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2018年5月31日木曜日

グレートバリアリーフの形成史(Webster et al., 2018, Ngeo)

Response of the Great Barrier Reef to sea-level and environmental changes over the past 30,000 years
Jody M. Webster, Juan Carlos Braga, Marc Humblet, Donald C. Potts, Yasufumi Iryu, Yusuke Yokoyama, Kazuhiko Fujita, Raphael Bourillot, Tezer M. Esat, Stewart Fallon, William G. Thompson, Alexander L. Thomas, Hironobu Kan, Helen V. McGregor, Gustavo Hinestrosa, Stephen P. Obrochta & Bryan C. Lougheed
Nature Geosciencevolume 11, 426–432 (2018)
より。

IODP第325次航海のグレートバリアリーフ(GBR)の海底掘削から、30ka以降のサンゴ礁形成史を復元。

参考までに、昔書いた、サンゴ礁掘削と環境復元に関する拙ブログ記事はこちら
タヒチの埋没サンゴ礁から過去の海水準変動を復元する

以前東北大の井龍先生らが中心となってタヒチのサンゴ礁でIODPによる掘削が行われたが(Deschamps et al., 2012, Nature)、その時は15kaまでしか遡れず(厳密には2つ前の退氷期の化石も見つかっているが;Thomas et al., 2009, Science)、最終氷期(~20ka)頃の化石サンゴを回収することは叶わなかった。
今回GBRで行われた掘削では、最終氷期や、それよりも前の時代の試料についても回収することができ、世界最大のサンゴ礁の形成史についての貴重な知見が得られた。
今回は東京大学大気海洋研究所の横山先生(私の学生時代の指導教官)らが中心となって掘削が行われた。日本からも多くのサンゴ礁研究者が関与している、大きな国際プロジェクトである。

海底地形図を眺めると、テラス状の構造が段階的に見られ、そこからもサンゴ礁の形成は段階的に起きた、すなわち成長の停止時期を伴いながら成長が起きていたことが想像できる。それが今回掘削を行い回収された化石サンゴの年代をウラン系列を用いて正確に特定することで、より正確な時空間変動が明らかとなった。

最終氷期のサンゴは世界的に見てもそれほど多く回収できておらず、当時熱帯域が寒すぎてそもそもサンゴが生育していなかったことが可能性として挙げられるが、それよりも原因になっているのは最終氷期の化石サンゴが130 m近い海底或いは地下に埋没していることが挙げられる。掘削船を用いた大掛かりな調査が必要なのは、こうしたことが背景にある。

化石サンゴの年代測定から明らかになった海水準変動曲線については、横山先生が主著者として現在論文を執筆中であり、本論文ではどういった環境要因がサンゴ礁の形成に重要だったかを中心に考察している。

1)海水準低下期(27 - 22 ka)
海水準は現在よりも -65mの位置から、-125mの位置まで海水準が低下した。
それよりも前の時代に形成されたサンゴ礁は地上に露出し、露出したサンゴは死滅した。一方、海側に向かって成長するサンゴが存在したことから、サンゴ礁は海側へと成長を続け、サンゴ全てがすべて死滅するような事態ではなかった。

2)海水準最低下期(~21 ka:最終氷期極相:LGM)
海水準は-125mの位置まで低下していた。
当時の水温はSr/Ca古水温計の推定から現在よりも4度低かったとも言われている(Felis et al., 2014, Nature communications)。低水温状態でもサンゴが成長できることの現れである。

3)海水準上昇期(21 - 10 ka:最終退氷期)
海水準が現在よりも -55mの位置まで上昇した。海水準は急激な上昇イベント(例えば14.6kaのMWP-1Aなど)を伴いながら、段階的に上昇した。
タヒチではMWP-1Aにおける300年間に20 mという急激な海水準上昇によって一部のサンゴ礁が溺れたが、GBRでは追いつくことができていたらしい。
ただし、別のタイミングでサンゴ礁が溺れるイベントがいくつか見つかった(海底地形にも見られる複数のテラス状の地形)。
こうした溺死によるサンゴ礁の成長停止・低下を伴いながらも、サンゴ礁は陸側へと成長し続けた。こうした水平方向の移動速度がそれなりに大きいことは、従来考えられていたよりも礁全体としては環境変動に対して耐性が大きいことの現れとも言える。
この時、陸の一部が水没することにより、砕屑物の供給量も急増した。砕屑物の流入は水の濁度を増加させ、サンゴの光合成を阻害する要因である(ただし、一部のサンゴは栄養を摂れるかも?)。光合成量の低下はサンゴの石灰化量の低下に繋がり、サンゴ礁の成長速度を低下させる。そのため、海水準上昇に伴う陸域砕屑物の流入量もまたサンゴ礁の成長に大きく寄与したものと思われる。
タヒチの例でも報告があるように(Blanchon et al., 2014, Scientific Reports)、陸からの砕屑物がトラップされるような地形(礁原など?)が発達することが、その後のサンゴ礁の成長に大きく寄与するようである。

最終的に、海水準上昇が終わりに近づいた9ka頃に現在の堡礁(バリアリーフ)システムが形成されたと考えられており、それまでは裾礁(フリンジングリーフ)システムとして大陸の縁辺にへばりつくような構造であったらしい。

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実は私自身も、前回のタヒチにおけるIODP航海同様(Kubota et al., 2014, Scientific Reports)、このIODP航海に関与している。
具体的にはニオウミドリイシサンゴ(Isopora spp.)の骨格中のホウ素同位体分析を通じて、最終氷期以降の海水のpH・pCO2を復元し、海水炭酸系の変化がサンゴ礁の成長にどのように寄与したかを明らかにしたいと考えている(逆に、サンゴ礁の成長によって海水炭酸系が大きく変化していた可能性もある)。
一般に古気候研究にはハマサンゴ(Porites spp.)の骨格が重宝されるが、GBRの掘削からはほとんど得られていない。ニオウミドリイシについても、ハマサンゴ同様に塊状の構造を持つことから、古気候復元に用いることができる。まずは室内水槽実験を通じて骨格のホウ素同位体と海水炭酸系との関係をしっかりと把握し、過去の復元に応用したいと考えている。

2018年4月20日金曜日

サンゴに未来はあるか?3

前回の記事からまたしばらく時間が経ったのと、グレートバリアリーフのサンゴ礁が白化現象に伴い壊滅的な被害にあっているという記事・論文を見たのとを受けて、またアップデートしておきます。
サンゴに未来はあるか?2
サンゴに未来はあるか?

今回目に留まったのはNatureに掲載された以下のもの。
Great Barrier Reef saw huge losses from 2016 heatwave
Nature NEWS (18 APRIL 2018)


Global warming transforms coral reef assemblages
Terry P. Hughes et al.
Nature (2018), doi:10.1038/s41586-018-0041-2

ちなみに、同じ作者が筆頭著者でグレートバリアリーフのサンゴ礁の被害について立て続けに論文書いています。
Global warming and recurrent mass bleaching of corals
Terry P. hughes et al.
Nature 543, 373–377 (16 March 2017)

Spatial and temporal patterns of mass bleaching of corals in the Anthropocene
Terry P. Hughes et al.
Science 359, 80–83 (05 Jan 2018)

これまで全球的な規模の白化現象は1998年と2002年に起きており、2015年と2016年には2年続けて起きたことでこれほど大きな被害になったのだと思われます。
白化現象を免れたサンゴの範囲は1998年は45%、2002年は42%でしたが、2016年はたったの9%であったことも分かっています。

グレートバリアリーフ、今年の白化現象は「過去最大規模」
CNN news (2016.11.30)

白化の要因を解析したところ、漁業圧や水質ではなく、水温、特に水温が通常より高い状態が何日間か続くことが重要であることが見出されました。エルニーニョが極端に高水温の海水をもたらしたためと考えられます。
被害の分布を見ると、より熱帯寄り(北側)のサイトほど白化の被害が大きいことが分かります。

大規模白化でサンゴ被覆が失われた程度(Nature NEWS


生物やその複合体である生態系には本来擾乱に対する適応の作用が備わっています。そのため、一度壊滅的な被害を被っても回復し、むしろ新たに形成された生態系には全体として耐性が身につく可能性が指摘されています。
しかしながら、少なくとも1998年と2002年の大規模白化によって2016年の大規模白化現象が緩和されるといったことは起きなかったことが今回明らかになりました。

今回の白化の直後と半年後に行われた航空観測・潜水調査によれば、今回被害を大きく受けていたのはテーブル状やツノ状の、比較的早く成長する、かつ複雑な構造を作り小型生物に住処・隠れ家を提供するタイプの造礁サンゴであることも分かりました。それらが白化後死滅し、変わってより成長の遅い、より簡素な形のサンゴ(ハマサンゴなど?)へと置き換わりつつあることも分かりました。

「サンゴが異なるサンゴに変わるのだからサンゴ礁生態系としては維持されているではないか」と思う人もいるかもしれません。
サンゴが置き変わることで三次元的な構造が変化すれば、当然生物多様性にも変化が生じます。特に小型生物がいなくなれば多様性は減じることになるでしょう。

暑すぎてサンゴの多様性が減るという事例は、完新世よりも温暖だった最終間氷期(約12万年前)のサンゴの多様性を調べた研究からも見てとれます。
Equatorial decline of reef corals during the last Pleistocene interglacial
Wolfgang Kiessling, Carl Simpson, Brian Beck, Heike Mewis, and John M. Pandolfi
PNAS 109 (26 December 2012)
当時は自然状態(人間活動なし)で温暖な状態が実現していましたが、赤道域があまりにサンゴにとって暑く、多様性が減じていたことが指摘されています。

また石灰化速度が低下すれば、礁形成速度も低下しますので、より侵食(生物・化学・物理)を被り礁そのものの存在が危ぶまれます(新しく作られるものと失われるもののバランスが崩れる)。
特にサンゴ礁は嵐による波などから沿岸部を守る役割も負っています。今後礁の侵食量が大きくなれば、沿岸域がより海水準上昇や高波などの被害に晒されやすくなることになります。

これまで、温暖化に伴う白化や、海洋酸性化によってサンゴ礁そのものが消滅して藻場やソフトコーラル群集に置き換わるといった可能性も指摘されていました。
ただ、私自身の考えとしては、中にはそうした劇的な変化を被る場所もあるかもしれないけれど、サンゴの中でも環境耐性が大きいものは将来生き残れる可能性が高いので、サンゴ礁としての機能は残る可能性は十分にあります。
また現在サンゴは北上(南半球では南下)中で、より生育に適した場へを求めて広がりつつあります(ただし、温帯域のサンゴは礁を形成するほどの石灰化速度がないことに注意)。まさに過去に起きたような、熱帯域のサンゴは多様性が減じて、中緯度域は増加するという、最終間氷期に起きた事象が見られつつあるという状況にあります。
人間もまた耐性が大きいサンゴを移植するなど、環境に手を加えていくことになるかと思います。
もちろんここで言いたいのは、単にサンゴ礁が残るということで、産業革命以前の生物の豊かなサンゴ礁に戻るということではないです。また温暖化の結果、海水準も上昇しており、石灰化速度が十分でなければ一部のサンゴ礁は水没する可能性もあります。

今後、二酸化炭素をはじめとする温室効果ガスの排出量を減らさない限り、エルニーニョに伴う熱波の発生頻度は上昇すると予想されており、海洋酸性化も確実に進行するため、サンゴ礁はますます環境からのストレスに晒されることになります。
論文の著者へのインタビューの中では、「サンゴ礁のレジームシフトは我々の想像よりも早く進んでいて、もう取り返しのつかないところまで来ている」とも言われています。

世界最大の生物が作る構造物であるグレートバリアリーフの未来は決して明るいものではありません。
その中で、少しでもグレートバリアリーフを未来に残せるように私たちにできる最善策は、温室効果ガスの排出削減に向けて取り組みをいっそう強化することに他なりません。

2018年4月13日金曜日

IPCC第6次報告書の執筆者

IPCC第6次報告書の執筆者が公表されました(→Selection of Authors for IPCC Sixth Assessment Report)。
以下の方々はWG1に名を連ねる、私が名前を知っている方々(敬称略)。気候モデラーについては日本人が多いのではなく、単に名前を存じ上げているのが日本人というだけです。

古気候関係者
Kim Cobb
サンゴ骨格を用いた赤道太平洋域の古環境復元

Samuel Jaccord
古気候プロキシのコンパイル

Alan Mix
海底堆積物コアを用いた古環境復元

Jinho Ahn
アイスコアを用いた過去の大気CO2濃度復元と炭素循環

気候・水循環モデラー
Shayne Mcgregor
Yu Kosaka(東大地惑・小坂 優)
Seita Emori(国立環境研・江守 正多)
Masahide Kimoto(東大大気海洋研・木本 昌秀)
Masahiro Watanabe(東大大気海洋研・渡部 雅浩)
Masaki Satoh(東大大気海洋研・佐藤 正樹)

海洋酸性化モニタリング
Richard Feely
Masao Ishii(気象研・石井雅男)

2018年3月20日火曜日

いつ海外に出るか、出られるか

先日研究所のメーリスで海外学振の書類提出に関するメールが来て、ふと自分の出せる年限について調べてみたところ、実は今年が最後だということに気づいた。

海外学振の申請要件はいくつかあり、その中に「採用日において学位取得後5年未満」がある。
私が学位を取得したのは2015年3月末。もし来年申請をした場合、以下の通りになり、申請要件を満たさないことになってしまう。

2015年3月 学位取得
2016年3月 学位取得1年経過
2017年3月 学位取得2年経過
2018年3月 学位取得3年経過(←今ココ!)
2019年3月 学位取得4年経過
2019年4月 海外学振申請締切(所内締切)
2020年3月 学位取得後5年経過(制度的にアウト!)
2020年4月 海外学振採用スタート

学位を取得してからちょうど「3年」だしまだ余裕あるな、という感覚でいたけど、実は今年が海外学振の申請最後の年。
私もかなり無知なところがあって、例えば知り合いで、「助教になってから海外学振になって給料2倍取りで(年収倍増!)、かつ教務を放り出して自由を謳歌してる!」
みたいな話を聞くものだから、当然自分もそれを目指そうと思っていたわけで。
でもよくよく考えると、その先輩は学位取得後すぐに助教になった(ポスドクや学振PDを経ずに)方々で、かつ学振の制度的にも「学位取得後5年未満」という要件はわりかし最近できた縛りということで、最後の申請チャンスの締切が1ヶ月後に控える今日になってようやく条件が厳しいということを実感した次第。

2018年1月11日木曜日

2017年のまとめと2018年の抱負

自分でも一年何したか覚えていないことが多々あるので、カレンダーを見ながら2017年を振り返ってみる。
2017年はひたすら実験と、海外出張という印象の強かった一年。
学振PDのテーマでもある「有孔虫のホウ素同位体分析法」の立ち上げも比較的すんなりいった。ちょいちょい機械が壊れて実験中断するも、周囲のサポートもあり、かなりのデータを取得できたと思う。
これまでやってきた大槌の調査もひと段落。今後は年に1回程度に頻度が落ちる予定。さみしくはあるけど、ビノスガイについては膨大なサンプルが取れているので、あとはしっかり分析・解析を進めなきゃ。

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<1月>
年始に帰省し、その後名古屋大学に戻ってからひたすら14Cの実験。月末には年測主催のシンポジウムがあった。

<2月>
たぶんひたすら有孔虫を拾っていた。

<3月>
前半に大槌の調査があった。さすがに寒いので潜水はなし。

<4月>
学振PDとして海洋研究開発機構・高知コア研究所に異動。津波堆積物の上に建つアパートに引っ越し。海からもかなり距離あるし、4階建ての2階のアパートだし、高知は広大な平野だからそんなに津波も遡上しないでしょ、きっと(どうかな?)。
実験器具もまだ購入できていなかったので、ひたすら論文や書類作成。要するにデスクワーク。

<5月>
PAGESのOSMに参加するべく、スペインはサラゴサ(Zaragoza)へ。
途中のトランジット間に合わず、しばし中東で足止め。
サッカー大会で優勝し、得点王に輝く。
帰りがけにAORIに滞在し、ビノスガイの殻を使った実験。

<6月>
浮遊性有孔虫のホウ素同位体・酸素同位体・Mg/Ca比を1試料から全部分析するという野心的な実験手法の立ち上げ。

<7月>
前半にAORI出張で浮遊性有孔虫の殻の14C分析。あとはひたすらKCCで実験。

<8月>
お盆にGoldschmidtでパリへ。その後はしごしてICDC'11に参加するためインターラーケン(スイス)へ。

<9月>
地球化学会年会に参加するため東工大へ。初のコンビーナーを務める(共同)。
月末には大槌調査。

<10月>
調査後そのままAORIにとどまり、ビノスガイ・有孔虫の実験・分析。
後半には高知新聞社から取材を受ける。

<11月>
前半に喜界島で行われた日本堆積学会の堆積学スクールに参加。喜界島の成り立ちやサンゴ礁地形について学ぶ。
中旬は地球環境史学会の年会に参加するため九州大学・伊都キャンパスへ。
後半はAORIで有孔虫14Cの実験。

<12月>
AGUに参加するためニューオーリンズへ。
帰国後AORIに滞在し、ビノスガイ・有孔虫の実験・分析。

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今年一年すでに決まっている研究集会はかなりの量で、また世界を飛び回る一年になりそう。招待講演の依頼も随時募集中!と言いたいところだけど、実験する時間も必要なので、あまり手を広げられないかな。。

・年代測定研究シンポジウム(名古屋)
・地球惑星科学連合大会(幕張)
・IODP Post Cruiseミーティング(リヴィングストン/ザンビア)
・Goldschmidt(ボストン)
・地球化学会年会(琉球大学/沖縄)
・地球環境史学会(東北大学/仙台)
・温暖期気候に関する研究集会(北大低温研/札幌)
・AGU Fall Meeting(ワシントン)

年末は南インド洋の研究航海で数週間??

今年の目標は、ビノスガイに関する論文を2本掲載し(1本は査読中)、プレスリリースを行うこと。
さらに有孔虫のホウ素同位体分析の2つあるプロジェクトのうちの1つを終わらせ、結果を論文にまとめること。
なので、主著論文として3本を目標に。
いまin pressになっているあの論文はもう受理から一年近く経過しているけど一体いつ出るのかな(苦笑)

名古屋大学にいる間に拾い集めた有孔虫については半分以上は分析に消費し、続々とデータが出つつある。
一方、IODPの試料についてはまだほとんど有孔虫を拾えておらず、また顕微鏡の前に座り続ける毎日が待っている。
痔と運動不足にだけは気をつけて、また実験に明け暮れる一年にしたい。

もちろん(条件の良い)公募には積極的に申し込んでいるので、関東に帰ることになるかもしれないし、高知に残っているかもしれないし、今後どうなるかは色々と不透明だけど、ね。。