天変地異なのに、なぜ「紀」の境目にならない？ 白亜紀の海洋無酸素事変【古生物】

こんにちは、前回の投稿から2か月も放置して自分でもドン引き中の浅川千です。

古生物ファンのなかには、白亜紀の途中に天変地異が起き、生物たちの劇的な入れ替わりがあったことをご存じの方も多いのではないでしょうか？

知れば知るほどとんでもないインパクトの大事件。なのになぜ、ジュラ紀と白亜紀のような「紀」の境目にならない？
……気になって調べてみました。

恐竜絶滅より前に、もう一つの天変地異

中生代の白亜紀後期、約9400万年前ごろに、海洋無酸素事変というとんでもない環境変動がありました。

その名の通り海の中から酸素が急激に減少したのですが、それはこの時代に起こった環境変動のごく一部。地球レベルで炭素循環や水循環、気温が激変したのです。

その前後の時代には、食物網のさまざまな段階で生物の衰退や絶滅が起こり、海でも陸でも大規模な生態系の入れ替わりが進みました。

代表的な例を見てみると…。

白亜紀末を待たずに消えた魚竜

イクチオサウルスに代表される魚竜は、約2億5000万年前の三畳紀前期に出現し、ジュラ紀にかけての大半の期間、海の生態系の頂点に君臨しました。

ところが魚竜は、白亜紀まで生き延びておきながら、白亜紀末の大量絶滅を待たずに姿を消します。

最終的な絶滅時期はおよそ9400万年前。海洋無酸素事変が起きた時期と近く、このころの大きな海洋環境変化との関係も議論されています。

海の王者はプリオサウルスからモササウルスへ交代

海洋無酸素事変の直前に海の王者だったと考えられるのが、プリオサウルス類。首長竜の仲間ですが、首が短くて頭が大きなタイプです。

三畳紀後期に出現したプリオサウルス類は、ジュラ紀に大型化して魚竜の覇権を脅かしながら台頭。そして、白亜紀前期の時点で海の生態系の頂点に君臨していたと考えられます。

その矢先に勃発したのが、海洋無酸素事変。プリオサウルス類は、ここで絶滅はしませんでしたが、その後は衰退へ向かい、約9000万年前以降は化石記録から消えます。

こうして魚竜やプリオサウルス類が姿を消し、大型捕食者の地位が空席になった海で、空白を埋めるようにモササウルス類が勢力を伸ばしていくことになります。

時代ごとのモササウルス類を比べると、徐々に大型化し、海の生態系の頂点へと上り詰めていく過程がうかがえます。

陸の王者はカルカロドントサウルスからティラノサウルスへ交代

ジュラ紀後期～白亜紀前期にかけて、陸の大型捕食者の地位にいたのは、カルカロドントサウルス類という獣脚類のグループ。北半球から南半球まで世界各地で繁栄していました。

後に陸上の覇者となるティラノサウルス類は、この時代にはまだ中型の捕食者にすぎませんでした。

しかし、約9400万年前の海洋無酸素事変の前後に、カルカロドントサウルス類は衰退し、約9000万年前には姿を消したと考えられます。

その後、北半球ではティラノサウルス類が大型化し、大型捕食者の地位を占めるようになっていきます。

ちなみに、南米ではメガラプトル類という獣脚類のグループが大型捕食者として栄えました。カルカロドントサウルス類が姿を消した後には、全長10m級に達するものまで現れます。

海洋無酸素事変が、これらの主役交代をどこまで引き起こしたのかはわかっていません。それでも、この事変を挟む時代には、海でも陸でも劇的な主役交代が進んでいました。

海洋無酸素事変とは

海洋無酸素事変などという大事件があったと、なぜわかるのか？　
そもそも、海から酸素が減ったのはなぜなのか？
地層に残された証拠から見てみましょう。

証拠は、黒い地層に残っていた

約9400万年前ごろ、世界各地の海でできた地層には、前後の時代に比べてひときわ黒い層が見つかります。黒色頁岩けつがんとよばれる泥岩です。

黒色頁岩ができるのは、大量の有機物が分解されずに堆積した時。その状況になるのは、どんな時でしょう？

海の中では、ふだんから大量の生物の遺骸が沈殿し、通常なら微生物の働きで分解されていきます。しかし、海水中の酸素が極度に乏しくなると、有機物が分解されにくくなり、その一部が海底に保存されやすくなります。

一度ではなかった、海の酸素危機

黒色頁岩は、ほかの時代にも見つかります。各地の地層記録を照合すると、広範囲で海の酸素が乏しくなる「海洋無酸素事変」は、地球史で何度も起きたことがわかります。

なかでも最も有名なのが約9400万年前の海洋無酸素事変で、一般にOAE2とよばれます。OAEはOceanic Anoxic Eventの略。2は、それ以前の白亜紀に起きた一群の海洋無酸素事変と区別する番号です。

なぜこんな災禍が起きた？

約9400万年前の海洋無酸素事変（OAE2）では、次のような連鎖が起きたと考えられます。

1. 大規模な火山活動などによって温室効果ガスが放出され、地球規模の温暖化が進んだ。

2. 温暖化すると海や地表からの蒸発が増え、大気中の水蒸気も増加。水循環が活発になり、雨や川による岩石の風化・侵食が進んで、陸上から海へ栄養分が運ばれやすくなった。

3. 海へ流れ込む栄養分が増えると、プランクトンなどが増えて有機物も増加。それを微生物が分解する過程で大量の酸素が使われ、海の酸素欠乏が広がった。

4. さらに、海水に酸素が溶けにくくなることや海洋循環の変化も重なり、酸素欠乏が拡大して生態系に大きな打撃を与えた。

……見れば見るほど、とてつもない天変地異。OAE2は80万年以上にわたったとする推定もあり、海洋を中心に多くの生物群で絶滅や大きな入れ替わりが起きました。

それにしても、温暖化は暑さだけの話ではなくて、水の巡りも変えるんですね。近年、日本で増えている極端な大雨にも、その影響が…。

9400万年前とは、規模も条件もまったく違います。それでも、豪雨のニュースが遠い昔の海の異変と地続きに見えてきませんか。

これほどの天変地異が、なぜ「紀」の境にならない？

地球の環境や生態系にこれほどの激変をもたらした約9400万年前の海洋無酸素事変（OAE2）も、地質年代では白亜紀の途中の出来事です。三畳紀・ジュラ紀・白亜紀といった「紀」の境目にはなっていません。

中生代の前後には、次の「紀」の境があります。

これらの境には、どんな痕跡が残されているのか？　
まずは、地質年代を区切る目印を見てみましょう。

紀の境目はどうやって決まるのか

紀の境目は、起きた事件の大きさで決まるわけではありません。地層に残る痕跡のうち、離れた地域どうしでも追跡・照合できる目印が重要になります。

代表的な目印には、こんなものがあります。

• 特定の生物の化石や活動の跡

• 地磁気が逆転した記録

では、この目印に注目して、中生代前後の四つの境界を見てみましょう。

中生代の終わり　白亜紀と古第三紀の境

最も有名な「紀」の境は、約6600万年前の白亜紀と古第三紀の境（K-Pg境界）でしょう。鳥類を除く恐竜やアンモナイトなど多くの生物が絶滅し、「紀」より大きな「代」の境――中生代と新生代の境にもなりました。

この境では、小惑星衝突にともなうイリジウムの異常濃集など、世界各地で追跡できる明瞭な痕跡が地層に残り、化石に記録された生物相も急変しています。

生物の歴史で何度もあった大量絶滅のなかでも、特に規模が大きな5回はビッグファイブとよばれます。白亜紀末の大量絶滅は、そのなかでも抜群の知名度でしょう。

ただし、絶滅の規模で見ると、さらに上の大量絶滅があったのです。

白亜紀末を凌駕する大量絶滅　ペルム紀と三畳紀の境

約2億5190万年前。ペルム紀と三畳紀の境（P-T境界）は、古生代と中生代を分ける境でもあります。

この節目に起きたのが、地球史上最大規模の大量絶滅。古生代の海で繁栄した三葉虫も、このとき完全に姿を消しました。

原因として有力視されているのが、現在のシベリアで起きた大規模な火山活動です。

そして地層には、炭素同位体比の大きな変化や生物相の激変など、世界各地で対比できる痕跡が残されています。

白亜紀と古第三紀の境、そしてペルム紀と三畳紀の境。「代」の境目ともなると、どちらにも地球史に残る大事件が刻まれています。

ここでもビッグファイブ　三畳紀とジュラ紀の境

では、「代」の境目ではない三畳紀とジュラ紀の境（T-J境界）はどうでしょう。ここにも、ビッグファイブのひとつに数えられる大量絶滅があります。約2億140万年前に起きた三畳紀末の大量絶滅です。

この大量絶滅の原因として有力視されているのが、当時のパンゲアで起きた巨大な火山活動です。その痕跡は現在、大西洋を挟んだ複数の大陸に残り、中央大西洋火成岩区（CAMP）とよばれています。

この時代の地層からは、炭素同位体比の大きな変化や生物相の交代など、地球規模の環境変化を物語る痕跡が確認されています。

またしても大量絶滅。これで三つ続きました。となれば、ジュラ紀と白亜紀の境にも、さぞ大事件が――。

資格なし？ジュラ紀と白亜紀の境

ところが、ジュラ紀と白亜紀の境（J-K境界）には、白亜紀と古第三紀の境やペルム紀と三畳紀の境のような巨大な環境変動や大量絶滅は知られていません。

もちろん、両時代を全体的に比べれば生物相は大きく変わりましたが、それは長い時間をかけてのこと。「地質年代の境界＝大事件の痕跡」ではないことを示す典型例といえるでしょう。

では、この境界を見分ける目印は何なのか。微小な海洋プランクトンの化石やアンモナイト、地磁気の変化など、さまざまな指標が検討されています。

意外な話はまだ続きます。

国際年代層序表では約1億4310万年前とされていますが、実はこの境界には、正式な基準点がまだありません。古生代以降では、そんな「紀」の境界は今やここだけです。

大事件がなくても「紀」の境。一方、あれほどの天変地異だった約9400万年前の海洋無酸素事変は、白亜紀の途中。ここまで聞くと、こちらも「紀」の境でよかったのでは、という気がしてきませんか……？

じつは「期」の境目に重なる海洋無酸素事変

約9400万年前の海洋無酸素事変（OAE2）は、「紀」の境ではなくても、地質年代の区分と無関係ではありません。さらに下の区分である「期」の境、具体的には白亜紀の中のセノマニアン期とチューロニアン期の境にほぼ重なります。

この付近の時代の地層には、炭素同位体の大きな変動、黒色頁岩の広がり、海洋生物相の変化が残っています。こうした海洋無酸素事変の痕跡は、世界各地の地層を照合する重要な手がかりになっています。

「紀」の境目になっていない大事件たち

大事件が起きたのに「格下」扱いされているのは、約9400万年前の海洋無酸素事変だけではありません。一例をあげると……。

• デボン紀後期の生物危機（約3億7200万年前ごろ～）　複数回あった生物危機の代表が、フラスニアン期とファメニアン期の境（F-F境界）付近の大量絶滅。海洋の無酸素化も広がり、海の生態系は大打撃を受けた。なんとビッグファイブのひとつ。それでも「紀」の境ではない。

• キャピタニアン絶滅事変（約2億6000万年前）　ペルム紀中期の終わりごろ（キャピタニアン期とウーチャーピンジアン期の境界付近）に起きた生物危機。こちらも「紀」の途中の出来事だった。

• カーニアン多雨事象（約2億3400万年～約2億3200万年前）　三畳紀後期のカーニアン期に起きた大規模な環境変動。気候と水循環が大きく変化し、多くの地域で降水量が増加した。恐竜の多様化が進んだ時期とも重なる。こちらにいたっては、「期」の境ですらない。

このほか、中生代の海洋無酸素事変だけを見ても、OAE2のほかにジュラ紀前期や白亜紀前期などで大規模なものが起きています。

ビッグファイブでも、「紀」の境になれるとは限らない。「期」の境ですらない大事件もある。

どうやら「事件の大きさ」と「地質年代の区切り」は、私たちが思うほど単純な関係ではなさそうです。

答えの鍵は、200年前にある

その謎を解くには、時計の針を200年ほど巻き戻す必要があります。

現在使われている「紀」の大枠が形づくられたのは、地質学が急速に発達した19世紀。たとえば白亜紀は1822年、ジュラ紀は1829年には、それぞれ現在につながる名称が使われ始めています。

当時の地質学者たちは各地の地層を調べ、その特徴を比較しながら、地球の歴史を少しずつ区分していきました。

それから約200年。年代を測定したり、岩石の成分を分析したりする技術が発達し、当時は見えなかった地球環境の激変も次々と明らかに。その間に受け継がれてきた地質年代は、世界共通の物差しとして定着してきたのです。

地層に残る痕跡は、今も時代を区切る重要な手がかり。ただ、どの痕跡を使い、どこに、どのような区切りを置くかには、こうした研究の歴史も関わっています。

あとから新しい大事件が見つかるたびに「紀」の境界を引き直したら――。

地球史の物差しそのものが、ころころ変わってしまいます。

もし今、地球史を区切り直したら？

では、ここからは少し空想を。

約9400万年前の大事件を知ったうえで、今初めて地質年代を区分するとしたら？　
OAE2は「紀」の境目になっていたでしょうか？

その前後には、海洋の化学、気候、プランクトン、海生爬虫類、そして陸上の大型捕食者にまで、大きな変化の痕跡が残されています。

もしかすると、約9400万年前を境に、別々の「紀」を置こうと考える研究者が現れたかもしれません。

もちろん、これは答えのない思考実験です。しかも、私たちがまだ知らない大事件は、地球の過去にいくつも眠っているはず。これからの研究で、新たな地球史の転換点が見つかることもあるでしょう。

考えてみれば、「紀」の大枠が形づくられ始めた19世紀前半、人類が知っていた地球の歴史は現在とはまるで違っていました。

• 「恐竜（Dinosauria）」という分類群の提唱――1842年

• ダーウィン『種の起源』出版――1859年

• ウェゲナー「大陸移動説」提唱――1912年

つまり、ジュラ紀という名前が使われ始めたころには、
「恐竜」という言葉すらない。
自然選択による進化論もない。
プレートテクトニクスも、まだない。

ましてや、深海底を掘る技術も、炭素同位体から太古の環境を読み解く技術もありません。

それでも人々は地層と格闘し、発見を積み重ねてきました。
恐竜がいたことも。
大陸が動くことも。

そして、約9400万年前、海から酸素が失われる大事件が起きていたことも――。

「ジュラ紀」「白亜紀」といった言葉を見かけたら、その境目をめぐる人間のドラマにも注目してみてください。

リスペクトが、あふれてきませんか？