공룡아, 지난 여름 나는 너가 무엇을 먹었는지 알고 있다

종별로 선호하는 먹이 달라, 이빨 칼슘 동위원소 분석

 

연구원 리암 노리스Diplodocus가 채취한 디플로도쿠스 이빨 세트. 사진 제공: 리암 노리스

인간을 포함한 동물이 무엇을 먹고 살았지 하는 정보는 치아 법랑질 enamel에 남아 있다.

미국 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스 University of Texas at Austin 연구원들이 이에 착목해 남은 공룡 이빨들을 분석했다.

그 결과, 일부 공룡은 식성이 특히 더 뛰어났고, 종마다 선호하는 식물 부위가 달랐다는 사실을 발견했다.

치아 법랑질에는 공룡이 먹은 음식 종류를 반영하는 칼슘 동위원소calcium isotopes 가 포함되어 있다.

식물 종류마다 화학적 특징이 다르고, 나무의 특정 부위(싹에서 나무껍질까지)도 고유한 특징을 가질 수 있다. 

이 연구의 주저자인 리엄 노리스Liam Norris에 따르면, 이 결과는 수많은 거대한 생물들이 어떻게 같은 지역에 동시에 살았는지 설명하는 데 도움이 된다고 한다.

UT 잭슨 지구과학대학 최근 박사과정 졸업생인 노리스Norris는 "내가 연구한 생태계는 오랫동안 미스터리였다. 왜냐하면 이 거대한 초식동물들이 모두 공존하고 있기 때문이다"라며 "그들은 모두 다른 것들을 먹고 있었다는 생각이고, 이제 우리는 그 증거를 찾았다"고 말했다.

연구 결과는 고생물지리학, 고생물기후학, 고생태학Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 저널에 발표되었다.

약 1억 5천만 년 전 후기 쥐라기Late Jurassic 시대에 미국 서부를 활보한 공룡과 선사 시대 동물들. 왼쪽부터 차례로 알로사우루스Allosaurus, 아파토사우루스Apatosaurus, 디플로도쿠스Diplodocus 무리, 두 마리 캄프토사우루스Camptosaurus, 그리고 강둑을 따라 있는 에우트레타우라노수쿠스Eutretauranosuchus. Credit: National Park Service/Bob Walters and Tess Kissinger

 
노리스는 후기 쥐라기 시대에 미국 서부를 활보한 초식 공룡과 육식 공룡 네 종과 악어목 공룡crocodyliform 한 종 이빨을 조사했다.

초식 공룡은 목이 긴 카마라사우루스Camarasaurus, 팔을 짧은 캄프토사우루스Camptosaurus, 그리고 몸통 다리 디플로도쿠스trunk-legged Diplodocus다.

육식 공룡은 두 발로 걷는 알로사우루스bipedal Allosaurus와 비교적 작고 악어와 비슷한 에우트레타우라노수쿠스Eutretauranosuchus다.

이 고대 생물들 뼈와 이빨은 모두 유타주 북동부에 있는 카네기 채석장Carnegie Quarry 퇴적층에서 발견되었는데, 이 퇴적층은 극심한 가뭄으로 인해 최소 6개월에서 최대 수천 년 사이에 형성된 것으로 추정된다.

잭슨 스쿨 지구행성과학과 부교수인 로완 마틴데일Rowan Martindale은 "함께 살았고 단일 퇴적층에 빠르게 보존된 공룡 화석을 연구할 수 있어서 매우 운이 좋았다"고 말했다.

"쥐라기 무덤은 독특한 고생물학 보물을 보존하고 있으며, 이 골격들은 국립 공룡 기념물Dinosaur National Monument에 아름답게 전시되어 있습니다."

현재 텍사스 과학자연사박물관Texas Science & Natural History Museum에 근무하는 노리스는 이 다섯 종에 걸쳐 17마리 동물 이빨을 연구했다.

표본은 유타 필드하우스 자연사 주립공원 박물관Utah Field House of Natural History State Park Museum에서 대여했거나 공룡 국립 기념물 현장에서 직접 채취했다.

그는 화석의 에나멜을 살짝 깎아 칼슘 동위원소 분석을 위해 잭슨 스쿨Jackson School로 가져갔다.
논문 공동 저자인 잭슨 스쿨 존 라시터John Lassiter 교수와 방사성 동위원소 실험실Radiogenic Isotope Laboratory 관리자 아론 사트코스키Aaron Satkoski는 이 데이터 분석 및 해석에 참여했다.

이전까지 과학자들은 대형 초식 공룡들이 키에 따라 나무 수관의 다른 높이를 뜯어먹으며 공존했다고 생각했다.

그러나 노리스의 연구는 식물의 높이만이 그들의 식성 차이를 유발하는 유일한 요인이 아니라, 특정 식물 부위가 영향을 미쳤음을 보여준다.

예를 들어, 노리스는 캄프토사우루스가 잎이나 새싹과 같은 부드럽고 영양가 있는 식물 부위를 선호하는 다소 안목 있는 식성을 지녔음을 발견했다.

카마라사우루스는 주로 침엽수를 먹었고, 목질 식물 조직을 선호했다.

디플로도쿠스는 부드러운 양치류와 땅속줄기 식물, 그리고 질긴 식물을 포함한 혼합 먹이를 더 많이 먹었다.

리엄 노리스가 국립 공룡 기념물 카네기 채석장에서 캄프토사우루스 이빨에서 작은 표본을 채취하고 있다. 사진: 리엄 노리스

 
"이러한 식습관 차이는 이 동물들의 형태학적 특징, 즉 키 차이와 주둥이 모양 차이와 일맥상통한다. 그리고 이 지구화학 데이터를 활용하면, 그 증거에 더할 나위 없이 구체적인 증거가 될 것"이라고 노리스는 말했다.

이 연구는 또한 긴 목 공룡이 유연한 목 덕분에 몸의 나머지 부분을 움직일 에너지를 소모하지 않고도 여러 식물 영역에 도달할 수 있다는 이론에 대한 흥미로운 생각을 제시한다.

공룡들이 나무 꼭대기의 서로 다른 높이에서 먹이를 먹었다는 것을 보여주는 이 연구는 이러한 생각을 더욱 뒷받침한다.

이 연구에 포함된 육식 공룡인 알로사우루스와 에우트레타우라노수쿠스는 칼슘 동위원소 값이 겹치는 것으로 나타났는데, 이는 이들이 같은 먹이를 먹었을 가능성을 시사한다. 

그러나 연구 결과에 따르면 에우트레타우라노수쿠스는 물고기를 먹었을 가능성이 더 높고, 알로사우루스는 주로 초식 공룡을 먹었는데, 여기에는 이 연구에서 언급된 다른 세 종의 공룡도 포함되었을 가능성이 있다.

이 고대 생태계가 그토록 많은 거대한 공룡들을 특정한 식성으로 부양했다는 사실은 당시의 식생과 식물 생산성을 보여주는 또 하나의 증거다.

노리스는 "이 생태계가 우리가 생각한 것만큼 훌륭했다는 또 하나의 증거일 뿐"이라고 말했다.

콜로라도 대학 헨리 프리케Henry Fricke도 이 연구 공동 저자다.

More information: Liam Norris et al, Calcium isotopes reveal niche partitioning within the dinosaur fauna of the Carnegie Quarry, Morrison Formation, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (2025). DOI: 10.1016/j.palaeo.2025.113103