科学者の中には休暇を取らないばかりか、10 年かけて開発した発見について喜んで語ってくれる人もいます。

著者: 劉雲、王波、石公楽（中国科学院南京地質古生物学研究所）

この記事はサイエンスアカデミー公式アカウント（ID: kexuedayuan）から引用したものです。

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周知のとおり、労働者の日（レイバーデー）の休日は労働に費やされるべきです（もちろんそうではありません）。科学者たちはこのことをよく理解しており、病院内で「休暇中にもっと勉強する」ことを提唱する人物を見つけ、剣を研ぐのに10年かかった発見について皆に話した。

この発見は、福建省にある熱帯雨林の化石貯蔵庫、漳埔生物群です。過去10年間、中国科学院南京地質古生物学研究所の王波氏と石公楽氏が率いる多分野の研究者30人による合同チームが、この生物相の多様性、古生態学、古気候的意義について詳細な研究を行ってきた。

漳浦生物群の露頭とさまざまな化石（写真提供：南京地質古生物学研究所）

中期中新世の気候最適期から

過去は将来の環境変化を理解するための鍵であり、化石は間違いなく最も重要な鍵です。 2010年、福建省南東海岸の漳浦県の佛壇群地層で漳浦生物群が発見されました。堆積岩と火山岩が互層状に重なり合った（2つの岩層が重なり合った）岩層群で、主に福建省南部の漳浦県と竜海県、福建省西部の明西県と寧化県に分布しています。地質時代（約1470万年前）は中期中新世の気候最適期の後期にあたります。

中期中新世の気候最適期は、1,700万年から1,400万年前の中新世中期に発生し、地質学史上の大きな温暖化現象でした。当時の大気中の二酸化炭素含有量は現在のレベルよりも大幅に高く、世界の年間平均気温は現在よりも3〜7℃高く、これは2100年に予測される現在の気候環境と非常に似ています。したがって、この適切な期間の気候と生物相の変化プロセスを理解することは、地球温暖化を背景とした将来の気候と生物相の変化を予測する上で非常に意義深く、人類が将来の環境危機にもっと効率的に対処するのに役立ちます。

中期中新世の化石分類群は数多く発見されているものの、この時代における熱帯生物相に関する知識は依然として非常に限られています。漳埔生物群は、関連研究のための豊富な化石データを提供することができます。では、これらの化石はどのように保存されたのでしょうか?

世界で最も種の豊富な新生代熱帯雨林の化石の宝庫

地質学の歴史を通じて、鉄砲水や大雨が起こると、秋に落ちた植物の葉の一部が小川に流され、最終的には川や湖に流れ込んでいました。湖が急速に埋もれ、堆積物がそれを覆いました。非常に稀なケースですが、これらの葉は保存され、今日私たちが植物化石と呼んでいるものになります。これらの植物化石は、地質時代における古代の大陸、古代の気候、植物の地理的区分を区分し、復元するための主要なシンボルです。

研究チームは10年間にわたる継続的な現地採集を経て、昆虫を含んだ琥珀25,000個以上と植物の圧縮・印象化石標本5,000個以上を入手した。古代の植物相の中で、最も多様性が高く、化石標本が最も豊富なグループには、フタバガキ科、マメ科、クスノキ科、およびダイコン科が含まれます。その他の汎熱帯性の科には、バンレイシ科、ウルシ科、モクセイ科、トウダイグサ科、ノボタン科、クワ科、ミリスチン酸科、フトモモ科が含まれます。これらの科の植物は、現在東南アジアの熱帯雨林で優勢なグループです。このうち、植物の葉の化石にはシダ植物2種、単子葉植物3種、双子葉植物78種が含まれています。さらに、果物や種子の化石も20種以上あります。発見された動物や植物の化石の種に基づくと、漳埔生物群は世界で最も種の豊富な新生代熱帯雨林化石の宝庫となっている。

漳浦生物群の代表的な植物化石（写真提供：南京地質古生物学研究所）

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それだけでなく、漳浦生物群からは大量の琥珀も発見されました。琥珀は、古代の植物樹脂が地中に埋もれ、長い地質学的作用を受けて形成された非常に特殊な化石です。漳浦琥珀は内包物が非常に豊富で、研究上重要な意義を持っています。これまでに発見された漳浦琥珀はフタバガキ科のものである。フタバガキの樹脂は滴り落ちて湖に運ばれ、植物や粘土などとともに堆積して保存された。

我が国は化石資源が非常に豊富な大国です。しかし、特殊な化石である琥珀（特に昆虫琥珀）は我が国ではほとんど発見されておらず、広く知られている琥珀の産地は撫順だけです。自国で世界最高の琥珀生物群を発見することは、すべての古昆虫学者の願いです。炳芝氏が1931年に初めて中国の琥珀の研究を始めてから、この願いは数世代にわたる中国の古昆虫学者の努力の末、90年後にようやく実現した。

2014年、南京地質古生物学研究所の琥珀研究チームは撫順琥珀生物群の外観と構成を報告し（Current Biology、2014）、撫順琥珀生物群は世界で最も種の豊富な琥珀生物群の一つとなり、始新世のアジア大陸の琥珀生物群の空白を埋め、5000万年前にユーラシア大陸の両端の間で広範な生物交流があったことを示しています。研究チームはまた、2018年に初めて、後期白亜紀のミャンマーのティリン琥珀生物群の外観特性を報告し（Nature Communications、2018）、昆虫化石の2400万年の空白を埋め、白亜紀末の大量絶滅イベントの前後の昆虫の進化を科学者が理解するのに大きく貢献しました。現在、漳埔琥珀生物群は、学際的かつ体系的な研究を経てチームが完成させた3番目の琥珀生物群です。この生物群は、過去 1 世紀に発見された琥珀生物群の中で最も豊富な生物群であり、世界 4 大琥珀生物群の 1 つです。この発見は、私の国が琥珀資源の豊富な国であることを証明しています。

漳浦生物群の生態回復地図（南京古生物学研究所の楊定華氏撮影）

漳埔琥珀には多数の動物や植物の化石が含まれています。節足動物の多様性という点では、漳埔琥珀生物相は現在250科が発見されており、多様性で第3位にランクされています。これは、ミャンマーのカチン琥珀生物相（中期白亜紀、約1億年前、約600科）とバルト海の琥珀生物相（始新世、約4800万年から3400万年前、約600科）に次ぐもので、ドミニカの琥珀生物相（中期中新世、約2000万年から1500万年前、約200科）よりも高いものです。

発見された琥珀の中で最も多いのは昆虫で、少なくとも20の目と200の科が含まれています。最も一般的なのは双翅目昆虫で、全体の約 55% を占めています。続いて膜翅目昆虫（さまざまなハチやアリ）次に、甲虫目（カブトムシ）と半翅目（アブラムシ、セミ、カメムシなど）です。さらに、琥珀には羽毛、植物、腹足類、微生物の化石も多数含まれています。

漳浦琥珀に見られる代表的な植物と動物（写真提供：南京地質古生物学研究所）

他のほとんどの琥珀とは異なり、漳埔琥珀には正確な地質年代と古気候のデータがあり、それを使って琥珀の生物相の環境的背景を明確に理解することができます。漳浦琥珀生物群の節足動物の大部分（特にアリ、ハチ、トビムシ、コオロギ、蚊など）は現生の属であり、さまざまな生物群の分子系統学的研究に適した時間補正ポイントを提供します。属レベルの要素の安定性は、アジアの熱帯雨林の生物相が1500万年前にはすでに現在の生態学的構造に達していたことを示しており、「熱帯雨林は生物多様性の博物館である」という見解を裏付けています。

さらに重要なのは、漳埔琥珀コミュニティは、科学的研究（非商業的な採​​掘）のために収集された琥珀コミュニティの中で最も豊富なものであり、初期の古生態学的および化石生成情報が完全に保存されており、他の琥珀コミュニティの古生態学的復元と化石生成（化石形成）偏差の修正に貴重な比較データを提供していることです。

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漳浦琥珀に見られる代表的な昆虫（写真提供：南京地質古生物学研究所）

漳浦琥珀の中のさまざまな種類のアリ（写真提供：南京古生物学研究所）

歴史は気候変動を理解するための教訓を与えてくれる

研究と分析の結果、植物相の構成と植物の葉の構成の両方から、漳埔中期中新世植物相は熱帯モンスーン林を表しており、その葉の構成は今日のタイ中部、インド中部、ガンジス川デルタの植生と非常に似ていることがわかりました。植物化石の葉の段階の古気候分析によると、漳浦地域は中期中新世には熱帯の北端に位置し、年間平均気温は 22.5 ± 2.4 °C、夏季平均気温は 27.1 ± 2.9 °C、冬季平均気温は 17.2 ± 3.6 °C でした。生育期間は約 12 か月で、生育期間中の降水量は 1929 ± 643 mm で、春が最も乾燥した季節でした。葉相分析によって定量的に再構築された中期中新世の漳浦地域の夏の気温は、冬の気温より約10℃高く、これは漳浦の現在の季節ごとの気温差（約15℃）より低い。さらに、中期中新世における漳浦の季節降水量の差は、現在のそれに近い。

同時に、漳埔生物相の化石には、現在東南アジア（北オセアニアも含む）の熱帯雨林地域にのみ分布している、いくつかの顕花植物、コケ類、カタツムリ、クモ、アリ、ハチ、コオロギ、カブトムシなどの多くの昆虫など、東南アジアの典型的な熱帯生物群が多数含まれています。中期中新世の温室効果を背景に、漳浦地域の冬の最低気温が大幅に上昇し、熱帯生物の北方への移動につながる最も重要な要因である冬季枯死効果が弱まったと考えられます。熱帯生物の「北進」は、多数の外来種をもたらし、地域の食物連鎖、生物地球化学サイクル、気候条件の変化を引き起こし、東アジアの元々の生物群集に大きな影響を与え、現在の東アジアの生物相をさらに形成した可能性があります。

「剣を研ぐには10年かかります。」この研究成果は、チームメンバー全員の 10 年間の努力と献身の結晶です。この研究は漳浦生物群の予備的な成果であり、漳浦生物群の全体的な外観を示すことに重点を置いていますが、詳細に識別する必要がある化石はまだ多数あります（たとえば、これまでに識別されている昆虫琥珀は8,000個強にすぎません）。研究チームは、いくつかの重要な動物および植物グループについて、詳細な分類学、系統学、古生態学の研究を継続していきます。この研究は、現代のアジアの熱帯雨林生態系の進化と、それが将来の気候温暖化にどのように反応するかを理解するための重要な参考資料も提供します。

関連する研究成果は、中国科学院南京地質古生物学研究所、中国科学院大学、中国科学院西双版納熱帯植物園、中国科学院動物研究所、中山大学、中国農業大学、首都師範大学、臨沂大学、曲阜師範大学、香港大学、オープン大学、ゲッティンゲン大学、ミュンヘン大学、ゼンケンベルク自然史博物館、レンヌ大学自然史博物館、インディアナ大学アーバナ・シャンペーン校、アメリカ自然史博物館、カンザス大学、ポーランドのグダニスク大学、レバノン大学からなる国際研究チームによって共同で完成されました。関連研究は2021年4月30日にScience Advancesにオンライン掲載されました。

この研究は中国科学院、科学技術部、中国国家自然科学基金によって資金提供された。この研究には、福建省地質調査所と漳州海岸火山国家地質公園からの重要な支援がありました。化石愛好家の朱立氏は、数多くの新たな琥珀鉱山を発見し、長期にわたる収集作業を行い、2万点以上の標本を粉砕し、この昆虫琥珀研究に重要な支援を提供しました。沈華珠氏は漳浦化石コレクションに多大な支援をしてくれました。

参考文献:

[1] Wang Bo*、Shi Gongle*、Xu Chunpeng、Spicer RA、Perrichot V.、Schmidt AR、Feldberg K.、Heinrichs J.、Chény C.、Pang Hong、Liu Xingyue、Gao Taiping、Wang Zixi、Ślipiński A.、Solórzano-Kraemer MM、Heads SW、Thomas MJ、Sadowski E.-M.、Szwedo J.、Azar D.、Nel A.、Liu Ye、Chen Jun、Zhang Qi、Zhang Qingqing、Luo Cihang、Yu Tingting、Zheng Daran、Zhang Haichun、Engel MS (2021) 中期中新世のZhangpu生物相は、東アジアの非常に豊かな熱帯雨林バイオームを明らかにする。サイエンスアドバンス、7：eabg0625。 https://doi.org/10.1126/sciadv.abg0625。