古熱帯地域における陸上のペルム紀末大量絶滅は海洋の大量絶滅よりも遅れて発生した

AIによる要旨翻訳

　ペルム紀末大量絶滅は顕生代の生命の危機の中で最も深刻なものであり、長らくシベリア・トラップ大火成岩地域の活動によって引き起こされた全球的な環境悪化が原因であると考えられてきた。しかし、この大量絶滅が海洋と陸上の両方で同時に起こったかどうかは議論が分かれている。本研究では、中国南西部の陸上から海岸遷移帯にかけてのペルム紀-三畳紀境界層から、高精度のジルコンU-Pb年代測定法による年代データを得た。その結果、カセイシア熱帯雨林の崩壊が海洋の大量絶滅の開始後に始まり、陸上の大量絶滅が高緯度地域ではペルム紀後期の終わり頃から、熱帯地域では三畳紀前期の初め頃までに進行し、約100万年の期間にわたって起こったことが示された。この緯度による年代の勾配は、表面温暖化の変化に関連しており、高緯度地域ではより劣悪な環境条件がより高い絶滅率に寄与した可能性がある。

論文オープン

Wu, Q. et al. 2024 The terrestrial end-Permian mass extinction in the paleotropics postdates the marine extinction

AIによる論文要旨

この論文は、地球史上最大の生物多様性の危機であるペルム紀末大量絶滅における海洋と陸上の生態系の崩壊のタイミングとメカニズムを調べるものです。中国南西部の熱帯地域に分布する陸上と海岸遷移帯の堆積物から高精度のジルコンU-Pb年代測定を行い、陸上の大量絶滅が海洋のそれよりも遅れて発生し、緯度によって時間的にずれがあったことを示しました。また、陸上の大量絶滅は短期的なものではなく、約100万年にわたって続いたことを示唆しました。この結果は、シベリア・トラップの大火成岩地域の噴火が引き金となったとする従来の仮説に疑問を投げかけ、陸上の生態系の崩壊には地域的な環境要因や生物間相互作用が重要な役割を果たした可能性があることを示唆しています。

以下は、本文の各章の要約です。

INTRODUCTION: この章では、ペルム紀末大量絶滅の背景と研究の目的を説明しています。ペルム紀末大量絶滅は、海洋と陸上の生物の約95%が絶滅したと推定される壊滅的な出来事でした。海洋の大量絶滅のタイミングや原因については多くの研究が行われていますが、陸上の大量絶滅についてはまだ不明な点が多くあります。特に、海洋と陸上の大量絶滅が同時に起こったのか、それとも時間的にずれがあったのか、という点は議論が分かれています。本研究では、中国南西部の熱帯地域における陸上と海岸遷移帯の堆積物から高精度の年代測定を行い、海洋と陸上の大量絶滅のタイミングとメカニズムを比較することを目的としています。

RESULTS: この章では、本研究で得られたジルコンU-Pb年代測定の結果を示しています。中国南西部の4つの地域から8つの火山灰層のサンプルを採取し、化学的に処理してジルコン結晶を抽出し、質量分析器で放射性同位体の比率を測定しました。その結果、火山灰層の堆積年代を高精度で推定することができました。その結果をもとに、各地域の堆積層の相関や化石記録と照らし合わせて、陸上の大量絶滅のタイミングを推定しました。その結果、陸上の大量絶滅は海洋のそれよりも遅れて発生し、緯度によって時間的にずれがあったことがわかりました。特に、熱帯地域では、海洋の大量絶滅の始まりから約14万年後に陸上の熱帯雨林が崩壊し、その後約100万年にわたって陸上の生態系の崩壊が続いたことが示されました。

DISCUSSION: この章では、本研究の結果をもとに、海洋と陸上の大量絶滅のメカニズムや影響について議論しています。海洋の大量絶滅は、シベリア・トラップの噴火によって引き起こされたと考えられていますが、陸上の大量絶滅は、海洋と同時に起こったとする仮説と、時間的にずれがあったとする仮説があります。本研究の結果は、後者の仮説を支持し、陸上の大量絶滅には地域的な環境要因や生物間相互作用が重要な役割を果たした可能性があることを示唆しています。例えば、高緯度地域では、気温の上昇や乾燥化によって植生が変化し、陸上動物の食物網が崩壊したと考えられます。一方、熱帯地域では、火山活動による大気汚染や海水準変動によって陸上植物の光合成が阻害され、熱帯雨林が崩壊したと考えられます。また、陸上の大量絶滅は短期的なものではなく、約100万年にわたって続いたことも示されました。これは、陸上の生物が海洋の生物よりも環境変化に対する適応能力が高かったため、絶滅のペースが遅かったと考えられます。しかし、長期的な環境悪化によって、最終的には陸上の生物多様性も大きく減少したと考えられます。

MATERIALS AND METHODS: 研究対象と年代測定法

この章では、中国南西部の陸域と沿岸のペルム紀-三畳紀境界層から採取した8つの火山灰層の詳細な位置と地質学的特徴を紹介している。また、これらの火山灰層から抽出したジルコン結晶の化学的消耗-同位体希釈-熱イオン化質量分析法（CA-ID-TIMS）によるU-Pb年代測定法の手順と結果を説明している。さらに、ベイズ統計学を用いた年代解釈モデルと層序モデルの構築方法についても述べている。