気候変動が古代の生命を死滅させた経緯と、なぜ再び起こり得るのか
アラン・ボイル著
科学者らは、急速に温暖化した海洋が2億5200万年前の世界最大の大量絶滅に重要な役割を果たしたと述べており、同様に急速な気候変動の時代に待ち受けるリスクを示唆している可能性がある。
今週のサイエンス誌に掲載された最新の分析では、古代の海洋状況のコンピューターモデル化と種の特徴の詳細な調査を組み合わせ、長年の謎に新たなピースを当てはめている。ペルム紀から三畳紀にかけての大量絶滅（大絶滅とも呼ばれる）の背後にある要因は何だったのか？
ペルム紀から三畳紀にかけての大量絶滅は、約1億9000万年後に恐竜を絶滅させた大絶滅をはるかに凌駕するものでした。陸上生物の約70%が絶滅しましたが、地球の海におけるその被害はさらに大きく、海洋生物の96%が絶滅したと推定されています。
主な要因の一つは、シベリア・トラップとして知られる地域での火山噴火の急増であり、大気中の温室効果ガス濃度の上昇につながりました。これはまた、海中のメタンの放出も一因となり、海洋の急激な温暖化にも寄与しました。
海洋温暖化が古代の種に及ぼす影響を解明するため、ワシントン大学とスタンフォード大学の研究者チームは海洋状況と動物の代謝のコンピューターモデルを実行し、その結果を古代の化石や現代の種に見られる特徴と照合した。
「化石記録で直接検証できる絶滅の原因についてメカニズム的な予測を行ったのは今回が初めてであり、これにより将来の絶滅の原因を予測することが可能になる」と、ワシントン大学海洋学博士課程の学生で本研究の筆頭著者であるジャスティン・ペン氏はニュースリリースで述べた。
コンピューターモデルによる解析では、温暖化した海では酸素が約80%失われたことが示されました。海底の約半分、主に深海では酸素が完全に失われました。
こうした環境は海洋生物にどのような影響を与えたのだろうか？ペン氏らはまず、古代の環境と、サンゴからサメに至るまでペルム紀の生物と類似する61種の現代の海洋生物の特徴を照合することから始めた。
酸素欠乏の影響は、熱帯地方から遠く離れた場所に生息する種に最も深刻な打撃を与えたであろうことが分かりました。生存の可能性が最も高かったのは、生息地を赤道近くに移すことができた種でした。
「生息していた同じ生息地に留まった海洋生物はほとんどなく、逃げるか絶滅するかのどちらかだった」と、研究の共著者でワシントン大学海洋学准教授のカーティス・ドイチュ氏は述べた。
スタンフォード大学のジョナサン・ペインとエリック・スパーリングは、これらの研究結果を再検証するため、公開された化石コレクションの仮想アーカイブである古海洋学データベースに記録されたペルム紀後期の種の分布を分析した。その結果、高緯度地域の生息地に生息する種が最も大きな被害を受けたことが確認された。
ペン氏は、地理的パターンとコンピュータモデリングの両方が、ペルム紀の種の「絶滅メカニズム」を示唆していると述べた。「両者の一致は、気候変動と酸素の減少というこのメカニズムが絶滅の主因であったことを示唆しています」と彼は述べた。
この発見は、ドイチュ氏が以前に提示した絶滅のシナリオとも一致する。そのシナリオでは、海洋温暖化によって動物の代謝が加速する一方で、そのメカニズムに必要な酸素レベルが低下しているという。このシナリオは、高緯度に生息する種にとってさらに悪いニュースとなるだろう。
「熱帯生物の代謝は、既に比較的温暖で酸素濃度の低い環境に適応していたため、熱帯から移動してどこか別の場所で同じ環境を見つけることができました」とドイチュ氏は説明した。「しかし、生物が冷涼で酸素が豊富な環境に適応すると、浅い海ではそのような環境は存在しなくなるのです。」
コンピュータモデルは、ペルム紀から三畳紀にかけての海洋生物の多様性喪失の半分以上は低酸素状態に起因すると示唆している。研究者らは、残りの影響は海洋酸性化や光合成生物の盛衰といった他の要因によって説明できる可能性があると述べている。
ペン氏は、このモデルは過去の海洋状況だけでなく将来の海洋状況にも適用できるが、憂慮すべき結果が出る可能性があると指摘した。
「現状維持の排出シナリオでは、2100年までに海洋表層の温暖化はペルム紀後期の温暖化の20%に近づくでしょう。そして2300年までに、35～50%に達するでしょう」と彼は述べた。「この研究は、人為的な気候変動によって同様のメカニズムが引き起こされ、大量絶滅が起こる可能性を浮き彫りにしています。」
サイエンス誌に掲載された論文「温度依存性低酸素症が生物地理学とペルム紀末の大量絶滅の深刻さを説明する」の研究は、ゴードン・アンド・ベティ・ムーア財団と国立科学財団の資金提供を受けた。
