白亜紀の極地の森林

白亜紀極地林は、中生代末期（1億4500万～6600 万年前）の白亜紀末期に極地の緯度に生育した温帯林です。 [1]当時、地球の平均気温は約10℃（18℉）高く、二酸化炭素（CO2 ）濃度は約1000ppm（百万分率）で、現在の地球大気中の濃度の2.5倍でした。 [ 2]大気中の二酸化炭素濃度が高いことが、白亜紀の地球が顕著な温室効果ガスを排出し、地球全体の温度勾配が低かった主な原因の一つです。これは、両半球の高緯度地域が現在よりもはるかに暖かく、地球に氷床がなかったことを意味します。[2]

高温は海面からの水分蒸発によって地球の水循環を強化しました。当時の海面水位は現在よりもはるかに高く、大陸からの海水の浸食によって、広範囲にわたる浅い海と、一部には内海が形成されました。

白亜紀の極地森林

白亜紀には、温帯林が極地で繁栄していたが、[2]現在の高緯度地域の状況とは顕著な違いがあった。[3]夏の太陽光と冬の暗闇は、それぞれ約 5 か月間続いた。[4]この光の変化が極地の森林の構成と進化に影響を与えた。植物の化石の証拠は、北半球と南半球の両方で緯度 85 度まで古代の森林があったことを示唆している。過去 1 億年間のこれらの高緯度地域の優勢な植生は、白亜紀陸上革命として知られる時期に変化していた。白亜紀陸上革命の間、針葉樹、ソテツ、シダは選択的に被子植物と裸子植物に置き換えられ、高緯度地域の主要種となった。この白亜紀の温室世界では、北極の森林は主に落葉樹でしたが、南極で生育した森林は常緑樹の割合が高かったです。[3]

最初の被子植物の開花は1億2600万年前にオーストラリアに到達しました。[5]

森林の多様化

約1億3000万年前の白亜紀初期には、被子植物の大きな多様化が起こり、高緯度地域の森林に進化的変化をもたらしました。この被子植物の多様化は、花粉と蜜を集める昆虫の共進化的な多様化と関連しており、種分化の速度を高めました。[6]白亜紀末までに、極地森林地域の種は約50～80%多様化しました。[6]針葉樹、ソテツ、シダから被子植物への移行は、地域の極地気候への進化的適応を反映しており、海底拡大速度、海面上昇、地球温暖化といった他の要因も影響している可能性があります。

生態学的生産性

白亜紀における温帯の極方向への移動は、森林の一次生産性を高めました。高緯度から中緯度では、森林の生産性は低緯度地域の2倍でした。[2]これは、大気中の二酸化炭素濃度の高さと強く関連しています。[4]様々な二酸化炭素濃度下における落葉樹と常緑樹の成長に関する実験の結果は、異なる影響を示しています。

森林の純生産性に寄与する主な要因は4つある。二酸化炭素濃度、根の呼吸速度、気温、光合成である。二酸化炭素単独では、光合成の光補償点を下げて葉と根の呼吸を減少させる傾向があり、日中の炭素摂取量の純増加につながる。[4]根の呼吸の減少は根の成長を促し、養分と水分の吸収を改善する。二酸化炭素の影響に光合成が加わると、地域の気温に応じて、森林の生産性は劇的に増加する。4つの要因すべてが組み合わさることで、森林の生産性の純増加につながる。長寿命の常緑葉を持つ樹種は、成長期が長く、白亜紀の温帯極緯度で繁栄できるようにした樹冠発達などの適応により、二酸化炭素が豊富な環境で最も恩恵を受ける。[4]

化石化した森

極地の白亜紀の森林は、主に落葉針葉樹、シダ、被子植物、裸子植物で構成されていました。最も豊富で広範囲に分布していた植物は、ナンヨウミザクラとマキ科の針葉樹で、両半球に約80°広がり、常緑植物を生み出す樹冠の90％以上を占めていました。[2] [7]その他の針葉樹は、豊富ではあったものの、地域的な気候により、各半球の中低緯度に限定されていました。地球規模の気候が進化するにつれて、被子植物の台頭により、より高く成長し、最終的に日光をめぐる戦いに勝利することで、高緯度の針葉樹に圧力がかかりました。[2]被子植物種は、白亜紀中期までに優勢な樹種になりました。白亜紀後期までに、北半球と南半球の両方で温帯の気候が、さまざまな被子植物、そしてそれほどではないが針葉樹の急速な多様化と分布に理想的でした。北極付近の森林は主に常緑樹と落葉樹が混在していたが、南極付近の森林は主に常緑樹であった。[7]

ミュージアムレッジは、グロッソプテリス山の南西の肩で発見された化石木材の産地として有名です。[8]

古気候プロキシ

古気候指標（プロキシとも呼ばれる）は、過去の地球の気候がどのようなものであったかを教えてくれます。樹木年輪、深海コア、氷床コア、古土壌などの研究は、古気候を評価するための一般的なプロキシです。[9]

古温度測定

古気温復元の重要なツールは、水素や酸素などの安定同位体の同位体比質量分析データの解析です。中期白亜紀の海洋（プランクトン性／底生性）有孔虫とバルク炭酸塩同位体比に関する研究は、約1億年前から6600万年前にかけて継続的な温暖化期があったことを示唆しています。 [10]この時期、南半球高緯度地域の気温は16℃（61℉）と低く、32℃（90℉）と高くなっていました。[11]白亜紀北半球高緯度地域の気温は、保存状態の良い腕足動物と軟体動物の殻の酸素同位体分析から推定されました。気温変動は10℃から22℃（50℉から72℉）の季節変動に対応しています。[12]

白亜紀の木材に関する年輪年代学

化石化した樹木の年輪

白亜紀の年輪測定は、地球の様々な地域の気候がどのようなものであったかを示すことができます。白亜紀の化石木材の年輪や年輪のパターン分析は、主に古気候や森林の生産性を推測するために用いられます。年輪年代測定に有用な方法として、年輪年代学があります。[13]

化石木材に関する研究のほとんどは、過去の樹木の成長速度に関連するプロセスが現在のものと同一であると仮定しており、これは斉一説である。[14]この仮定に基づき、白亜紀の樹木の年輪から森林の生産性を推測することができる。低緯度地域における樹木の年間成長速度は現在よりも大幅に高かった。極地では、生産性は現在と比較してさらに大幅に向上していた。[2]高緯度地域の化石木材年輪の年輪年代学は、この時期に地球規模で温室効果のような気候条件が存在していたことを示唆している。[15]

参考文献

  1. ^ 「国際地層図」国際地層学委員会2013年1月. 2013年6月5日閲覧。
  2. ^ abcdefg Emiliano Peralta-Medina & Howard J. Falcon-Lang (2012). 「白亜紀の森林構成と生産性：地球規模の化石木材データベースから推定」.地質学. 40 (3): 219– 222. Bibcode :2012Geo....40..219P. doi :10.1130/G32733.1.
  3. ^ ab SJ Brentnall; DJ Beerling ; CP Osborne; M. Harland; et al. (2005). 「白亜紀の高CO2温室世界における極地森林の葉の寿命を決定づける気候的・生態学的要因」 . Global Change Biology . 11 (12): 2177– 2195. Bibcode :2005GCBio..11.2177B. doi :10.1111/j.1365-2486.2005.001068.x. PMID  34991284. S2CID  86089107.
  4. ^ abcd DJ Beerling & CP Osborne (2002). 「高CO2環境下における中生代極地森林の生理生態学」Annals of Botany . 89 (3): 329– 339. doi :10.1093/aob/mcf045. PMC 4233824 . PMID  12096745. 
  5. ^ 「花がオーストラリアに到達したとき：最初の花は1億2600万年前にオーストラリアに到達した」ScienceDaily . 2019年12月21日閲覧。
  6. ^ ピーター・R・クレーン著; Else Marie Friis & Kaj Raunsgaard Pedersen (1995)。 「被子植物の起源と初期の多様化」。自然。374 (6517): 27–33。書誌コード:1995Natur.374...27C。土井：10.1038/374027a0。S2CID  35852159。
  7. ^ ab HJ Falcon-Lang & DJ Cantrill (2001). 「南極アレクサンダー島、白亜紀中期の極地森林における葉の季節変化」. Geological Magazine . 138 (1): 39– 52. Bibcode :2001GeoM..138...39F. doi :10.1017/s0016756801004927. S2CID  129461955.
  8. ^ 「ミュージアムレッジ」. geonames.usgs.gov .
  9. ^ O. Nehza; KS Woo & KC Lee (2009). 「中期白亜紀の古気候の代理指標としてのテクスチャーと安定同位体データの組み合わせ：韓国南東部慶尚盆地の湖成ストロマトライトの事例研究」堆積地質学214 ( 1–4 ) : 85–99 . Bibcode :2007AGUFMPP11A0241N. doi :10.1016/j.sedgeo.2008.03.012.
  10. ^ KL Bice; TJ Bralower; RA Duncan; BT Huber; 他 (2002年7月14～17日). 白亜紀の気候と海洋のダイナミクス：IODPの将来展望. コロラド州フロリサント. 2008年7月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年6月6日閲覧。
  11. ^ Jing Zhou (2012).白亜紀中期の温室気候と海洋安定同位体：大循環モデル実験からの知見（博士論文）.ミシガン大学. hdl :2027.42/91495.
  12. ^ Yuri D. Zakharov; Olga P. Smyshlyaeva; Kazushige Tanabe; Yasunari Shigeta; et al. (2005). 「白亜紀における北半球高緯度地域における季節的気温変動：ロシア極東コリャーク高原タロフカ川流域のアルビアン期およびコニアシアン期浅海無脊椎動物の同位体証拠」白亜紀研究26 (1): 113– 132. Bibcode :2005CrRes..26..113Z. doi :10.1016/j.cretres.2004.11.005.
  13. ^ ジェーン・E・フランシス (1986). 「南極大陸産白亜紀・第三紀の木材における年輪とその古気候学的意義」(PDF) .古生物学. 29 (4): 665–684 .[永久リンク切れ]
  14. ^ Anne-Lise Brison、Marc Philippe、Frédéric Thevenard (2001). 「中生代の木材年輪は気候によって誘発されるのか？」Paleobiology . 27 (3): 531– 538. doi :10.1666/0094-8373(2001)027<0531:AMWGRC>2.0.CO;2. JSTOR  1558086. S2CID  130631945.
  15. ^ Beerling et al. , 1999 [要出典]

さらに読む

  • Harland, M.; JE Francis; SJ Brentnall & DJ Beerling (2007). 「北半球高緯度地域の白亜紀（アルビアン-アプチアン）針葉樹材：森林構成と古気候」『古植物学・花粉学評論』143 ( 3–4 ): 167– 196. Bibcode :2007RPaPa.143..167H. doi :10.1016/j.revpalbo.2006.07.005.
  • Hay, William W.; Robert M. DeConto; Christopher N. Wold; Kevin M. Wilson; et al. (1999). 「代替となる白亜紀全球古地理学」.白亜紀海洋／気候システム. 第332巻.アメリカ地質学会. pp.  1– 47. doi :10.1130/0-8137-2332-9.1. ISBN 9780813723327。 {{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)
  • ハウ、ジョディ（2003） 「南極アレクサンダー島の白亜紀中期の化石林」（博士論文）英国リーズ：リーズ大学。pp.  4.2-4.37 。
  • スパイサー, ロバート A. & アレクセイ B. ハーマン (2010). 「北極圏の後期白亜紀環境：植物化石に基づく定量的再評価」(PDF) .古地理学・古気候学・古生態学. 295 ( 3–4 ): 423– 442.書誌コード:2010PPP...295..423S. doi :10.1016/j.palaeo.2010.02.025.
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