가장 먼저 하늘을 지배한 동물 익룡(Pterosaur)

가장 먼저 하늘을 지배한 동물 익룡(Pterosaur)

 

 

익룡은 공룡과 매우 가까운 관계에 있지만, 무엇보다 앞발이 날개로 변했기 때문에 공룡이 아니다. 익룡은 공룡과 함께 후기 삼첩기에 나타나 빠르게 진화하면서 중생대 생태계의 중요한 위치를 차지한다. 가장 오래된 후기 삼첩기의 화석을 보면 익룡은 완전히 진화된 형태로 출현했음을 알 수 있다. 북이탈리아에서 산출된 유디모르포돈(Eudimorphodon)은 일반적인 익룡의 모든 특징들을 이미 소유하고 있다. 익룡의 특징은 속이 빈 뼈, 긴 목, 짧은 몸, 긴 뒷다리와 작은 골반, 그리고 날개로 변한 앞발 등이다. 날개 덕분에 익룡은 천적이 없는 하늘에서 자유로이 번성했으며, 전세계로 쉽게 확산됐다. 익룡의 날개는 깃털이 있는 새와 달리 박쥐와 비슷한 피부막으로 구성돼 있다. 박쥐는 네개의 앞발가락으로 피부막을 지탱하는 반면 익룡은 길어진 네번째 앞발가락 만으로 날개를 지탱한다. 독일의 졸렌호펜 석회암층에서 발견된 람포린쿠스(Rhamphorhynchus)와 프테로닥틸루스(Pterodactylus)를 보면 날개가 매우 얇고 촘촘한 피부섬유로 구성돼 있음을 알 수 있다.

                   

             유디모르포돈(Eudimorphodon)      람포린쿠스(Rhamphorhynchus)      프테로닥틸루스(Pterodactylus)

 

지금까지 하늘을 지배한 척추동물은 파충류인 익룡과 공룡의 후예인 새, 그리고 포유류인 박쥐뿐이다. 이 가운데 익룡은 가장 먼저 하늘을 차지한 동물이다. 어떻게 익룡은 날 수 있게 진화한 것일까? 잠자리, 박쥐, 새, 그리고 익룡은 모두 날개를 가지고 있다. 하지만 이들 날개는 외형적으로 유사할 뿐 실제로는 각기 다르게 진화했다.  날 수 있는 능력이 제각기 독립적으로 진화했다는 사실은 하늘을 나는 동물들에게 커다란 이득이 있음을 의미한다. 그것은 무엇보다도 천적을 피할 수 있다는 점, 그리고 먹이를 찾기 위해 많은 지역을 돌아다닐 수 있다는 점이다. 따라서 익룡도 이런 목적으로 날개를 진화시켰을 것이다. 하늘을 날기 위해서는 엄청난 양의 에너지를 필요로 하기 때문에 익룡이 온혈동물일 수 있다는 주장도 제기됐다. 일반적으로 온혈동물은 도마뱀이나 악어와 같은 냉혈동물과 달리 신진대사가 활발해 상대적으로 많은 에너지를 만들어낼 수 있다. 그런데 온혈동물은 추운 환경에서 체온을 빼앗기지 않기 위해 몸을 감싸는 방열 구조가 필요하다. 새에게는 깃털이, 박쥐에게는 털이 바로 절연 물질이다. 그렇다면 익룡은 어떤 신체구조를 통해 체온을 보호했을까. 한가지 가능성은 익룡 역시 털을 가졌을지 모른다는 점이다. 놀랍게도 중앙 아시아 카자흐스탄의 후기 쥐라기 지층에서 발견된 익룡 소르데스(Sordes)의 몸은 털로 덮여있었다.

                   

                    소르데스(Sordes)                       프테라노돈(Pteranodon)            케찰코아틀루스(Quetzalcoatlus)

 

그렇다면 익룡은 날개를 퍼덕이며 새처럼 날았을까? 아니면 단순히 활공만 할 수 있는 불완전한 비행을 했을까? 익룡 가운데 새의 경우처럼 비행하는데 필요한 근육을 지탱하는 가슴뼈(차골, 叉骨)를 가진 것은 없다. 그러나 박쥐도 이런 가슴뼈가 발달하지 않았지만 완벽하게 날 수 있다. 익룡 프테라노돈(Pteranodon)은 가장 큰 새인 신천옹이나 모형 글라이더와 유사하게 매우 길고 좁은 날개를 가졌다. 이 날개 형태는 몸이 상승기류를 타고 오랫동안 떠있을 수 있도록 도와준다. 실제로 신천옹은 바다 위에서 상승기류를 이용해 장시간 떠있는다.   반면 케찰코아틀루스(Quetzalcoatlus)는 송골매나 점보 비행기처럼 짧고 넓은 날개를 가졌다. 이런 날개는 오랜 기간 활공하기에는 부적합하다. 따라서 하늘 높이 떠있기 위해서 날갯짓이 많이 필요했을 것이다.  익룡은 땅 위에서 어떻게 생활했을까. 익룡의 걸음걸이에 대한 견해는 두가지로 나눠져 있다. 첫번째는 공룡처럼 두발로 걸었다는 주장이고, 두번째는 앞발목 관절을 이용해 네발로 걸었다는 설명이다. 그러나 최근 발견되는 익룡의 발자국 화석에 따르면 이들이 네발로 걸었다는 주장이 더 설득력 있게 받아들여지고 있다. 특히 한국의 전남 해남 우항리에서 산출된 익룡의 발자국은 분명하게 익룡이 네발로 걸었음을 나타내고 있다.  익룡은 크게 두가지 그룹으로 구분된다. 람포린코이드(Rhamphorhynchoids)와 프테로닥틸로이드(Pterodactyloids)가 그것이다. 람포린코이드는 크기가 작은 원시적인 익룡으로, 삼첩기와 쥐라기에 살았다. 대부분 꼬리가 길고 상대적으로 목이 짧으며 긴 다섯번째 발가락을 가지고 있다.

               

         프테로다우스트로(Pterodaustro)            안행구에라(Anhanguera)        트로페오그나투스(Tropeognathus)

 

가장 대표적인 쥐라기 익룡인 람포린쿠스(Rhamphorhynchus)는 독일의 졸렌호펜 석회암층에서 발견됐다. 긴 꼬리의 끝이 마름모꼴이며, 긴 주둥이 안에 바늘처럼 날카로운 이빨이 발달했다. 익룡의 화석이 주로 물가에서 발견된 점을 생각해보면 람포린쿠스의 먹이는 물고기였을 것으로 추측된다.  한편 프테로닥틸로이드는 주로 백악기에 살았으며, 짧은 꼬리와 긴 목이 특징이다. 지금까지 발견된 익룡 중 가장 큰 케찰코아툴루스는 날개를 폈을 때 길이가 12m에 이른다.  가장 특이한 프테로닥틸로이드 익룡은 아르헨티나의 후기 백악기 지층에서 산출된 프테로다우스트로(Pterodaustro)이다. 이 익룡의 아래턱에는 현생 수염고래와 비슷한 긴 섬유질의 수염구조가 발달해 있다. 어쩌면 이 수염구조는 물 속의 플랑크톤을 잡아먹을 때 플랑크톤이 입에서 걸러지게 만드는 역할을 한 것이 아닐까.  프테라노돈 롱기셉스(Pteranodon longiceps)는 가장 큰 머리를 가진 익룡으로 미국 켄사스의 후기 백악기 지층에서 발굴됐다. 1.8m 길이의 뼈로 된 머리장식(골즐) 때문에 전체 머리의 길이가 몸의 길이보다 더 길다. 이 골즐은 어떤 용도로 쓰였을까. 공기역학적으로 볼 때 하늘을 날면서 방향을 조정하는 방향타 구실을 한 것으로 해석되고 있다.  브라질의 산타나지층에서 발견된 안행구에라(Anhanguera)와 트로페오그나투스(Tropeognathus)는 골즐이 주둥이 앞부분에 발달해 있다. 이 골즐은 수면 위를 날면서 긴 주둥이를 물 속에 넣어 재빠르게 물고기를 낚아챌 때 물의 저항을 줄이기 위해 만들어진 것으로 해석된다. 골즐은 성체로 자라면서 모양이 점점 더 커지고 높이 솟아오르게 된다.

  출처 : 이융남/연세대 자연과학연구소(과학동아. 2000년 3월호)
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