공룡 알 껍질의 비밀

공룡 알 껍질의 비밀

 

 

알을 훔쳐먹는 오비랍토르(Oviraptor) 

 

우리들에게 친숙하고 잘  알려져 있는 거대한 초식공룡(Herbivores)들은 도대체 얼마나 큰 알(Egg)을 낳을 수 있었을까. 과연 70톤 이상의 거대한 브라키오사우루스(Brachiosaurus)는 몸집에 비례하는 어마어마한 크기의 알을 낳았을까. 흔히 알의 크기가 커지면 알의 두께도 같이 두꺼워진다. 그러나 알이 너무 두꺼우면 호흡하기 곤란하며, 속에서 깨고 부화하기가 힘들어진다. 현재까지 발견된 공룡알 중 가장 큰 구형의 공룡알은 축구공(약 22cm)보다 약간 작다. 타원형의 공룡알로는 중국 난양 지역에서 발견된 것이 가장 큰데, 장축의 길이가 45cm나 된다. 이 공룡알에서는 육식공룡(Carnivores)의 태아화석이 발견됐다. 모든 알 껍질에는 미세한 구멍이 있어 이를 통해 태아는 이산화탄소, 산소, 수분을 교환한다. 그런데 공룡알은 이러한 숨구멍이 새알보다 무려 8-16배나 많다. 왜 공룡 알껍질에는 이처럼 구멍이 많을까. 이를 이해하려면 공룡이 살았던 중생대(Mesozoic Era)의 환경을 알아야 한다. 중생대는 현재보다 연평균 기온이 높았으며, 극지방에도 빙하가 없을 정도로 온난다습했다. 이러한 사실은 당시의 대기 중에 이산화탄소의 양이 현재보다 현저히 많았다는 조사결과를 통해 입증된다. 따라서 산소를 많이 호흡하기 위해서는 알껍질에 많은 숨구멍을 발달시킬 수밖에 없었던 것이다. 그러나 숨구멍이 많으면 호흡작용에는 크게 유리하지만 수분을 잃는 단점도 생긴다. 이를 방지하기 위해 공룡들은 땅속에 구덩이를 파고 알을 낳은 후 모래로 덮어 알의 수분 손실을 막았다. 이러한 특징은 숨구멍의 크기가 작고 수도 적은 새들이 나무 위에 둥지를 트는 것과 대조적이다.

 브라키오사우루스(Brachiosaurus)

 

화석으로 발견되는 공룡알은 다른 파충류나 새알과 달리 알껍질의 표면에 여러가지 장식이 발달돼 있다. 이러한 장식은 작은 돌기가 발달한 것으로부터 가느다란 선들로 이루어진 것, 홈이 파인 것 등 다양하다. 장식들을 현미경으로 자세히 살펴보면 수많은 능선과 골로 이뤄진 요철 모양이다. 공룡알 표면은 새알처럼 매끄럽지 않고 거칠다. 여기서 주목할만한 사실은 숨구멍이 능선이 아닌 능선 사이의 낮은 지역에 항상 발달한다는 것. 공룡알이 땅속에 묻혀있을 때 숨구멍이 막히지 않고, 숨구멍과 모래 사이의 공간을 확보해 더 손쉽게 산소를 호흡하기 위해서이다. 한편 공룡알은 공룡 멸종원인을 밝혀줄지도 모른다. 이 주장은 백악기(Cretaceous) 말로 가면서 공룡알의 조직이 비정상적으로 나타나며, 알껍질에 이상할 정도로 미량원소들이 많이 들어있다는 사실에 기초한 것이다. 알이 부화되기 전의 상태는 공룡의 삶 중에서 가장 쉽게 외부로부터 공격을 받을 수 있는 시기이다. 알껍질에 들어있는 코발트, 크롬, 구리, 망간, 니켈, 납, 아연, 셀렌 같은 미량원소는 건조한 환경에서 자란 식물을 먹은 공룡 어미의 체내에 축적돼 알껍질을 형성하는 단백질을 변화시킨다. 이러한 변화는 비정상적인 알껍질을 만들고 알두께를 얇게 해 부화율을 감소시키는 원인이 됐다. 특히 알껍질에 함유된 셀렌의 양은 중생대와 신생대 경계로 갈수록 더 증가해, 이러한 둥지의 알은 부화 실패율이 매우 높았다. 셀렌은 조금만 들어있어도 달걀이 부화하지 못할 정도로 유독하기 때문이다. 이러한 연구는 초식공룡이 셀렌이 함유된 화산재가 덮인 식물을 섭취함으로써 매우 적은 수의 새끼만이 부화됐음을 암시했다. 결국 종족번식이 줄고 먹이사슬이 완전히 무너지게 됐다.

알을 돌보는 갈리미무스(Gallimimus)

참고 : 과학동아 1999. 8.(이융남 박사/연세대 자연과학연구소)

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