地球初期の穴掘り生物が、海底を泥を巻き上げるのに適した場所として利用するようになるまでには、長い時間がかかった。
新たな研究によると、古代の海洋動物が海底をかき乱すまでには、従来考えられていたよりも数百万年長くかかったという。この時期は、地球初期の海洋と大気の化学組成、そして海洋生態系の形成に影響を及ぼすものである。
穴掘り生物による堆積物の撹拌は「生物撹拌（バイオターベーション）」として知られている。これは現代の海底の特徴であり、世界各地の海洋環境の生態学的特性を形づくっている。長年、科学者たちは、動物種の複雑さと多様性が劇的に拡大し始めた約5億4100万年前のカンブリア爆発とともに、生物撹拌が本格的に始まったと考えてきた。
しかし、それは事実ではなかった。学術誌「Nature Geoscience」に掲載された新たな研究で、研究者たちは、大規模な生物撹拌が少なくとも1億2000万年後、シルル紀後期まで起こらなかったことを明らかにした。
「穴掘り動物が動物の歴史の非常に早い段階で海底の堆積物に定着したにもかかわらず、定着と現代型の集中的な堆積物撹拌との間に、これほど大きな時間差があったことは特に興味深いと考えました」と、本研究の筆頭著者であり、エール大学の博士研究員であるリディア・タルハン氏は述べた。
タルハン氏らの研究チームは、アメリカ合衆国、カナダ、スペイン、オーストラリアでの大規模な野外調査に基づいて分析を行った。研究チームは、生物が残した移動の跡、足跡、巣穴の痕といった生痕化石と、その生痕化石が形成・保存された堆積条件を調べた。研究チームは、浅海の海底という単一の環境に焦点を当てた。
「これまでの研究で、これらすべてを行おうとしたものはありませんでした」とタルハン氏は述べた。「私たちの多角的なアプローチによって、これまでほぼ解決不可能だった問いに対して、前例のない洞察が得られました。すなわち、穴掘り動物はいつ、どのような方法で、どれほどの速さで海底を作り変え始めたのか、という問いです。」
この記録を生み出した穴掘り動物には、三葉虫、甲殻類、さまざまなワーム状の生物が含まれていた。
研究者らはまた、生物撹拌が遅れたことが、海洋の硫酸塩濃度と大気中の酸素濃度の調節を担っていた可能性があるとも提唱している。以前提唱された地表の酸素濃度の低下は、広範な生物撹拌の開始と関連している可能性がある。タルハン氏は、「酸素は有機炭素の埋没と直接結びついています」と述べた。「生物撹拌による有機炭素の埋没が少ないということは、その炭素を呼吸または燃焼させるためにより多くの酸素が使われ、その結果、酸素が減少するということです。」
本研究のそのほかの共著者は、エール大学地質学・地球物理学助教授のノア・プラナフスキー氏、カリフォルニア大学リバーサイド校のメアリー・ドロサー氏、ハーバード大学のデビッド・ジョンストン氏である。
本記事は、 エール大学ニュースとの協力により掲載されています。本記事の掲載は、世界経済フォーラムが記事の見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：ジム・シェルトン氏は、エール大学の科学・医療分野担当シニア広報担当官である。
画像：バラクーダの群れが泳いでいる。REUTERS/David Loh.
