고생대

정의

현생누대(顯生累代, Phanerozoic Eon)의 첫 번째 시기. 고생대는 5억 4,200만 년 전에 시작되어 2억 5,100만 년 전까지 계속되었으며, 크게 전기 고생대(캄브리아기·오르도비스기·실루리아기가 해당됨)와 후기 고생대(데본기·석탄기·페름기)로 나뉜다.

지질학적 특징

대의 구분은 지구상의 생물진화에 주요한 변화를 반영하여 행해져왔다. 대는 여러 개의 기(紀)로 세분되어 있으며, 몇 개의 대가 모여 좀더 큰 지질학적 시간단위인 이언(eon)을 이룬다. 고생대(진화가 거의 안된 동물이 살던 시대) 다음에는 중생대(진화가 중간 정도 된 동물이 살던 시대)가 오며, 그 뒤는 신생대(가장 발달한 동물이 살던 시대)이다.

전기 고생대는 1억 2,600만 년 동안 계속되었으며, 이 시기에 광범위한 지각의 융기(隆起)와 하향요곡(下向搖曲)작용이 있었고, 그 결과 북아메리카·유럽·아시아 등에서는 커다란 산맥과 지향사(地向斜)가 형성되었다(→ 이아페투스 해). 새로 생긴 대륙의 남쪽에는 커다란 바다가 생겼으며, 북아메리카 대부분은 따뜻하고 얕은 바다가 되어 많은 산호초가 서식했다(→ 오르도비스기).

캄브리아기 말기부터는 계속해서 산이 형성되었다. 이 시기에 기후가 추웠다는 증거는 없다. 한때는 캄브리아기에 빙하기(氷河期)가 있었다고 생각하기도 했지만, 지금은 선캄브리아기에 있었던 것으로 보고 있다.

후기 고생대는 4억 1,600만 년 전~2억 5,100만 년 전까지 계속되었으며, 지구에 커다란 변화가 일어난 시기이다. 이 시기에는 거대하고 따뜻한 얕은 바다에서 많은 동·식물이 번성했으며, 여러 가지 지각변동이 일어나 광범위한 광상(鑛床)을 형성했다. 오늘날 채굴(採掘)되고 있는 구리·금·납·아연 등의 대부분은 후기 고생대의 데본기에 형성된 것이며, 이러한 채굴활동은 이 시기의 지질학적인 연구에 많은 도움을 주고 있다.

이 시기에 북부대륙에서는 거대한 늪지대가 발달했는데 이들 늪지대는 주기적으로 해침(海侵)을 받아 이 지역에 무성했던 식물들이 묻히게 되었고, 그런 뒤 실트층이 그 위를 덮었다. 바닷물이 빠져나가면 다시 늪지대가 되어 식물들이 자라고 이는 다시 주기적으로 파묻혀서 오늘날 뚜렷이 나타나는 윤회층(輪廻層)이라는 퇴적층이 되었다. 이렇게 퇴적된 식물들은 열과 압력을 받아 석유와 석탄이 되었으며, 현재 주요한 자원으로 쓰인다.

또한 후기 고생대에는 중요한 빙하기가 여러 번 나타났다. 남아메리카·아프리카·남극대륙과 오스트레일리아 등에서는 초기 빙성층(氷成層)이 관찰되는데, 이러한 기후조건의 변화로 따뜻한 물에서 사는 많은 생명체들이 멸종하게 되었다. 그뒤 2번째, 3번째 빙하기가 뒤따랐으며, 고생대 말에는 생명체에 대한 역사상 가장 큰 위기로 손꼽히는 빙하기가 닥쳐왔다. 빙하기가 끝난 뒤 기후는 다시 따뜻해져서 그뒤 1억 년 동안에는 빙하기가 다시 오지 않았다. 따라서 추운 수중(水中) 기후에 적응한 생명체들은 종수에 있어서나 전체 수량에 있어서나 반으로 줄어들었다.

생물학적 특징

이 시기의 화석(化石)으로는 벌레와 같은 무척추동물 볼보르텔라속(─屬 Volborthella)·히오리테스속 같은 원시 무척추동물의 껍질 등이 발견된다. 사실상 지금 살고 있는 많은 무척추동물군은 캄브리아기에 처음으로 나타났다.

캄브리아기 동안 가장 개체수가 많았던 동물군으로는 골격이 3개의 세로엽(葉)으로 나누어진 해양성 절지동물 삼엽충(三葉蟲)을 들 수 있다. 후기 캄브리아기 말에 와서는 몇몇 해양생물이 풍부해졌다. 필석류(筆石類)·두족류(頭足類)·완족류(腕足類)·삼엽충 등이 이 시기에 번성한 4개의 동물군으로, 이들은 태형동물(苔形動物：해양 고착성 생물), 초기 복족류(腹足類) 같은 연체동물(軟體動物：달팽이와 민달팽이), 개형충류(介形蟲類：껍질을 2장 가진 작은 갑각류), 광익류(廣翼類：현재 멸종된 절지동물) 등의 풍부한 동물군의 밑받침이 되었다.

원시적인 물고기도 전기 고생대에 나타났으며, 식물로는 조류(藻類)가 두드러지게 많았고 이끼류와 고사리류도 약간 있었다. 데본기 동안에는 생물체들이 바다에서 육지로 올라왔으며, 많은 동물들이 공기로 숨을 쉬며 육상생활에 적응하게 되었다.

이러한 동물이 양서류인데, 이들은 석탄기와 페름기에 매우 다양하게 진화했으며 그 크기는 0.1~3m에 달했다. 페름기에 들어와 사막환경이 다시 우세하게 되자 양서류들은 다른 형태로 진화하게 된다. 이들이 파충류이며, 파충류들은 사막에 알을 낳고 물이 없어도 알을 부화(孵化)시키고 새끼를 키울 수 있었다. 파충류들은 그뒤 다양한 종(種)으로 급속히 진화했다.

후기 고생대에는 곤충도 나타나기 시작했다. 석탄기 탄층에서는 500종 이상의 곤충화석이 발견되는데 이 중에는 길이가 60㎝ 이상 되는 잠자리와 30㎝에 달하는 날개 달린 바퀴벌레도 있다. 이렇게 하여 공중에 처음으로 생명체가 등장했으나, 파충류에 날개가 발달하여 하늘을 지배하는 종으로서 조류(鳥類)가 나타난 것은 한참 뒤의 일이다.

후기 고생대에 어류는 매우 빠르게 진화했다. 이 시기에는 상어가 가장 흔했다. 가장 큰 상어종인 디니크티스속(현재는 멸종됨)은 길이가 6.8m 이상이었으며, 머리를 보호하는 거대한 골질(骨質) 방호판(防護板)이 목 주위에서 몸체 방호판과 연결되어 있었다.

지느러미가 두껍고 가시가 많은 어류인 사르코프테리기이(Sarcopterygii)는 공기 중에서 숨쉬는 능력을 키워 건조기에 물이 없는 곳에서도 살아 남을 수 있었으며, 이러한 폐어류(肺魚類) 가운데 5속이 지금도 살고 있다. 어류의 일종인 총기류(總鰭類)는 양서류로 진화했다.

후기 고생대에는 육상식물이 풍부해졌다. 석탄기에는 고사리류가 나무 크기만큼 성장했으며, 페름기에는 침엽수가 처음으로 나타났다. 페름기 말쯤에는 육상에서도 양서류의 75% 정도와 80% 이상의 파충류가 멸종했다.