同志社39会

６）循環の駆動力
　地球表面が大気で覆われ、地殻表層部に大陸と海洋が存在することで、天−地−水の循環が生じて環境が浄化され、生命圏では生き物が一貫して進化してきた。しかし、そのなかで大陸は常に浸食作用を受けており、大陸の平均高度（８４０ｍ）を年間浸食率（４ｃｍ）で単純に割ると、陸地はほぼ２１００万年で海抜ゼロメートルの平地になってしまう。そうなれば、いくら雨が降ろうと風が吹こうとも土の動きはほとんど無くなり、生き物の進化発展は著しく阻害されるはずである。しかしながら現在のような大陸が形成されたのは２０億年以上前のことであり、しかも約４億年前に陸地に植物が出現して以来、陸の生き物は一貫して進化し繁栄の道を歩んできた。この古生物学的事実は過去４億年にわたって一度も陸地から山が消えたことが無かったことを意味している。

　陸地は恒常的に浸食されているが、一方で新しく作りだされているのである。すなわち海洋プレートの沈み込みにともなって大陸の縁辺部に火山列や島弧が形成される。また、およそ２億年周期で生じる大陸の衝突によって巨大山脈が形成される。こうした造陸運動の営力は固体地球の表層部におけるプレート運動とプレートを駆動するマントルの対流(マントルプリューム)にあり、それらを動かす原動力は地球の部部エネルギーである。つまり地球形成時の隕石衝突で発生した熱、鉄とニッケルが地球の中心部に集まって核を形成した時に熱として解放された重力エネルギーおよび岩石に含まれた放射性元素（ウラン、トリウム、カリウム）による発熱である。　　　

　環境を浄化して生命圏を維持する天−地−水の循環を支える地球内部エネルギーと太陽エネルギーはまだ十分にあるので（１１）、従来の循環パターンは少なくとも今後５億年は基本的に維持される。従って人類がいかなる環境破壊で絶滅しようとも、地球環境は速やかに浄化されて、生き物は今までどおりの進化の道を歩んでいく。また、たとえエネルギー資源や鉱物資源の枯渇で絶滅したとしても、地下では各種の資源が着実に蓄積していくのである。

　ちなみに英国の宇宙物理学者ホーキング博士は、１０００年後には地球が温暖化しすぎて人間が住めなくなるので、宇宙に移住する研究を開始すべきだと警告した、と数年前に新聞が報道した。また火星を温暖化させて人間が住める星にしようという「テラフォーミング」構想が語られている（１２、４０ｐ．）。しかし、すでに内部エネルギーを失ってしまった火星つまり「死んだ星」にはもはや生命圏を維持する力は無いと結論できる。さらに地下に各種の資源が胚胎している可能性も低いと判断できる。

　これを逆にいえば、地球のように内部に熱エネルギーをもつ「生きた星」でなければ、いくら大気と水があって太陽エネルギーが適切に利用できたとしても、天−地−水の循環を作りだすことはできず、生命圏を維持することはできない。地球は、固体部分（岩石圏）がダイナミックに躍動しているからこそ、生き物の星になれるのである。

５）地表の物質循環による環境の浄化
　一般に循環と聞くと、何かがくるくる回っている状態を思い浮かべる人が多い。しかしながら大気圏〔天〕―岩石圏〔地〕―水圏〔水〕をめぐる物質（ガス・固体・液体）の循環経路には、濃集作用と拡散作用が対となって組み込まれている（９）。

水の循環を代表例として取り上げてみよう。海面が太陽光によって暖められると海水は蒸発する。つまり水分子が大気圏に拡散する。３０００ｍ以上の上空では水蒸気が昇華凝結(濃集)して氷晶(雪)となり、雲をつくる。このとき大気中に拡散している細かい砂塵を核にして氷晶が成長するので、大気高層に拡散した砂塵は雲に濃集することになる。雪の結晶が成長すると重くなるので、雲は地表に降りてくる。地表に近づくと気温が上がるので、雪は溶けて雨滴になり地表に降ってくる。その途中で雨滴は大気中に拡散した二酸化炭素や火山ガスを濃集する。大気汚染がなくても雨水が弱酸性をしめすのはこのためである。また砂漠の粉塵や火山灰なども濃集する。中国大陸から京都に黄砂が飛来するころに降る雨が汚れているのはこのためである。

近年､中国の工業化にともなう酸性雨の被害が懸念されている。しかし、もしも酸性雨が降らなければ大気圏に粉塵とガスが蓄積していき、終には陸上動物は呼吸器障害で死滅するはずである。酸性雨が降るということは、天然の大気浄化作用がまだ機能している証拠なのである。

大気中に拡散した天然のガスや粉塵は雨滴に濃集されて地表に戻ってくる。しかし人工的に合成されたフロンガスは水に溶けないので、雨滴に濃集しないで対流圏の上層へと風で舞い上げられていく。そして成層圏に達したフロンが紫外線で分解され、活性化した塩素原子が効率的にオゾンを破壊する。フロンガスを始めプラスチックやPCBなどの安定な化合物は、循環経路に組み込まれた濃集・拡散の作用に影響されないがために、循環経路を汚染したり循環そのものを阻害したりして、環境問題を引き起こすのである。

地表に降った雨水は、地表を流れくだったり地下に浸透したりして姿を消すが、必ずどこかで濃集する。つまり川となったり地下水となったりして海に戻っていく。そしてその間に岩石を物理的・化学的に風化する。すなわち岩石を砂利と泥と水溶性イオンに分解して拡散する。山の上で生じた風化の産物、つまり砕屑物（固体の粒子）と水溶性イオンは水（川）によって運搬されるが、さまざまなサイズと形状をもった砕屑粒子は運搬途中で淘汰され、礫は礫として、砂は砂として、泥は泥として､サイズ別に堆積(濃集)していく。そして河口で泥が凝集して沈積するとき、水中の有機物を表面に吸着（濃集）するので、海に注ぎ込む河川水は浄化される。野鳥の楽園としての干潟の役割が見直されているが、水質改善の場としても重要なのである。

一方、水溶性イオンは化学的作用や生物作用によって濃集する。たとえば乾燥地域における内陸湖や海岸では石灰岩や石膏、岩塩などの蒸発岩が形成され、カルシウムやナトリウム､カリウムおよび炭素や塩素、硫黄などが無機（化学）的に濃集する。また沿岸では鳥の糞が乾燥固化してグアノが形成され、窒素やリンが濃集する。一方、熱帯の浅海域ではサンゴ礁が形成されてカルシウムやマグネシウムなどが濃集する。さらに遠洋の深海底では鉄とマンガンの酸化物が無機的・有機（生物）的に沈殿してマンガン団塊を形成し、副成分として銅やニッケル、バナジウムなどを濃集している。また海山域では岩盤上にコバルトクラスを形成し、コバルトや白金などを濃集している。

濃集と拡散の作用は地下における物質循環の経路にも組み込まれており、造山帯や火山帯では地下に金属元素や鉱物(宝石)類が濃集する。こうした作用によって２０億年前の大陸の形成以降、生き物に有害な水銀や鉛、カドミウム、砒素などの元素が、地表の岩石から取り除かれていった。そして、おそらく古生代までに地表の岩石にはほとんど含まれなくなったので、陸上に生き物が生育できるようになったのであろう。

産業革命以降、我われは、何百万年もかかって地下に固定された金属や鉱物を大量に採掘し、また何千年もかかって河川や海岸に堆積した砂利を無尽蔵に採取している。さらに数百年もかかって森林に蓄えられた有機物(樹木)を大量に伐採している。こうしたものを資源と呼んでいるが（１０、７５ｐ．）、その実体は地表や地下で働く濃集作用の産物にほかならない。そして人間の時間スケールを基準にして、濃集速度の速いものを更新性資源と遅いものを非更新性資源とよんでいる。

しかしながら人間のために物質が濃集したわけではない。多くの地下資源は地表環境の浄化の副産物である。従って、せっかく地下深部に隔離されたカドミウムや水銀、鉛などを大量に採掘して地表に拡散させれば、天−地−水は重金属で汚染されて、生命圏は打撃をうける。カドミウムによるイタイイタイ病や水銀による水俣病は代表例である。また更新性のある資源といえども人間のために存在しているのではない。たとえば水資源開発と称してダムを作って川の水を蓄えているが、それは水と土砂の循環を阻害する行為であり、やはり生命圏に打撃を与える。代表例は全国で深刻化している海岸浸食であり、砂浜の縮小や消失によって貝やアナジャコなど砂地に住む底棲生物を脅かしている。また本来ならば海藻が生い茂るはずの岩礁の表面が石灰藻で真っ白く覆われて不毛化してしまう磯焼けも、原因は完全には解明されていないが、ダムや砂防ダムによる土砂のせき止めと腐植の沈殿が原因の一つに数えられている。

４）海陸の存在意義
土をつくっている腐植を含んだ土砂は最終的に海に運ばれる。沿岸の海洋生物は、陸上の動植物と同じく２６種類または１６種類の生元素を必要としており、海底に堆積した土砂や海水中に浮遊している泥から溶け出した元素を摂取している。決して海水に溶け込んでいる元素だけに頼って生きているわけではないのである。その証拠に海洋全体の植物プランクトンの季節分布を見ると（７、ｐｐ．９２−９３）、陸から土砂が運びこまれる沿岸にしか生息していない。言い換えれば陸地から遠くて土砂が運ばれてこない遠洋は年間を通じて不毛である。

この事実を陸上に当てはめて考えると、土砂を生み出す山々から遠く離れていて､土砂が運び込まれないような地域の生産力は低いと判断できる。しかし、そのような場の代表例であるアマゾンには世界最大の熱帯雨林が広がっている。だが根元にある土は僅か１０ｃｍほどの厚さしかなく、森林を伐採するとたちまち洗い流されてしまう。その貧弱な土が樹木を養うためには、必須元素が効率よく循環する必要がある。実際アマゾンでは落ち葉や動物の死骸は速やかに分解されて植物に吸収されているが、新たな土砂の供給がなければ、長期的には必ず元素不足に陥るはずである。

この謎は１９８０年代後半になってようやく解き明かされた。サハラ砂漠から熱風ハルマッタンによって年間２億トン以上も吹き飛ばされる砂塵の一部がアマゾンまで運ばれ、無機養分を供給している事実が発見されたのである（８）。実際､上で述べた植物プランクトンの季節分布図を見ると、ゴビ砂漠を始めアラビア半島やオーストラリア大陸の砂漠から吹き飛ばされた砂塵がプランクトンを養っている様子が明瞭に読み取れる。人間にとっては「不毛の地」でしかない砂漠も生命圏の維持に本質的な役割を果たしているのである。

地球の表面の１/３が海に覆われていることから地球を｢水惑星｣とよび、海の存在こそが生命圏を支えていると考える人は多い。確かに最古の生き物は海で誕生したし、いまでも生き物の７５％は海洋に生息している。しかし、その多くは陸から海に運び込まれてくる土に生元素の供給を頼っている。すなわち大陸と海洋が並存するからこそ、陸上の岩石風化の産物である土砂が循環し、生命圏が維持されるのである。従って２０億年前の大陸の形成とそれ以降の度重なる分裂と衝突が、気候変動や海水準の変動と共に、生き物を進化させる大きな内部要因になったのだと言えよう。

３）土と食物連鎖
　土の主成分は砂利と泥であるが、それに加えて動植物の遺骸に由来する有機物〔腐植〕が多量に含まれている。だが砂利と泥と腐植を適当に混ぜて水をかければ土になるわけではない。カビや細菌などの微生物とアリやクモなどの昆虫およびミミズやモグラ、ヘビやカエルなどの小動物などが土中に住みつくことが必要である。小動物が巣穴を造ることによってガスと水分が移動するための空間ができ、ミミズやセンチュウなどによって泥が団子状態に固められて団粒構造が発達して保水力が高まり、微生物の働きによって動植物の遺骸が有機物に分解される。そこに水溶性イオン類を含んだ水分が適当に加わることによって、土は初めて植物を育てる機能を発揮するのである。

　土から養分を吸って育った植物は草食動物の餌となり、草食動物は肉食動物の餌となる。こうした現象を「弱肉強食」の競争関係と見なす社会ダーウィニズム（社会進化論）的な見方が蔓延しているが、決して肉食動物は強いから草食動物を食べたい放題に襲っているわけではない。実際にアフリカのサバンナで観察すると、ライオンやチーターなどの狩の成功率は１０％程度でしかなく、いつも空腹にさいなまれているのが実態である。肉食動物は動物界に君臨するために存在しているのではなく、草食動物を適当に間引いて、彼らが草原を喰い尽くすのを防ぐ歯止めとして存在しているのである。

複雑な喰いつ喰われつの関係〔食物連鎖〕は生き物に必要な食べ物を効率よく循環させる仕組でもある。たとえば映画「ガイア・シンフォニー　第３部」で紹介されていたようにアフリカゾウは大量の木の葉と樹皮を食べるが、一方で未消化の糞を大量に排泄する。糞に含まれた半分解状態の植物繊維などは木に登れない小型草食動物や樹皮をかじることができない昆虫などの餌として利用される。そして、それらが排泄する消化（分解）度がより高い小粒な糞は土中の昆虫や微生物の餌となる。そうした生き物たちは土中の食物連鎖に取り込まれ、最終的な排泄物は腐植やガスの一部となって再び植物に吸収される。

一般に食物連鎖をピラミッド状の階層構造で図示して、その頂点に人間をおいて、人間の生態学的位置を示すことが多い。だが土を媒介とした生元素の循環から見れば、人間は決して生物界に君臨する「万物の霊長」ではない。他の動植物や微生物と同じく食物連鎖の一要素でしかないのである。

現在の地下に発達している複雑な食物連鎖は歴史的な産物であり、陸上植物の出現以前には存在していなかった。おそらく岩石から無機養分を直接吸収する地衣類のような生き物が水辺近くの岩を覆い、その下の割れ目には地衣類から供給される有機物を餌とする微生物がいたはずである。そうした生き物の働きで原始的な土ができたところに陸上植物が出現した。それに続いて昆虫が出現すると、必然的に地下の生態系も複雑化して土の機能は高まり、植物の進化を促した。そして陸上植物の進化を追うように動物も進化して地表の生態系を複雑化し、それとあいまって地下の生態系も複雑化していった。その結果、土の機能はますます高まり、陸上は無論のこと沿岸の生態系も豊かになっていった。少なくともシルル紀以降は、陸と海の生態系は土を媒介にして結びついて進化し、時代と共に多様性をましていったのである。

この歴史的経緯は、生物界は決して弱肉強食の競争社会ではなく、自己も他者もともに繁殖し発展していく共存共栄の社会であることを物語っている。もしも特定な生き物の一人勝ちを許せば、いくら多様な生態系でも時と共に単純化していき、たとえば人工的な杉の単一林が強い風台風で広範になぎ倒されてしまうように、少しの環境変化で大打撃を受けるようになるからである。

３）中生代
中生代のトリアス紀になると爬虫類から恐竜が派生し､中生代を通じて恐竜王国が出現した。体長が４０ｍをこえるサイズモサウルス（ジュラ紀後期）やアルゼンチノサウルス(白亜紀中期−後期)などの集団移動、ジュラ紀後期の海を泳いでいた体長２５ｍの首長竜リオプレウロドンの雄姿、そして翼長が１２ｍもある翼竜のケツァルコアトルスやオルニトケイロス(白亜紀後期)が群舞する様子などは、宇宙船から高分解能の望遠鏡で観察できたはずである。そして白亜紀中期（１億年前）になって、ようやく花を咲かせて実を結ぶ被子植物が繁栄し始め、森の彩りも増えた。それにともなって昆虫も種類を増やし、昆虫を捕食する鳥類も進化して、陸上は急速に賑やかさを増していったのである。

恐竜や翼竜、魚竜などは６５００万年前の白亜紀末にアンモナイトなどとともに絶滅し、中生代の幕が閉じた。世間的には隕石衝突説が受け入れられているが、世界的な火山活動の活発化、急激な海水準の低下(海退)や気候の寒冷化などの環境要因がさまざまに複合していて、究極の原因はまだ解明されていない。だが原因が何であれ大異変は短期間で終息し、新しい時代の幕開けとなった。

２）土：固体地球と生命圏の媒介
地球環境問題への対応として「緑を守れ」と言う声が上がっている。植物が水と二酸化炭素からでんぷんを光合成することで草食動物を養い、それらが肉食動物を養うことで生態系が維持されていると考えているからである。確かに光合成を行う植物は基礎生産を支えているが、炭素・酸素・水素・窒素だけで生育しているわけではない。その他の元素も必要である。たとえば窒素・リン・カリウムは植物の三大栄養素であり、光合成を行う葉緑素にはマグネシウムが必要である。

植物の生育には上記の７種類を含めた１６種類の元素（硫黄、カルシウム、鉄、マンガン、銅、亜鉛、モリブデン、ホウ素、塩素）が必須である。さらに動物にはナトリウム、臭素、ストロンチウム、フッ素、ヨード、バナジウム、ニッケル、クロム、セレン、コバルトを加えた２６種類の元素が不可欠である（６）。そのうち酸素・炭素・水素・窒素は大気と水に含まれているが、残りの１２元素および２２元素は土壌〔土〕にしか含まれていない。植物は土から１４種類の必須元素を吸収するだけでなく他の元素も吸収して体内に蓄えるので、草食動物と肉食動物は成育できるのである。もしも動物に不可欠な生元素が土に欠乏していれば動物は生きていくことができない。

その具体例がニュージーランドの牧草地である。英国からニュージーランドに殖民した白人たちは、１９世紀末に原生林を大々的に切り拓いて牧草地を造成し、オーストラリアから輸入した羊を放牧した。輸送船から解放された羊は牧草を食みながらも、数週間もするとよろけて歩けなくなり死んでいった。その原因を調査した結果、コバルトの欠乏による神経障害だと判明した。土にほとんど含まれていなかったのである。そこでコバルトを含んだ岩石粉を牧草地に散布したところ羊は健やかに育ち、同国は英国に対する食肉基地として繁栄したのであった。この歴史的事実は土の主成分を生み出す母岩の鉱物組成によって土の肥沃度が左右されていることを示している。実際、方解石（炭酸カルシウム）からなる石灰岩地帯の植生は一般に貧弱である。

火山灰に由来する土を除けば、その主成分は礫と砂〔砂利〕とシルトと粘土鉱物〔泥〕であり、いずれも岩石風化の産物である。そのうち砂利は植物の根を支える支持基盤の役割を担っているが、保水力を欠いている。一方、泥に支持能力は無いが、粒子の表面に水を吸着するので、土は保水力をもつことができる。また陽イオンを吸着するので各種の水溶性イオンが保持され、最終的には根毛を通じて水と共に吸収されるのである。従って温暖な湿潤地帯では、岩石風化の産物である砕屑物〔土砂〕が堆積する崖錐、扇状地、地すべりの末端、沖積地などには肥沃な土が発達しやすい。たとえば山形盆地でみれば、脊稜山脈の山麓に発達した小さな扇状地や緩斜面には果樹園が開かれ、地すべり地と盆地は水田となっている。

このように土の存在も地球が生き物の星であるための必要条件の一つであり、土を媒介として生命圏は固体地球と直結しているのである。

３．なぜ地球は生き物の星なのか
１）従来の説明
地球は４６億年の歴史を通じて、地質的にも地形的にも気候的にも多様化した。それにともなって生命圏も多様化した。こうして美しい星になってきた地球が太陽系惑星のなかで唯一生命圏を維持している理由は、一般的に以下のように説明されている（５）。

まず地球のサイズが適当だったために水と大気が引力で保持されたことである。月や火星のサイズでは引力が不足して、大気も水も宇宙空間に散逸してしまうのである。次に太陽からの距離が適当だったために地表で水が液体･固体・気体として存在できたからである。金星のように太陽に近いと地表の水は強い太陽光によって蒸発し、大気上空で水蒸気が酸素と水素に分解され、軽い水素は宇宙空間に散逸し、酸素は金属元素と結合する。その結果水は失われ、二酸化炭素を主体とする大気が残り、温室効果のために地表は４００℃を越える高温になってしまう。一方、火星ほど太陽から遠ざかると、太陽光は弱々しくなり、水は氷としてしか存在できなくなるので、生命活動は停止してしまう。

だが、これら二つの条件は必要条件ではあっても決して十分条件ではない。生命圏の維持にはさらに多くの条件が必要なのである。

４）新生代
新生代が始まると、それまで恐竜や爬虫類などに圧倒されていた哺乳類が大繁栄することになった。一方、植物界では被子植物がますます繁栄するとともに、始新世の乾燥化にともなって草が出現した。特に中新世（２４００万年）以降、広大な裸地は草原に変わり、｢緑の大地｣が出現した。大草原には昆虫と鳥、モグラやヘビなどからなる、森林とは違った生態系が新たに発達し、地上はますます賑やかになっていった。

植物相が豊かになったことで、漸新世後期（２５００万年前）に人間の遠い祖先である霊長類が出現し、樹上生活を営んだ。その間アルプス、ヒマラヤ、ロッキー、コルディレラなどの大山脈が形成されて大気循環のパターンが複雑化した。そして細分化した気候区ごとに特徴的な地形と生態系が発達することになった。鮮新世（５００万年前）になって東アフリカの乾燥化によって森林が縮小し草原が拡大した時、二足歩行する人間の直接の祖先である猿人（オルロリン属）が草原に出現した。
１７０万年前の更新世（第四紀）になると氷期−間氷期の周期が始まり、数十万年前から１０万年周期が明瞭になった。高緯度地域と中緯度地域の高山では氷河地形が発達し、海岸線は周期的な海水準変動によって複雑化した。また中緯度地域では四季の変化が確立し、森林と草原の景観も周期的に変化するようになった。現在スペースシャトルから観察できる自然景観、すなわち森林あり草原あり砂漠あり、高緯度地方には山岳氷河が見え低緯度地方の海岸にはサンゴ礁が見える景観が現れたのはごく最近の出来事なのである。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

東アフリカで出現した猿人はそうした気候変動の下で、アウストラロピテクス属をへて原人（ホモ属）へと進化し、その仲間であるホモ・エレクトゥスなどがアジアやヨーロッパに進出して複雑な進化の道をあゆんだ（４）。そして１０数万年前、東アフリカにホモ・サピエンス（現代人）が出現し、およそ５万年前から全世界に移住していった。

２．美しくなってきた地球
２）古生代
５億４５００万年前のカンブリア紀になると、エディアカラ動物群は姿を消し、新たに三葉虫やヒオリテラス、ラトウケラのような硬い殻をもつ動物が出現した。そして大型捕食動物のアノマロカリスが出現したり、石灰藻と海綿が熱帯で礁をつくったりしたことで食物連鎖が複雑化し、海の生き物たちは爆発的に進化して１万種以上にふえた。オルドビス紀になるとサンゴが出現してサンゴ礁をつくった。今日の南太平洋の島嶼周辺に見られるようなサンゴ礁の景観は、この時代に初めて出現したのである。そしてサンゴ礁周辺には複雑な生態系が形成され、さまざまな色と形を持った生き物が生息するようになった。

カンブリア紀以降の海では海棲生物が進化･発展をとげていたが、陸上に植物が出現するのは約４億年前のシルル紀末である。赤茶けた大陸の海岸線がようやく緑（シダ植物）で縁取られるようになったのである。そして石炭紀になるとシダ植物は大森林を形成し、地下に石炭層を蓄えていった。だがシダ植物は水辺を離れて森林をつくることは無かった。約３億年前のペルム紀になると乾燥に耐える裸子植物のイチョウやソテツの仲間が出現し、次の中生代を通じて水辺を離れて内陸部に生息地を拡大していった。だが、まだ花を咲かせる樹木は無く、森林の彩りは単調だった。

陸上植物の繁殖にともなってデボン紀の海では魚類が爆発的な進化を遂げ、淡水域にも進出した。そして石炭紀になって魚類から進化した両生類が陸上に姿を現し、それから爬虫類へと進化した。

「若樹会箏曲演奏会」のご案内。

平成１６年３月７日日曜日　正午開演 東京茅場町　東京証券会館ホール　
地下鉄日比谷、東西線　茅場町中央改札口　地下道出口8番

39_mlのみなさん、ぜひご参加ください。