몸체 화석과 비교한 척추동물 발자국 화석의 층위학적 분포

몸체 화석과 비교한 척추동물 발자국 화석의 층위학적 분포

(Stratigraphic Distribution of Vertebrate Fossil Footprints Compared with Body Fossils)


화석화된 발자국은 먼 과거 살았던 동물의 활동성에 관한 기록이다. 그들은 화석 뼈가 제공하지 않는 여러 종류의 정보들을 제공할 수 있다.

화석 뼈(Fossil skeletons)들은 오래 전에 멸종된 동물에 관한 풍부한 정보를 가지고 있다. 화석 뼈들의 대부분이 이용된다면, 동물의 일반적인 구조와 모습이 어느 정도 정확성을 가지고 재현될 수 있다. 우리는 치아의 특성으로부터, 동물의 식습관에 관한 어떤 것들을 추론할 수 있다. 뼈와 치아들은 그것을 넘어 많은 정보들을 제공할 수도 있다. 그러나 동물들은 화석 뼈가 발견된 장소에서 살았었고, 그 장소에서 죽었다는 것을 확신할 수 있는가? 많은 경우에 그 대답은 '아니요' 이다. 동물이 죽으면, 그 뼈는 청소동물에 의해 흩어질지도 모른다. 만일 동물이 물 근처에서 죽는다면, 시체는 하류로 떠내려갈 수도 있다. 그리고 어쩌면 잠시동안 물에 떠다니다가 가라앉고 묻힐 수도 있다.(Behrensmeyer and Hill 1980; Schafer 1972). 묻힌 후에도 사체는 평화롭게 쉬지 못할 수 있다. 얼마의 기간이 흐른 후, 동물이 묻혔던 퇴적층은 침식되어 사라질 수도 있고, 그리고 뼈와 퇴적물들은 또 다른 분지로 씻겨 내려가 다시 재퇴적될 수도 있다. 

그러나 진흙에 남겨진 동물의 발자국들은 이같은 과정과는 다를 수 있다. 따라서 우리가 동물의 발자국 화석을 발견했을 때, 그 동물이 먼 과거의 어떤 시점에  바로 그 장소를 걸었다 라는 것을 알 수 있다. 화석 발자국들은 지구 생물의 역사를 분석하는데 도움을 줄 수 있는 특성 중 하나이다. 화석 발자국과 동물 행동의 다른 화석화된 증거들에 대한 연구는 족적화석학(ichnology) 이라고 불려진다. 그리고 한 종의 동물 발자국을 나타내는 것으로 믿어지는 각 발자국의 형태들은 종명과 속명이 주어지고, 흔적화석종(ichnospecies)으로 불려진다.

 

방법 

우리는 척추동물 발자국화석에 대한 약 800편의 논문에서 보고된 자료들과, 미국박물관, 미국국립박물관, 예일대학 피보디박물관, 레이몬드알프박물관에 있는 화석종들에 관해 보고된 자료들로부터, 이들의 층위학적 분포를 분석했다. 19세기와 20세기 초에 보고된 많은 동물발자국에 대한 논문들에서, 연구자가 다를 경우 같은 종의 화석발자국들이 다른 이름으로 보고되어 있었다. 우리는 Haubold's(1971)의 분류법에 의거해서, 가능한한 양서류와 파충류에 대한 족적화석 종들의 중복을 피하고, 최신 논문들에 의한 자료를 첨가하였다.

화석발자국에 의해서 재현되는 다수의 조류와 포유류 종들에 관해서는 꽤 큰 불확실성이 있다. 왜냐하면 정확한 판단이 어렵고, 어떤 종합적인 분류 연구가 되어있지 않았기 때문이었다.  따라서 조류와 포유류의 발자국에 관한 도표에서, 우리는 문헌과 박물관에서 관찰된 생물종들로부터 유도될 수 있는 최대치와 최소치의 다양성을 같이 표시했다. 

앞에서 언급된 인자들에 더하여, 우리가 보지 못했던 여러 박물관에 흩어져있는 많은 기록되지 않는 종들이 있을 수 있다. 그러나, 여기에서 보고된 사례들은 화석종들의 분포와 다양성에 관한 신뢰할만한 경향을 보여주는 것처럼 보인다. 이 논문에서 설명된 패턴은 자료수집 과정 초기에 분명했다. 그리고 많은 문헌들과 박물관 연구자료들은 분류군의 수는 늘렸지만, 상대적인 경향(trends)을 크게 바꾸지는 못했다.  

우리는 몸체화석(뼈와 이빨)의 다양성과 발자국화석의 다양성을 연속적인 지층의 층위학적 단계에서 비교했다. 몸체화석 자료는 Harland(1967) 로부터 얻어졌다.

 

발자국과 몸체 화석의 다양성 비교

조류와 포유동물의 발자국화석의 전체적인 분포는 조류와 포유동물의 몸체화석의 분포와 잘 일치한다.(그림1). 포유동물의 발자국과 뼈들은 신생대 제3기(Tertiary) 후기 지층에 둘 다 풍부하다. 포유동물의 발자국 동물상(fauna)은 해안가에 사는 것과, 중생대 쥐라기에는 한 작은 포유동물 분류군과, 중신세(Miocene) 또는 선신세(Pliocene)에 하나를 포함한다. 다른 포유동물 발자국들은 육식동물, 유제류(ungulate), 코끼리의 것이 우세하다. 조류의 발자국은 결코 다양하지 않다. 그들은 거의 신생대 제3기 퇴적지층에 제한되어 있다. 조류 발자국 동물상은 해안가에 사는 것과, 큰 무리를 지어서 땅에 거주하는 새들의 것이 지배적이다. 그러나 대부분이 '조류 발자국' 으로 문헌에 보고되어 있다.

(그림 1). 조류와 포유동물의 발자국화석과 몸체화석의 다양성 비교. 발자국화석의 다양성은 다수의 흔적화석종으로 주어졌다. 여러 분류학적 단계는 가장 공통의 과(families) 수준으로 해서, 몸체화석 자료(from Harland 1967)로 나타내었다. 다수의 발자국 분류군에 대한 최대치와 최소치의 모습들은, 이러한 다양한 화석들에 대한 불완전한 정보의 결과로 인한 불확실성의 범위를 가리키고 있다.

조류와 포유동물 발자국화석과는 대조적으로, 양서류와 파충류 발자국화석의 층위학적 분포 패턴은 몸체화석의 분포와는 매우 다르다. (그림 2). 양서류의 발자국화석은 초기 페름기 이후에는 극히 드물다. 그리고 공룡의 발자국화석을 제외한 파충류의 발자국화석들은 후기 트라이아스기와 초기 쥐라기 지층에 대부분 존재한다. (그림 2). 문헌에 보고된 유일한 백악기의 파충류 발자국화석은 12 타입(한 다스) 정도의 큰 공룡 발자국들이다. 이에 반해 양서류와 파충류의 몸체화석의 다양성은 발자국화석이 극히 드물거나 존재하지 않는 백악기와 신생대 제3기(Tertiary)에서 가장 크다.  

그림 2. 양서류, 모든 파충류, 공룡, 기타 파충류(공룡과 애매모호한 4족 발자국 분류군을 제외한)의 발자국화석과 몸체화석의 다양성 비교. 발자국 다양성은 다수의 흔적화석종으로 주어졌다. 여러 분류 단계는 가장 공통의 과(families) 수준의 몸체화석 자료(from Harland 1967)로 나타내었다. 

 

결론

만약 지질주상도가 수억 수천만 년에 걸쳐 퇴적되어온 퇴적물을 나타낸다면, 그리고 각 지질시대의 화석들이 연속적인 지질시대에서 살아간 동물들의 흔적이라면, 발자국화석 다양성의 층위학적 패턴은 몸체화석 다양성의 층위학적 패턴과 어느 정도 평행하게 나타나야만 한다. 예를 들어 여러 종류의 공룡 뼈화석들이 나오는 시기에는 여러 종류의 공룡 발자국화석들이 나타나야 한다. 조류와 포유류의 화석 기록은 어느 정도 기대와 맞아 떨어진다. 그러나 양서류와 파충류의 기록은 확실히 맞지 않는다. 우리는 이러한 불일치를 설명하기 위해서 두 가지 시도를 논의할 것이다.

첫 번째 시도는 지질주상도의 상당부분이 전 지구적인 홍수 동안에 퇴적되었다는 것을 가정하는 것이다. 이 모델은 홍수 초기와 중기 동안 많은 수의 양서류와 파충류들이 돌아다니게 되어, 이와 같은 발자국이 만들어졌다는 것을 제안한다. 홍수 후반부에는(쥐라기 말기와 백악기) 매우 소수의 양서류와 파충류만이 살아남아(큰 공룡을 제외하고) 발자국들을 만들지 못했다. 유일한 발자국으로 큰 공룡에 의한 발자국만 있는 백악기에는, 많은 양서류와 파충류의 몸체화석들은 백악기에 풍부한 몸체화석들을 만들면서 묻혔다. 신생대 기간에 양서류와 파충류의 발자국화석은 거의 남아있지 않다.

이 홍수 모델은 홍수 동안 조류와 포유류는 생태학적 차이와 홍수와 같은 비정상적인 생물학적 위기상황 하에서 그들의 행동 반응 때문에, 육상에 있었다는 것을 제시한다. 따라서 그들은 거의 발자국을 남기지 않았다. 이 모델은 더 나가 제3기 후기의 발자국들은 지질학적 과정들이 오늘날에 관측되는 것과 비슷한 홍수 후에 생겨났음을 제시한다.

만약 이 홍수 모델이 맞는다면, 그리고 조류와 포유류가 고생대의 파충류들과 동시대를 살았다면, 고생대의 퇴적지층에도 약간의 조류나 포유류의 발자국이 있어야 하는 것 아닌가? 그런데 실제로 소수의 발자국들이 나 있었던 것으로 나타나고 있다. 캐나다 노바스코샤(Nova Scotia)에 있는 고생대 석탄기 지층에서 외면상으로 조류가 걸어가는 듯한 발자국들이 발견되었다. 그러나 이것들은 조류에 의해서 만들어졌을 가능성이 배제되었다.(Sternberg 1933) (그림 3). 만약 이 발자국이 신생대 지층에서 발견되었다면, 그것은 조류의 발자국으로 기록되었을 것이다.

그림 3. 고생대 지층의 조류발자국과 유사한 미확인 발자국 화석. 캐나다 노바 스코샤(Nova Scotia)의 석탄기 지층에서 발견된 발자국(after Sternberg 1933).  

또 하나의 흥미로운 발자국이 그랜드 캐년의 고생대 페름기의 허밋 셰일(Hermit Shale) 지층에서 발견되었다.(Gilmore 1927). 그것은 정확하게 조류의 발자국처럼 보인다. 그러나 조류는 중생대까지는 진화되어 나타나지 않았다고 생각하기 때문에, 이러한 페름기에서의 조류발자국은 '미확인 발자국(unidentified track)'으로 취급되는 것이다. (그림 4)  

그림 4. 고생대 지층에서의 조류발자국과 유사한 미확인 발자국화석. 그랜드 캐년의 페름기 허밋 셰일 지층에서의 발자국 (after Gilmore 1927 이후).


생겨나는 또 다른 의문은 파충류와 양서류의 발자국이 고생대와 초기 중생대 퇴적지층에는 매우 풍부하다가도, 최근의 퇴적지층에는 극히 드문 이유가 무엇인가? 하는 것이다.(오늘날에 파충류와 양서류는 매우 흔하다). 대답의 하나는 지구 역사 초기에는 많은 종류의 파충류와 양서류가 살았는데, 더 이상 존재하지 않게 되었다는 것이 될 수 있다. 우리는 또 다른 대답을 제시할 수 있다. 전 지구적인 대홍수 동안에 발생한 급격한 퇴적 과정이 기후작용에 의해 발자국이 파괴되기 전에 발자국을 파묻었고, 보존했다. 그래서 홍수 동안 이러한 발자국들이 보존되기 위한 독특한 상황 하에서, 다양한 파충류와 양서류가 만든 발자국들은 남게 되었던 것이다. 최근에는 중생대의 발자국을 만든 동물들의 멸종과 발자국이 보존되기에 적합하지 않은 환경으로 인해, 파충류와 양서류의 발자국들은 거의 보존되지 않았던 것으로 보인다.

이러한 데이터를 설명하기 위한 두 번째 시도는 장구한 시간동안 퇴적물이 쌓였다는, 그리고 동물의 진화와 일치하는 전통적인 지질주상도에 기초하는 것이다. 이 모델은 양서류와 파충류의 발자국화석의 층위학적 분포가 인위적으로 만들어진 구조이며, 여러 지질시대 동안 동물의 상대적 활동량이 전혀 반영되지 않았다고 가정해야만 한다. 여러 요인들이 이러한 인위적 구조를 만든 것으로 제안되어 왔다.

1) 크고 눈에 띄는 발자국들을 포함하고 있는 중생대와 신생대 제3기 퇴적지층에서, 작은 발자국들은 간과되고, 수집되지 않았을 수 있다. - 이러한 주장은 공룡발자국이 풍부하게 나오는 중생대 트라이아스기와 초기 쥐라기에 작은 파충류의 발자국들도 풍부하게 발견된다는 사실에 의해 약화된다. 그것은 또한 양서류와 파충류의 발자국화석들이 제3기 초기 지층에서(이 지층은 공룡발자국들을 가지고 있지 않고, 조류와 포유류의 발자국화석이 적어 작은 발자국에도 주의를 기울이고 있는 지층이다) 거의 발견되지 않는다는 것을 설명하지 못한다.  

2) 작고 얕은 발자국들은 큰 발자국보다 기후작용이나, 물에 잠긴 퇴적물의 빠짐에 의해서 더 쉽게 파괴될 수 있다. - 그러나 이 요인들은 쥐라기 이후의 퇴적물에서만 아니라, 전 지질주상도의 기간동안 영향을 받아야만 한다.

3) 오래된 암석들은 잘 굳어질 수 있었지만, 젊은 암석들은 비교적 덜 굳어져서, 발자국을 보존하기에 덜 적합했다. - 그러나 신생대 발자국 중의 많은 수가 (섬세한 조류발자국을 포함하여) 꽤 잘 보존되어 있다. 또한 이러한 요인들은 초기 쥐라기 이후의 발자국 다양성의 급격한 감소를 설명하지 못한다.

이러한 요인들은 발자국화석의 기록에 대한 일종의 편견으로 역할을 했을 수도 있다. 그러나 그들은 페름기에서 초기 쥐라기에서 보이던 양서류와 작은 파충류의 풍부한 발자국화석들과, 젊은 지층에서 거의 보이지 않는 현상 사이의 날카로운 대조를 설명하는데 적절하지 않은 것처럼 보인다.

조류와 유사한 발자국들이 고생대 지층에서 발견된 것에 대해, 이 두 번째 모델이 제시할 수 있는 유일한 설명은 '조류의 발과 같은 모양을 가진 미지의 고생대 파충류에 의한 것' 이라는 설명밖에 할 수 없다.

우리는 이러한 데이터들이 전 지구적 홍수모델에 의해서 더 쉽게 설명된다고 결론내린다. 이러한 것들이 홍수의 증거로서 사용되어야만 한다는 것을 의미하는가? 아니다, 그것은 그것을 의미하지는 않는다. 과학은 증거로 불릴 수 있는 어떤 것에 대한 결정을 쉽게 내릴 수는 없다. 그러나 이것은 어떤 결정을 하기 위한 증거의 무게를 무겁게 하고 있다. 이것은 특별히 우리 지구의 과거 역사에 대한 관측되지 않은 사건들을 연구할 때 사실이다. 우리의 발자국 화석들은 홍수모델을 증거하지도 않고, 반증하지도 않는다. 질문은 어느 모델이 가장 자연스럽게 이러한 데이터들과 어울리는가 이다. 발자국화석 데이터들은 전 지구적인 홍수모델(a global flood model)과 매우 자연스럽게 맞아 떨어진다는 것이다.



REFERENCES 

.Behrensmeyer, A.K. and A.P. Hill. 1980. Fossils in the making. University of Chicago Press. 338 pp. 
.Gilmore, C.W. 1927. Fossil footprints from the Grand Canyon. Second Contribution, Smithsonian Miscellaneous Collections 80(3):1-78. 
.Harland, W.B., ed. 1967. The fossil record. Geological Society of London. 827 pp. 
.Haubold, H. 1971. Ichnia amphibiorum et reptiliorum fossilum. In O. Kuhn, ed., Handbuch der Palaoherpetologie, Pt. 18, 124 pp. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart and Portland, Oregon. 
.Schafer, W. 1972. Ecology and palaeoecology of marine environments. University of Chicago Press. 568 pp. 
.Sternberg, C.M. 1933. Carboniferous tracks from Nova Scotia. Geological Society of America Bulletin 44:951-964.

 

* 참조 : Paleobiology databases
http://creationontheweb.com/images/pdfs/tj/j21_2/j21_2_57-60.pdf

Paleobiology databases
http://creationontheweb.com/images/pdfs/tj/j20_3/j20_3_87-91.pdf

Facile Fixes for Fossil Foibles  

http://creationsafaris.com/crev200802.htm#20080214a

The pattern of fossil tracks in the geological record
http://creationontheweb.com/images/pdfs/tj/j10_1/j10_1_082-100.pdf



창조지, 제 136호 [2003. 4~6]

번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.grisda.org/origins/09067.htm ,

출처 - Origins 9(2):67-74, 1982

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=557

참고 : 1682|2107|3079|3081|3086|3958|4144|4479|5682|5557|5538|4882|4716|6041|5841|5429|5314|5311|4352|4289|3596|4198|4275|4235|4473|4490|4607|4610|3032|6227



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