第339回 日曜地学ハイキング記録
日曜地学ハイキング記録
背景は「アケボノゾウの足跡」(入間川足跡化石発掘調査団編:入間市博物館発行)の裏表紙の絵を使用しています



第339回日曜地学ハイキングを2000年6月18日に実施しました。
  動物園には”生きた化石”といわれる動物がたくさんいます。”生きた化石”は正確にはレリック(依存種)といいます。レリックは、昔の生物の形質を留めるものや、過去に繁栄(地理的、種数的、個体数的など)した系統の生き残りです。その動物がどんなレリックなのかを考えてみました。
 今回は、哺乳動物の進化を中心に観察しました。どの動物と、どの動物がどれくらい近いの仲間なのか、姿が似ていてもぜんぜん遠い仲間だったり、姿が違っていても近緑だったりしました。どこが共通点なのかが観察のポイントです。
 哺乳類は、私たちと同じように子供の時に母親から母乳をもらって育つ動物です。また、他の動物と違い哺乳類は、顔の筋肉(皮筋)が大変よく発達しているため、表情がたいへん豊かな親しみやすい動物です。どんな顔をしているか、どんな表情をしているかも、観察のポイントです。

6月18日  JR上野駅 東京文化会館わき 午前10時集合
        解散は、 上野動物園 午後4時頃


今回の見学コースの概要は次の通りです.

持ち物;弁当、筆記用具、雨具、カメラ、新聞紙
参加費;100円
案 内;加藤禎夫(小川高等学校)間島信男(春日部工業高等学校)
主 催:地学団体研究会、日曜地学の会


地球:生命の劇場
  ウオレス(Wallace, A.C.)は、19世紀末にダーウィンと同時に自然淘汰説を提唱したことで知られる自然科学者です。彼はその進化論の帰結として、生命の誕生から連綿と続き生々流転する生命のドラマに想いをはせて、この惑星を“生命の劇場”と呼びました。ドラマの最初の登場人物は細菌であったと考えられ、ある時の主人公は恐竜だったのでしょう。ほんの百年前まではクジラが海の王者であったようです。今やヒトがすべてを支配しその座を奪ってしまった感があります。最後の百年以前の35億年間は、もちろん多くの絶滅した生物も存在していましたが、基本的には生物は多様化し共存に成功していたといえるでしょう。地球を舞台としたドラマは楽観的に展開していたようです。
 ドラマに終わりがあるように、生命の歴史もいつかは終りがくるのでしょう。それが百万年先の遠い未来のことか50年程度の近未来のことか差があるにしても、ただし近未来の場合が、より現実味をもち危機的である感がぬぐえません。現在、世界の人口は55億人ほどですが、2050年つまり50年後には百億人を突破すると予測されています。この人口爆発が確実に地球を滅ぼすと断言する科学者も多いようです。としたら、その有効な解決法はあるのでしょうか。
 クジラをはじめとして、ある時代を支配した生物は、複雑で相互依存的な微妙なバランスのうえに成り立ち、他の生物と共存をしてきました。こうして何百万年もその王座に座り続け、やがてその時期がくると次の支配者に席を譲りわたしたのです。人類はこの百年、自然を支配する事のみに目を奪われてきました。ここでクジラと同じように我々も他の生物との新しい関係を考え、共に生き延びる〜この努力のなかにこそ、今しばらくドラマの幕を引かずにすむ答えがあるのではないでしょうか。たとえ人類は滅んでも次の登場人物?にドラマを託す、その道だけは残しておかねばならないと思いませんか。

新しい堆積層は古い堆積層の上に重なります。この地層の順序から地球の歴史をたどることができ、また、地層から掘り出された化石は、生物が長い年月の間に変化して新しい種類の生物になること、つまり進化を示す直接の証拠となるのです。しかし、この証拠は不十分なため、多くの謎を秘めています。地球:生命の劇場の謎解き、これが地学の魅力ですね。

化石
 過去の生物の遺骸や痕跡が堆積岩中に封じられて、化石となります。しかし、過去の生物がすべて化石になるわけではありません。遺骸が急速に埋まった場合や、硬い骨格を持つ場合は化石になりやすい条件といえましょう。また、化石を含む堆積岩が変成や侵食を受ければ、発見できなくなります。記録としての化石にはこのような限界があります。最古の化石は細菌に近い生物とされ、いまから約35億年前の地層から発見されたそうです。
 化石になるには生物が遺骸に変わる過程と、遺骸が化石に変わる過程に分けることができるそうです。前半の過程では、生物は死後、分解者による分解や腐食性の捕食者による破損、水流や泥流による運搬、摩滅などの作用を受けます。ゆっくりと堆積が進むような場所、湖・砂漠・沖積平野・デルタ地帯・浅海地域などが化石が見つかる場所であるわけです。後半の過程では遺骸は種々の続成作用、すなわち上に重なる堆積物の圧密作用、殻や骨を溶かす溶解作用、別の鉱物で置換される交代作用などを受けることもあります。コハク(樹脂が固化したもの)の中の昆虫の化石から、恐竜の血の遺伝子を取り出し恐竜を再生する映画がありました。これは、昆虫やクモなど節足動物の体(外骨格)は、そのままでは残りにくいことを示しています。


生物の進化と地球の歴史
 地球が誕生して約40億年が経過した先カンブリア代の終わりごろ、生物が豊富になりはじめました。さらに生物が多様化し、多くの化石が産出するようになるいまから5億7000万年前から2億4500万年前の時代が、古生代とよばれています。
 古生代は、古いほうから6つの紀(カンブリア紀、オルドビス紀、シルル紀、デボン紀、石炭紀、ペルム紀)に区分されています。カンブリア紀からシルル紀までは、暖かくおだやかな気候のもとで三葉虫、腕足類、古杯類などの無脊椎動物が栄えたと考えられています。
 デボン紀には熱帯的な気候条件のもとでさまざまな魚類が出現し、そのなかのひとつが両生類へつながる系統となったと考えられています。
 古生代につづく時代が中生代です。約2億4500万年前から6500万年前までの2億年たらずの間のことです。古いほうから三畳紀、ジュラ紀、白亜紀に区分されています。
 中生代は、温暖な気候でおだやかな変動がつづいたと考えられ、植物では、シダ植物やイチョウ、ソテツなどの裸子植物が栄え、後半には被子植物が隆盛となり、地上の景観を一新しました。動物では爬虫類が栄え、海・陸・空で生態系の頂点に立ちました。陸上では恐竜が三畳紀に台頭し、ジュラ紀で大型種が進化し、白亜紀にかけて多様化していきました。空には翼竜が進出し、ジュラ紀には小型のランフォリンス類が栄え、白亜紀には飛行能力の向上した大型のプティロダクティルス類が出現しました。海生の爬虫類では、首長竜、モササウルス類、魚竜が繁栄しました。
 6500万年前、中生代に栄えた恐竜やアンモナイトをはじめとする生物が絶滅したあと、新生代がはじまります。新生代は古いほうから第三紀、第四紀のふたつの時代にわけられ、第三紀はさらに古第三紀と新第三紀に細分されています。この第三紀や第四紀というよびかたは、地球の歴史を第一紀から第四紀の4つにわけていたころの名残りです。
  新生代になると中生代にくらべて気候が寒冷化し、寒暖の変化もよりきびしくなりました。極地には氷ができはじめ、第四紀には氷床が発達し、周期的に氷期と間氷期がくり返されるようになりました。中生代には脇役を演じていた哺乳類が主役となった時代です。
 哺乳類はいままで恐竜たちが支配していた環境へ進出し、さまざまな形態のものに進化をとげました。古第三紀のはじめ、暁新世には現代の哺乳類につながる祖先が誕生しました。これらは第三紀をとおして多様化し拡散していきました。クジラやコウモリの仲間のように陸上だけでなく海や空へ適応していくものもあらわれました。
 いっぽう植物では、より進化したタイプの被子植物が、動物の進化に先だって白亜紀から繁栄をはじめていました。新生代にはこれらの被子植物が大繁栄し、古第三紀には現在の被子植物の属の約半数があらわれ、新第三紀には草原が拡大していったと考えられています。

相対年代
 地殻形成以後の地球の歴史と生物の変遷は、このように地層と化石の研究によって地質時代を区分した相対年代にそってたどることができます。古生代の三葉虫やフズリナ、中生代のアンモナイトのように分布が広く、特定の年代の地層に多く含まれて、離れた地域の地層間の対比や、地層が堆積した時代の決定に有効な化石を
示準化石といいます。示準化石は、生物進化の過程を知る貴重な手がかりとなります。
 古生代の示準化石の一種クサリサンゴは、比較的暖かい水のきれいな浅い海に生息していました。このように当時の環境(温度や湿度)を示す化石を
示相化石といいます。
 生物が残した生活のあとが化石化したものを
生痕化石といいます。三葉虫のはいあとやカニの穴や住居、恐竜の足跡、食痕、フン化石、卵化石、さらに骨挌に残された病変のあとや骨折のあとなども化石生物の生活状況を表す貴重な証拠となります。


生物の進化と絶滅
 地球を舞台とした生命のドラマには大きな幕間とでも言える生命の大絶滅があります。2億4800万年前のペルム紀最後の大絶滅では、海面が数十メートルも下がって大陸棚が干上がってしまったため、古代の魚類や三葉虫など海生生物の70から90%が死に絶えたと考えられています。海洋の変化は気候の大きな変動も伴い、そのため陸上の動物も大打撃を受け、魚類から進化して陸上を這いずりまわっていた両生類が被害者となりました。史上最大の絶滅であり、直後の地球上はほとんど無生物状態となったと考えられています。この生命の大絶滅が地質学的な時代区分では、古生代と中生代の分け目となっています。
 しかしこの大絶滅を乗り切ったものがいます。私たちの世界には、何のために生きているのかわからないような、役にも立たないような生物が色々いたりしますが、この“生物の多様性”が役立ったのです。実際、地上ではその中から今知られている動物たちが進化しました。当時の環境に適応した複雑なつくりの哺乳類も現れかかりましたが、世界を制覇したのは周知のように恐竜でした。ある程度単純な恐竜の体と、高温で安定した環境が合っていたと考えられています。
 恐竜の時代は1億5000万年近くも続きましたが、またまた、大絶滅が待ち受けていました。中生代と新生代を分ける大絶滅です。6500万年前、恐らくそれまでにない極端な低温と高温が交互に襲いかかってくるような気候の激変が起こりました(彗星の衝突という説もあります)。
 このとき、陸では恐竜が、空では翼竜が、海では魚竜や海竜とアンモナイトが姿を消しました。変温性の魚類やカエルやトカゲは休眠して堪え忍び、恒温性で空を支配していた鳥類は生き残り、そして空白となった地上と海を舞台に、哺乳類の時代が到来したと考えられています。
 恐竜が絶滅したことにより、どこでどう生きていたのか哺乳類が支配者のいなくなった大地に自由に活動の場を拡げ、進化発展していきました(
適応放散)。あるものは、かっての爬虫類がそうであったように、陸地だけでなく海や空に生活できるものも現れました。有袋類や単孔類は、原始的な特徴をとどめたグループで、新生代の初期には汎世界的に分布していたと考えられていますが、現在はオーストラリアにのみ生息しているだけとなりました。その他の哺乳類は、有胎盤類という大きなグループに含められ、中生代の原始的な食虫類を祖先としています。有胎盤類の仲間は、なかには絶滅したグループもありますが、新生代を通して古い型のものから、新しい型のものへと次第に発展していきました。第四紀以降、霊長類の中の人類が地上のいたる部分を占めるようになり、現在では他の哺乳類たちをはじめとして多くの動物たちは衰退する運命にあり、こうして動物園など特別な施設でその種を保っているものもあります。(後生、第三の大絶滅と言われるのでは)

適応
 ある環境のもとでの生活に生物の形態や性質が都合よくできていることを
適応といいます。哺乳類の歯の形態と適応についてみますと、歯には餌となる食物に適応した形態が見られます。
 哺乳類型爬虫類のキノドン類という動物の頬歯には3個の尖頭があり、獲物を引き裂くことは出来るが、真性哺乳類のような噛み合わせはできないそうです。2億1000万年前に出現した真性哺乳類は下顎がやや狭くなっていて、上の歯と下の歯が接触し、左右だけでなくやや前後にも顎を動かすことが出来るようになっています。つまり、顎を閉じることが出来、食物を切り分けられるようになったというわけです。1億2000万年前に初めて見られた獣性哺乳類(単孔類を除く、有袋類以上の哺乳類をこう呼ぶそうです)では噛み合わせのできる型の歯がみられます。オポッサムという名の雑食性の哺乳類では、すでに基本的に三角形の歯を持っていたそうです。
 ライオンのような肉食動物になると特殊化した噛み合わせで、引き裂くことのできる歯を持っています。このような歯は裂肉歯というそうです。
 霊長類のような雑食性の動物では臼歯の咬頭はやや平たくなり、茎のような繊維質の多い食物をそしゃくすることが出来ます。
 雑食性動物から進化した草食性の動物(シカなど)では、臼歯上面に高い凸部があり、草をかみくだくことが出来るそうです。

適応放散と収束進化(収れん進化)
 環境に適応して同一の祖先が多様化していくのを
適応放散といいます。また、異なった祖先が環境に適応して一様化していくのが収束進化(収れん進化)といいます。クジラの流線形の体は水中生活に適応しており、同様に水中生活に適応した魚竜の体形と類似しています。このように系統的に離れた生物が同様の形態をとることをいいます。
 オーストラリアの有袋類は適応放散と収れん進化の絶好の例です。肉食性のフクロオオカミは他の地域のオオカミに、小形のフクロネコは他の地域の小形の野生ネコやイタチ、テンなどに相当する存在です。こうした肉食有袋類は他の有袋類を、つまりフクロオオカミは大形草食動物を、フクロネコは草原・やぶ・樹の茂みなどに住む種々の小形有袋類を捕食して生活しています。
 また、ワラビーやカンガルーは他の大陸におけるシカ、レイヨウ、ガゼルなどに対比することが出来ます。やや大形の草食動物であって、草原や開けた森林に住み、快速で駆ける能力を持っています。
 ウオンバット類はウッドチャック(アメリカマーモット)のような大形げっ歯類に比べられますし、フクロネズミは小形げっ歯類に、空中生活をするフクロモモンガはモモンガに、菜食・樹上生活に適応したコアラはナマケモノに比べられます。(コルバート『脊椎動物の進化』参考)

哺乳類の発展
 中生代の最後に恐竜が絶滅し、哺乳類が適応放散を始めました。
 初期の哺乳類は小型だったようですが、恐竜が滅んだ後のさまざまな環境に適応放散して繁栄しました。植物では被子植物が繁栄し、昆虫と関連して虫媒花が多様化しました。
 哺乳類の進化の例としてウマがあげられます。ウマは犬ほどのエオヒップスを祖先としていますが、次第に大型化し、足が長くなりました。メソヒップスでは前足が3本指となりました。新生代の中ごろ(中新世)、イネ科の草原が広がったようですが、イネ科は葉の中にシリカ(二酸化ケイ素)の粒を含み臼歯の摩耗を早めました。それに対抗してウマは高い臼歯を持ち、葉食から草食へと進化した系統のウマが発展しました(メリキップスなど)。臼歯の発達につれて顔と下顎の骨が高くなり、歯列が前に移動して、現生のウマの顔に近くなりました。より草原へと適応し、中指がひづめとなり、やがて1本指のピリオヒップスが進化し、その後、現生のウマ、エクウスが出現したそうです。
 第四紀は氷河時代であり、人類時代とも言われています。洪積世には4回の氷期がありました(ギュンツ、ミンデル、リス、ウルム)。
 熱帯で霊長類はいったんクモザルのように樹上生活に適応しました。地上に下りた類人猿の中から直立二足歩行する猿人が進化しました。
 ヒトに似た動物は、チンパンジーやゴリラなどの類人猿です。類人猿と比べてヒトの大きな特徴は直立二足歩行をするということです。それ以外のヒトの特徴も、直立二足歩行がきっかけとなって発達したと考えられています。直立二足歩行に先だって、樹上生活への適応があったと考えられています。モグラ目(食虫目)に近いツパイのような動物が樹上生活を始めました。樹上生活で前あしと後あしは分化し、平爪が進化し、立体視ができるように眼が顔の前面にきました。さらに親指は他の指と向かい合って枝をつかみやすくなり、腕わたりに見られるように肩の関節が回転しやすくなりました。
 このように手足が分化した後で、森林からサバンナに進出し、地上に下りたサルの中からヒトが進化したと考えられています。
 直立二足歩行は上肢を自由にし、手や指の運動を巧妙にしました。巧みに動く手で、ヒトは道具をつくり、火を利用し、食物が食べやすくなり、そしゃく筋が退化し、眼窩上隆起が小さくなりました。あごが小型化し、おとがいが生じました。頭骨の大後頭孔はしだいに中央に寄り、直立した脊柱は大形化した脳を支え、言語能力が発達したと考えられています。

 

近縁かどうかは分類の階級(タクサ)が大切
 生物は“種”を一番基本的な単位として、分類の大きさによっていろいろな階級(夕クサ)を付けて表わします。この階級(夕クサ)がどこまで一緒かを考えればどのくらい近縁かがわかります。また、一般に大きなタクサで違うものほど、遠い昔に分かれたということも検討がつきます。進化を考えるうえでは大切なものです。
 しかし、階級のうち、“属名”と“種小名”については、決まった名前が付けられていますが、属より大きい単位、“亜界”から“族”までは、必ずしも、その階級を使うとは限りません。たとえば、哺乳類は“網”という単位にすることが普通ですが、別の階級でも間違いとはいえません。しかも、“上……”や“亜……”,“下……“という階級の名前などは、学者によって別のものを使うことがあったり、その階級を省略したりすることもあります。


クイズに答えて進化を考える

 今回の見学には幾つかの問いがあり、それを中心に観察しました、問いは次の通りです。あなたも上野動物園で観察して見てください。
図鑑→→名前をクリックすると写真と説明が出ます。出ないときはここをクリックして名前(カタカナ)で検索してください。


Q1 パンダはどことどこの部分が黒いか、食肉類と言うことは肉食なの?
図鑑→→ジャイアントパンダ

Q2 トラには何本の歯があるか?
図鑑→→トラ

Q3 シロテナガザルの「しっぽ」はどうなっているか?
図鑑→→シロテナガザル

Q4 ゴリラの顔の特徴は?
Q5 ゴリラと人との体つきはどう違う?
図鑑→→ゴリラ

Q6 ドールの足はどうなっている? ネコ科とどう違う?
図鑑→→ドール

Q7 オオコウモリの餌は何か?
Q8 スローロリスの親指はどうなっている?
図鑑→→スローロリス

Q9 アシカが陸に上がったときの足はどうなっている? アザラシとどう違う
Q10 アシカは泳ぐときに前足で進む、後足で進む?
図鑑→→アシカ

図鑑→→アザラシ

Q11 北極熊、月の輪熊、蝦夷ひ熊、マレー熊、どれが大きい? 気温との関係は
図鑑→→ホッキョククマ

図鑑→→ツキノワクマ

図鑑→→ヒグマ

図鑑→→マレークマ

Q12 アジアゾウの背中はどうなっている?
図鑑→→アジアゾウ

Q13 ニホンザルの「しっぽ」はどうなっている?
図鑑→→ニホンザル

Q14 アメリカバクの爪はいくつある?
図鑑→→アメリカバク

Q15 ラマの前歯は?
図鑑→→ラマ

Q16 コロブスとクモザルの「しっぽ」はどう違う?
図鑑→→コロブス

図鑑→→クモザル

Q17 エゾ鹿の角はどんな形?
Q18 ヒツジ、ヤギ、ウマ、ウシ、それぞれのヒヅメの違いは?
Q19 ワラビーにおへそはある?
図鑑→→ワラビー

Q20 シロサイとクロサイの口先はどう違う?
図鑑→→シロサイ

図鑑→→クロサイ

Q21 キリンには何本角がある?
図鑑→→キリン



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