大量絶滅

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大量絶滅(たいりょうぜつめつ)とは、ある時期に多種類の生物が同時に絶滅すること。大絶滅(だいぜつめつ)ともよばれる。顕生代において起こった、特に規模の大きな5回の絶滅イベント(後述)をまとめて、ビッグファイブ[1]またはビックファイブとよぶこともある。[要出典]

概要[編集]

大量絶滅は、地質時代において幾度か見られる現象である。そもそも地質時代の「代」や「紀」の区分は、化石として発見される動物相の相違によるものである。原生代古生代中生代新生代の「代」の時代区分は、大量絶滅により従来の動物の多くが絶滅し、新たな動物が発生したことによる区分である。「紀」の時代区分は「代」との比較では動物相の相違は小さいが、大量絶滅による場合もある。

多細胞生物が現れたエディアカラン以降、5度の大量絶滅(オルドビス紀末、デボン紀末、ペルム紀末(P-T境界)、三畳紀末、白亜期末(K-T境界))と、それよりは若干規模の小さい絶滅が数度あった[2]とされる。大量絶滅の原因については、K-T境界のように隕石や彗星などの天体の衝突説が有力視されている事件や、P-T境界のように超大陸の形成と分裂に際する大規模な火山活動による環境変化(プルームテクトニクスも参照のこと)が有力視されている事件などさまざまであり、その原因は一定しているわけではない。

大量絶滅の直後には、空席になったニッチ生態的地位)を埋めるべく、生き延びた生物による急激な適応放散がおきる。例えば恐竜が絶滅したことにより、白亜紀以前には小型動物が中心であった哺乳類[3]は、急速に多様化・大型化が進み、生態系の上位の存在として繁栄を享受することとなる。

地質時代における大量絶滅[編集]

顕生代における生物多様性(科レベル)の推移。横軸は年代を表し単位は百万年。灰色がセプコスキのデータ、緑色が"well-defined"データ、黄色の三角が5大絶滅事件(ビッグファイブ)。2億5100万年前に位置する谷間がP-T境界、右側6550万年前の谷が恐竜が絶滅したK-T境界

始生代~原生代[編集]

シアノバクテリア他の酸素発生型光合成細菌による大量の酸素供給が、在来偏性嫌気性原核生物の多くを大量絶滅させ、併せてもたらされた二酸化炭素メタン等の温室効果ガスの減少で、発生するようになったスノーボールアースも大量絶滅を起こした。

原生代末[編集]

V-C境界と呼ばれ、最近の研究で大量絶滅があったことが判明しつつある。下に述べる古生代末の大量絶滅(P-T境界)と同じく、超大陸の形成と分裂が原因と推定されている事件。ゴンドワナと呼ばれている超大陸が形成・分裂した時期に相当する。超大陸の分裂に際してはスーパープルームが地上まで上昇してきて非常に大規模な火山活動が起こり、地球表面の環境が激変するため、大量絶滅が起こると考えられている。

原生代のベンド紀にはエディアカラ生物群[4]が存在していた。この生物群はオーストラリアエディアカラで多数の化石が発見されたことから命名されたが、生物体は全て軟組織でできており、体表を保護する硬い骨格を有していなかった。エディアカラ生物群は約5億4500万年前のV-C境界を境にほとんど見つからなくなるが、以後三葉虫のような硬骨格を有する生物が出現する。

カンブリア紀末[編集]

オルドビス紀末[編集]

古生代オルドビス紀末(約4億4400万年前)に大量絶滅が発生し、それまで繁栄していた三葉虫腕足類ウミリンゴサンゴ類、筆石コノドントの大半が絶滅した。当時生息していた全ての生物種の85%が絶滅したと考えられている[5]

この時期、大陸は南極域にあり、短い期間であるが大陸氷河が発達した。絶滅は、氷床の発達に伴う海水準の低下時及び氷河の消滅に伴う海水準の上昇時の2回確認されているが、海水準の変動をもたらした環境の変化と大量絶滅との関係は不明である[6]

2005年NASAカンザス大学の研究者により、近く(6000光年以内)で起こった超新星爆発によるガンマ線バーストを地球が受けたことが大量絶滅の引き金となった、という説が出されている[7]

デボン紀後期[編集]

古生代デボン紀後期のフラスニアン期英語版ファメニアン期英語版の境に当たるF-F境界(約3億7400万年前)には、ダンクルオステウス[8]などの板皮類[9]甲冑魚をはじめとした多くの海生生物が絶滅している。全ての生物種の82%が絶滅したと考えられている。

腕足類や魚類のデータから、高緯度より低緯度の、淡水域より海水域において絶滅率が高いことが判明している。

この時期の環境の変化として、寒冷化と海洋無酸素事変の発生が知られている。酸素及び炭素同位体比のデータは、2度の寒冷化及び有機物の堆積及び大気中の二酸化炭素の減少を示しており、これは、海水準の上昇及び大量絶滅と同時に起こっている。また、海水中のストロンチウム同位体比の変動は、大陸風化の増加(気温の上昇)を示している。ベルギー及び中国南部のF/F境界層から、小天体衝突の証拠となるスフェルールが報告されているものの、大量絶滅との関連はわかっていない[6]

ペルム紀末[編集]

古生代後期のペルム紀末、P-T境界(約2億5100万年前)に地球の歴史上最大の大量絶滅がおこった。海生生物のうち最大96%、全ての生物種で見ても90%から95%が絶滅した。すでに絶滅に近い状態まで数を減らしていた三葉虫はこのときに、とどめをさされる形で絶滅した[10]

この大量絶滅は化石生物の変化から実証されているが、絶滅の原因にはいくつかの仮説がある。

  1. 全世界規模で海岸線が後退した痕跡がみられ、これにより食物連鎖のバランスが崩れ、大量絶滅を引き起こしたという説がある。
  2. 巨大なマントルの上昇流である「スーパープルーム」によって発生した大規模な火山活動が、大量絶滅の原因になったという説もある。超大陸であるパンゲア大陸の形成が、スーパープルームを引き起こしたとされる。

実際、シベリアにはシベリア・トラップと呼ばれる火山岩が広い範囲に残されており、これが当時の火山活動の痕跡と考えられている。火山活動で発生した大量の二酸化炭素温室効果による気温の上昇を引き起こした。これによって深海のメタンハイドレートが大量に気化し、さらに温室効果が促進されるという悪循環が発生し、環境が激変したと考えられる。

また、大気中に放出されたメタン酸素が化学反応を起こし酸素濃度が著しく低下した。このことも大量絶滅の重要な要因となった。古生代に繁栄した単弓類(哺乳類型爬虫類)はこの際に多くが死に絶え、この時代を生き延びて三畳紀に繁栄した主竜類の中で、気嚢により低酸素環境への適応度を先に身につけていた恐竜が後の時代に繁栄していく基礎となったとされる。

なお、単弓類の中で横隔膜を生じて腹式呼吸を身につけたグループは低酸素時代の危機を乗り越え、哺乳類の先祖となった。

三畳紀末[編集]

中生代三畳紀末(約1億9960万年前)の大量絶滅でアンモナイトの多くの種が絶滅してしまった。また、爬虫類単弓類も大型動物を中心に多くの系統が絶え、当時はまだ比較的小型だった恐竜が以降、急速に発展していく。全ての生物種の76%が絶滅したと考えられている。

絶滅の原因としては、中央大西洋マグマ分布域(Central Atlantic Magmatic Province)における火山活動との関連が有力視されている[11][12][13]

また、絶滅の原因をカナダにあるマニクアガン・クレーターを作り出した隕石の衝突と見る説もある。岐阜県坂祝町にある木曽川の河床にある、このクレーターが作られた時期である約2億1500万年前の地層から、白金族元素が通常の20倍から5000倍の濃度で見つかった。白金族元素は地殻にはほとんどないが隕石には豊富に含まれており、隕石の衝突で広範囲にばらまかれたと考えられている。この考え方は、後述する白亜紀末の大量絶滅と共通した考え方である[14]

白亜紀末[編集]

三畳紀後期からジュラ紀白亜紀に繁栄していた恐竜は、現生鳥類につながる種を除いて約6550万年前に突如として絶滅してしまった。(ただしアラモサウルスなどのごく一部のは、これを生き延びていた可能性が高いことが化石で示唆されている[15]翼竜首長竜[16]モササウルス類アンモナイトが完全に絶滅したのもこの時期である。全ての生物種の70%が絶滅したと考えられている。

その原因については諸説あるが、現在は小惑星が地球に衝突[17]、発生した火災と衝突時に巻き上げられた塵埃が太陽の光を遮ることで、全地球規模の気温低下を引き起こし、大量絶滅につながったという説(隕石説)が最も有力であり、ユカタン半島で発見されたチクシュルーブ・クレーターがその隕石落下跡と考えられている。

白亜紀とそれにつづく古第三紀の地層の境界は、全世界的に共通して分布する薄い粘土層によって規定される。この粘土層(K-T境界)からは、全世界的に高濃度のイリジウムが検出されている。イリジウムは地表では希少な元素である反面、隕石には多く含まれていることから、K-T境界のイリジウムは地球に衝突した隕石によって全世界にばらまかれたと考えられ、これが隕石説の最初の有力な証拠とされた。後に、同じ層からは、衝撃に伴う高圧環境の発生を示す衝撃石英(Shocked Quartz)やダイヤモンド、大規模な火災が発生したことを示す「すす」も見つかっており、これらの証拠によって、隕石説は検証され補強された(イリジウムに関しては、衝突時の衝撃でめくり上げられた地殻深部由来であると考える説もある)。

この推論に疑問を呈する意見もあるが、いずれも覆すまでには至っていない。疑問の証拠として、恐竜について言えば、絶滅のはるか以前から種の数(個体数ではない)が急速に減少したとされていて、隕石のみに絶滅原因を求めると理由が説明できないことが挙げられていたが、現在では種の数の急速な減少を示す証拠はない。またチクシュルーブ・クレーターはK-T境界線よりもかなり深く(つまり古い時代に)入り込んでおり、隕石が落下した後も恐竜は相当期間にわたって生きていたのではないかという説さえある。

もう1つの疑問として「なぜ多種多様な恐竜だけ小型種を含む全ての種が滅び、似た生態を持っていた鳥類、哺乳類や爬虫類、両生類は絶滅を免れたのか」というものがあるが、現在のところ有効な解釈はない。

同じ白亜紀末にインド亜大陸に大量の溶岩が噴出した痕跡が残されている(デカントラップ)。この大規模な火山活動が大量絶滅につながったとの説(火山説)もある。

過去においては、伝染病植物の変化、超新星爆発による被曝、磁極の移動による気候変動、原始的な哺乳類による恐竜の卵乱獲説などが提示されたが、それらを支持する有力な証拠は見つかっていない。また、こういった説は恐竜などの地上の生物だけでなく、海中の生物にも広範にわたって起きた、この時期の大規模絶滅を説明できていないものが多い。

現在は隕石説を中心に大規模火山活動などによる地球の内面的な要因が複合的に重なったとする説が主張されている。

2010年、ピーター・シュルツ博士をリーダーとした12ヶ国の地質学・古生物学・地球物理学・惑星科学などの専門家40数人からなるチームは、白亜紀-古第三紀境界堆積物から得られた様々なデータ(層序学、微古生物学、岩石学、地球化学)を元に、衝突説及び火山説についてその妥当性を検討した結果、チクシュルーブ・クレーターを形成した隕石の衝突が白亜紀-古第三紀境界における大量絶滅の主要因であると結論づけた[18][19]

完新世[編集]

1998年のアメリカ自然史博物館による調査によると、70%の生物学者は、現在、大量絶滅が起こっていると見ている。[20]

例えば、ハーバード大学のE. O. ウィルソンは、人類が引き起こしている生物圏の破壊によって、これから100年間の間に、地球上の半分の種が絶滅するのではないかと予想している。また、国際自然保護連合は「レッドリスト」として、毎年絶滅に瀕している種を発表しているが、こうした調査の多くは大量絶滅が進行していることを示している。

一部の調査には、種の絶滅はもっとゆっくりで、まだ破局的な状態にまで至るには長い時間がかかると予想しているものもある。また、氷河期の最後に多くの巨型動物類が絶滅したことも、完新世の絶滅の一部と考えられることがある。[独自研究?]

脚注[編集]

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  1. ^ 坂元志歩、「徹底図解 宇宙のしくみ」、新星出版社、2006年、p60などではビッグファイブと呼ばれている。
  2. ^ ウォード(2005)による。
  3. ^ 一般に中生代において哺乳類は恐竜に比べて少数派であったような印象があるが、これは正しい認識ではない。大型動物を恐竜が占めており、陸上の生態系における上位の存在だったというのが正解である。中生代の地層から288以上の属が発見されており、アメリカおよびヨーロッパにおいては恐竜を数的には上回っていることが確認されている。それ以外の地域では中生代における哺乳類の化石の発掘がそれほど盛んに行われていないことと、化石自体が小さく見つかりにくいため確認は取れていないが、中生代に生息していた哺乳類の種は、恐竜のそれをはるかに上回る可能性が高い。平山廉、『図解雑学 恐竜の謎』、株式会社ナツメ社、2002年、p144-145
  4. ^ エディアカラ動物群とも呼ばれる。
  5. ^ 以下、絶滅率については、パウエル (2001) による。
  6. ^ a b 掛川・海保 (2011)
  7. ^ Wanjek, Christopher (2005年4月6日). “Explosions in Space May Have Initiated Ancient Extinction on Earth”. NASA. 2008年6月15日閲覧。
  8. ^ ダンクルオレステス、ディニクティスとも呼ばれる。当時の海域において頂点捕食者に君臨していた。
  9. ^ これを生き延びた一部の種もミシシッピ紀(石炭紀前期)までに、ことごとく滅んだ。
  10. ^ 富田京一 他、『21世紀こども百科 宇宙館』、小学館、2001年、p142
  11. ^ Hesselbo, S.P.; Robinson, S.A.; Surlyk, S.; Piasecki (2002), “Terrestrial and marine extinction at the Triassic-Jurassic boundary. synchoronized with major carbon cycle perturbation: A link to initiation of massive volcanism”, Geology 30: 251-254 .
  12. ^ McElwain, J.C.; Beerling, D.J.; Woodward, F.I. (1999), “Fossilplants and global warming at the Triassic-Jurassic boundary.”, Science 285: 1386-1390 .
  13. ^ McElwain, J.C.; Hesselbo, S.P.; Haworth, M.; Surlyk, F. (2007), “Macroecological responses of terrestrial vegetation to climatic and atmospheric change across the Triassic/Jurassic boundary in East Greenland.”, Paleobiology 33: 547-573 .
  14. ^ 2億1500万年前に巨大隕石=木曽川地層に証拠-大絶滅の原因か・鹿児島大など 時事ドットコム, 2012/11/06-06:57
  15. ^ 読売新聞、2011年2月5日22時8分配信
  16. ^ 魚竜はK-T境界よりも早い約9000万年前に絶滅したとされる。
  17. ^ 直径約10〜15キロメートル(Douglas H. Erwin著、大野照文監訳、沼波信・一田昌宏訳『大絶滅 -2億5千年前、週末寸前まで追い詰められた地球生命の物語』共立出版 2009年 25ページ)
  18. ^ Peter Schulte; Laia Alegret, Ignacio Arenillas, Jose A. Arz, Penny J. Barton, Paul R. Bown, Timothy J. Bralower, Gail L. Christeson, Philippe Claeys, Charles S. Cockell, Gareth S. Collins, Alexander Deutsch, Tamara J. Goldin, Kazuhisa Goto, Jose M. Grajales-Nishimura, Richard A. F. Grieve, Sean P. S. Gulick, Kirk R. Johnson, Wolfgang Kiessling, Christian Koeberl, David A. Kring, Kenneth G. MacLeod, Takafumi Matsui, Jay Melosh, Alessandro Montanari, Joanna V. Morgan, Clive R. Neal, Douglas J. Nichols, Richard D. Norris, Elisabetta Pierazzo, Greg Ravizza, Mario Rebolledo-Vieyra, Wolf Uwe Reimold, Eric Robin, Tobias Salge, Robert P. Speijer, Arthur R. Sweet, Jaime Urrutia-Fucugauchi, Vivi Vajda, Michael T. Whalen, Pi S. Willumsen (2010). “The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary”. Science 327: 1214. doi:10.1126/science.1177265. 
  19. ^ 後藤和久 『決着! 恐竜絶滅論争』 岩波書店〈岩波科学ライブラリー〉、2011年ISBN 978-4-00-029586-4 C0344。
  20. ^ NATIONAL SURVEY REVEALS BIODIVERSITY CRISIS - SCIENTIFIC EXPERTS BELIEVE WE ARE IN MIDST OF FASTEST MASS EXTINCTION IN EARTH'S HISTORY”. アメリカ自然史博物館. 2014年1月12日閲覧。

参考文献[編集]

  • リチャード・フォーティ 『生命40億年全史』 草思社、2003年ISBN 4794211899
  • ジェームズ・ローレンス・パウエル 『白亜紀に夜がくる-恐竜の絶滅と現代地質学』 寺嶋英志・瀬戸口烈司訳、青土社、2001年ISBN 4791759079
  • ピーター・ダグラス・ウォード 『生きた化石と大量絶滅-メトセラの軌跡』 瀬戸口烈司・原田憲一・大野照文訳、青土社、2005年ISBN 4791761839
  • 掛川武・海保邦夫 『地球と生命-地球環境と生物圏進化-』 共立出版、2011年ISBN 978-4-320-04723-5

関連項目[編集]