[사이언스 데일리] 고생물학자들은 거대동물군이 멸종한 이후 지난 1만 5천 년 동안 남북 아메리카에 일어난 환경변화를 살펴보고 장기적인 충격이 있었다는 것을 발견했다. 특히 알래스카와 태평양 연안 북서부에서는 매머드와 마스토돈이 사라지자 숲과 초지가 영향을 받았고 소형 포유류 개체군에도 변화가 일어났다. 오늘날의 대형 육상동물, 특히 아프리카 코끼리와 같은 동물이 멸종하면 이와 비슷한 장기적 변화가 일어날 수 있다.

아메리카에서 거대동물군이 멸종하자 식물과 동물들이 수천 년 동안 혼란을 겪었다.

(2015년 10월 26일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 캘리포니아 대학 버클리

엄청난 식욕에 더해 나무를 쓰러뜨리거나 뽑을 수 있는 능력을 지닌 아프리카 코끼리는 환경을 만들어가는 데 주요한 역할을 하며, 이들이 사라지면 자연경관이 근본적으로 바뀔 수 있다. Credit: Anthony Barnosky photo

고생물학자들은 거대동물군이 멸종한 이후 지난 1만 5천 년 동안 남북 아메리카에 일어난 환경변화를 살펴보고 장기적인 충격이 있었다는 것을 발견했다. 특히 알래스카와 태평양 연안 북서부에서는 매머드와 마스토돈이 사라지자 숲과 초지에 영향이 미쳤고 소형 포유류 개체군을 변화시켰다. 오늘날의 대형 육상동물, 특히 아프리카 코끼리와 같은 동물이 멸종하면 이와 비슷한 장기적 변화가 일어날 수 있다.

남북 아메리카에서 과거에 있었던 대형 포유류들의 멸종을 분석한 연구에 따르면 코끼리, 윌더비스트 및 기타 거대한 초식동물 등 대형 육상 포유류를 보존해야 하는 이유 중 하나는 이들이 사라지면 함께 살고 있는 식물과 동물들에 영구적인 영향을 끼칠 수도 있기 때문이라고 한다.

캘리포니아 대학 버클리의 고생물학자들과 스탠포드 대학, 칠레 대학 및 캘리포니아 주립대학 새크라멘토의 동료들은 1만 5천 년 전 남북 아메리카 대륙에서 있었던 대형 동물, 혹은 거대동물군의 멸종이 생태계에 끼친 충격에 대해 조사했다. 이들은 가장 큰 육상동물들 — 매머드와 마스토돈을 포함하여 — 이 사라진 후 해당 지역의 자연경관에 장기적인 변화가 있었다는 것을 밝혀냈다.

예를 들면, 최근의 연구들은 알래스카와 유콘에서 매머드와 토종 말, 그리고 기타 대형 동물들이 사라지자 숲과 초지가 뒤섞여 생산성이 높았던 이 지역의 자연경관이 오늘날 볼 수 있는 것과 같이 황량한 툰드라로 바뀌었다는 것을 지적하고 있다.

이번 연구의 주저자인 캘리포니아 대학 버클리의 종합생물학 교수인 앤소니 바르노스키의 말에 따르면 이와 유사하게 태평양 연안 북서부와 미국 북동부에서 매머드와 마스토돈이 멸종하자 식생이 변한 것으로 보이며 미국 서부에서는 소형 포유류의 다양성이 감소했다고 한다.

“생태학 연구를 통해 알 수 있었던 것은 오늘날 최상위 포식자나 주요 초식동물을 제거하면 생태계에 극적인 변화가 생긴다는 것입니다.” 바르노스키의 말이다. “이번 연구는 과거에 이러한 변화가 수천 년 간 지속되었다는 것을 분명히 보여주었습니다. 이런 멸종사건들은 실제로 생태계의 동역할을 영원히 바꾸어 놓습니다. 이전으로 돌아갈 수가 없어요.”

하지만 연구자들에 따르면 모든 멸종이 생태계에 큰 변화를 가져오는 것은 아니라고 한다. 예를 들면 남아메리카에서 땅늘보와 글립토돈트가 멸종한 사건은 파타고니아와 팜파스의 식생에 눈에 띄는 영향을 끼치지 못했다.

“대형 짐승을 빼냈을 때 자연경관에 큰 변화가 있을지 없을지 하는 것은 단순한 이야기가 아닙니다.” 바르노스키의 말이다. “얼마나 큰 짐승을 빼내는지, 그리고 그 동물이 해당 지역의 식물 및 동물들과 어떻게 상호작용했는지, 그리고 그 지역에 있는 다른 식물과 동물들은 어떤 것이지에 달렸습니다. 그 동물이 무엇을 먹고 사는지에 달린 것이죠.”

풀을 뜯는 코끼리

매머드, 마스토돈, 그리고 오늘날의 코끼리처럼 커다란 커다란 몸으로 풀을 뜯는 동물들의 예를 들면, 이들은 작은 나무와 관목을 먹고 나무의 뿌리를 뽑거나 쓰러뜨리고 토양을 짓밟고 뒤섞기도 한다. 다른 대형 초식동물, 즉 들소와 말코손바닥사슴 등도 마찬가지로 관목들의 성장을 제한하며 먹고 배설하는 과정에서 토양의 구조와 영양소를 변화시킨다. 그 결과 이들 대형 초식동물들은 북아메리카에서 했던 것처럼 숲이 초지가 있던 곳까지 점령해 들어오는 것을 막는 데 중요한 역할을 한다.

“아프리카에서 동물들이 사라지는 결과로 생기는 영향들을 볼 수 있습니다. 코끼리 개체군이 제거되면 관목처럼 듬성듬성한 아카시아들이 사바나의 자연경관을 채우게 됩니다.” 캘리포니아 대학 고생물학 박물관의 관장이자 종합생물학 교수인 공저자 찰스 마샬의 말이다. “오늘날의 아프리카와 그곳의 코끼리 개체군을 보면 북아메리카에 매머드와 마스토돈이 있었던 상태의 모델과 잘 맞아들어가는 것 같습니다.”

하지만 아르헨티나의 팜파스에서는 남아메리카 마스토돈의 멸종이 식물군이나 동물군에 눈에 띄는 영향을 끼치지 못했는데 아마도 이것은 날씨와 강우량이 숲을 만들기에 적당하지 않았기 때문인 것으로 보인다.

이러한 관계들을 이해하는 것이 오늘날에는 보존 노력을 집중하는 데 중요할 수 있다고 캘리포니아 대학 버클리의 박사후 연구원인 공저자 에밀리 린지는 말한다.

“이 정보는 보존생물학자들이 어떤 종류의 생태계가 전세계적 기후변화에 의해 영향을 받을 것 같은지, 그리고 어디가 보존 및 복원 노력에 가장 잘 반응할 것인지 콕 집어내는 데 유용할 것입니다. ” 린지의 말이다.

바르노스키, 린지와 이들의 동료들은 연구결과를 이번주 ‘미국 국립과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences)’ 의 온라인 조기편집판에 출판할 예정이다.

바르노스키는 현재의 연구가 대형 포유류의 멸종으로 일어난 가장 큰 규모의 환경 변화만을 다루고 있다는 점을 주지시켰다. 모든 생태계의 변화가 화석 기록에 흔적을 남기는 것은 아니기 때문이다.

“우리 눈에 보이는 영향을 우리가 보고 있다는 것은 이들 생태계가 대형 동물들이 사라짐으로써 영원히 변화했다는 것을 분명히 알려주는 결론입니다.” 바르노스키의 말이다. “생태계에서 커다란 동물을 하나 빼낸다면 오늘날 생태학자들이 보여주는 것처럼 상당히 큰 영향이 있을 겁니다. 하지만 화석기록에서는 그런 영향을 찾아볼 수 없을 가능성도 있습니다.”

신대륙에 사람이 등장하자 멸종이 일어남

바르노스키는 이번 연구가 아메리카의 자연경관에서 사슴이나 와피티사슴 같은 대형 포유류를 추가하거나 뺐을 때, 혹은 아프리카에서 윌더비스트와 코끼리를 제거했을 때 어떤 영향이 있는지 알아보는 생태학 연구들로부터 자극을 받았다고 한다.바르노스키와 동료들은 약 1만 5천 년 전, 인류가 시베리아에서 남북 아메리카로 이주한 후 아메리카의 대형 포유류들 중 3/4 정도가 사라진 사건으로 인해 생태계에 어떤 변화가 있었는지 그 흔적을 찾아보기로 결정했다. 약 60 종의 대형 포유류들이 1만 2천 년 전 쯤 북아메리카에서 멸종했고, 이것은 아마도 사냥과 기후변화의 복합적인 요인때문이었을 것이다. 매머드와 마스토돈, 그리고 말, 말코손바닥사슴, 와피티사슴 및 검치묘와 다이어울프 같은 육식동물들이 사라졌다.

남아메리카에 살던 동물들이 멸종하는 데는 시간이 조금 더 걸렸지만 남아메리카에서도 결국 라마, 거대 아르마딜로, 검치묘, 대형 땅늘보 및 곰포테레스라고 불리는 마스토돈의 친척 등을 포함하여 99 종이 멸종했다.

북아메리카의 세 지역 — 북서부, 북동부, 그리고 알래스카/유콘 — 에서 화석 기록을 살펴보면 식물 집단의 변화 및 화재 발생 빈도의 증가 뿐 아니라 소형 포유류들의 다양성 감소도 있었다는 것을 알 수 있다. 예를 들어 공저자인 스탠포드 대학 교수 엘리자베스 해들리가 수행한 연구에서는 멸종사건이 있은 후 소형 설치류 다양성이 감소하는 바람에 가장 널리 퍼져 있는 “잡초같은” 생쥐 종이 우점종이 되었다는 것을 밝혔다.

“북아메리카 서부에서 배워야 할 점이라면 (매머드와 마스토돈 등) 장비류와 같은 멸종한 거대동물군이 나뭇잎을 먹거나 풀을 뜯는 행위로 인해 트인 공간과 숲이 뒤섞인 서식지가 유지되었다는 것입니다.” 해들리의 말이다. “이런 생태계 엔지니어들이 플라이스토세 말기에 멸종하자 빽빽한 활엽수림이 정착했습니다. 플라이스토세의 트인 공간과 숲이 뒤섞이 서식지가 북아메리카 서부에서 사라짐으로 인해 소형 포유류의 다양성이 감소하게 되었습니다.”

“만일 우리가 오늘날 멸종 위기에 놓여 있는 이들 대형 동물 일부를 잃는다면 그 동물들 뿐 아니라 더 많은 것, 즉 그 동물이 일부를 구성하고 있는 전체 생태계를 잃는 것입니다.” 바르노스키의 말이다. “우리 행성이 어떤 모습을 하게 될 것인가라는 측면에서 새로운 단계로 접어들고 있는 것입니다.”

바르노스키, 마샬, 해들리 및 린지와 함께 논문에 참여한 공저자들로는 캘리포니아 대학 버클리의 대학원셍인 나탈리아 빌라비센시오, 칠레 대학의 엘리케 보스텔만, 캘리포니아 주립대학 새크라멘토의 제임스 왠킷 등이 있다. 이번 연구는 미국 국립과학재단의 연구비 지원 (Earth Sciences Grant 1148181) 으로 이루어졌다.

참고문헌

Anthony D. Barnosky, Emily L. Lindsey, Natalia A. Villavicencio, Enrique Bostelmann, Elizabeth A. Hadly, James Wanket, and Charles R. Marshall. Variable impact of late-Quaternary megafaunal extinction in causing ecological state shifts in North and South America. PNAS, October 26, 2015 DOI: 10.1073/pnas.1505295112

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