この古代の「殻を持つ」生物はピラミッドの構成要素であり、海洋食物連鎖の礎石である。

「プランクトン」と聞くと、多くの人がまず思い浮かべるのは、肉眼では観察できないほど小さいけれども数多く存在する淡水や海洋の無脊椎動物です。彼らは弱くて小さく、空気中の塵と同じくらい水中に遍在し、食物連鎖に欠かせない基礎となっています。しかし、硬い殻を使って自分自身を守るタイプのプランクトンも存在します。彼らはミクロの世界における「殻の積み重ね」の達人と言えるでしょう。それらは有孔虫です。

生物学者エルンスト・ヘッケルによる有孔虫の科学的描画 |ウィキメディア・コモンズ

殻を持つ単細胞生物

「小さな穴で覆われた」という意味を持つ有孔虫には、現在 5 つの綱と 50,000 種以上 (現生種 6,700 ～ 10,000 種、化石種少なくとも 40,000 種を含む) が知られています。ほとんどの有孔虫は小さく、殻の直径は 1 ミリメートル以下です。しかし、水深500～1万600メートルの深海に生息するクセノフィオフォレアは、体長が最大20センチメートルにもなり、有孔虫科の中でも「巨大」といえます。

有孔虫の最大の特徴は、凝縮した炭酸カルシウムでできた硬い殻です。カタツムリ、ハマグリ、巻貝などのよく知られた軟体動物の炭酸カルシウムの殻とは異なり、単細胞生物である有孔虫の殻は細胞膜内の原形質にあり、多数の小さな穴で覆われているため、「有孔虫」という名前が付けられています。多くの有孔虫の殻は複雑な多層構造と多数の小さな部屋を持っています。殻の形態と構造は、分類学者が有孔虫の異なるグループを区別するための主な基準でもあります。有孔虫の殻には、主成分である炭酸カルシウムの他に、タンパク質、方解石、アラゴナイトなどの物質が含まれているものもあり、殻を強化して丈夫にするためにケイ素を含む有孔虫もいます。

生物学者エルンスト・ヘッケルによる有孔虫の科学的描画 |ウィキメディア・コモンズ

有孔虫の細胞内のさまざまな細胞小器官は、主にこの硬い殻に包まれています。有孔虫はこれらの小さな穴を通して糸状の仮足を伸ばし、細胞の内外で物質を交換することができます。擬足動物は、有孔虫が水中や水底の堆積物の上を移動するのを助け、また、有孔虫が珪藻類やバクテリアに付着して餌として捕らえることを可能にします。興味深いことに、多くの有孔虫は、緑藻、紅藻、珪藻、渦鞭毛藻などの共生生物を体内に持っており、光合成を通じて有孔虫にエネルギーを供給することができます。他の有孔虫の中には、単細胞藻類をエンドサイトーシスして消化した後、自らの使用のために葉緑体を保持するものもいる。

ピラミッドを建造した古代の生き物

有孔虫は種が多様であるだけでなく、分布も広範囲にわたります。有孔虫のほとんどは海に生息しています。太陽が当たる海面から数千メートルの深海まで、さまざまな場所で見られます。プランクトン種に加えて、底生種も数多く存在します。いくつかの種は淡水に分布し、一部の有孔虫は陸地にまで侵入し、熱帯雨林の表面の湿った土壌に生息しています。

中生代有孔虫の化石 |リンジー・R・フォックス他/ 微古生物学ジャーナル (2018)

同時に、有孔虫の歴史も非常に古いです。最も古い有孔虫は約5億4200万年前のカンブリア紀に出現しました。有孔虫の数は世界中に非常に多く、毎年最大4,300万トンの炭酸カルシウムを生産していると推定されています。死んだ有孔虫の殻によって形成された化石層は、世界中の海洋堆積物中に多数存在します。古代エジプト人は有孔虫の化石によって形成された石灰岩を発掘し、それを使って世界的に有名なピラミッドを建造しました。古生物学者は、有孔虫の化石が豊富な地層にちなんで、中生代で最も長い期間を白亜紀と名付けました。

石灰岩中のさまざまな小さな生物学的遺物を示す科学的な図 |ウィキメディア・コモンズ

有孔虫の化石は、古代の気候や生態系を研究するための重要な指標種でもあります。深海掘削コアで発見された有孔虫化石の数と種類の統計は、人類が数千万年前の古代の海を理解するための貴重な情報源となる。

シーワールドの礎

有孔虫の数が多く多様であることは、海洋生態系の安定にとって極めて重要です。一方では、海水に溶けている二酸化炭素を固定し、炭酸カルシウムの形で小さな硬い殻の中に閉じ込めることができます。有孔虫が死ぬと、その殻が深海に大量の炭素を閉じ込め、温室効果ガスとして地球温暖化に与える影響を緩和する。一方、有孔虫のいくつかの種は、共生藻類を利用したり、葉緑体を盗んで光合成を行ったりして、海における生産者の使命を果たしている。

経済的に重要な食用魚種を含む多くの魚種にとって、有孔虫は稚魚にとって不可欠な食料生物です。しかし、大気中の二酸化炭素が増加し続け、海水中の溶存二酸化炭素濃度が高くなりすぎると、海水はますます高濃度の炭酸溶液となり、有孔虫の炭酸カルシウムの殻にとって致命的になります。有孔虫の硬い殻は溶解し、そのような海洋環境では生存できなくなります。

生きている有孔虫 |高木遥 他/ 生物地球科学 (2019)

海洋食物連鎖の重要な基礎種である有孔虫の絶滅と消失は、回遊する魚、空を飛ぶ海鳥、跳躍するイルカや巨大なクジラから、生存と発展のために海洋が提供する豊富な資源に頼っている人間まで、食物連鎖ピラミッドの上位にあるすべてのものに影響を及ぼします。有孔虫は炭素を固定し、サンゴ礁を形成する重要な種であるため、その数が減少、あるいは絶滅すると、気候変動によってもたらされる課題はより深刻になり、状況はさらに悪化するでしょう。

小さな有孔虫は、私たち人間が地球の過去の気候や古代の生態系を理解するための鏡となるだけでなく、地球上の現代の環境変化を監視するための重要な指標でもあります。彼らの興亡と今後の生存は、私たち一人一人の将来と密接に関係しています。

砂の中に残る星型の残骸、有孔虫の殻 | Geomr / ウィキメディア・コモンズ

カレンダーレディへの手紙

2021年も終わりに近づいてきました。今年、あなたにとって印象深い自然の瞬間はありましたか？

カレンダーガールさんが同僚にこの質問をしたところ、たくさんの写真や動画が届きました。

@Jian Er はある日昼寝から目覚めると、帽子の上で殺人事件を目撃しました。カマキリがアブラムシを幸せそうに噛んでいたのです。

@麦麦が公園を散歩していたとき、普通のシロツメクサが実はとても美しいことに突然気づきました。

@黑jio妹妹は、ある日サボっていたときに「sun dog」（太陽の犬）の写真を撮りました。これは、空の氷の結晶による太陽光の屈折によって引き起こされる光学現象です。当時、太陽の両側には「小さな太陽」がありました。

あなたの#2021NaturalMoment#は何ですか?

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