【ペルム紀の生物】フズリナ – 米粒ほどの単細胞の殻が、秋吉台の地層の上下逆転を明かした

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【ペルム紀の生物】フズリナ - 米粒ほどの単細胞の殻が、秋吉台の地層の上下逆転を明かした
名前フズリナ(紡錘虫)。グループ名は、1829年に記載されたフズリナ属(Fusulina)にちなむ。ラテン語の「紡錘(つむ)」に由来し、殻の形を表す
分類有孔虫 フズリナ類(単細胞の原生生物)
時代石炭紀前期の終わりからペルム紀末まで(約3億2300万〜2億5200万年前)。最も栄えたのは石炭紀後期からペルム紀
発見地南極を除くすべての大陸。日本では山口県の秋吉台、岐阜県大垣市の金生山などの石灰岩
大きさ多くは長さ1mm ほどから1cm 余り。ペルム紀には10cm を超える個体も現れた

フズリナは、石炭紀からペルム紀の暖かい浅い海の底にいた、単細胞の有孔虫のなかまです。石灰質の殻は米粒や麦粒ほどの紡錘形で、場所によっては石灰岩がほとんどフズリナの殻だけでできています。日本では、山口県の秋吉台の地層が上下逆さまにひっくり返っていることを示した化石として知られています。

姿と暮らし

有孔虫は、石灰質などの殻をつくるアメーバに似た単細胞の生き物で、現在の海にも多くの種がいます。殻の穴から糸のように細い仮足を伸ばし、餌を捕らえたり海底を動いたりします。フズリナもこのなかまで、1つの細胞が、長さ数mmから数cmの殻をつくっていました。

殻は外から見るとどれも似た紡錘形ですが、中は細かく仕切られています。殻は細長い軸のまわりに巻きながら成長し、巻きの内側は隔壁で多数の小部屋に分かれていました。時代が下るにつれて、隔壁は波打ったり、殻の壁が蜂の巣のような細かい構造をもったりと、内部のつくりが複雑になっていきました。外見では種の区別がつかないため、研究者は殻を薄く削った薄片や、磨いた断面を顕微鏡で見て種を見分けます。

形も大きさもさまざまで、丸いものからラグビーボールのような細長いものまであります。ペルム紀には長さ10cm を超える個体も現れました。2012年の研究は、こうした大型化を当時の大気の酸素濃度の高さと結びつけています。現在の海の大型の有孔虫は、細胞の中に藻類を住まわせ、その光合成から栄養を得ています。フズリナも同じように藻類と共生していたという説が広く唱えられていますが、根拠の多くは間接的なものです。

フズリナは石炭紀前期の終わりに現れ、石炭紀後期からペルム紀にかけて世界中の浅い海に広がりました。アメリカのカンザス州には、ほぼフズリナの殻だけでできた石灰岩の層があります。ペルム紀中期の終わりにかけて種の多くが姿を消し、2013年の研究によると、約900万年のあいだに種の88%が失われました。残った種も、約2億5200万年前のペルム紀末の大量絶滅で途絶えています。

秋吉台をひっくり返した化石

フズリナは、種が次々に入れ替わったうえ、世界中に広く分布していました。そのため、どの種が含まれているかで地層の時代を細かく決められる「示準化石」として、石炭紀からペルム紀の地層の研究に使われてきました。

日本最大級のカルスト台地、山口県の秋吉台の石灰岩は、この方法で読み解かれました。1923年、地質学者の小澤儀明は、秋吉台の石灰岩に含まれるフズリナの種類の並びを調べました。地層は普通、下にあるものほど古くなります。ところが秋吉台の一部では、新しい時代のフズリナを含む層が下に、古い時代のフズリナを含む層が上に重なっていました。小澤は、秋吉台の地層が大規模に上下逆転していると結論しました。

現在の解釈では、秋吉台の石灰岩は、海洋の真ん中の海底火山の上に育った礁がもとになっています。礁はプレートの動きに乗って北へ運ばれ、日本列島の土台にぶつかりました。このとき、石灰岩の北の部分がひっくり返ったと考えられています。逆転を見抜く手がかりになったのは、礁の中に積もったフズリナの殻でした。

岐阜県大垣市の金生山も、フズリナで知られる石灰岩の山です。ここから出たフズリナの一種、パラフズリナ・ジャポニカは、日本の化石で初めて学名が付けられたものとされています。

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出典

地質調査総合センター『地質ニュース』456号(1992)(秋吉台の逆転構造と小澤 1923、海山上の礁の解釈) https://www.gsj.jp/data/chishitsunews/92_08_09.pdf

地質調査総合センター『地質ニュース』(小澤儀明 1923「秋吉石灰岩を含む所謂秩父古生層の層位学的研究」の書誌) https://www.gsj.jp/data/chishitsunews/72_04_11.pdf

大垣市金生山化石館 館報(2019年6月)(フズリナの形と大きさ、パラフズリナ・ジャポニカ) https://www.city.ogaki.lg.jp/cmsfiles/contents/0000000/664/201906fuzurina.pdf

Kansas Geological Survey, GeoKansas: Fusulinids(大きさ、生息した時代、カンザスの石灰岩、薄片での同定) https://geokansas.ku.edu/fusulinids

Payne, J. L. et al. (2012). Late Paleozoic fusulinoidean gigantism driven by atmospheric hyperoxia. Evolution 66(9), 2929–2939. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.2012.01626.x

Zhang, S. & Payne, J. L. (2012). Size-frequency distributions along a latitudinal gradient in Middle Permian fusulinoideans. PLoS ONE 7(6), e38603. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0038603

Groves, J. R. & Wang, Y. (2013). Timing and size selectivity of the Guadalupian (Middle Permian) fusulinoidean extinction. Journal of Paleontology 87(2), 183–196. https://doi.org/10.1666/12-076R.1

WoRMS, Fusulina Fischer de Waldheim, 1829 https://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxlist&tName=Fusulina

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古生物学
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