地球上には、生物の種数が豊かな地域、生物多様性ホットスポットがあります。また、陸や海の様々な生物分類群に共通して、生物種数は熱帯で豊富で、高緯度にいくにつれて種数が少なくなる「生物多様性の緯度勾配」と呼ばれるパターンがあります。
このような生物多様性パターンの起源と維持に関するメカニズムの解明は、ダーウイン以来の進化生態学の最も重要なテーマです。
同時に、最近では、気候変動による地球温暖化の進行が、生物多様性ホットスポットに及ぼす影響が懸念されています。
ですので、気候変動適応や生物多様性保全といった社会的観点からも、生物多様性パターンの将来を予測することが緊急の課題になっています。
このような背景を元に、この論文は「地球表面の大部分をおおっている地球上最大のバイオーム、海洋(漂泳区)」を対象に分析しました
海洋生態系の基盤には、酸素や有機物を生産する植物プランクトン、それを捕食する動物プランクトン、さらに食物連鎖の上位には魚類や哺乳類などの捕食者がそれぞれ位置しており、人間にとっての生物資源(水産物)の供給源にもなっています。
海洋生態系の生物多様性は、気候変動による脅威にさらされており、人間社会への影響も懸念されています。このような観点から、この研究は海の原生動物である浮遊性の有孔虫に焦点を当てて、海の生物多様性の歴史を分析し、将来の生物多様性がどのように変化するのかを予測しました。
地球の気候は、約2万年前の最終氷期の後、じょじょに暖かくなり、自然の温暖化が進行していました。下図の世界地図(AとB)には、最終氷期から産業化以前1800年代にかけての海水温の分布が示されています。赤道付近の水温が温暖化する様子がわかります(地図では赤色が濃くなっていることで、水温が上昇していることが示されています)。さらに、人間の産業活動によって、人為影響による地球温暖化が進行しています。下図の世界地図Cを見ると、100年後の未来の海水温は世界規模で上昇し、特に赤道付近の熱帯で海水温が急速に高温化すること(赤色がとても濃くなっていること)が予測されています。
そして、赤道付近熱帯の暖かい海から、高緯度の寒冷な海まで、有孔虫の種数(生物多様性)を地図化しました。
さらに、2万年前(最終氷期)から1800年代(産業化以前)の“自然の気候温暖化”が進行する時代における、有孔虫の種数(生物多様性)の緯度勾配パターンを分析しました。
そして、海水温データを用いて、有孔虫の種数を説明する統計モデルを構築して、赤道(熱帯)から高緯度の極にかけて、有孔虫の種数が100年後の未来にどのように変化するのかを予測しました。
下の図は、有孔虫の化石記録を元に有孔虫種数を世界地図に示した結果です。最終氷期の約2万年前から1800年代(産業化以前)にかけての生物多様性のパターンを把握できます。
グラフのAからBにかけては、最終氷期の後から1800年代以前までに相当し、 “氷期後の自然の気候温暖化”にともなって赤道域の種数の落ち込みが徐々に進行していることが理解できます。
このような浮遊性有孔虫の種数の変化は、自然の温暖化によって引き起こされる種の分布の変化が原因です。
ところが、人間の産業活動による“人為的な地球温暖化”が加速すると、100年後の未来にかけて(グラフのBからCにかけて)種の分布が急激に変化して、赤道域の種数が落ち込み、熱帯の生物多様性が急速に衰退することがわかります。
この論文で明らかになった「地球温暖化と熱帯の生物多様性の減少の間の明確な関連性」は、人間社会が今まで通りの産業活動を継続して二酸化炭素を排出し温暖化が進行した場合、赤道における海洋の生物多様性が、今世紀末までに人類の歴史において前例のないレベルにまで、劣化する可能性があることを示唆しています。