6/17 生命環境史を研究するための基礎知識 6//24 地球環境と生物の

地球環境史 (C206)
海保邦夫教授東北大学理学部地圏環境科学科生命環境史分野
6/17 生命環境史を研究するための基礎知識
6//24 地球環境と生物のイベント：先カンブリア時代
7/15 地球環境と生物のイベント：古生代
7/22 地球環境と生物のイベント：中生代
7/29 地球環境と生物のイベント：新生代
Web資料：地球システム科学（医歯農薬／海保）
授業資料を
http://www.es.tohoku.ac.jp/JP/private/class/index.ht
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参考書
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組合員価格
５回の講義は５章−７章
についての講義
これらで予習復習をすること。
持ってくると便利。
生命環境史を研究するための基礎知識
生命環境史：地球の生物と環境がおりなす歴史と変化のプロセス
5-1. 時間的位置
堆積岩が過去の生命環境の情報を記録
1. 地質調査をして岩相柱状図作成
２. 岩相柱状図に地質年代と化石帯の
情報を入れる。
年代決定の鍵になる化石
（示準化石，index fossil）
示準化石
岩相に現れる
ミランコビッチサイクル：
地球の太陽に対する運動
の周期的変化により起こる
気候変動
火山灰層の放射性元素による
絶対年代
3. 化石年代を用いて，岩相柱状図に
年代を入れ，堆積速度を求める。
（cm/1,000年などで表す）．
年代を求める重要な意味
1. 研究したい地層を特定する
2. ある地球史事変がどのくらいの
時間で起きた事変なのかを知る
5-2. 空間的位置
5-3. 現在の海洋の物質循環と堆積物
5-3-1. 現在の海洋堆積物
5-3-2. 海の生物制限元素の分布
海洋：P, N, Si
粒子状物質軟体部
殻
全組成
海水
深層水
表層水
P
1
0
1
1
0
N
15
0
15
15
0
C
80
40
120
800
680
Ca
0
40
40
3200
3160
Si
0
50
50
50
0
5-3-2. 海の生物制限元素の分布
海洋：P, N, Si
粒子状物質軟体部
殻
全組成
海水
深層水
表層水
P
1
0
1
1
0
N
15
0
15
15
0
C
80
40
120
800
680
Ca
0
40
40
3200
3160
Si
0
50
50
50
0
5-3-3. 溶存酸素とpH
5-4. 炭素の物質循環
C: 1023 g
堆積物・堆積岩に大部分
海洋・大気・土壌：1/2000 海洋中層深層に９割強
CO2 海水に大気の70倍
5-4. 炭素の物質循環
大気海洋
生物
12C 13C
99%
1%
12C
光合成
CO2 + H2O
分解
有機物
CH2O + O2
13C増加
堆積有機物
増加
炭酸塩の生成により二酸化炭素が発生する。
Ca2+ + 2HCO3- ↔ CaCO3 + H2O + CO2
岩石は水とニ酸化炭素と反応し，下の式のように変化する.
これを化学的風化 (chemical weathering) という.
CaAl2Si3O4 + 3H2O + 2CO2 ↔ Ca2+ + 2HCO3- + Al2Si2O5(OH)4
上記２つの式を合計すると，炭酸塩の生成は風化を考慮すれば，
ニ酸化炭素を吸収していることになる.
CaAl2Si3O4 + CO2 + 2H2O ↔ CaCO3 + Al2Si2O5(OH)4
5-5. バイオマス
• 陸に極端に多い。海洋は0.3%
• 一次生産量は海陸半々
• 単位重量あたりの生産量は海の生物は陸の生
物の２００倍
• 陸の植物は陸の動物の１０００倍
• 海の植物は海の動物の４倍
• 木の幹の部分のバイオマスが大きいため
• 木の年齢は１０００年、海の植物は１年
5-6. 生命環境誌の研究の方法
5-6-1. 試料と岩相柱状図
5-6-2. 分析法と解釈
＜微化石＞
＜バイオマーカー＞
化石
堆積有機分子
分子化石
バイオマーカー
Methods
原核生物
シアノバクテリア
酸化還元
真核生物
続生
燃焼
地衣類・陸上植物：
土壌流出
安定同位体比
元素
モデリング
5-6-3. モデリング
• 気候
• 大気組成
• 海洋循環
復習項目
1. 時間的位置を決める方法を列挙せよ。
2. 空間的位置を決める方法を列挙せよ。
3. なぜ、表層水に生物制限元素がないのか？
（水のみにして測定した場合）
4. なぜ、赤道域でケイ酸質堆積物が堆積しているのか？
１行
5. なぜ、北太平洋で粘土が多く堆積しているのか？１行
6. どういう場合に酸素が増えるのか？１行
7. 化学的風化の際に消費する気体はなにか？１語
8. 陸と海のバイオマス、一次生産量、単位重量あたりの
生産量の違いを記せ。２行
9. バイオマーカーとはなにか？１行
10. 酸素同位体比から何がわかるか？１語

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