원소(특히 셀레늄)의 생물 이용률은 적어도 세 번의 해양 대멸종 사건에 기여했을 가능성이 높다는 것이 밝혀졌다.[182] 산소 농도가 낮은 시기에 매우 용해도가 높은 셀레네이트는 훨씬 용해도가 낮은 셀레나이드, 원소 셀레늄 및 유기 셀레늄 착물로 전환된다.[182]

영국의 해양학자이자 대기 과학자인 앤드류 왓슨은 홀로세가 과거 해양 무산소 사건에 기여했던 것과 유사한 많은 과정을 보여주지만, 대규모 해양 무산소 현상이 발생하는 데는 "수천 년이 걸릴 것"이라고 설명했다.[183]

7. 7. 해양 황화수소 방출

2005년 쿨프, 파블로프와 아서는 페름기-트라이아스기 멸종이 해양에서 광합성하는 플랑크톤과 심해의 황산염 분해 박테리아의 균형이 붕괴되어 일어났다고 주장했다.[265][266][267] 이는 황화수소 대량 방출을 일으켜 육지와 해양 생물을 중독시키고 오존층을 파괴하여 남은 생명체들이 자외선에 노출되어 죽었을 것이라고 설명한다.[184][185][69]

7. 8. 근처의 신성, 초신성 폭발 혹은 감마선 폭발

감마선 폭발이 일어나고 있는 모습. 과거 지구와 가까운 부분에서 일어난 감마선 폭발로 인해 대멸종이 발생하였다는 주장이 있다.


근처(6000광년 이내)에서 발생한 감마선 폭발은 지구의 오존층을 파괴하여, 생물체들이 태양의 자외선에 그대로 노출되게 할 수 있었다.[268] 각 은하계마다 몇 십 년 동안 매우 적은 수로 발생하는 감마선 폭발이[269] 멸종 시기와 비슷한 시기, 장소에서 실제로 일어났다는 근거는 이 주장을 뒷받침한다.

2005년 미국항공우주국(NASA)과 캔자스 대학교 연구자들은 근처(6000광년 이내)에서 일어난 초신성 폭발에 의한 감마선 폭발이 대량 멸종의 계기가 되었다는 가설을 제시했다.[206]

7. 9. 판구조론

대륙의 이동은 빙하기의 시작과 끝에 영향을 주거나, 해류와 바람의 흐름을 바꾸어 기후를 변화시킨다.[99][100][101][102] 또한 바닷길을 새로 열거나 육지를 연결시켜 이전에 고립되었던 덜 진화된 생명체들이 다른 생명체들과 경쟁을 하게 만든다.[99] 예를 들어, 대아메리카교류사건으로 북아메리카와 남아메리카 사이에 육교가 형성된 후 남아메리카의 토착 유제류(메리디웅굴라타)와 모든 대형 후대류(스파라소돈타)가 멸종하였다. 가끔씩 대륙들이 초대륙을 형성하면서 대륙붕의 면적을 감소시키고 넓고 건조한 지대를 형성하면서 극한 환경을 조성한다. 초대륙 판게아의 형성은 페름기-트라이아스기 대멸종에 영향을 준것으로 추정된다. 판게아가 형성될 당시 수중 생물들의 속의 다양성이 급격히 줄어들어 멸종의 특징을 보여주고 있다.[188]

8. 대멸종의 진화적 중요성

대멸종은 종종 지구상의 생명체의 진화를 가속화하기도 한다.[248][249] 한 생물군의 생물학적 지위상의 우위가 다른 생물군으로 이전될 때는 새로운 생물군이 이전의 생물군에 비해 우수해서인 경우보다는 멸종에 의해 이전의 생물군이 새로운 생물군에 자리를 내어주기 때문인 경우가 많다. 예로, 포유류와 공룡과의 경쟁에서 실제로 공룡이 당시 지배적인 생물학적 지위에 있었지만 백악기 말의 대멸종을 통해서 포유류는 생물학적 지위상에서 우위를 차지하게 되었다.[71][72] 아이러니하게도, 포유류에게 생물학적 지위를 내준 공룡들 또한 트라이아스기 말의 대멸종을 통해 생물학적 지위를 차지했었다. 마찬가지로, Synapsida 내에서 가장 초기의 펜실베이니아기와 시수랄기 진화 방산에서 유래한 분류군(종종 "페리코사우루스"라고 불리지만, 이는 측계통군이다)이 치료류로 대체된 것은 쿵구르기/로아디안 전환기 무렵으로, 이는 종종 올슨의 멸종이라고 불린다.[73][74]

점증 이론이라는 또 다른 관점으로 보면 생물간의 투쟁이 많은 생물학적 지위에 있는 생물들은 멸종 상황에서 다른 생물들과의 경쟁 때문에 개체 수를 유지시키고 번식시키기가 힘들기 때문에 멸종 과정에서 살아남기가 힘들다. 따라서 대멸종을 통해 적자 생존이 일어날 수 있게 된다. 더 나아가서, 대멸종 후에 살아남은 생물 군은 종 다양성을 회복하는 것이 아니라 개체 수의 회복만 일어나기 때문에 “죽은 분류군의 일생”이라고 일컬어 지는 장기간의 퇴보를 겪게 된다.[250] 따라서 멸종을 단순히 어떤 종이 멸종되었고 어떤 종이 살아남았는지로 분석을 하는 것은 전체의 일부만을 설명해줄 뿐이다.

9. 대멸종의 영향

대멸종의 영향은 매우 다양하게 나타났다. 가장 큰 멸종으로 꼽히는 페름기-트라이아스기 멸종은 지구상의 생명체들에게 파괴적이었으며 약 90%의 종이 죽었다.[270] 지구상의 생명체들이 멸종한 후 빠른 회복을 보였지만, 리스트로사우르스의 경우와 같이 분류군은 늘어나지 않고 개체군만 늘어나는 형태로 회복이 이루어졌다.[270] 복잡한 생태계, 먹이 그물, 그리고 다양한 생태적 지위를 형성하며 한 부분에 특성화된 동물일수록 개체 수를 회복하려면 더 오랜 시간이 걸린다고 한다.[270] 이러한 오랜 회복시간의 원인은 회복을 저지하는 연속적인 멸종 현상과 초기 트라이아스기에 생물체들에게 부적합한 환경이 조성되었기 때문이라고 생각된다.[270]

주요 멸종 사건 이후에는 다양한 서식지에서 살아남을 수 있는 능력 때문에 보통 잡초 종만 살아남는다.[194] 일반적으로 멸종 사건 후 생물 다양성이 회복되는 데는 수백만 년이 걸린다.[195] 가장 심각한 대량 멸종의 경우 1500만 년에서 3000만 년이 걸릴 수 있다.[194]

가장 심각한 현생 누대 사건인 페름기-트라이아스기 멸종이후 ''리스트로사우루스(Lystrosaurus)''와 같은 재난 분류군이 주로 회복되는 모습을 보였다.[196] 최근 연구에 따르면 회복은 멸종 후 400만 년에서 600만 년 후인 중기 트라이아스기 초에 시작되지 않았다.[196] 그리고 일부 연구자들은 페름기-트라이아스기 멸종 후 3000만 년, 즉 후기 트라이아스기까지 회복이 완료되지 않았다고 추정한다.[197] 페름기-트라이아스기 멸종 이후 종들이 더 작은 지역을 차지하는 지역화가 증가했는데, 이는 아마도 기존 종들을 생태적 지위에서 제거하고 궁극적인 재다양화의 단계를 마련했을 것이다.[198]

식물 화석 기록에 내재된 편향을 고려할 때, 대량 멸종이 식물에 미치는 영향을 정량화하기는 다소 어렵다. 페름기 말기 멸종과 같이 일부 대량 멸종은 식물에게도 동일하게 치명적이었지만, 데본기 말기 멸종과 같이 다른 멸종은 식물상에 영향을 미치지 않았다.[199][271]

10. 기타

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