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炭酸塩溶解と保存年前の冬期表層水温、および極気候帯の拡大のようすにおける炭酸塩は、その深度での圧力・温度条件で決まる炭酸イオン飽和量と、現場の海水がもっている炭酸イオン量とで、溶解度が決まる。
そして海洋表層からの炭酸塩の殻の供給量とそれらの消費量が等しくなる水深を炭酸カルシウム補償深度とよび、これより水深の深い場所では、炭酸塩は残らない。
現在、太平洋は、深層水の循環により大西洋よりもっている炭酸イオンが少ないので、より浅い深度で不飽和深度に達する。
つまり、炭酸塩が完全に溶け去る深度が浅いことになり、炭酸塩微化石の保存が悪くなる。
現在の補償深度は、大西洋では五千メートル前後、太平洋では四千メートル前後である。
このように炭酸塩の保存には、深層水の性質（溶存酸素含有量やｐＨなど）や循環速度など深層水循環が重要な役割をはたしている。
炭酸塩微化石を詳しく調べると、過去の深海の様子が見えてくるのである。
表層水が沈み込んでから長い時間大気と遮断された海水は、有機物の分解物である二酸化炭素を多く含み、これが水や炭酸イオンと反応し、重炭酸イオンになることから、古い深層水ほど炭酸イオン量が少なく、したがって補償深度が浅いことになる。
微化石の中には、底質上もしくは底質中に生息するものがあり、過去の海底環境を知る手がかりとなっている。
ここでは底生有孔虫を紹介する。
底生有孔虫は、前述のとおりおもに炭酸塩の殻を有する原生動物の一種で、海洋のほぼ全域に生息している。
このうち炭酸カルシウム補償深度より浅いところに住む石灰質底生有孔虫は、深層水の化学的情報や生態の示す環境変遷を殻もしくは群虫群集の解析を行い、を復元したものである。
表層海洋は世界中つながっており、プランクトンは海流に乗り、短い時間で世界中に広がることから、どの海洋でも共通の種が存在している。
地球環境が移り変わるにつれ、主要な種の盛衰や、生物進化は常におこっている。
また急激な環境変動は全海洋で同時におき、生物群集に影響を及ぼすので、種組成の急変や新種の出現などがおこる。
このような進化や急激な変化は、全海洋底に残されていることから、海洋コアに記録されたこれらの層準（新種の出現や群集の変化点など）を対比することにより、異なる海洋においても相対的な同一時間面として認識をすることができるのである。
あきらかな変化点においては、年代測定が行われ、絶対的な時間面として利用されている。
またこのような変化には、環境的な背景も隠されていることがあり、ある意味で環境変化面としても意義がある。
生物生産と堆積物保存、古環境復元年代を示す浮遊性微化石海洋の一次生物生産量、溶解量、それ以外の物質による希釈量、深層水循環などに影響される。
さらに、堆積する場所の海底地形、とくに海盆の水深に大きく左右されている。
海洋の一次生産は、そこを流れる海流、湧昇流や風の強さなどに影響を受け、また海底の堆積物は深層水循環の強さに影響を受ける。
したがって、それらの要因の変化はすべて海底堆積物に記録されている。
北太平洋の海洋コアを用いて浮遊性有孔集の解析を行い、その変遷から海洋表層水の変動集内容に保存している。
底層・深層環境を示す底生微化石。
百万年海洋表層の状態復元浮遊性有孔虫は右巻き(D)と左巻き(S)が存在するが、その存在する割合は、海水の温度で決まっている。
緯度ごとに採集された海洋コアにおいて卓越する巻きを図化すると、時代ごとの海水分布の変遷が見えてくる。
現生の底生有孔虫分布の解析から、どの種群がどの深度に生息しているのか、また、えさとなる有機物に反応する種はどれか、特定の深層水塊を指示する種はどれなのかなど、研究が進められた。
その結果、底生有孔虫は、おもに二つの環境要素によって種組成や生産量を変化させると考えられている。
一つは、えさとなる有機物の質や量とその供給のされ方であり、もう一つは、深層水が有する物理化学的な性質である。
海洋コアに含まれる底生有孔虫だけを拾い出し、時代ごとに解析すると、過去の深層水循環の大きな変動が見えてくる。
これまでの研究で、過去九○万年間にはほぼ十万年おきに氷期が訪れたことがわかっている。
氷期には、おもに北半球の大陸に膨大な氷河が発達したことから、「北半球氷河作用」ともよばれる。
地球が寒冷になると、海洋表面は北極域の海氷や大陸氷床の流出によって少しずつ氷でおおわれるようになり、これまで深層水の沈み込む場だった海域が閉ざされることになる。
北大西洋における氷期の海底堆積物には、海に流れ出た氷河が運んだレキや砂の記録が残されており、その分布を調べると、北大西洋高緯度のかなりの部分が氷によって閉ざされたことがわかる。
これでは暖かい高塩分の表層水はこの海域に流れ込めないので、深層水は形成されなくなり、北半球高緯度はますます温度が低くなった。
したがって氷期には、深層水循環が遅くなり、世界中の海洋の深層環境が悪化したと考えられている。
現在の底生有孔虫分布は、最終間氷期（十二万年前）のそれと非常によく似ていたが、最終氷期（一万八千年前）とは全く異なっていた。
底生有孔虫に残された氷期の深層環境は、現在と比べて酸素の少ないよどんだ環境を示していた。
大西洋の最終間氷期、最終氷期および現在の深層環境比較と深層水循環の復元。
氷期海底堆積物の多くは、海洋表面から降ってくる殻をもつプランクトンの遺骸や風で運ばれる細かい粘土鉱物などで構成されていた。
堆積物の一粒子となった微化石は、海洋〜大気の二酸化炭素平衡に密接な関係をもっている。
海洋における炭酸塩微化石の堆積量は、瞬間的にはさほど多くないが、長期間にわたると膨大な量となり、二酸化炭素の主要な貯蔵の役割もはたしている。
したがって、その生産量と海底に保存された堆積物の溶解は、海洋全体の全炭酸量（炭酸イオン、重炭酸イオン、二酸化炭素の総量）を左右し、分圧を変化させ、ひいては大気二酸化炭素量を変化させることになる。
海洋は数多くの生物をはぐくみ、一見地球環境の中で静かに生かされているように思えるが、一方で環境に反応する生物の応答は、次の地球の姿を呼びおこしてもいる。
つまり、生物は環境の変化に従いつつ、環境変化の一翼を担ってもいる。
微化石は自らの激動の記録を、今も海底に累々と蓄積しつづけているのである。
＊３有孔虫殻は、海水のカドミウム濃度に応じて一定の割合で、カルシウムの代わりにカドミウムを殻内に取り込む。
海水中のカドミウム濃度は、リン濃度と同様な分布を示すので、有孔虫殻のカドミウム／カルシウム比から過去の海水のリン濃度を復元することができるその一つ一つに生きていたときの環境情報を残している。
したがって現生プランクトンの分布状態や、制御している環境要因などを考え合わせることによって、過去の海洋循環や風体制を明らかにすることができたのである。
このように微化石は、生物としての多くの環境情報をもたらしてくれるが、そのほかに殻が海水と反応したときの化学的な情報もあわせもっていた。
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