한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의

이융남(고생물학자, 서울대학교 지구환경과학부 교수)

40년간 하버드에서 지구과학 연구를 이끌어온 저자, 앤드루 H. 놀이 기나긴 지구의 역사를 보기 쉽게 압축한 자연사 입문서. 저자는 지구가 인류의 요람이자 계속해서 살아갈 미래의 터전임에도 대다수가 관심을 두지 않는 현 상황에 문제의식을 느껴 이 책을 쓰게 되었다. 태양계의 여러 행성 중에서 유일하게 생명을 잉태할 수 있었던 지구의 특별한 신비를 누구나 어렵지 않고 부담 없이 읽을 수 있도록 지구 역사의 가장 정수만을 담아 전달한다. 이 책은 가장 최신의 자연사 연구를 담고 있으면서도 어렵지 않은 설명과 특유의 유머, 이해를 도울 풍부한 시각 자료를 적극 활용해 풀어내고 있다. 또한 과학자들이 어떤 연구와 조사를 통해 지구의 과거를 밝혀냈는지에 대한 과정도 세세히 담고 있다는 점 역시 큰 특징이다. 이를 통해 독자는 운석을 지질학적 시계로 삼아 지구의 나이를 헤아릴 수 있으며, 해안가에 있는 바위에서 지각의 운동을 엿보고 원시 수프에 전기 불꽃을 일으켜 지구에서 생명체가 나타날 수 있었던 기반을 실험하는 등 마치 자신이 과학자가 된 것처럼 지구의 신비를 알아갈 수 있을 것이다.

프롤로그ㆍ초대

1장 · 화학적 지구: 행성 만들기
2장 · 물리적 지구: 행성 모양 빚기
3장 · 생물학적 지구: 생명이 지구 전체로 퍼지다
4장 · 산소 지구: 호흡할 수 있는 공기의 기원
5장 · 동물 지구: 생물이 커지다
6장 · 초록 지구: 식물과 동물이 육지를 정복하다
7장 · 격변의 지구: 멸종이 생명을 변모시키다
8장 · 인간 지구: 한 종이 지구를 변형시키다

감사의 말 / 옮기고 나서 / 참고문헌 / 그림 출처 / 찾아보기

이 책은 지구를 이해하려는 시도이다. 우리 행성을 여기까지 오게 한 기나긴 역사 속으로 독자를 이끄는 초대장이자 40억 년에 걸쳐 이루어진 세계가 인간 활동을 통해 얼마나 심각하게 바뀌고 있는지를 인식하라는 권고, 그리하여 우리가 무엇을 해야 할지도 알아보자는 것이다. 〈프롤로그: 초대〉, pp. 018-019별빛의 시대가 시작되었을 때, 우주는 (주로) 수소 원자들이 퍼져 있는 차가운 곳이었다. 초기 별이 헬륨을 더 만들어내고 있었지만, 지구를 만드는 데 필요한 물질들은 거의 없었다. 우리 행성을 만드는 데 필요한 철, 규소, 산소는 어디에서 나왔을까? 우리 몸을 이루는 탄소, 질소, 인 같은 원소들은? 이런 원소들은 모두 더 후대의 별에서 기원했다. 이 후대의 별들은 훗날 우리 행성을 이루게 될 원자들의 제조 공장이었다. 큰 별의 고온과 고압 속에서 가벼운 원소들은 융합하여 탄소, 산소, 규소, 칼슘이 되었고 철, 금, 우라늄 같은 무거운 원소들은 초신성이라는 거대한 별의 폭발로 생겼다. 우리가 거울 속에서 보는 얼굴은 길게 잡아 수십 년이 되었을지도 모르지만, 그 얼굴은 수십억 년 전 고대의 별에서 생긴 원소로 이루어져 있다. 〈1장 화학적 지구: 행성 만들기〉 pp. 026, 028판구조는 행성 형성의 필연적인 결과가 아니다. 예를 들어, 화성에는 고대에 지각판 운동이 일어났다거나 지금 일어나고 있다는 증거가 전혀 없으며, 금성도 마찬가지다. 그러나 지구에서는 일찌감치 판구조가 자리를 잡음으로써, 지표면을 조각하고 뒤에서 말할 지표면 환경을 유지하는 물리적 과정이 작동하기 시작했다. 그 결과 지구는 일반적인 행성 차원을 넘어 대양과 대기, 산맥, 화산을 갖춘 생명을 지탱할 수 있는 행성이 되었다.〈2장 물리적 지구: 행성 모양 빚기〉, pp.078-079생명은 현대인의 눈으로 볼 때 지구임을 거의 알아보기 어려운 환경에서 출현했다. 물로 뒤덮여 있고 육지는 거의 없었으며, 대기에 이산화탄소가 많은 데 비해 산소는 거의 전혀 없었고, 수소를 비롯한 기체들이 여기저기 널리 퍼져 있는, 마치 온천처럼 부글거리며 솟아오르는 세계였다. 바로 이 세계가 생명을 벼려낸 모루였고, 그곳에 있었다면(산소통을 맨 채로) 발밑에서 일어나고 있는 변화를 알아차리지 못했을 수도 있다. 그러나 이렇게 시작은 초라했지만, 생명은 불어나고 다양해지면서 지구를 세균, 돌말, 세쿼이아, 우리로 가득 채웠다. 이 행성의 표면을 지금까지 계속 다듬고 또 다듬으면서 말이다.〈3장 생물학적 지구: 생명이 지구 전체로 퍼지다〉, p. 108우리가 숨 쉬는 공기에 든 산소가 생명 활동을 통해 나온다는 것이다. 지구 대기에 산소를 불어 넣을 수 있는 과정은 오로지 산소를 생성하는 광합성뿐이다. 광합성은 물에서 전자를 추출하는데, 이때 부산물로 산소가 나온다. 지구 대산소화 사건(Great Oxygenation Event, GOE)은 대변혁이었고, 이 혁명을 일으킨 주인공은 바로 남세균이었다. 남세균은 산소성 광합성을 할 수 있는 유일한 세균이다. 이 점을 생각하면, 가능성 있는 단순한 해답이 저절로 떠오르게 된다. 남세균이 진화함으로써 GOE가 일어났다는 것이다. 아주 단순해 보이지만, 이 두 사건 중 한쪽은 지질학적인 것이고 다른 한쪽은 생태적인 것이기에 이야기는 사실상 더 복잡하다.〈4장 산소 지구: 호흡할 수 있는 공기의 기원〉, pp. 127-128에디아카라기에 대규모로 산맥이 형성되면서, 바다로 흘러드는 영양소가 더 늘어났다고 믿을 만한 근거가 있다. 지금의 바다에서도 남세균은 영양소가 적은 곳에서 플랑크톤의 중요한 부분을 차지하고 있지만, 영양소 농도가 더 높은 곳에서는 진핵생물인 조류가 주류를 차지하는 경향이 있다. 우리가 오늘날 주변에서 보는 양상은 에디아카라기에 무슨 일이 일어났는지를 시사한다. 영양소가 더 많아짐에 따라서, 조류가 다양하게 분화하면서 광합성을 더 많이 했을 것이다. 광합성이 늘어나고, 먹이와 산소가 더 많아짐에 따라서, 생명이 시작된 지 30억여 년이 지난 뒤에 세계는 크고 활발한 동물을 지탱할 수 있게 되었다. 〈5장 동물 지구: 생물이 커지다〉, p. 157생명의 육지 정복은 지구에 어떤 영향을 미쳤을까? 흙(토양)은이 정착의 산물이다. 우리는 으레 흙이 지구의 표면이 물리적으로 변형된 형태라고 생각하곤 한다(흙을 생각한 적이 있다고 할 때). 그러나 아마도 인류에게 가장 중요한 자원일 흙도 물리적 과정과 생물학적 과정의 상호작용의 산물이다. 화학적 풍화뿐 아니라, 뿌리와 균류, 묻힌 식물 잔해와 지렁이도 흙의 형성에 많은 역할을 한다. 사실 흙 형성에 기여하는 주된 물리적 과정-화학적 풍화-도 지표면 속으로 뚫고 들어가면서 유기산을 분비하는 뿌리의 도움을 많이 받는다. 따라서 육상 생태계가 발달할 때, 기름진 토양도 함께 발달했다〈6장 초록 지구: 식물과 동물이 육지를 정복하다〉, pp. 184-185잭 셉코스키는 화석 생물의 다양성을 시대별로 집계하기 시작했다. 그런 시도를 잭이 처음 한 것은 아니었지만, 그는 놀라운 인내심과 집중력을 발휘하여 해양동물의 모든 목과 과, 더 나아가 속이 화석 기록에 언제 처음으로 나타나고 마지막으로 나타났는지를 상세히 조사하여 인상적인 데이터베이스를 구축할 수 있었다. (잭은 종까지는 집계하지 않았다. 종 수준의 기록은 퇴적층의 많고 적음과 채집자의 습관에 따라 편향될 가능성이 높다고 생각해서인데, 그 생각은 옳다) 잭의 자료는 생물학적 다양화가 결코 순탄하게 진행된 과정이 아님을 보여주었다. 동물의 다양성은 캄브리아기와 오르도비스기에 늘어났지만, 오르도비스기 말에 급감했다. 그 뒤에 다시 늘어났다가 데본기 말에 다시금 급감했고, 이 주기를 세 번 더 되풀이했다. 백악기 말의 대멸종도 그중 하나였다. 지구의 생물상은 지난 5억 년 동안 총 5차례 대멸종을 겪었고, 그보다 덜한 멸종 사건도 6번 일어났다.〈7장 격변의 지구: 멸종이 생명을 변모시키다〉, p. 210우리는 40억 년에 걸친 물리적 및 생물학적 유산 위에 서 있다. 우리는 삼엽충이 고대 해저를 기어 다녔던 곳, 공룡이 은행나무가 빽빽했던 언덕을 쿵쿵거리며 다녔던 곳, 매머드가 얼어붙은 평원을 돌아다녔던 곳을 걷고 있다. 예전에는 그들의 세계였지만, 지금은 우리의 세계다. 물론 우리와 공룡의 차이는 우리가 과거를 이해하고 미래를 내다볼 수 있다는 것이다. 우리가 물려받은 세계는 우리의 것임과 동시에 우리의 책임져야 하는 것이기도 하다. 다음에 어떻게 될지는 우리에게 달려 있다.〈8장 인간 지구: 한 종이 지구를 변형시키다〉, pp. 267-268

“이 책은 서울대학교에서 교양과목으로 가르치고 있는 ‘지구의 이해’를 축약한 듯하다.” - 이융남“어마어마한 규모의 신화와 같은 감동이 있다 ” - 곽재식★ CNN, 《타임》 선정 최고의 고생물학자 ★ 2021 아마존 이 달의 도서 선정★ 출간 즉시 전 세계 15개 언어로 번역 출간칼 세이건, 스티븐 제이 굴드를 잇는 스토리텔러 앤드루 H. 놀의 지구 이야기지구의 탄생으로 시작된 46억 년간의 역사를 담은 이 책은 이상기후와 수많은 생물의 개체 수가 줄어들고 있는 현재의 심각한 상황과 앞으로 생길 위험을 알리고 있다. 인간은 오직 이해하는 대상만을 사랑하고 보존해 나간다고 말하는 저자는 그동안 제대로 알지 못했던 지구에 대한 이해를 통해 인류가 현재 자행하고 있는 과오를 반성하고 새로운 미래를 그려나갈 수 있도록 이끈다.이 책의 저자 앤드루 H. 놀 박사는 하버드의 자연사를 대표하는 교수로 미국을 넘어 전 세계에서 최고로 손꼽히는 고생물학자이다. 특히 초기 생명체의 진화와 환경사 연구의 전문가로 불리는 놀은 《사이언스》와 《네이처》에 수십 편의 논문을 꾸준히 게재하고 있으며 높은 권위를 자랑하는 파이베타카파도서상 등 수많은 상을 수상했다. 나사 화성 탐사 로버 팀의 일원으로서 오퍼튜니티의 화상 탐사에도 참여한 놀은 지구를 넘어 우주로까지 범위를 넓혀 우리 고향 행성에 대한 연구를 발전시키고 있다. 2021년, 가장 최신의 연구까지 집대성해 알기 쉽게 풀어낸 『지구의 짧은 역사』를 출간했다. 이 책은 출간 즉시 베스트셀러가 되었고 《포브스》, AP통신 등 여러 매체에서 가치를 인정받고 여러 언어로 번역되어 전 세계에서 읽히고 있다.이 책은 총 여덟 개 장으로 구성되어 있다. 1장에서는 지구가 어떻게 생성이 되었는지를 알려주고, 2장에서는 지구 내부의 구성에 대해서 담고 있다. 3장은 지구에 생명이 어떻게 등장했는지에 대해 다루고 있으며 4장은 우리에게 반드시 필요한 산소가 생긴 기원에 대해 관해 알려준다. 5장에서는 지구 곳곳에 남겨진 화석 흔적을 통해 동물이 지구 전체에 퍼지는 것을 다루며 6장에서는 마침내 식물과 동물이 온 육지를 차지하고 생활하는 것을 다룬다. 이 책의 핵심적인 부분이라고 할 수 있는 7장과 8장은 지구에 있었던 다섯 차례의 대멸종을 다루고 있으며 마지막 장에서 현재 인류가 지구를 어떻게 변하게 하는지에 대해서 알려준다. 왜 지금 지구를 읽어야 하는가지구의 역사를 되짚어가다 보면 현재 생태계가 마치 건물처럼 1층부터 꼭대기까지 순서대로 쌓인 결과가 아니라 중간 중간 끊긴 것 같다는 인상을 받게 된다. 이는 잘못 본 것이 아니다. 지구에서는 다섯 차례에 걸쳐서 기존 생물의 다양성이 급격히 감소했던 일이 있었다. 이른바 대멸종이라고 부르는 이 사건은 오르도비스기 말, 데본기 말, 페름기 말, 트라이아스기 말, 백악기 말에 벌어졌으며 고생물학적으로 뚜렷한 변화를 가져왔다. 저자는 역대 대멸종 가운데에서도 가장 규모가 큰, 90퍼센트에 달하는 생물종을 사라지게 한 페름기 말의 대멸종과 상대적으로 규모가 작았던 트라이아스기 말 대멸종에 집중한다. 페름기 말과 트라이아스기 말 대멸종은 화산 폭발로 인한 급격한 이산화탄소 증가로 발생했다는 공통점이 있다. 화산 활동은 엄청난 양의 이산화탄소를 대기로 방출해 온실 효과를 일으켜 지구 온난화를 만든다. 온난화는 바닷물에 녹을 수 있는 산소의 양이 줄어들게 만들어 바다에 산소 부족 현상을 일으키고, 반대로 넘쳐나는 이산화탄소가 바다에 녹아들면서 해양 산성화를 일으킨다. 이러한 변화는 당시 생물종에 큰 해를 입혀 지구에서 대부분 퇴장하게 만들었다. 저자가 이 두 대멸종에 집중한 이유는 현재 인류가 두 대멸종의 길을 똑같이 재현하고 있기 때문이다. 인류는 화석 연료를 태우고 숲을 없애면서 엄청난 속도로 탄소를 대기에 배출하고 있다. 찰스 데이비드 킬링이 하와이 마우나로아 화산 관측소에서 특정한 결과에 따르면 1958년 이산화탄소 농도는 316ppm이었지만 2020년에 이르러선 417ppm 수준으로 치솟았다. 지구가 수백만 년 전에 마지막으로 접했던 수준이다. 놀은 극적인 변화가 일어나지 않는 이상 금세기 중반에는 500ppm에 다다를 것이고 그 결과 남극 빙하가 녹으며 여섯 번째 대멸종을 일어날 거라 경고한다. 현 상황이 유지하려 인류가 처한 지금 상황을 왜곡하는 이가 있다. 그들은 내일의 더 나은 세계보다 오늘의 경제적 이득을 우선시하기에 여러 경고에도 이를 무시하려 한다. 하지만 죽음 앞에서 모든 것은 의미가 사라짐을 알아야 한다. 인류는 이 경고를 무겁게 받아들여 사라져 화석으로만 남은 과거의 생물과 다른 미래를 그려야 할 것이다. 조지 워싱턴의 우리 자신이 져야 하는 부담을 후대에 비열하게 떠넘기지 말라는 격언을 인용하는 놀은 다음 세대에 더 나은 세계를 물려주기 위해서라도 지금의 변화를 무겁게 받아 들여야 할 것을 말한다.“결국 우리는 자신이 사랑하는 것만을 보존할 것이고 자신이 이해하는 것만을 사랑할 것이며, 자신이 배운 것만을 이해하게 될 것이다.”현재를 인류세라고 따로 분류하는 학자가 늘고 있다. 그만큼 인류가 주변 세계에 엄청난 영향을 미치고 있고 이전 시대와 확연히 달라지고 있기 때문이다. 저자는 이 변화가 인류가 만들고 있는 이 변화가 더 나은 세계로의 발전이 아닌, 고생대와 중생대를 끝장낸 대멸종에 가깝다고 말하며 우려를 표한다. 전 세계 모든 화산에서 뿜어내는 이산화탄소의 양보다 100배나 더 큰 양이 배출되고 1분마다 쓰레기차 1대 분량의 플라스틱이 바다에 유입되고 있다. 이로 인해 전 세계 어종의 1/6이 사라지고 유럽과 호주, 아시아 할 것 없이 포유류와 곤충 등의 개체수가 급격히 줄고 있다. 무너져 가는 지구를 연구하는 과학자들의 경고 메시지는 10년이 지날 때마다 점점 더 섬뜩해져 간다. 또한 물리학자 닐스 보어가 미래 예측은 불확실성으로 인해 어렵다고 한 것처럼 지구의 변화는 점점 더 심각해지고 빨라져 예측이 어려워지고 있다. 나쁜 수치와 예상들로 절망과 체념만 남았다고 생각할지 모르지만 저자는 그럼에도 아직 희망을 있다고 얘기한다. 마치 찰스 디킨스의 「크리스마스 캐럴」에 나오는 스크루지처럼 지금까지 하던 일을 멈추고 미래를 향해 힘을 모은다면 분명 인류는 과거 멸종한 동물들과 달리 안전하고 온전한 세계를 맞이할 수 있을 것이다. 이제 세계는 우리의 것임과 동시에 우리의 책임이 되었다. 당신은 어떤 미래를 바라고 만들 것인가? 당신이 만약 삶을 펼쳐나갈 터전과 수많은 생명을 원한다면 40억 년에 걸친 물리적·생물학적 유산을 담은 이 책이 친절히 당신을 이끌어 줄 것이다.