世界有数のサンゴ礁ダイビングの名所が海洋生物多様性のホットスポットとして知られるようになったのは、数百万年にわたり攪乱を受けずにいたためだという。新たな研究が明らかにした。しかし科学者らは、人間の影響によって、わずか数年でその生態系が失われる恐れがあると警告する。
ダイビングマスクとフィンを身につけ、インドネシア、パプアニューギニア、フィリピンのサンゴ礁近くに広がる透き通った海に潜れば、世界中のダイバーやシュノーケリング愛好家がこの地域に集まる理由がすぐにわかるだろう。「コーラル・トライアングル」と呼ばれるこの地域は、他に類を見ないほど多様なサンゴ礁の魚やその他の海洋生物で知られている。
あらゆる形や色の魚が、サンゴや色鮮やかな海綿動物など、サンゴ礁を形づくる生物が作り出したきらめく形の隙間を縫って泳ぎ回る。運がよければ、サンゴ礁を巡回するサメや、色彩豊かな景観の中を舞うように進むウミガメを見かけるかもしれない。
中央インド太平洋の海洋生物多様性は、海中の世界に親しむ人々には長く知られ、愛されてきた。一方、科学者たちは半世紀以上にわたり、この地域がなぜ世界一の海洋生物多様性ホットスポットなのか、また世界の他の海域と何が異なるのかを解明しようと苦心してきた。
この地域の並外れた多様性を説明するため、いくつもの仮説が提唱されてきた。ある研究者たちは、世界の他の海域よりも種が速いペースで生まれると考えた。一方で、より広いインド・西太平洋の中で、種が豊富な複数の海域に挟まれた中央に位置することが理由だとする研究者もいた。また、この地域では絶滅率が低い点を挙げる研究者もいた。
時間と種の多様性
今回の新たな研究によると、インド太平洋のサンゴ礁に他に類を見ないほど豊かな魚種が蓄積したのは、未知の捉えがたい性質があったからではなく、単に時間をかけてきたからだ。
「以前は、熱帯の海域では新種がより速く進化するため、現在見られるような高い多様性がごく短期間で生まれると考えられていました」と、アリゾナ大学の博士課程の学生、エリザベス・ミラーは話す。「ところが、中央インド太平洋の多様性は長い時間をかけてゆっくり築かれてきたことがわかりました」
この研究は、次の学術誌に掲載された。ロンドン王立協会紀要ミラーによると、時間と種の豊富さの直接的なつながりを示した初めての研究だ。
これまで、熱帯雨林と同様に熱帯のサンゴ礁が生物多様性のホットスポットとなっているのは、他の地域より多くの種へと分化する固有の傾向があるためだと広く考えられていた。しかし、新たな研究結果は、それが事実ではないことを示している。
鍵となる数字
研究チームは、実際には北極や南極など寒冷な海域のほうが種分化の速度が速いことを発見した。ただし、中央インド太平洋地域の生物多様性の変化が、ゆっくり燃えながら長く続く炎にたとえられるのに対し、寒冷な海域では花火のように急激に起こる。
「そのような海域では種は比較的速く進化しますが、氷河期が来るたびに、それまでに存在していたものの多くが一掃されます」とミラーは話す。「氷河が後退すると、空いた生態的地位が残り、新たな種によって再び満たされるのを待つことになります」
環境が頻繁に大きく変化するため、寒冷な海域では生物多様性全体が低くなる。
一方、コーラル・トライアングルでは、新種の進化はより緩やかだった。しかし地質学的な長い時間にわたって環境がはるかに安定していたため、いったん現れた種は存続しやすく、ゆっくりと蓄積して、今日見られる生物多様性が築かれた。
「種の多様性を高めるには、地域が長期にわたって安定している必要があるのかもしれません」とミラーは話す。「私たちの研究によれば、鍵となる期間は3,000万年のようです」
魚類の系統樹
中央インド太平洋では、プレートテクトニクスによって浅い海の広大な台地が形成され、中央に位置することから他の海域から種が移り住みやすかった。この地域に移り住んだ魚にとって、ここは場所と時期の両方が好条件だった。
「過去3,000万年から3,500万年の間、この地域では大きな変化がありませんでした」とミラーは話す。「対照的に、カリブ海など他の海域では、不安定な時期や孤立した時期がありました。その結果、移入が少なく、以前から生息していた系統の絶滅率が高くなりました。こうした要因が重なり、進化に使える時間が短くなったのです」
この研究では、研究者たちはほぼすべてのトゲウオ目に属する魚の分布データを用いた。対象は合計17,453種で、全海水魚の約72％、全淡水魚の約33％に相当する。複数の統計手法を用いて、世界の海域における種の豊富さのパターンを生み出す要因を再構築した。
海洋魚の多様性が時間とともにどのように形成されたかを解き明かすため、研究者たちはこの魚群について公表済みの系統樹を用い、生物地理学的な復元を行った。
不確実性は小さい
「生物地理学的な復元を行うと、現在の種の生息地や種同士の近縁関係に基づいて、過去のさまざまな時点で祖先がどこに生息していたのかを理解できます」とミラーは話す。「同じ場所に暮らす2種だけを比べるなら簡単です。しかし、何千種も対象にして、さらに遠い過去へさかのぼると、関わる祖先が増え、難しくなります」
進化生物学者は、膨大なデータセットを処理し解釈するため、高度なコンピューターアルゴリズムを活用する。研究者たちは、種がどこで進化したかについて多数の仮説シナリオを作る手法を用いた。そして、そのシナリオを使って、異なるモデルが現在の生物多様性をどのように説明するかを検証した。
今後数年で失われる多様性を取り戻すには、数百万年かかる可能性がある
ジョン・ウィーンズ
「少しずつ異なる家系図を描くようなものです」とミラーは話す。「まず分析を行い、何らかの可能性のある歴史に基づいて何百回も繰り返し、不確実性を考慮しながら結果を確かめます。私たちの研究では不確実性が小さいことがわかり、安心しました。結果が非常に確かなものだということです」
研究者たちによると、ある生物群がどれほど速く増えるかより、どれほど長くその地域に存在してきたかが、さまざまな生態系に関わる多様性のパターンを説明しうる。例えば生物学者たちは、移入の時期が、陸上生態系における特定の動物群の高い多様性を説明することを確認している。例として、アマゾンの熱帯雨林のアマガエル、アパラチア山脈のサンショウウオ、米国南西部の砂漠に生息するトカゲが挙げられる。
「一般的に言えるのは、こうした高い多様性のパターンが生じるまでには数千万年かかることがある一方、人間の影響によって数年で失われる可能性があるということです」と、筆頭著者で生態学・進化生物学部門の教授であるジョン・ウィーンズは話す。
「残念ながら、人間が引き起こす気候変動がサンゴ礁に及ぼす影響により、コーラル・トライアングルのサンゴ礁魚類の豊かな多様性は、まもなく失われるかもしれません。今後数年で失われる多様性を取り戻すには、数千万年かかる可能性があります」とウィーンズは話す。
