まとめ 地球の生物と環境の歴史 1. 固体地球ー環境ー生物 2. 酸素と生物 3. 気候変動 4. 大量絶滅 1. 固体地球ー環境ー生物 火山 海嶺 洪水玄武岩火山 ペルム紀末ー三畳紀初期（253−251 Ma) 三畳紀末（200 Ma) (Ruhl et al., 2011) 1-2. 環境の変化 氷期 温室期 超大陸 d18O (PDB) シベリア火山 還元無酸素海洋 超温室期 P/T T/J 1 2 衝突 K/Pg C/T 3 PETM 4 低緯度表面水温はVeizer et al. (2000) 火山 Himalaya Caledonian Hercynian 造山 Paleo-tethys Iapetus Meso-tethys Ceno-tethys Pacific-Panthalassa Atlantic Indian 4 3 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 1-2. 環境の変化 氷期 温室期 超大陸 d18O (PDB) シベリア火山 還元無酸素海洋 超温室期 P/T T/J 1 2 衝突 K/Pg C/T 3 PETM 4 低緯度表面水温はVeizer et al. (2000) 造山 火山 Iapetus Pacific Himalaya Caledonian Hercynian Paleo-tethys Meso-tethys Ceno-tethys Atlantic Indian 4 3 2. 酸素と生物 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 Bekker and Holland, 2012 Erwin et al., 2011 Science Kaiho et al. submitted 1st Tree Extinction Events Developments of Plants 1st Seed Algeo et al., 1995 1st Forest 風化・ガス放出(酸化） CO2 + H2O 堆積 CH2O + O2 12C 2Fe2O3 + 8SO4-2 + 16H+ rich 15O2 + 4FeS2 + 8H2O 32S rich Plant Invasion of Land Arthropod Vertebrate Scott A C , and Glasspool I J PNAS 2006;103:10861-10865 大気中酸素％：炭素ー硫黄循環モデルに炭素同位体比と硫酸塩硫黄同位体比 P/T T/J F/F E O を入れた。 恐竜 動物 Berner et al., 2007 現在の高度 0 m 相当 現在の高度 5000 m 相当 節足 脊椎 ほ乳類 生命環境史７大事変の実態と原因の解明 1. 初期進化 3. 気候変動 はじめに 新生代の気候変動とイベント Zachos et al. (2001) 炭素同位体比・CaCO3重量％濃度と年代 • 数千年の期間でCCDが2㎞ 以上浅化 • CCD浅化の期間 site1263で1万年～1万5千年 site1262で6万年 • 完全に回復するまでの期間は 11万年 トレーサーとしてのδ13C 海洋ごとのδ13Cを比較して、海洋深層水循環の変化を 復元することができる (Nunes and Norris, 2006). 12Cに富む 有機物 有機物 有機物 沈降 分解 有機物 有機物 沈降 12Cが供給 分解 沈降 12Cが供給 分解 12Cが供給 深層水循環 δ13Cは重い値 δ13Cが軽くなる PETM 深層水循環の復元 Nunes and Norris (2006) 2000万年ごと の陸地面積 チベットの 上昇 南極周極 流の発達 深層および中層水 の溶存酸素量 海洋地殻生 成速度 古水温 海水準 ハイエイタス Kaiho(1994) Fig.4より 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 4. 大量絶滅 Image ofImage faunal changes during the last 600 m.y. of faunal change during the last 600 m.y. (Ma) A case of lack of mass extinction Faunal changes Actual Actual change change 過去６億年の海洋無脊椎動物の多様性 Paleozoic Mesozoic Cenozoic Cretaceous-Paleogene boundary 800 Mass extinctions Number of families Macroevolution Late Devonian End-Ordovisian End-Permian 600 End-Triassic 400 200 Ediacaran fauna Cambrian fauna Modern fauna Paleozoic fauna 0 600 P N 200 400 200 Geologic time （1 million years ago: 1 Ma） 0 Present ペルム紀末大量絶滅の トリガーとプロセス O3 No decrease O 2 decrease 10 % decrease 約２億５千万年前 CH3Cl CH4 ボックスモデル: 対流圏化学反応 反応速度 Beerling et al. (2007) 海中大量絶滅 有機物・石炭燃焼 浅海へH2S 海洋還元 シベリア巨大 玄武岩火山 トリガー Kaiho and Koga, 2013 CO2増 Global Warming 土壌流出と浅海無酸素 Kaiho et al., 2012、2016 陸上大量絶滅 白亜紀/古第三紀境界大量絶滅のトリガーとプロセス Alvalez et al. 1980 トリガー 小天体衝突 プロセス Wolbach et al. 1988 Hildebrand et al. 1991 すすを成層圏へ放出 Kaiho et al. 2016 津波 火災 すすエアロゾル Arinobu et al. 1999 Ishida et al., 2007 Mizukami et al., 2013 土壌流出 浅海濁化 海洋貧酸素化 太陽光吸収 光合成停止 整合的 晴れ上がり後の紫外線増加 気温海水温低下とその後の上昇 食物連鎖 整合的 整合的 表層水生物と大型上動物の大量絶滅 結 果 森林回復：１万年後 Mizukami et al., 2013 同時性 Kaiho and Lamolda, 1999 明らかにしたこと Bioevent 7: Formation of Humansphere Understanding of Nature Technological Innovation 人間圏の形成 Information Society Use of Fossil Energy and Nuclear Energy Ecocide: Destruction of Environment and Ecosystem Deforestation, Soil Erosion Waste Product: Industrial Waste, Nuclear Waste Extinction on Land Ecocide:環境破壊，生態系破壊
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