日本海学グループ支援事業

2005年度 「完新世(過去1万2千年間)における日本海の深層水循環の変動に関する研究」


2005年度 日本海学研究グループ支援事業(2005年度中間報告)

参考;2004年度中間報告

板木 拓也

1.はじめに

 日本海の深海は、豊富な魚介類などの水産資源を有し、また、最近では深層水そのものが活用されるなど、日本海側の産業を支える重要な役割を果たしている。 ところが最近の海洋観測データは、日本海の深海環境が変化しつつあることを指摘している。すなわち、地球温暖化にともなって深海への酸素の供給が減少しているという。このまま酸素供給がストップしたままであれば、数百年後には日本海の深海は深刻な酸素欠乏が引き起こされてしまう可能性も指摘されている。 今後の日本海の環境変化を予測するためのひとつの手段として、過去に実際に起こった環境を参考にすることは意味がある。たとえば、今から7千年ほど前(縄文時代)は現在よりも温暖な環境であったと考えられている。このような時期に深海がどのような環境であったのかは十分に理解されているとは言い難い。 そこで本研究では、未だ十分に解明されていない1万2千年前以降の日本海の深海環境を堆積物中のプランクトン化石(放散虫)から復元することを目的とした。この時代は完新世と呼ばれ、人類が農耕をはじめた時期でもある。また、それ以前に比べると比較的に気候が安定しているとされている。安定しているとはいっても小規模の気候変動が繰り返されており、このような変化が深海環境に与える影響を環境変動に敏感な化石群集から捉えることが可能と考えられる。以下に平成17年度の研究成果について報告する。

2.堆積物の年代測定

 本研究では、海底から採取されたコア(堆積物の柱状試料)に保存されている微化石(放散虫および有孔虫)の分析を行う。コアは、安定して堆積物が供給される環境であれば、上位ほど現在に近く、深くなるほどに古い時代の堆積物ということになる。従って、各深さで微化石を分析すれば、それらの群集組成の時代変化を追うことが可能となる。 ここで最も重要なことのひとつは、コアに年代を入れることである。本研究では、堆積物に含まれる貝化石または有孔虫化石を拾い出し、 加速器質量分析計を用いてその放射性炭素年代を測定することで年代を得ることに成功した。放射性炭素年代法とは、化石の骨格の炭素に含まれている放射性炭素(14C)を測定し、その半減期(5730年)から、生物が生きていた時代を見積もる手法である。この分析に加速器質量分析計を用いることで、有孔虫のような僅かな試料でも放射性炭素年代の測定が可能となった。

表1.本年度に測定されたコアGH872-308の放射性炭素年代
  暦年は2σ
層準
(cm)
測定年代
(年前)
歴補正年代
(年前)
測定材料
91-93 6550±40 6889 - 7148 底生有孔虫
131-133 8690±50 9148 - 9448 底生有孔虫
182 9770±50 10478 - 10731 貝殻
226 10960±70 12199 - 12764 貝殻

 表1には、平成17年度の事業において、コアGH872-308の4層準(貝化石2層準と有孔虫化石2層準)から得られた結果を示す。このコアは、旧工業技術院地質調査所が1987年に鳥取沖(北緯35度58分、東経134度24分、水深316m地点)で採取したものである。得られた年代値(測定年代)は、太陽活動の強さや海洋循環などの影響を受けて実際の年代値とは幾分異なる。実際の年代値を知るためには、これらの影響を考慮する必要がある。これを暦年補正という。本研究では、暦年補正はインターネット上の補正プログラムCalib 5.0.2を用い、⊿R値は日本海の平均的な値"44±24"を入力して換算された。

図1.浮遊性有孔虫(Planktonic foram)、底生有孔虫(Benthic foram)、貝化石(Shell)の放射性炭素年代測定に基づくコアGH872-308の堆積速度の変化。年代値は2σの幅をもたせて示してある。

 図1には、平成16年度事業で得られた3層準の年代値も加え、堆積物の深度に対する堆積年代の関係を示す。226cmの貝殻を基にした年代値は堆積速度を示す直線から幾分離れており、再堆積または生物擾乱などの影響を受けた貝殻を測定した可能性がある。図からも明らかなように、約9500年前を境界にして、それよりも下位では堆積速度が著しく速い。これは、最終氷期が終わって海水準が急激に上昇し、それにともなって陸源砕屑物の日本海への供給が増加したことと関係していると考えられる。 本コアには2つの広域火山灰K-AhとU-Okiがそれぞれ深度0~104cmと166cm狭在している 。これらの火山灰は、それぞれ約7300年前および10700年前に噴火したと考えられている。放射性炭素年代に基づく堆積速度からもこれらが7300年前と10000年前の層準にそれぞれ対応しており、この堆積速度の妥当性がわかる。

3.放散虫化石

 3本のコアGH872-308、GH93-820、D-GC6に保存されている放散虫化石を詳細に観察した。これらのコアからは、これまでに合計約300枚の顕微鏡スライドが作成され、現在までに200枚程度の観察を行った。そして、過去約1万2千年間に認められた全ての放散虫種について1000枚以上の写真を撮影し、それらの分類学的な検討を行った。これによって、現在までに全部で188種の放散虫が日本海に存在することを明らかにした。その一部は、放散虫を扱ったWeb site「Radiolaria.org」で見ることが出来る。

図2.コアGH872-308(鳥取沖水深316m)とDGC6(鳥取沖水深932m)に記録されたDctyocoryne spp.とコアGH93-820(青森沖水深3200m)に記録されたActinomma borealeの頻度変化。前者は対馬海流の強弱を示す温暖種、後者は日本海の2000m以深の深海に生息する。橙色の帯は、温暖種が増加する期間。

 図2には、3本のコアに記録された放散虫変化の一例を示す。Dctyocoryne spp.は、現在は赤道太平洋の表層で多産する熱帯性の放散虫で、その頻度変化は対馬海流の強弱と密接な関係がある。一方、Actinomma borealeは日本海の2000m以深に特徴的に生息しており、深海の低温で酸素に富んだ水塊を思考している。ここからも明らかなように、完新世の中期(8千~6千年前)と後期(2千年前以降)には温暖種が増加し、一方で深海種が減少している。これは、著しい温暖化が日本海深海に生息する生物に影響を与えていることを示唆しており、恐らくは深海への酸素輸送が減少したことに起因した可能性が高い。 また、コアGH93-820からは、深海に生息するActinommidae科放散虫の複数の個体が互いに連結した形態を多数発見した(図3)。このような形態は、これまでノルウェーのフィヨルドで報告されていたが、今回の発見はそれ以外の地域での最初の報告となる。ノルウェーのフィヨルドでは僅かに1例が報告されたに過ぎないが、日本海では検討した2本のコアだけでも104例もの連結形態が認められた。さらに、3個体の連結や異なる幼体と成体の連結などの特殊な例も認められ、これらに関しては世界で初めての報告となる。 これらの連結の特徴などから、謎の多い放散虫の生態について言及することが期待される。また、連結形態の多産は、日本海の深海環境がActinommidae科放散虫の適応環境として最適であることを示唆しており、日本海の深海環境の復元に重要な情報を与えるものと考えられる。

図3.日本海で発見された2つの個体が互いに連結した形態。全ては同じ種であるが、幼体と成体が連結するなど、様々な組み合わせが認められた。このような連結形態の産出は、本種の適応している深海が、この種にとって非常に適応しやすい環境であったことを示唆している。