始新世初期の気候最適期

前期始新世気候最適期（EECO ）は、前期始新世温暖極大期（EETM ）とも呼ばれ、[1]始新世における極めて温暖な温室気候の期間であった。EECOは新生代で最も高温が持続した期間であり、地球の歴史全体を通して最も高温であった期間の一つである。[2]

間隔

EECOは約5400万年から4900万年まで続きました。[ 1] EECOの始まりは、一般的に負のδ13Cエクスカーションとして知られる同位体的に軽い炭素の主要な地球化学的濃縮によって示され、超熱的なエオセン温暖極大期3（ETM3）を区切っています。[ 3 ]

気候

いくつかの気候モデルによると、EECO は世界平均地表温度が極めて高かったことが特徴で、[1] 23.2 ～ 29.7 °C と推定されており、平均推定値は約 27.0 °C でした。[4]北米では、年間平均気温は 23.0 °C で、大陸全体の年間平均降水量 (MAP) は約 1500 mm でした。[2]北米の年間平均気温範囲 (MATR) は最低 47 °C、最高 61 °C であった可能性がありますが、アジアの MATR は51 ～ 60 °C でした。[5]オカナガン高地は湿潤な中温気候で、同地域の生物気候学的分析から、年平均気温（MAT）は12.7〜16.6℃、寒冷月平均気温（CMMT）は3.5〜7.9℃、MAPは103〜157cmと推定されています。[6] グリーンリバー盆地とビッグホーン盆地の凝集同位体測定では、気温の季節性が高いことが確認されていますが、これは温室条件下では気候が均一であるという気候学的予測と矛盾しています。[7] [8]グリーンリバー層の湖水温は28℃〜35℃で、[9]湖沼の光合成層にはユーキシニアが優勢でした。[10]カリフォルニア州サンディエゴ郡の堆積物ではMAPが1100 ± 299 mmと記録されており、暁新世-始新世温暖極大期の地域よりも著しく乾燥しています。[11]シーモア島沖の海面水温（SST）は約15℃でした。[12]アジア、アフリカ、南極の高地では標高依存の温暖化（EDW）が見られ、北米とインドでは標高依存の冷却（EDC）が見られました。[13]

緯度方向の気候勾配は一般的に小さくなっていたと考えられており、これは主に地球表面全体のアルベド差の減少によるものである。[14] SSTは緯度方向の温度勾配が緩やかだったとよく考えられているが、これは化石化した底生有孔虫の埋没によって引き起こされた酸素同位体の再平衡による結果である可能性が高い。[15] EECO期間中の気候感度は低かった。 [16]

気候モデルシミュレーションでは、 EECOの観測された温室状態を再現するために、大気中の二酸化炭素濃度が約1,680ppmであると示されていますが[17] 、地球化学プロキシは700～900ppmと示唆しています。[18]イチョウの葉の気孔密度は、 p CO2が産業革命以前のレベルの2倍以上であったことを示唆しています。[19]さらに、始新世初期のメタン濃度は、現在よりもかなり高かった可能性があります。[20]

EECO期における水循環の性質については議論の余地がある。ドイツの泥炭地から得られた証拠は、乾燥と湿潤が交互に繰り返され、非常に変動が激しかったことを示唆している。[21]チベットのゴンジョ盆地における水文気候の変動は、主に軌道離心率の周期によって制御されていた。[22]一方、北米の証拠は、EECO期における水文循環は促進されたものの、それ以前の超温暖期とは異なり、比較的安定していたことを示唆している。そして、この安定した水文気候は、湖沼における有機炭素の埋没率を高めることで、最終的にEECOを終焉させた可能性がある。[23]

原因

EECOに先立って、後期暁新世と前期始新世には長期的な温暖化傾向が見られました。[24]これは、前期始新世におけるエオセン温暖極大期2 （ETM2）とETM3を含む一連の激しい超温暖化イベントによって開始されました。[25]

南チベットの火山岩 層であるパナ層の堆積は、超噴火の産物である可能性があり、EECOを引き起こした大気への過剰な炭素フラックスの発生源として提案されています。[26]他の研究では、温室効果ガスレベルの上昇は、堆積盆地での石油生成の増加と海洋炭素の換気の強化に起因するとされています。[27]

生物学的影響

被子植物陸上革命の最終段階はEECOの間に起こった。[28] EECOの超温室気候は、北米の陸上バイオームにおいて広範な植物の多様化と生息地の複雑性の増加を促した。[2] EECOの高温多湿の条件は、着生コケ植物の進化を促進した可能性があり、 Lejeuneaceae科の最古の種は、EECOに遡るCambay琥珀の化石から記載されている。 [29]ブリティッシュコロンビア州とワシントン州のオカナガン高地は、EECOの終焉後に、温帯に適応した植物の新しく進化した系統がそこから放射状に広がった生物多様性のホットスポットとなった。[30]

気候は温暖で、ヤシやヤシ甲虫がブリティッシュコロンビア州とワシントン州の高地に生息することができた。[31]エルズミーア島には基底的霊長類が生息するようになり、[32]カナダの西北極圏にはワニ形類が生息した。[33]北米におけるワニ形類の多様性は非常に高かった。[34] EECOに至るまでの期間は、ワイオミング州ビッグホーン盆地における哺乳類の多様性の増加が特徴的だった。[35]北米全体で、EECOの温暖さと湿度により植物の多様性と生息地の複雑性が高まり、それが哺乳類の多様性の増加につながった。EECOの終焉は、ブリジリアン崩壊として知られる哺乳類の多様性の低下を引き起こした。[36]

北ヤクートはマングローブに覆われていました。[37] モンゴルでは湿潤現象が起こり、低木地帯が森林に変化し、地元の山火事の発生率が大幅に減少しました。[38]

南アメリカでは、EECOはイタボリア 南アメリカ陸生哺乳類時代と一致していた。[39] 帯状動物はEECOの過程で多様化した。[40]

アフリカでは、EECOの終了によりヒアエノドン類の入れ替わりが起こり、ヒアエノドン類の亜科の豊富さが増加しました。[41]

当時南緯60～65度に位置していたオーストラリア・南極湾の北縁は、湿潤熱帯低地植生に覆われていました。[42] ニパ花粉はオーストラリア南東部の堆積物に記録されています。[43]

アペクトディニウムは海で豊富になり、EECOの生層序マーカーとしてよく使用されています。[44]現在のイタリア北東部にある中央テチス海は、サンゴの多様性のホットスポットであり、その中光性のデルタ環境が避難所として機能していました。[45]シャツキー海膨では、プランクトン性有孔虫のモロゾベラと チロゲンベリナの量が減少しました。アカ​​リニナがこの地域で優勢なプランクトン性有孔虫になりました。[46]モロゾベラは、EECO全体で右巻きから左巻きに巻き替えられました。[47]広塩性渦鞭毛藻のホモトリブリウムは、EECOの初期から中期にかけてニュージーランドのワイパラで過剰になり、表層水の顕著な成層化と塩分濃度の上昇を反映しています。[48]石灰質ナノプランクトンの生産性は増加した。[49]赤道域の大西洋と太平洋では、EECOのピーク時にToweiusが2期にわたって減少した。Discoasterがピークに達した一方で、Campylosphaera、Umbilicosphaera、Calcidiscusも繁栄した。これらの地域におけるEECOの終焉は、これらの減少とReticulofenestraの増加によって特徴づけられた。[50]

地質学的影響

EECOは、深海循環による盆地間分別作用によってチャート堆積量の増加を引き起こし、北大西洋におけるシリカ濃度の上昇を引き起こしました。その結果、シリカの直接沈殿と粘土鉱物による吸収が促進されました。 [51]赤道太平洋には、EECO中に堆積したチャート堆積物が広範囲に見られます。[52] EECOはまた、海緑石の堆積量の増加も特徴としていました。 [53 ]北極では、海底高地の頂上に炭酸塩台地が形成されました。[54]

現在の地球温暖化との比較

EECOのp CO2値は、人為的な温室効果ガスの排出が今後3世紀にわたって抑制されずに続けば到達する可能性があるため、EECOは人類による化石燃料の燃焼によって生じる地球の将来の気候のハイエンド予測のアナログとして使われてきた。 [55]代表的濃度経路8.5（RCP8.5）排出シナリオに基づくと、西暦2150年までに、世界の多くの地域の気候はEECO時の状況に似たものになるだろう。[56] Leeら（2021）の1つのシナリオでは、EECOに匹敵する状況が西暦2300年までに発生する可能性があることが示唆されている。[57]

参照

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