꽃가루로 밝혀낸 5,600만년 전 급격한 지구 온난화

그래도 지금의 온난화 수준에는 10분의 1 수준

by Vera Korasidis, Scott L. Wing, The Conversation
 

실크코튼나무silk-cotton tree[Ceiba pentandra]는 바람에 의존해 수분을 섭취한다. 출처: 클라우스 쇼니처/위키미디어 커먼즈, CC BY-SA

 
수분 매개자pollinators는 꽃을 수정하는 데 중요한 역할을 하며, 꽃은 씨앗과 열매로 자라 농업 기반이 된다.

그러나 기후 변화는 식물과 수분 매개자 간 불일치를 야기하여 식물 서식지와 활동 시기에 영향을 미칠 수 있다.

이러한 현상은 과거에도 있었다.

5,600만 년 전 지구가 급격한 지구 온난화를 겪을 때, 건조한 열대 지역 식물은 새로운 지역으로 확장되었고, 동물 수분 매개자도 마찬가지였다.

Paleobiology에 게재된 우리의 새로운 연구는 이러한 중대한 변화가 단 수천 년이라는 놀랍도록 짧은 기간 안에 일어났음을 보여준다.

기후 변화로 식물과 수분 매개자 간 상호작용이 어떻게 변화했는지 더 자세히 알아보기 위해 과거로 돌아갈 수 있을까?

바로 그것이 우리가 알아내고자 하는 내용이다.
 

과학자들이 와이오밍에서 5,600만 년 된 암석에서 새로운 꽃가루 샘플을 찾고 있다. 리처드 바클레이

5,600만 년 전의 주요 온난화 사건

지난 150년 동안 인류는 대기 중 이산화탄소 농도를 40% 이상 증가시켰다.

이러한 이산화탄소 증가로 지구 온도는 이미 1.3°C 이상 상승했다.

현재의 온실가스 농도와 지구 온도는 인류 역사상 전례가 없을 뿐만 아니라 지난 250만 년 동안 알려진 어떤 것보다 높다.

우리가 겪고 있는 것과 같은 대규모 탄소 배출 사건이 지구의 기후와 생명체에 어떤 영향을 미치는지 이해하기 위해서는 지구 역사를 더 깊이 파고들어야 했다.

5,600만 년 전, 대기와 해양으로 엄청난 양의 탄소가 방출되면서 갑작스럽게 발생한 대규모 온난화 사건이 있었다.

이 사건은 팔레오세-에오세 열극대기(Paleocene-Eocene Thermal Maximum)로 알려졌다.

약 5,000년 동안 화산 활동과 해저 퇴적물에서 방출된 메탄 영향으로 막대한 탄소가 대기 중으로 유입되었다.

이로 인해 지구 평균 기온이 약 6°C 상승했고, 이 상승 상태는 10만 년 이상 지속되었다.

초기 탄소 방출과 기후 변화는 오늘날보다 아마도 10배는 느렸지만, 지구에 엄청난 영향을 미쳤다.

이전 연구에 따르면 이 시기에 식물과 동물은 크게 변화했으며, 특히 서식지의 큰 변화를 통해 더욱 그러했다.

우리는 이러한 급격한 기후 변화 속에서 수분 작용pollination 또한 변화했을지 알아보고 싶었다.

황무지에서 꽃가루 화석 찾기

미국 로키 산맥 북부에 있는 깊고 넓은 계곡인 와이오밍 주 빅혼 분지Bighorn Basin에서 채취한 꽃가루 화석fossil pollen을 살펴보았다.

이곳은 5천만 년에서 6천만 년 전에 퇴적된 퇴적암sedimentary rocks으로 가득 차 있다.

현대 빅혼 분지의 광활한 황무지에는 화석이 매우 풍부한 퇴적물이 노출되어 있다.

이 퇴적물들은 고대 강물이 주변 산맥을 침식하면서 퇴적된 것이다.

우리는 수분 작용 변화를 이해하기 위해 화석 꽃가루를 연구했다.

꽃가루는 풍부하고 공기와 물에 널리 분포하며 부패에 강하고 고대 암석에 쉽게 보존되어 있어 수분 작용에 매우 중요하다.

우리는 화석 기록에서 수분작용을 조사하기 위해 세 가지 증거를 사용했다.

- 덩어리 형태로 보존된 화석 꽃가루
- 화석과 관련된 현생 식물이 오늘날 어떻게 수분되는지
- 그리고 꽃가루 모양의 전체 다양성

미국 와이오밍주 빅혼 분지에서 회수된 꽃가루 덩어리. 출처: Paleobiology (2025). DOI: 10.1017/pab.2025.10047

 
무엇을 발견했을까?

연구 결과에 따르면 기온과 이산화탄소가 상승한 이 시기에 동물에 의한 수분이 더 흔해졌다.

반면, 바람에 의한 수분은 감소했다.

바람이 수분한 식물wind-pollinated plants에는 오늘날 북반구의 온대 습윤 지역에 여전히 흔히 서식하는 낙엽활엽수와 관련된 식물이 많이 포함되었다.

반대로, 동물이 수분한 식물plants pollinated by animals은 아열대 야자수, 목화나무silk-cotton trees, 그리고 일반적으로 건조한 열대 기후에서 자라는 다른 식물과 관련이 있었다.

바람 수분화wind pollination의 감소는 빅혼 분지에서 자라던 바람 수분 식물 개체군의 국지적 멸종 때문일 가능성이 높다.

동물 수분 식물의 증가는 더 따뜻하고 건조한 기후 지역 식물이 극지방으로 퍼져 빅혼 분지로 이동했음을 의미한다.

이전 연구에 따르면 빅혼 분지 식물의 이러한 변화는 급격한 기후 변화 이전이나 이후보다 기후가 더 덥고 계절적으로 더 건조해진 것과 관련이 있는 것으로 나타났다.

수분 매개 곤충Pollinating insects과 다른 동물들은 5,600만 년 전에 수분 매개 식물과 함께 이동했을 가능성이 높다.

이러한 동물들 존재는 덥고 건조한 기후에 새로운 식물 군집이 자리 잡는 데 도움이 되었다.

이는 초기 영장류, 작은 유대류, 그리고 다른 소형 포유류와 같은 동물들에게 귀중한 자원을 제공했을 수 있다.

미래를 위한 교훈

이 고대 기후 변화 사건은 우리의 미래에 대해 생각할 때 어떤 교훈을 줄 수 있을까?

팔레오세-에오세 온난기 극대기Paleocene-Eocene Thermal Maximum 초기에 대량의 탄소가 방출된 것은 분명 심각한 지구 온난화를 초래했다.

이는 육지와 해양 생태계를 극적으로 변화시켰다.

이러한 극적인 변화에도 대부분의 육지 생물과 생태계 상호작용은 살아남은 것으로 보인다.

이는 아마도 이 사건이 현재 인위적인 기후 변화 속도의 약 10분의 1로 발생했기 때문일 것이다.

10만 년이 넘는 덥고 건조한 기후 이후 이 지역으로 돌아온 숲은 이전에 존재한 숲과 매우 유사했다.

이는 대규모 멸종이 발생하지 않았다면, 매우 오랜 기간의 기후 변화 이후에도 숲 생태계와 수분 매개자가 매우 유사한 군집으로 재형성될 수 있음을 시사한다.

미래의 핵심은 멸종을 피할 수 있을 만큼 환경 변화 속도를 느리게 유지하는 것일 수 있다.

More information: Vera A. Korasidis et al, Evidence for increased animal pollination during the Paleocene–Eocene thermal maximum, Paleobiology (2025). DOI: 10.1017/pab.2025.10047

Journal information: Paleobiology 
 
***
 
결국 뭐냐?
 
저 아득한 인류족 등장 이전에도 전면하는 지구 온난화가 있었지만 생물은 살아남았다. 

한데 그때랑 지금이랑 다른 점은 그때 지구온난화는 그래도 생물들이 견딜 만한 수준이었지만 지금의 지구온난화는 생물 대멸종을 부를 수 있을 만큼 심각하다는 것이다. 

그 변화 속도를 조절하기 위해서는 결국 탄소배출을 줄이는 것과 같은 적극적인 대처가 필요하다는 것이다.