極地から赤道に向かって、生物多様性は増加します。化石海洋プランクトンに関する 2 つの研究により、どの要因が海の多様性の緯度勾配の形成に寄与したのかが明らかになりました。したがって、海面と深層水層の間の垂直温度差が重要な役割を果たします。緯度勾配は約 1,500 万年前に出現し、極地が氷で覆われ、生物多様性が赤道に向かって徐々に移動しました。過去を振り返ることは、現在の気候変動に直面して海洋生物多様性がどのように変化する可能性があるかを知る手がかりにもなります。
ドイツの博物学者アレクサンダー・フォン・フンボルトは、19 世紀初頭に種の多様性に緯度の勾配があることに気づきました。赤道に近づくほど、多様性は大きくなります。ただし、その理由はまだ完全には理解されていません。研究によると、「暖かくなればなるほど、種の数が増える」という単純な仮定は当てはまりません。この場合、種の多様性は過去においては寒冷期よりも温暖期の方が高かったはずです。しかし、それは常に当てはまるわけではありません。
有孔虫の化石が移動を明らかにする
2 つの研究チームが独立して、この問題を解決するためにパズルの新しいピースを提供しました。これを行うために、両者は化石海洋生物、いわゆる浮遊性有孔虫に関する大規模なデータセットのさまざまな側面を評価しました。これらは石灰質の殻を持つ単細胞生物で、今日に至るまで海洋食物網の重要な基盤を形成しています。有孔虫の殻は海洋堆積物中に微化石として保存されているため、約 5 億 6,000 万年前のカンブリア紀にまで遡る詳細な化石証拠が存在します。 2021 年にリリースされた Triton データセットには、地球のすべての海洋で国際的に調整された海洋掘削によって化石が収集された 50 万以上の有孔虫種が記録されています。 「浮遊性有孔虫の化石記録は、驚くべき生物学的アーカイブを表しています」とテキサス大学オースティン校のアダム・ウッドハウスは言う。
彼はチームとともに、さまざまな緯度における有孔虫の多様性が数百万年にわたってどのように変化したかという疑問をもとにデータセットを分析しました。研究者らは、外部および生態学的特徴に従って個々の種を分類しました。 「エコグループとモルフォグループは、新時代を通じて一貫したグループです」と共著者であるメリーランド大学のアンシュマン・スウェイン氏は説明します。 「したがって、彼らは、異なるグループに基づいた種の研究よりも利点があります。これにより、種ではなく特徴に基づいて予測することが容易になります。研究者らは、17 の形態群と 6 つの生態群について、化石を使用して、それらが過去 1,500 万年間にどのように地理的に分布したかを追跡しました。」
彼らは、これらのグループが当初は地球上に同様の範囲で分布していたことを発見しました。しかし、時間の経過とともに、特に過去 800 万年間に、多様性は赤道に向かってさらに遠くに移動しました。研究者らによれば、この変化は極地の氷床の形成と同時に起こり、おそらくこの気候変動によって引き起こされたと考えられる。極地の生態学的および形態学的グループは死滅するか、赤道に向かって移動したが、移民の影響で赤道における多様性は増大した。そして新たに誕生したコミュニティ。
水柱内の温度差が生物多様性を促進する
オックスフォード大学のイザベル・フェントンとその同僚も同様の結論に達しました。彼らは、過去 4,000 万年間のトリトンのデータを古気候モデルと組み合わせました。個々の種のレベルでの分析により、低緯度から高緯度への種の多様性の勾配が約3,400万年前に初めて明らかになり、地球規模の寒冷化段階を伴い、約1,500万年から1,000万年前に大幅に増加したことが判明した。これは、ウッドハウスと彼のチームが決定したスケジュールに対応しています。
しかし、暖かさによって種の多様性が高まるという直感的な仮定に反して、フェントンらの分析は、まさに寒冷化によって種の多様性が増加したことを示している。研究者の観点から見た理由は、「冷却により赤道水域の垂直方向の温度勾配、つまり海面と深層水層の間の温度差が増大したためだ」としている。これにより、より多くの生態学的ニッチが生み出され、新種の出現の新たな機会が生まれた可能性があります。これらの温度差は、極からの冷たい水が熱帯の暖かい水塊の下に押し込まれる地球循環によって強化されます。」
将来の展開を予測する
両研究チームは、新しい発見が現在の地球温暖化に対する将来の反応をより正確に見積もるのにも役立つ可能性があることに同意している。現在、気候変動により海洋生物の分布域が再び極地に向かって移動していることが観察されています。フェントンの共著者であるブリストル大学のアレクサンダー・ファーンズワース氏は、「初期の歴史において、なぜ極付近よりも赤道付近の方が種が多様で数が多かったのかを理解することで、海洋種が将来どのように反応するかについての重要な洞察が得られる可能性がある」と述べている。
ウッドハウス氏はさらに、「地球の現在の生物圏は、何百万年もかけて氷河期の世界にゆっくりと適応してきました。したがって、私たちが文書化した傾向は潜在的に憂慮すべきものである。なぜなら、人間が引き起こした気候変動によって私たちが氷河期以前の800万年前の地球に突然戻ってしまったら、海洋全体の海洋生物群集が逆に再構築されてしまう可能性があるからだ。」
出典: Adam Woodhouse (テキサス大学オースティン校) ら、Nature、 doi: 10.1038/s41586-023-05694-5 ; Isabel Fenton (オックスフォード大学) 他、Nature、 doi: 10.1038/s41586-023-05712-6
