Establishment of key marker dataset of Beppu Bay sediments for ratification of the Anthropocene GSSP

• Project/Area Number: 21H01170
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17030:Human geosciences-related
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 加 三千宣 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 准教授 (70448380)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 文紀 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 特任教授 (00357071) ; 土居 秀幸 京都大学, 情報学研究科, 教授 (80608505) ; 坂口 綾 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00526254) ; 大森 貴之 東京大学, 総合研究博物館, 特任研究員 (30748900) ; 松岡 數充 地方独立行政法人大阪市博物館機構(大阪市立美術館、大阪市立自然史博物館、大阪市立東洋陶磁美術館、大阪, 大阪市立自然史博物館, 外来研究員 (00047416)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
• Keywords: 人新世 / GSSP / 別府湾堆積物 / DNA層序 / 標準模式地 / 環境DNA / 放射性核種 / 渦鞭毛藻

Outline of Research at the Start

人新世（Anthropocene）は、Crutzen博士・Stoermer博士の提案以降、様々な分野で広く使われるようになったが、未だ地質学的に定義されたものではない。その根拠となる地層境界の世界標準模式地、いわゆるGSSPが決まっていない。本研究では、人新世の始まりを特徴づける人新世キーマーカー層序のデータセットを別府湾堆積物において構築し、人新世GSSPとして別府湾海底堆積物が選定されるにふさわしい地層かを明らかにする。またGSSPの決定機関に積極的に働きかけ、日本の別府湾堆積物が人新世のGSSPに選定されることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

2023年度では、DNA層序を中心に解析を進めてきた。過去2000年分のカタクチイワシの遺伝的多様性の時代的変化を明らかにし、人新世境界での遺伝的多様性の変化の有無を調べた。ハプロタイプ組成は、1350年，1750年，1950年頃にハプロタイプの多様度が低下し、1350年頃にはやや長い温暖期の後の寒冷化によって祖先型の幾つかのハプロタイプが検出されなくなった。1750年頃には、それまで検出されていたおそらく寒冷条件下に強い外洋の太平洋系群に相当するハプロタイプが少し温暖になることで認められなくなる。1950年頃では，瀬戸内海系群の春季発生群に相当するハプロタイプ、沿岸部の太平洋系群のような長年検出されてきたハプロタイプがみられなくなった。人新世に入って、富栄養化・漁獲圧など人為攪乱強度が増した結果、ハプロタイプ組成が変化したかもしれない。人が種の遺伝的多様性を変えたシグナルの一つを見ている可能性がある。
残念ながら、別府湾サイトは、GSSPには選ばれなかったが、Anthropocene Working Groupにおいて最得票数でGSSPを補助する標準補助境界模式地に選ばれることになった。一方で、他の候補サイトを圧倒するプロキシデータセットの構築によって、人為痕跡数の急増ポイントを1953年に見出し、これが、明確な人新世－完新世境界であることを示した。これまで、プロキシごとに人為痕跡が地層中に現れる年代が大きく異なり、真の人新世の始まりがいつかを明確に答える術がなかったが、この人為痕跡数の急増に着目したアプローチによって、その始まりの年代を明確に示すことができた。得られた成果は、The Anthropocene Review等の国際誌、INQUAローマ大会や日本地球惑星科学連合等の多数の国内外の学会で発表し、NHKスペシャル等のメディアを通じて多数紹介された。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Australian National University(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] University of Leicester/University College London(英国)
• [Int'l Joint Research] Idaho State University(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Regina(カナダ)
• [Int'l Joint Research] University of Regina(カナダ)
• [Int'l Joint Research] The Australian National University(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] Idaho State University(米国)
• [Int'l Joint Research] Haus der Kulturen der Welt/Max Planck Institute(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] Idaho State University(米国)
• [Journal Article] Reconstructing the chronology of the natural and anthropogenic uranium isotopic signals in a marine sediment core from Beppu Bay, Japan (2023)
  • Author(s): Takahashi, H., Sakaguchi, A., Hain, K., Wiederin, A., Kuwae, M., Yamasaki, P., Sueki, K.
  • Journal Title: Heliyon Volume: 9 Issue: 4 Pages: e14153-e14153
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14153
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sedimentary DNA can reveal the past population dynamics of a pelagic copepod (2023)
  • Author(s): Kai Nakane, Xin Liu, Hideyuki Doi, Gael Dur, Michinobu Kuwae, Syuhei Ban, Narumi Tsugeki
  • Journal Title: Freshwater Biology Volume: － Issue: 11 Pages: 1917-1928
  • DOI: 10.1111/fwb.14096
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Microplastics in the Marine Sediments − the Implication of the Start of Anthropocene for Studies on Microplastic (2023)
  • Author(s): 加 三千宣, 彼末 成樹
  • Journal Title: Bulletin on Coastal Oceanography Volume: 61 Issue: 1 Pages: n/a
  • DOI: 10.32142/engankaiyo.2023.8.007
  • ISSN: 1342-2758, 2434-4036
  • Open Access
• [Journal Article] 別府湾の海底堆積物に記録された人新世境界 (2023)
  • Author(s): 加 三千宣
  • Journal Title: Ocean Newsletter Volume: 546 Pages: 4-5
  • Open Access
• [Journal Article] 地質時代としての人新世の定義 (2023)
  • Author(s): 加 三千宣, 齋藤文紀
  • Journal Title: 科学 【特集】人新世：科学の挑戦と社会の変革 岩波書店 Volume: 93 Pages: 1020-1022
• [Journal Article] A 75-year history of microplastic fragment accumulation rates in a semi-enclosed hypoxic basin (2023)
  • Author(s): Hinata Hirofumi、Kuwae Michinobu、Tsugeki Narumi、Masumoto Issei、Tani Yukinori、Hatada Yoshio、Kawamata Hayato、Mase Atsuomi、Kasamo Kenki、Sukenaga Kazuya、Suzuki Yoshiaki
  • Journal Title: Science of The Total Environment Volume: 854 Pages: 158751-158751
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.158751
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Beppu Bay, Japan, as a candidate Global Boundaries Stratotype Section and Point for an Anthropocene series (2022)
  • Author(s): Kuwae, M., Finney, B. P.,.. Hirose, K., Suzuki, H. and Saito, Y.
  • Journal Title: Behavior of Radionuclides in the Environment Volume: 20530196221135077 Issue: 1 Pages: 1-38
  • DOI: 10.1177/20530196221135077
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Plutonium isotopes in the North Western Pacific sediments coupled with radiocarbon in corals recording precise timing of the Anthropocene (2022)
  • Author(s): Yokoyama Yusuke、Tims Stephen、Froehlich Michaela、Hirabayashi Shoko、Aze Takahiro、Fifield L. Keith、Koll Dominik、Miyairi Yosuke、Pavetich Stefan、Kuwae Michinobu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 10068-10068
  • DOI: 10.1038/s41598-022-14179-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reconstruction of the Eukaryotic Communities in Beppu Bay Over the Past 50?Years Based on Sedimentary DNA Barcoding (2022)
  • Author(s): Segawa Yudai、Yamamoto Masanobu、Kuwae Michinobu、Moriya Kazuyoshi、Suzuki Hitoshi、Suzuki Koji
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences Volume: 127 Issue: 6
  • DOI: 10.1029/2022jg006825
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The record of sedimentary spheroidal carbonaceous particles (SCPs) in Beppu Bay, southern Japan, compared to historical trends of industrial activity and atmospheric pollution: Further evidence for SCPs as a marker for Anthropocene industrialization. (2022)
  • Author(s): Inoue J, Takenaka N, Okudaira T, and Kuwae M.
  • Journal Title: The Anthropocene Review Volume: - Issue: 2 Pages: 541-555
  • DOI: 10.1177/20530196221076577
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human-induced marine degradation in anoxic coastal sediments of Beppu Bay, Japan, as an Anthropocene marker in East Asia (2022)
  • Author(s): Kuwae, Michinobu, Tsugeki, Narumi K., Amano, Atsuko, Agusa, Tetsuro, Suzuki, Yoshiaki, Tsutsumi, Jun, Leavitt, Peter R., Hirose, Kotaro
  • Journal Title: Anthropocene Volume: 37 Pages: 100318-100318
  • DOI: 10.1016/j.ancene.2021.100318
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Marine Environmental Change Induced by Anthropogenic Activities From a Viewpoint of Aquatic Palynomorph Assemblages Preserved in Sediment Cores of Beppu Bay, West Japan. (2022)
  • Author(s): Matsuoka K, Kojima N and Kuwae M.
  • Journal Title: Frontiers in Marine Science Volume: 9
  • DOI: 10.3389/fmars.2022.843824
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 層序学上の人新世の始まり (2023)
  • Author(s): 加 三千宣・齋藤文紀・横山祐典・槻木玲美・土居秀幸
  • Organizer: 日本第四紀学会2023年大会
• [Presentation] 層序学上の人新世の開始年代 (2023)
  • Author(s): 加 三千宣
  • Organizer: 日本地球化学会年会
  • Invited
• [Presentation] 別府湾における過去70年間の微細マイクロプラスチックの海底沈積量 (2023)
  • Author(s): 加 三千宣・増原拓馬・日向博文
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [Presentation] 地球環境の限界、人新世とエスチュアリー (2023)
  • Author(s): 齋藤文紀
  • Organizer: 日本学術会議中国・四国地区会議 学術講演会「地方大学の持続可能な開発目標（SDGs）へのアプローチ」
• [Presentation] 別府湾海底に堆積するマイクロプラスチック量の数値計算－1993年，2004年，2013年夏季の比較－ (2023)
  • Author(s): 日向 博文、笠毛 健生、真瀬 充臣、松浦 由依、加 三千宣、槻木 玲美
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [Presentation] 人新世の正確なタイミングを記録する別府湾の極微量プルトニウム同位体と石垣島サンゴ骨格の放射性炭素 (2023)
  • Author(s): 横山 祐典、Tims Stephen、Froehlich Michaela、平林 頌子、阿瀬 貴博、Fifield L Keith、Koll Dominik、宮入 陽介、Pavetich Stefan、加 三千宣
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2023年大会
• [Presentation] A rapid increase in anthropogenic fingerprints in the Beppu Bay stratigraphy as a potential marker of the onset of the Anthropocene (2023)
  • Author(s): Kuwae, M., Finney, B.P., Shi, Z., Sakaguchi, A., Tsugeki, N., Omori, T., Agusa, T., Suzuki, Y., Yokoyama, Y., Hinata, H. et al.
  • Organizer: JpGU 2023 meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The Application of Long-Lived Anthropogenic Uranium Isotopes to Geoscience Research (2023)
  • Author(s): Sakaguchi, A., Takahashi, H., Hain, K., Wiederin, A., Kuwae, M., Takaku, Y., Shinya, Y., Suek, K.
  • Organizer: JpGU 2023 meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Cumulative numbers of anthropogenic fingerprints as a potential marker of the onset of the Anthropocene, an example of the Beppu Bay stratigraphy. (2023)
  • Author(s): Kuwae, M., Finney, B.P., Shi, Z., Sakaguchi, A., Tsugeki, N., Omori, T., Agusa, T., Suzuki, Y., Yokoyama, Y., Hinata, H., et al.
  • Organizer: INQUA Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Asian deltas/estuaries and the Anthropocene (2023)
  • Author(s): Saito, Y.
  • Organizer: The Seventh Biennial Conference of East Asian Environmental History (EAEH2023), Association for East Asian Environmental History, and others / IBS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GSSPs and the Anthropocene: Present status (2023)
  • Author(s): Saito, Y.
  • Organizer: The Seventh Biennial Conference of East Asian Environmental History (EAEH2023), Association for East Asian Environmental History, and others / IBS
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The record of spheroidal carbonaceous particles (SCPs) in Beppu Bay sediments: Further evidence for SCPs as a marker for Anthropocene industrialization (2023)
  • Author(s): Inoue, J., Takenaka, N., Okudaira, T., Kuwae, M.
  • Organizer: JpGU 2023 meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Reconstruction of Holocene provenance and delivery mass of change in Beppu Bay in using mineral composition (2023)
  • Author(s): Maruyama, A., Irino, T., Ken, I., Yamamoto, M., Kuwae, M., Takemura, K.
  • Organizer: JpGU 2023 meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comprehension of Species Compositions Using Environmental DNA Metabarcoding in Beppu Bay Sediment (2023)
  • Author(s): Numa, C., Doi, H., Saito, T., Tsugeki, N., Nakane, K., Kuwae, M., Hirahashi, Y.
  • Organizer: The eDNA Society International Meeting 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Beppu Bay (2022)
  • Author(s): Kuwae, M.
  • Organizer: Presentation of six GSSP candidate sites, “AnthFlor”, SQS-sponsored International Symposium on the Anthropocene
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 人新世の始まりを示す海底堆積物中のマイクロプラスチックとその意義． (2022)
  • Author(s): 加 三千宣
  • Organizer: 沿岸海洋シンポジウム「海洋プラスチック動態研究の最前線」
• [Presentation] Beppu Bay sediments for the GSSP candidate of Anthropocene. (2022)
  • Author(s): Kuwae, M., Saito, Y., Tsugeki, N.K., Leavitt, P.R. et al.
  • Organizer: Anthropocene Working Group, A Scientific Forum.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 70-year history of microplastic sedimentation flux recorded in the bottom sediment in a semi-enclosed bay. ME07 Marine microplastics: Occurrence, transport, effects, and solutions (2022)
  • Author(s): Hirofumi Hinata, Michinobu Kuwae, Issei Masumoto, Hayato Kawamata, Atsuomi Mase, Yoshiaki Suzuki, Narumi Tsugeki, Yoshio Hatada
  • Organizer: Ocean Science Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dataset of anthropogenic marker records reconstructed from the Beppu Bay sediments. (2021)
  • Author(s): Michinobu Kuwae, Narumi Tsugeki, Atsuko Amano, et. al.
  • Organizer: Meeting of the Anthropocene Working Group
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] 地学団体研究会 編 最新 地学事典 「人新世」を担当 (2024)
  • Author(s): 加 三千宣
  • Total Pages: 2046
  • Publisher: 平凡社
  • ISBN: 9784582115086
• [Book] 古生物学の百科事典 (2023)
  • Author(s): 日本古生物学会、西 弘嗣
  • Total Pages: 790
  • Publisher: 丸善出版
  • ISBN: 9784621307588
• [Remarks] NHK ETV特集 人新世 ある村にて
  • URL: https://www.nhk.jp/p/etv21c/ts/M2ZWLQ6RQP/episode/te/NZ885KX852/
• [Remarks] NHKスペシャル ヒューマンエイジ 人間の時代 第１集 人新世 地球を飲み込む欲望
  • URL: https://www.youtube.com/watch?v=ze38cxl-7JA
• [Remarks] 人新世の到来を示す国際標準となる地層の探求
  • URL: http://engan.cmes.ehime-u.ac.jp/engan/kandou/staff/kuwaelab/project-d1.html
• [Remarks] BEPPU BAY, JAPAN
  • URL: https://www.anthropocene-curriculum.org/the-geological-anthropocene/site/beppu-bay
• [Remarks] Earth Indices
  • URL: https://archiv.hkw.de/media/en/texte/pdf/2022_2/programm_2022/earth_indices_booklet.pdf
• [Remarks] 人新世の到来を示す国際標準となる地層の探求
  • URL: http://engan.cmes.ehime-u.ac.jp/engan/kandou/staff/kuwaelab/project.html