生物の進化・絶滅・回復と酸素環境・気候変動の関係の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25247084
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 海保 邦夫 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00143082)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 大量絶滅 / 大進化 / 酸素 / 土壌流出 / すす / 大気海洋 / バイオマーカー / 気候変動

Outline of Annual Research Achievements

[事件１] 39億5000万年以上前の浅海成堆積岩から生物起源の有機分子を初めて検出した。これらの有機分子は分岐アルカンとスクアランが異常に多いことと、炭素数が奇数の分岐アルカンとn-アルカンが異常に少ないという点で35億年前以降には見られない組成を示す。スクアランは非生物的に作り出すことは困難である。
[事件２] 堆積有機分子の酸素指標は40億年前と35億年前は無酸素環境で、27億年前にはローカルに酸化環境が存在し、25億年前に酸素が存在し, 24―23億年前に酸素量の極大を示した。約23億年前の全球凍結直後に極端温暖湿潤化を捉えた。[事件３] さらに、6億3千万年前の全球的凍結時は海洋無酸素を示し、エディアカラ紀―カンブリア紀初期の多細胞動物の進化と呼応して、３段階でより深い海へ酸素が入って行く様子を捉えた。エディアカラ紀末のエディアカラ生物群の絶滅時は海洋無酸素事件が起きた。
[事件４] デボン紀後期とデボン紀―石炭紀境界の大量絶滅時の陸上維管束植物の植生崩壊と土壌流出を捉えた。
[事件５] ペルム紀最後期―三畳紀初期の水深別海洋酸素構造変化を明らかにし、ペルム紀末大量絶滅の主因は表層水中の酸素と生物必須元素の不足とした。
[事件６] 白亜紀―古第三紀境界の恐竜の絶滅は小惑星の衝突が原因であるが、そのプロセスが不明であった。有機分子と大気海洋モデル計算により、衝突クレーター内の有機物が燃焼し、そのすすが成層圏にエアロゾルを形成し、太陽光を吸収して、中高緯度の気温低下と低緯度の降水量減少を起こし、恐竜が絶滅しワニが生き残ったことを初めて示した。一方、海では、表層水温減少と光合成帯の縮小により、アンモナイトなどの絶滅が説明できた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Secular changes in environmental stresses and eukaryotes during the Early Triassic to the early Middle Triassic (2016)
  • Author(s): Ryosuke Saito, Kunio Kaiho, Masahiro Oba, Jinnan Tong, Zhong-Qiang Chen, Satoshi Takahashi, Jing Chen, Li Tian, Raman Kumar Biswas
  • Journal Title: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology Volume: 451 Pages: 35-45
  • DOI: org/10.1016/j.palaeo.2016.03.006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Predominance of archaea-derived hydrocarbons in an Early Triassic microbialite. (2015)
  • Author(s): Saito, R., Kaiho, K., Oba, M., Fujibayashi, M., Tong, J., Tian, L.
  • Journal Title: Organic Geochemistry Volume: 85 Pages: 66-75
  • DOI: doi:10.1016/j.orggeochem.2015.05.004
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Predominance of archaea-derived hydrocarbons in an Early Triassic microbialite.Redox conditions in the end-Early Triassic Panthalassa. (2015)
  • Author(s): Takahashi, S., Yamasaki, S., Ogawa, K., Kimura, K., Kaiho, K. et al.
  • Journal Title: Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. Volume: 432 Pages: 15-28
  • DOI: doi:10.1016/j.palaeo.2015.04.018
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Complete biotic and sedimentary records of the Permian-Triassic transition from Meishan section, South China: Ecologically assessing mass extinction and its aftermath. (2015)
  • Author(s): Chen, Z.Q., Yang, H., Luo, M., Benton, M.J., Kaiho, K., et al.
  • Journal Title: Earth-Science Reviews Volume: 149 Pages: 63-103
  • DOI: doi.org/10.1016/j.earscirev.2014.10.005
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Deep-sea Circulation Turnover Recognized in the Transition Period from the Warm Period to the Cool Period in the Cretaceous (2016)
  • Author(s): SHUSUKE OKAWARA, KUNIO KAIHO, MINORU IKEHARA
  • Organizer: Goldschmidt
  • Place of Presentation: Yokohama
  • Year and Date: 2016-06-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 35-34億年前と27-22億年前の地球表層の酸素増加 (2016)
  • Author(s): 海保邦夫・片山悠貴・川瀬智大・Wladyslaw Altermann・ Martin Van Kranendonk・小宮剛・齊藤諒介
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-25
• [Presentation] Oxygen and bioessential element-depleted surface waters with massive soil intrusion in the end-Permian mass extinction (2016)
  • Author(s): 海保邦夫・齊藤諒介・伊藤幸佑・宮地崇至・Li Tian・佐野弘好・Zhiqiang Shi・高橋聡・Jinnan Tong・Lei Liang・大庭雅寛・Fumiko W. Narae, Noriyoshi Tsuchiyae, Zhong-Qiang Chen
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-25
• [Presentation] グローバルすすエアロゾルによる低緯度干ばつと寒冷化が起こした白亜紀―古第三紀境界大量絶滅 (2016)
  • Author(s): 海保邦夫・大島長・足立恭将・足立光司・水上拓也・藤林 恵・齊藤諒介
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-25
• [Presentation] Big Bang of life: unique composition of organic molecules at >3.95 Ga (2016)
  • Author(s): Kunio Kaiho, Ryosuke Saito, Tsuyoshi Komiya, Wladyslaw Altermann, Martin Van Kranendonk
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年度連合大会 (国際セッション）
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Deep-sea Circulation Turnover Recognized in the Transition Period from the Warm Period to the Cool Period in the Cretaceous (2016)
  • Author(s): SHUSUKE OKAWARA, KUNIO KAIHO, MINORU IKEHARA
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-24
• [Presentation] Organic geochemical characterization of the Lower-Middle Triassic sedimentary rocks from south China (2015)
  • Author(s): Ryosuke Saito, Kunio Kaiho, Masahiro Oba, Satoshi Takahashi, Zhong-Qiang Chen, Li Tian, Jing Chen, Jinnan Tong
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco (USA)
  • Year and Date: 2015-12-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 初期地球の有機分子・地球表層酸化・動物初期進化時の酸素環境・最大の大量絶滅とその後の酸素環境・恐竜の絶滅プロセスにおける新知見 (2015)
  • Author(s): 海保邦夫，小宮剛，片山悠貴，川瀬智大，Wladyslaw Altermann，Martin Van Kranendonk，静谷あてな，山田憲司，菊池みのり，千馬直登，大庭雅寛，齊藤諒介，伊藤幸佑，宮地崇至，佐野弘好，Jinnan Tong, Zhong-Qiang Chen, Li Tian, Zhiqiang Shi, 高橋聡, 山北聡, 大島長, 足立恭将, 足立光司, 水上拓也, 藤林恵
  • Organizer: 地球環境史学会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
  • Year and Date: 2015-11-22
• [Presentation] BIOTIC AND OCEAN-REDOX CHANGES DURING THE EARLY-MIDDLE TRIASSIC (2015)
  • Author(s): SAITO, Ryosuke, KAIHO, Kunio, OBA, Masahiro, TAKAHASHI, Satoshi, CHEN, Zhong Qiang, TIAN, Li, CHEN, Jing and TONG, Jinnan
  • Organizer: GSA Annual Meeting
  • Place of Presentation: Baltimore (USA)
  • Year and Date: 2015-11-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生物の大進化・大絶滅と海洋酸素の関係 (2015)
  • Author(s): 海保邦夫・静谷あてな・山田憲司・大庭雅寛・ 菊池みのり・陳中強・童金南・小宮剛・千馬直登・ 高橋聡・伊藤幸佑・宮地崇・齊藤諒介・佐野弘好
  • Organizer: 日本古生物学会
  • Place of Presentation: 筑波、産業総合研究所
  • Year and Date: 2015-06-27
• [Presentation] 成層圏グローバル燃焼煙雲が恐竜の絶滅を起こした (2015)
  • Author(s): 海保邦夫・大島長・足立恭将・足立光司・ 水上拓也・藤林 恵・齊藤亮介
  • Organizer: 日本古生物学会
  • Place of Presentation: 筑波、産業総合研究所
  • Year and Date: 2015-06-27
• [Presentation] 後期白亜紀の深海底生有孔虫の炭素酸素同位体比変動から見た海洋循環と水温変動 (2015)
  • Author(s): 大河原秀祐 ; 海保邦夫 ; 池原 実
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] 全球凍結後に初期動物の多様化と同時に起きた３回の海洋酸化事件 (2015)
  • Author(s): Kunio Kaiho, Atena Shizuya, Kenji Yamada, Masahiro Oba, Minori Kikuchi, Zhong-Qiang Chen, Jinnan Tong, Tsuyoshi Komiya, Naoto Senba, Li Tian, Paul Gorjan, Satoshi Takahashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24
• [Presentation] ペルム紀末大量絶滅時の表層水還元化と大量土壌流入 (2015)
  • Author(s): Kunio Kaiho, Kosuke Ito, Ryosuke Saito, Takashi Miyaji, Masahiro Oba, Satoshi Takahashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24
• [Presentation] GSSP セクションに記録された後期デボン紀大量絶滅時の土壌浸食事件 Soil erosion event during the Late Devonian mass extinction recorded at the GSSP section (2015)
  • Author(s): 三浦 真実; 海保 邦夫; カジエ ジャンジョルジュ
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24
• [Presentation] 白亜紀―古第三紀境界における衝突燃焼煙雲の有機地球化学的証拠: 恐竜絶滅の原因か？ (2015)
  • Author(s): 海保邦夫 水上拓也 藤林 恵 齊藤亮介
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年度連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-24