고생대 석탄기(Carboniferous Period)

고생대의 일부인 석탄기는 약 3억 5900만 년 전부터 2억 9900만 년 전까지 지속되었습니다. 지질학적, 기후적, 생물학적 변화가 큰 특징을 갖는 지질시대이며, 미시시피기와 펜실베이니아기의 두 시대로 구분됩니다.

 

석탄기 화석

 

 

[ 목차 ]

1. 기후와 환경

2. 식물

3. 해양생물

4. 육상생물

5. 지질활동

 

 

1. 기후와 환경

석탄기 동안 지구는 울창한 숲, 광대한 습지, 다양한 생태계가 발달할 수 있는 최적의 기후와 환경이었습니다.

 

1.1. 기후

석탄기는 따뜻하고 습한 기후가 특징이며 지구 기온은 일반적으로 현재보다 높았습니다. 이러한 따뜻한 기후는 이 기간 동안 식물이 광범위하게 성장하여 대기 중 이산화탄소 농도가 높아졌기 때문입니다. 대기 중 이산화탄소 수준은 현재 수준보다 몇 배 더 높아 강력한 온실 효과에 기여하여 전 세계적으로 따뜻한 환경이 유지되었던 것으로 추정됩니다. 전반적인 따뜻한 기후였지만, 극지방에서는 주기적인 빙하기, 육지 서식지 분포에 영향을 미치는 강수 패턴의 변화 등 기후 변동이 있었습니다.

 

1.2. 식물

식물은 석탄기의 환경을 형성하는 데 지배적인 역할을 했습니다. 양치류, 곤봉이끼, 말꼬리, 초기 종자 식물을 포함한 원시 관다발 식물의 광대한 숲이 대륙의 대부분을 덮었습니다. 이 숲은 우뚝 솟은 나무와 빽빽한 덤불이 특징인 석탄 숲으로 알려진 빽빽한 늪지대 생태계를 형성했습니다. 식생이 풍부하여 다양한 육상 생물의 서식지를 제공하고, 석탄 매장지 형성에 기여했습니다.

 

1.3. 늪지와 습지

습지 환경은 저지대와 강의 삼각주에서 석탄기 지형의 두드러진 특징이었습니다. 이 늪은 고여 있기 때문에 산소가 부족한 물과 풍부한 식물이 특징으로 석탄 형성에 이상적인 조건을 조성했습니다. 이 시기에는 늪지와 습지도 널리 퍼져 있어 물에 잠긴 환경에 적응한 다양한 식물과 동물이 서식했습니다. 이러한 습지 서식지는 중요한 생태적 지위를 제공하고 석탄기 생태계의 전반적인 생물 다양성에 기여했습니다.

 

1.4. 해양 환경

석탄기의 해양환경은 얕은 바다, 암초, 다양한 해양생물이 특징이다. 산호초는 따뜻한 열대 바다에서 번성하여 완족류, 암모니아성 어류 및 다양한 어종을 포함한 해양 유기체가 번성할 수 있는 환경을 마련해 주었습니다. 해양생태계는 전 지구적 생물다양성에 중요한 역할을 했으며 육상생물을 위한 식량과 자원의 중요한 원천이 되었습니다.

 

 

2. 식물

석탄기는 놀라운 식물 진화와 다양한 식물의 확산이 있었던 시기였습니다. 이 기간에는 최초로 현재의 숲과 같은 숲이 출현하고 지구의 기후와 환경을 형성하는 데 중요한 역할을 하는 울창한 숲과 늪지대 생태계가 발전했습니다.

 

2.1. 초기 혈관 식물

석탄기에는 물과 영양분 수송을 위한 조직을 보유한 관다발 식물이 크게 늘어났습니다. 이러한 초기 관다발 식물에는 양치류, 곤봉이끼(lycophytes), 말꼬리(equisetophytes) 및 초기 종자식물(gymnosperms)과 같은 다양한 식물군이 포함됩니다. 이 식물들은 관다발 조직이 부족한 이끼나 간이끼와 같은 초기의 비관다발 식물로부터의 출발을 나타냅니다.

 

2.2. 석탄림

석탄기의 특징 중 하나는 석탄 숲으로 알려진 빽빽한 늪지대 숲이 발달한 것입니다. 이 숲에는 나비목(Lepidodendron) 및 시길라리아(Sigillaria)와 같은 석송뿐만 아니라 나무 양치류 및 초기 종자 식물을 포함한 우뚝 솟은 나무들이 많이 형성되었습니다. 석탄림의 풍부한 식생은 죽은 식물이 정체되고 산소가 부족한 늪에 축적되어 수백만 년에 걸쳐 보존됨에 따라 광범위한 석탄 퇴적물을 형성하는 데 중요한 역할을 했습니다.

 

2.3. 나무

석탄기의 많은 식물종은 키가 크고 곧은 줄기와 가지가 있는 나무와 같은 성장 형태를 나타냈습니다. 이러한 나무 같은 형태 덕분에 식물은 늪지대 덤불 위로 우뚝 솟아 30미터 이상의 높이에 도달할 수 있었습니다. 일반적으로 "비늘나무"라고 불리는 나비목과 같은 송송식물은 석탄기의 가장 눈에 띄는 나무 모양의 식물 중 하나였습니다. 이 식물들은 줄기를 따라 독특한 다이아몬드 모양의 잎자국을 갖고 있었는데, 이는 잎이 한때 부착되었던 위치를 나타냅니다.

 

2.4. 늪지대 환경에 대한 적응

이 시기의 특징은 광범위한 습지 환경이었고, 많은 식물 종은 이러한 물에 잠긴 환경에서 번성하기 위해 적응하도록 진화했습니다. 말꼬리(equisetophytes)와 같은 일부 식물은 속이 빈 관절이 있는 줄기를 갖고 있어서 물에 잠긴 토양에서 똑바로 자랄 수 있습니다. 양치류와 나무고사리와 같은 다른 식물들은 늪의 부드럽고 습지에 뿌리를 내릴 수 있는 광범위한 뿌리를 발달시켰습니다. 이러한 적응 덕분에 식물은 습지 서식지의 어려움을 견디면서 영양분과 물에 접근할 수 있었습니다.

 

2.5. 기후 및 생태학적 역할

석탄기 숲의 울창한 초목은 지구의 기후와 환경을 형성하는 데 중요한 역할을 했습니다. 광합성 과정을 통해 식물은 대기로부터 이산화탄소를 흡수하고 산소를 방출하여 대기의 산소화에 기여합니다. 또한 광범위한 석탄 매장지의 형성으로 대기에서 탄소가 격리되어 지구 탄소 순환을 조절하고 장기적인 기후 패턴에 영향을 미치게 되었습니다. 석탄기의 울창한 숲은 다양한 육상 유기체의 서식지를 제공하고 복잡한 먹이그물을 지탱했습니다.

 

 

3. 해양생물

3.1. 완족류

완족류는 이 시기 동안 풍부하고 다양했으며, 얕은 연안 해역부터 더 깊은 연안 환경에 이르기까지 다양한 해양 서식지를 차지했습니다. 이 이매패류와 유사한 유기체는 두 개의 밸브로 구성된 경첩 껍질을 갖고 있으며 해양 생태계의 중요한 구성 요소였습니다.

 

3.2. 암모노이드

암모노이드는 복잡한 무늬로 장식된 코일 모양의 껍데기가 있는 두족류였습니다. 이들은 석탄기 동안 많이 번식하여 해양 먹이그물에서 포식자와 먹이로서 중요한 역할을 했습니다. 암모노이드는 얕은 바다에서 특히 다양하고 풍부했습니다.

 

3.3. 산호

산호는 암초를 만드는 중요한 유기체로서 따뜻한 열대 바다에서 광범위한 산호초를 형성했습니다. 이러한 산호초는 다양한 해양 생물에게 서식지를 제공하고 해양 생태계의 전반적인 생물 다양성에 기여했습니다.

 

3.4. 경골어류

경골어류는 석탄기 동안 상당히 많이 번성하였으며, 많은 새로운 종들이 출현하여 다양한 생태적 지위를 차지했습니다. 일부 경골어류는 얕은 연안 해역에서, 일부 경골어류는 더 깊은 연안 환경에 서식했습니다.

 

3.5. 상어

상어는 석탄기 바다에 존재했지만 다양하지는 않았습니다. 석탄기 상어는 크기, 모양, 먹이 습관이 다른 다양한 종이 있었습니다. 일부 상어는 정점 포식자인 반면 다른 상어는 청소부 또는 여과섭식자였습니다.

 

3.6. 바다나리

바다나리는 해저에 달라붙어 깃털 달린 팔을 사용해 플랑크톤의 먹이를 걸러내는 극피동물이었습니다. 이들은 석탄기 바다에서 흔히 발견되었으며 해양 생태계의 중요한 구성 요소였습니다.

 

3.7. 삼엽충

석탄기 동안 삼엽충의 다양성은 감소했지만 해양 환경에는 삼엽충이 여전히 존재했습니다. 이들은 몸이 분할되어 있고 외골격이 단단한 바닥에 사는 유기체였습니다. 일부 종은 심해 환경에 적응한 반면 다른 종은 얕은 연안 해역에 서식했습니다.

 

3.8. 판피갑

판피어류는 석탄기 바다에서 흔히 볼 수 있는 장갑어류였지만, 석탄기 말기에 그 다양성이 감소하기 시작했습니다. 이 물고기는 몸을 덮고 있는 뼈판을 갖고 있으며 해양 먹이그물에서 중요한 포식자였습니다.

 

3.9. 무척추동물

앞서 언급한 해양생물 외에도 석탄기 바다에는 복족류, 두족류, 극피동물, 갑각류를 비롯한 다양한 무척추동물이 서식하고 있었습니다. 이들 유기체는 다양한 생태학적 역할을 담당하며 해양 생태계를 형성하는 데 중요한 역할을 했습니다.

 

 

4. 육상생물

4.1. 식물

석탄기에는 석송류(예: 나비목, 시길라리아), 나무 양치류, 초기 종자식물(배자 식물)과 같은 우뚝 솟은 나무 같은 식물이 지배하는 지구상 최초의 실제 숲이 출현했습니다. 집합적으로 "석탄 숲"으로 알려진 이 숲은 육지 경관을 형성하는 데 중요한 역할을 하는 빽빽한 늪 생태계를 형성했습니다. 나무형 식물 외에도 양치류, 속새, 곤봉이끼 등 다양한 다른 식물종이 석탄기 환경에서 번성했습니다. 이들 식물은 다양한 육상 유기체에 먹이와 은신처를 제공하여 육상 생태계의 전반적인 생물 다양성과 생산성에 기여했습니다.

 

4.2. 양서류

석탄기는 육상 환경에 정착한 최초의 척추동물 중 하나인 양서류의 다양성과 진화가 눈에 띄게 발달한 시기였습니다. 미치류와 같은 초기 양서류는 육지에서 움직일 수 있는 팔다리와 물속에서 호흡할 수 있는 아가미를 가지고 있어 수생 생물과 육상 생물 모두에 잘 적응했습니다. 석탄기 양서류는 늪지대, 숲, 강둑 등 다양한 지역에 서식했습니다. 이들은 육상 먹이사슬에서 포식자와 먹이로서 중요한 역할을 했으며 석탄기 생태계의 전반적인 생물 다양성에 중요한 기여를 했습니다.

 

4.3. 절지동물

절지동물은 석탄기 육상 환경에 풍부하고 다양했으며 형태와 진화도 다양하게 진행되었습니다. 이 시기에는 날개 길이가 60cm를 넘는 노래기와 잠자리를 포함한 대형 절지동물이 흔하게 나타났습니다. 석탄기 육상 환경에는 노래기와 잠자리 외에도 거미, 전갈, 초기 곤충을 비롯한 다양한 절지동물이 서식했습니다. 이들 유기체는 초식 동물, 육식 동물, 영양분, 수분 매개자로서 중요한 역할을 하여 생태계 기능과 영양 순환에 큰 역할을 했습니다.

 

4.4. 초기 파충류

석탄기에는 파충류가 아직 지배적이지 않았지만, 이 시기에 최초의 파충류가 나타나기 시작했는데, 이는 중요한 진화적 발전을 의미합니다. 힐로노무스(Hylonomus)와 팔레오티리스(Paleothyris)와 같은 초기 파충류는 크기가 작고 도마뱀처럼 생겼습니다. 초기 파충류는 양서류 조상보다 비늘, 발톱, 더 효율적인 호흡 기관 등의 특징을 가지고 육상 환경에 적응했습니다. 양서류에 비하면 상대적으로 드물긴 하지만, 파충류의 출현은 석탄기 이후의 지질 시대의 육상 생태계에서 파충류가 최고의 포식자가 될 것을 예고한다는 것으로 큰 의미가 있습니다.

 

4.5. 무척추동물

석탄기의 육상 환경에는 복족류, 환형동물, 육상 절지동물을 비롯한 다양한 무척추동물도 서식했습니다. 이들 유기체는 영양 순환, 분해, 토양 형성에 중요한 역할을 하여 육상 생태계의 전반적인 형성에 기여했습니다.

 

 

5. 지질활동

5.1. 산맥의 형성과 지각 활동

석탄기에는 대륙판의 충돌과 수렴을 비롯한 중요한 지각 활동이 있었습니다. 석탄기의 가장 중요한 지질구조적 사건 중 하나는 작은 대륙이 충돌하고 합쳐져 더 큰 대륙을 형성하면서 초대륙 판게아의 형성이었습니다. 대륙판의 충돌로 인해 북미의 애팔래치아 산맥과 유럽의 우랄 산맥을 포함한 산맥이 형성되었습니다. 조산운동으로 알려진 이러한 산맥 형성으로 인해 대규모 육지가 융기되고 다양한 육상 서식지가 생성되었습니다.

 

5.2. 화산 활동

화산 활동은 석탄기 지질학적 활동의 또 다른 중요한 측면이었습니다. 화산 폭발은 세계 여러 지역에서 발생하여 용암, 화산재, 가스를 대기 중으로 방출하고 지구 표면을 형성했습니다. 석탄기 화산활동은 용암대지, 오름 등 화산지형 형성에 기여 이러한 지형은 석탄기 지형의 지질학적 다양성을 더해 주었고 지역 기후와 생태에 영향을 미쳤습니다.

 

5.3. 침전 및 퇴적

석탄기는 융기된 산맥과 화산 활동으로 인해 침식된 물질이 육지와 해양 환경으로 이동, 퇴적되면서 광범위한 퇴적이 이루어진 시기입니다. 퇴적물이 쌓이고 석화되면서 사암, 셰일, 석회암 등의 퇴적암이 형성되었습니다. 해양 환경에서는 탄산염이 풍부한 퇴적물이 해저에 축적되어 석회암 퇴적층을 형성합니다. 이 석회암 퇴적층에는 석탄기 해양 생물에 대한 화석 기록을 발견할 수 있는 귀중한 자료가 되었습니다.

 

5.4. 기후 및 해수면 변화

석탄기의 지질 활동은 지구 기후와 해수면에 영향을 미쳤습니다. 산맥의 형성, 해저의 개폐와 같은 지각 운동은 대기 순환과 해류의 패턴에 영향을 미쳐 기후와 해수면의 변화를 가져왔습니다. 얕은 바다의 해진과 후퇴로 인해 해양 퇴적물이 퇴적되고 해양 화석이 잘 보존될 수 있는 최적의 환경 조건이 되었습니다.