中新世

中新世( / ˈ m aɪ . ə s iː n , - oʊ -/^中新世は新第^三紀の最初の地質時代、約2304 万年^前から^533万3000万年前^{(Ma )}まで^{続きます。中新世は}スコットランドの地質学者チャールズ・ライエルによって命名され古代ギリシャ語μείων(meíōn)、文字通り「より少ない」、およびκαινός(kainós)、文字通り「新しい」または「最近の」 ^{[ 8 ] [ 9 ]}に、鮮新世よりも海洋無脊椎動物が18% 少ないため、「より最近の」という意味になります。 ^{[ 10 ]}中新世は漸新世の、鮮新世の前に続きました。  

地球が漸新世から中新世を経て鮮新世へと移行するにつれて、気候は徐々に冷え込み、一連の氷河期へと向かった。^{[ 11 ] [ 12 ]}中新世の境界は、明確な地球規模の出来事によってではなく、温暖な漸新世から寒冷な鮮新世への地域的な移行によって特徴づけられる。

中新世前期には、アフロ・アラビア大陸がユーラシア大陸と衝突し、地中海とインド洋のつながりが断たれ、両大陸間で動物相の交換が可能になった。これには、長鼻類やヒト上科^{[ 13 ]が}ユーラシア大陸に拡散したことも含まれる。中新世後期には、大西洋と地中海のつながりが閉じ、地中海がほぼ完全に蒸発した。この出来事は「メッシニアン塩分危機」と呼ばれている。その後、中新世と鮮新世の境界で ジブラルタル海峡が開き、地中海が再び満たされた。この出来事は「ザンクリアン洪水」と呼ばれている。

また、中新世初期（特にアキタニアン期とブルディガリアン期）には、類人猿が初めて進化し、多様化し、旧世界全体に広く分布するようになった。この時代の終わり頃には、人類の祖先はチンパンジーの祖先から分岐し、中新世最後のメッシニアン期（750万年前～530万年前）に独自の進化の道を歩み始めた。その前の漸新世と同様に、草原は拡大を続け、森林は減少した。中新世の海では、ケルプの森が初めて出現し、すぐに地球上で最も生産性の高い生態系の1つとなった。^{[ 14 ]}

中新世の植物や動物は、現代のものとよく似ていた。哺乳類や鳥類はすでに定着しており、クジラ、鰭脚類、コンブ類も広く分布していた。

中新世は、ヒマラヤの地質学における主要な段階がこの時代に起こり、アジアのモンスーンパターンに影響を与え、それが北半球の氷河期と関連していたため、地質学者や古気候学者にとって特に興味深い時代である。 ^{[ 15 ]}

中新世の動物相の段階は、新しいものから古いものまで、国際層序委員会に従って命名されるのが一般的である。^{[ 16 ]}

大陸は現在の位置に向かって移動を続けた。現代の地質学的特徴のうち、南アメリカと北アメリカの間の陸橋だけがまだ存在していなかったが^{[ 23 ]} 、南アメリカは太平洋の西側の沈み込み帯に近づいており、アンデス山脈の隆起とメソアメリカ半島の南への拡大を引き起こしていた^{[ 24 ] 。}

造山運動は北アメリカ西部、ヨーロッパ、東アジアで起こった。^{[ 25 ]}大陸性および海洋性の中新世堆積物は世界中で一般的であり、海洋露頭は現代の海岸線付近でよく見られる。よく研究されている大陸性露頭は、北アメリカのグレートプレーンズとアルゼンチンに存在する。

世界的な傾向としては、主に地球の寒冷化によって大気の水分吸収能力が低下したことが原因で乾燥化が進んでおり、^{[ 26 ]}特に700万年から800万年前以降に顕著でした。^{[ 27 ]}後期中新世の東アフリカの隆起は、その地域の熱帯雨林の縮小の一因となっており、^{[ 28 ]}オーストラリアは後期中新世に降雨量の少ない地域に入ったため乾燥化が進みました。^{[ 29 ]}

気候は適度に温暖なままであったが、最終的に更新世の氷河期につながる緩やかな地球規模の寒冷化は続いた。長期的な寒冷化傾向は順調に進んでいたものの、中新世には地球規模の気候が漸新世に匹敵する温暖期があったという証拠がある。中新世の気候は、人為的な地球温暖化によって引き起こされる将来の温暖な気候の良い類似例として示唆されており、^{[ 11 ]}特に中新世中期気候最適期（MMCO）の地球規模の気候については、このことが当てはまる。^{[ 12 ] [ 50 ] [ 51 ]}なぜなら、二酸化炭素濃度が人為的な気候変動によって予測される将来の大気中の二酸化炭素濃度に匹敵する最後の時期はMMCOの時期だったからである。^{[ 52 ]}東南極氷床（EAIS）のロス海縁辺部は、前期中新世には非常にダイナミックであった。^{[ 53 ]}

中新世は、約2300万年前の前期中新世寒冷イベント（Mi-1）で始まり、これは前期中新世寒冷期（EMCI）の開始を示しました。^{[ 54 ]}この寒冷イベントは、南極の氷床が大きく拡大した漸新世-中新世遷移（OMT）の直後に発生しましたが、^{[ 55 ]}大気中の二酸化炭素濃度の大幅な低下とは関連していませんでした。^{[ 56 ]}前期中新世における中緯度の大陸および海洋の温度勾配は、現在と非常によく似ていました。^{[ 57 ]}地球規模の寒冷化により、東アジア夏季モンスーン（EASM）は前期中新世に現代の形を取り始めました。^{[ 58 ]} 2210万年前から1970万年前の間、西寧盆地は、より広範な乾燥化傾向の中で、比較的温暖で湿潤な状態を経験しました。^{[ 59 ]}

EMCI は 1800 万年前に終わり、中期中新世温暖期 (MMWI) に移行し、その中で最も温暖だったのが 1600 万年前に始まった MMCO でした。^{[ 54 ]}世界が MMCO に移行するにつれて、二酸化炭素濃度は 300 ～ 500 ppm の間で変動しました。^{[ 60 ]} MMCO 中の地球の年間平均表面温度は約 18.4  °C でした。^{[ 61 ]} MMCO の温暖化は、コロンビア川玄武岩の活動によって引き起こされ、砂漠の減少と森林の拡大によるアルベドの低下によって強化されました。 ^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]}気候モデルは^、 MMCO の温暖な状況を作り出すために、現在不明な追加の要因も作用したことを示唆しています。^{[ 66 ] MMCO では、熱帯気候帯が現在の}サイズよりもはるかに大きく拡大しました。^{[ 67 ]} 7 月の ITCZ（モンスーン降雨量が最大となるゾーン）は北に移動し、EASM の期間中、中国南部の降水量を増加させると同時にインドシナの降水量を減少させた。^{[ 68 ]}アフリカの地形変化によりソマリアジェットが弱まり、南アジア夏季モンスーン (SASM) の降雨量が増加した。^{[ 69 ]}この時期、西オーストラリアは異常な乾燥状態にあった。^{[ 49 ]}南極大陸では、陸上の夏の平均気温が 10 °C に達した。^{[ 70 ]}海洋では、軌道離心率が最大となる温暖期に、リソクラインが約 0.5 キロメートル浅くなった。^{[ 71 ]} MMCO は約 1400 万年前に終了し、^{[ 54 ]}中期中新世気候遷移(MMCT)で地球の気温が低下した。^{[ 72 ]}オパールの堆積量の急激な増加は、この冷却がケイ酸塩風化による二酸化炭素の吸収量の増加によって引き起こされたことを示している。^{[ 73 ]} MMCTは北大西洋の海面水温（SST）を約6℃低下させた。 ^{[ 74 ]底生有孔虫のδ18}の低下  O 値は南極周辺の海域で最も顕著であり、そこで最も激しい冷却が起こったことを示唆している。^{[ 75 ]}この頃、Mi3b 氷河イベント (南極の氷河の大規模な拡大) が発生した。^{[ 76 ]}東南極氷床 (EAIS) は MMCT の後、著しく安定化した。^{[ 77 ]}氷河作用の激化により、405 kyr の離心率サイクルからの堆積物の堆積のデコヒーレンスが生じた。^{[ 78 ]}

MMWI は約 11 Ma に終了し、後期中新世寒冷期 (LMCI) が始まりました。^{[ 54 ]} 10.8～10.7 Ma 頃には、大規模だが一時的な温暖化が発生しました。^{[ 79 ]}後期中新世の間、地球の気候は現在の気候と非常によく似た状態を示し始めました。地球と土星の相互作用によって制御される 173 kyr の傾斜角変調サイクルは、後期中新世に検出可能になりました。^{[ 80 ]} 12 Ma までに、オレゴンは北カリフォルニアのシエラネバダ山脈の西縁に似たサバンナになりました。^{[ 81 ]}中央オーストラリアは次第に乾燥化しましたが、^{[ 82 ]}南西オーストラリアでは約 12～8 Ma の間にかなりの湿潤化が見られました。^{[ 49 ]}南アジア冬季モンスーン (SAWM) は約 9.2～8.5 Ma に強化されました。^{[ 83 ]} 7.9～5.8 Ma の間、東アジア冬季モンスーン (EAWM) は亜寒帯前線の南下と同時に強くなった。^{[ 84 ]}グリーンランドには8～7 Ma という早い時期に大きな氷河ができ始めた可能性があるが、^{[ 85 ] [ 86 ]}気候は概ね温暖で、鮮新世まで森林を維持するのに十分であった。^{[ 87 ]}中国の浙江省は現在よりも明らかに湿潤であった。^{[ 88 ]}ケニアの大地溝帯では、乾燥化が徐々に進行する傾向があったが、それは一方向ではなく、湿潤な時期が続いた。^{[ 89 ]} 700万年前から530万年前の間、後期中新世寒冷期（LMC）で気温が再び急激に低下した。^{[ 54 ]}これは、おそらく大気中の二酸化炭素の減少^{[ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]}と地球の自転軸傾斜角の減少^{[ 93 ]}の結果であり、南極氷床は現在の大きさや厚さに近づいていた。LMCの間、海洋温度はほぼ現代の値まで急激に低下し、^{[ 94 ]}熱帯外の海面温度は約7～9 ℃大幅に低下した。 ^{[ 95 ]} 41 kyr の傾斜角サイクルが 7.7 Ma に主要な軌道気候制御となり、この優位性は 6.4 Ma に強まった。 ^{[ 96 ]}底生生物の δ¹⁸O 値は、6.26 Ma から 5.50 Ma にかけて顕著な氷河作用が発生したことを示しており、その間、氷期と間氷期のサイクルは 41 kyr の傾斜角サイクルによって支配されていた。 ^{[ 97 ]}炭素循環の大きな再編成が約 6 Ma に発生し、大陸の炭素貯蔵庫は、漸新世と中新世の大部分の寒冷期に拡大していたのとは異なり、寒冷期に拡大しなくなった。 ^{[ 98 ]}中新世の終わりには、振幅が増加するにつれて地球全体の気温が再び上昇し、 ^{[ 93 ]}中央アジアの乾燥が進んだ。 ^{[ 99 ]}約 5.5 Ma に、東アジア冬季モンスーン (EAWM) は急速な強化期を迎えた。 ^{[ 100 ]}

中新世の生命は、新たに形成された2つの生物群系、ケルプの森と草原によって主に支えられていました。草原では、馬、サイ、カバなどの草食動物が多く生息していました。現代の植物の95%はこの時代の終わりまでに存在していました。現代の硬骨魚類の属が確立されました。^{[ 101 ]}現代型の緯度方向の生物多様性勾配は約1500万年前に現れました。^{[ 102 ]}

フローラ

ざらざらとした繊維質で耐火性のある草と、歯冠の高い長い脚を持つ群生性の有蹄類の共進化により、草食動物の生態系は大きく拡大した。大型で素早い草食動物の群れは、広大な草原地帯で捕食者に狩られ、砂漠、森林、樹木の葉を食べる動物たちを駆逐した。

より深く肥沃な草原土壌の有機物含有量と保水性が高く、堆積物中に炭素が長期間埋没することで、炭素と水蒸気のシンクが形成された。これは、草原の表面アルベドの高さと蒸発散量の低さと相まって、より涼しく乾燥した気候に寄与した。^{[ 104 ]} _C3草よりも二酸化炭素と水を効率的に同化できるC4草_は、600万年前から700万年前のミオセン末期に生態学的に重要な存在に拡大したが、[ ^{105 ]後期}ミオセンでは北方に拡大しなかった。^{[ 106 ]}草原の拡大と陸生草食動物の放散は、 _CO2の変動と相関している。^{[ 107 ]}しかし、ある研究では、草原の拡大は CO _{2 の}減少ではなく、季節性と乾燥の増加、そしてモンスーン気候が相まって、以前に比べて山火事が非常に頻繁に発生したためであるとしている。^{[ 108 ]}後期中新世の草原の拡大は、炭素同位体記録に残された痕跡からもわかるように、地球規模の炭素循環に連鎖的な影響を与えた。^{[ 109 ]}

1150万年前から500万年前の間に、ソテツ類は気候変動による以前の多様性の減少の後、再び多様化し始めたため、現代のソテツ類は「生きた化石」の良いモデルとは言えません。 ^{[ 110 ]}ユーカリの化石の葉はニュージーランドの第三紀中新世に見られますが、この属は現在ニュージーランドには自生しておらず、オーストラリアから導入されたものです。^{[ 111 ]}

アフリカでは中新世の初めに植物の多様性が著しく減少したが、これは季節性の増大の結果であると考えられる。^{[ 112 ]}大陸では中新世を通じて赤道森林帯の分断と再接続が繰り返された。^{[ 113 ]}

動物相

海洋動物相と大陸動物相はどちらも比較的現代的であったが、海洋哺乳類の数は少なかった。南アメリカとオーストラリアの孤立した地域にのみ、大きく異なる動物相が存在していた。

中新世の寒冷化と乾燥化により、オーストラリアの哺乳類は表現型的に制限されるようになり、オーストラリアの動物相は体型に関して保守的なままでいざるを得なくなった。^{[ 114 ]}

ユーラシア大陸では、属の多様性は前期中新世から中期中新世にかけて南下し、低緯度地域へと移動した。^{[ 115 ]}ヨーロッパの大型哺乳類の多様性は後期中新世に著しく減少した。^{[ 116 ]}南東ヨーロッパは、森林地帯と開けた景観の境界に位置していたため、生物多様性のホットスポットであった。^{[ 117 ]}

前期中新世には、ニムラヴィス類、エンテロドン類、ミツユビウマ類など、いくつかの漸新世のグループがまだ多様であった。前の漸新世と同様に、オレオドン類もまだ多様であったが、鮮新世初期に絶滅した。後期中新世には、哺乳類はより現代的になり、容易に識別できるイヌ科、クマ、レッサーパンダ、アライグマ科、ウマ科、ビーバー、シカ、ラクダ科、クジラ類に加え、ボロファギン類イヌ科、特定のゴンフォテリウム類、ミツユビウマ類、テロケラスやアフェロスなどの角のないサイといった、現在絶滅したグループも存在した。後期中新世には、ハイエノドン類の最後の生き残りも絶滅した。中新世後期に南アメリカと北アメリカの間に島々が形成され始め、Thinobadistesのような地上性ナマケモノが島伝いに北アメリカへ渡れるようになった。シリカを豊富に含むC4植物の拡大により、_歯冠の高い草食動物は世界的に絶滅した。^{[ 118 ]}イタチ科動物は、 Ekorus、Eomellivora、Megalictisのような陸生捕食動物や、 EnhydriodonやSivaonyxのような歯冠のカワウソが出現するにつれて、最大の形態へと多様化した。真無盲腸類はヨーロッパに広く分布していたが、南ヨーロッパは乾燥しているため、北ヨーロッパよりも多様性が低かった。^{[ 119 ]}

中新世には、明確に識別できる水面採食性のカモ類、チドリ類、典型的なフクロウ類、オウム類、カラス類が出現する。この時代の終わりまでに、現代の鳥類のほぼすべてのグループが存在していたと考えられている。進化系統樹に完全に確信を持って位置づけることができない中新世以降の鳥類の化石は、その特徴が曖昧すぎるのではなく、単に保存状態が悪すぎるためである。海鳥はこの時代に、これまでで最も多様性が高まった。

中期ジュラ紀に初めて出現した絶滅した水生爬虫類の目であるコリストデラの最も若い代表種は、ヨーロッパの中新世から知られており、始新世の初めからこのグループで唯一知られている生存属であるラザルススクス属に属している。^{[ 120 ]}

後期白亜紀に南アメリカを支配していた原始的な哺乳類目メリディオレスティダの最後の既知の代表種は、パタゴニアの第三紀中新世から発見されており、モグラのようなネクロレステス属がその代表例である。^{[ 121 ] [ 122 ]}

北米、ヨーロッパ、アフリカ、そしておそらくアジアに生息する、有袋類以外のメタテリア類（有袋類が属するより広いグループ）の既知の最年少の代表種は中新世のもので、ヨーロッパのヘルペトテリウム科のAmphiperatherium ^{[ 123 ]}、北米のHerpetotherium ^{[ 124 ]} 、そしてウガンダの前期中新世後期に生息していた可能性のあるヘルペトテリウム科のMorotodon ^{[ 125 ]}などが含まれる。中新世のアジアのペラデクテス科とされるSiamoperadectesとSinoperadectesの位置づけには疑問があり、これらは真獣類である可能性もある^{[ 126 ] 。}

この時期には約 100 種の類人猿が生息しており、アフリカ、アジア、ヨーロッパ全域に分布し、大きさ、食性、解剖学的特徴が大きく異なっていた。化石の証拠が乏しいため、どの類人猿が現代のヒト科の系統に貢献したかは不明であるが、分子証拠によれば、この類人猿は 1800 万年前から 1300 万年前に生息していた。^{[ 127 ]}最初のヒト科動物(ヒト系統の二足歩行類人猿) は、中新世の末期にアフリカに現れ、サヘラントロプス、オロリン、アルディピテクスの初期形態( A. カダバ) などが含まれる。チンパンジーとヒトの分岐はこの時期に起こったと考えられている。^{[ 128 ]}中新世末期の類人猿の二足歩行の進化は、アフリカの動物相の交代率の増加を引き起こした。^{[ 129 ]}対照的に、ヨーロッパ類人猿は生息地の均一性の増加により中新世末期に絶滅した。^{[ 130 ]}

北アメリカにおける草原の拡大は、ヘビの爆発的な多様化にもつながった。^{[ 131 ]}以前は、ヘビは北アメリカの動物相のごく一部を占めるに過ぎなかったが、中新世には、北アメリカにクサリヘビ科とコブラ科が初めて出現し、ナミヘビ科が著しく多様化した（ Nerodia、Lampropeltis、Pituophis 、 Pantherophisなどの多くの現代の属の起源を含む）ことにより、種の数と生息数が劇的に増加した。^{[ 131 ]}

節足動物は豊富に生息しており、従来は多様性が低いと考えられていたチベットなどの地域にも生息していた。^{[ 132 ]}新翅類は多様化し、マダガスカルやオーストラリアなど、これまで生息していなかった地域にまで分布を拡大した。^{[ 133 ]}

海洋

海洋では、ケルプと呼ばれる褐藻類が繁殖し、カワウソ、魚類、様々な無脊椎動物など、新たな海洋生物の生息を支えた。

トルトニアン期には、オーストラリア北東部沿岸でサンゴが著しく減少したが、これはおそらく海水温の上昇が原因と考えられる。^{[ 134 ]}

鯨類は中新世に最大の多様性を獲得し、^{[ 135 ]}ヒゲクジラ類は20以上の属が認識されていたのに対し、現存する属はわずか6つである。^{[ 136 ]}この多様化は、巨大な歯を持つサメや捕食性のマッコウクジラなどの巨大な大型捕食者の出現と相関している。^{[ 137 ]}代表的な例としては、メガロドン（O. megalodon）とメルビレイ（L. melvillei）が挙げられる。^{[ 137 ]}その他注目すべき大型サメとしては、チュブテンシス（O. chubutensis）、イスルス・ハスタリス（Isurus hastalis） 、ヘミプリスティス・セラ（Hemipristis serra）などが挙げられる。

中新世にはワニ類も多様化の兆候を示した。その中で最大の形態は、南アメリカに生息していた巨大なカイマン、プルッサウルスであった。 ^{[ 138 ]}もう一つの巨大な形態は、現代のインドに生息していた偽ガビアル、ラムフォスクスであった。奇妙な形態であるモウラスクスもプルッサウルスと並んで繁栄した。この種は特殊な濾過摂食機構を発達させ、その巨大な体格にもかかわらず、おそらく小型動物を捕食していたと考えられる。^{[ 139 ]}

現代のワニ類とは遠縁の、陸生で大型の捕食性ワニ形類の系統群であるセベキ科の最も若いメンバーは、南アメリカの中新世から知られている。セベキ科は、おそらく1億8000万年以上前に現代のワニ類から分岐したと考えられている。^{[ 139 ] [ 140 ]}

最後のデスモスティルス類はこの時代に繁栄したが、その後、絶滅した唯一の海洋哺乳類の目となった。

漸新世末期に出現した鰭脚類は、より水生になった。代表的な属はアロデスムス属である。^{[ 141 ]}獰猛なセイウチであるペラギアークトスは、アロデスムス属を含む他の鰭脚類を捕食していた可能性がある。

さらに、南米の海域にはメガピラニア・パラネンシスが出現したが、これは現代のピラニアよりもかなり大型であった。

ニュージーランドの第三紀中新世の化石記録は特に豊富です。海洋堆積物からは、様々な鯨類やペンギンが発見されており、両グループが現代の代表種へと進化していく過程が示されています。中新世初期のセント・バサンス動物相は、この大陸で唯一の新生代陸上化石記録であり、モア、キーウィ、アゼビルなどの系統群の初期の代表種を含む鳥類だけでなく、ムカシトカゲ類、ワニ、カメなどの多様な爬虫両生類、そして様々なコウモリ類や謎めいたセント・バサンス哺乳類からなる豊富な陸生哺乳類相も発見されています。

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  アメリカ合衆国メリーランド州カルバート郡のカルバート層から産出した中新世の化石
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  インディアナポリス子供博物館所蔵の、中新世のカニ（Tumidocarcinus giganteus ）

深海掘削計画の地点における酸素同位体からは、始新世の約3600万年前に南極で氷が蓄積し始めたという証拠がある。^{[ 144 ]}中期中新世の1500万年前に気温がさらに著しく低下したのは、南極での氷の成長が増加した結果であると考えられる。[145] したがって、東南極には中新世初期から中期（2300万年前～1500万年前）にかけて氷河が存在していたと推測できる。^{海洋は南極}環流の形成によって部分的に冷却され、約1500万年前に南半球の氷冠が現在の形に成長し始めた。^{[ 145 ]}グリーンランドの氷冠は、それより後の鮮新世中期、約300万年前に形成された。^{[ 146 ]}

「中期中新世の混乱」とは、中新世気候最適期（1800万年前～1600万年前）に続いて、中期中新世のランギアン期にあたる約1480万年前～1450万年前に発生した、陸生および水生生物の大量絶滅を指します。1480万年前～1410万年前の間には、南極深層の冷水生成の増加と東南極​​氷床の大幅な拡大に関連した、大規模かつ恒久的な寒冷化が起こりました。^{[ 147 ]}インドネシア海流の閉鎖により、西太平洋に温暖な水が蓄積し、それが東に広がり、東太平洋の湧昇が減少したことも原因の一つである可能性があります。^{[ 148 ]}中期中新世のδ18Oの^増加、すなわち酸素の重い同位体の相対的な増加は、太平洋、南極海、南大西洋で確認されています。^{[ 147 ]}バリウムとウランは海底堆積物中に濃縮された。^{[ 149 ]}

中新世（2300万年前～530万年前）または鮮新世（530万年前～260万年前）に大規模な衝突イベントが発生した。このイベントにより、タジキスタンにカラクル・クレーター（直径52km）が形成された。このクレーターの年代は2300万年前未満^{[ 150 ]}または500万年前未満^{[ 151 ]と推定されている。}     

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