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高校地学中生代の生物変遷—陸と海の化石を比べて繁栄と絶滅の違いを整理する｜武蔵野個別指導塾

公開 2026.11.13更新 2026.11.13武蔵野個別指導塾の特徴地学を掘り下げる岩石と地質・地球の歴史

白亜紀末を挟む陸と海の化石から、鳥類の存続と非鳥類恐竜の絶滅を区別して中生代の変化を捉えます。

よくあるのは、高校生が白亜紀末に恐竜は例外なく消えたと書く場面です。恐竜の仲間のうち鳥類はその後も生き残りました。化石表の空欄と生物全体の絶滅を同じ意味にすると、この違いも見えなくなります。陸と海の記録を並べ、何が見つかり、何がまだ言えないかを順に読みます。

化石表にどんな問いを立てるか

中生代の生物については、紀の順序を答える問題、陸上と海中の生物を分類する問題、化石の分布から変化を説明する問題が考えられます。暗記した名前を横に並べるだけでは、資料が示す範囲を超えてしまうことがあります。観察結果と、その結果から引き出した推論を別々に記す習慣をつけましょう。

たとえば、ある地層にアンモナイトが多いという記録は、その場所で保存され見つかった化石の情報です。そこから海の堆積環境を考える手がかりにはなりますが、その数だけで世界中の個体数や生物種の数を確定できません。観察条件が違う表を比べるときは、空欄が調査不足による可能性も検討します。

紀の順番と生物の入れ替わり

中生代は古い方から三畳紀、ジュラ紀、白亜紀に分けられます。その後が新生代の古第三紀です。図1のように順序を押さえ、各区分に陸と海の証拠を重ねます。図の幅は時間の長さに比例しません。白亜紀と古第三紀の境界の年代は、国際年代層序表日本語版 v2024/12 では約6600万年前です。境界を定める地層の基準と、それに対応させた推定年代の数値は別であり、測定の改善によって数値は更新されえます。

恐竜は中生代の陸上で多様化しました。鳥類も恐竜の一系統であり、白亜紀末の大量絶滅を生き延びた鳥類の系統が現在につながります。一方、鳥類以外の恐竜、すなわち非鳥類恐竜は白亜紀末までに絶滅しました。「恐竜がすべて絶滅」と書くと、鳥類を含む分類と矛盾します。恐竜という語を使うときには、どの範囲の仲間を指すかを明示します。

海ではアンモナイトが中生代を通じて栄え、白亜紀末に絶滅しました。殻の特徴が変化し、広く分布した種類もあるので、地層の年代を比べる手がかりになります。ただし、あるアンモナイトの種類が特定の紀に見られることと、アンモナイト全体がその紀に限って存在したことは別です。種類と大きな分類群の階層をそろえなければ、繁栄の範囲を誤読します。

陸の植物では、被子植物が白亜紀に多様化しました。それ以前の陸上にも植物はあり、被子植物が広がったことは、それ以外の植物がすべて消えたことを意味しません。繁栄という語は、種類の多さ、分布の広さ、資料に含まれる化石の多さなど、何を尺度にするかで意味が変わります。化石の個数だけから生物全体の多様性を決めないようにしましょう。

白亜紀末には海と陸の多くの生物群で絶滅が起こりました。巨大天体の衝突を示す地質学的証拠があり、環境の急変との関連が重視されています。一方、各生物群の減少の経過や他の要因との関わりを、単一の資料だけで細部まで確定することはできません。境界付近の地層と化石の分布を複数の地域で比べ、記録の欠落にも注意します。

基本例題：境界をはさむ陸と海

次は練習用に作った資料です。逆転のない地層が連続して堆積し、下位の層Aは白亜紀末、上位の層Bは古第三紀初めと別の証拠で判定されています。化石は再堆積していないものとします。Aから非鳥類恐竜、鳥類、アンモナイトの化石が見つかり、Bから鳥類の化石が見つかりました。Bで他の2群は見つかりませんでした。図2のように整理し、資料から確実に言えることと、世界規模では判定できないことをそれぞれ1つずつ文章で答えてください。

まず、累重の前提によりAはBより古いと読みます。次に、鳥類の化石が両方の層から見つかったという観察を記します。この資料の場所では、鳥類の存在が境界の前後に記録されていると答えられます。

他の2群がBで見つからなかったことは、この地点での不発見です。それだけでは、両群が境界の直後に世界中から消えたとは判定できません。化石になる前に分解されたり、調査範囲に遺骸が含まれなかったりする可能性があるためです。教科書的知識として非鳥類恐竜とアンモナイトの白亜紀末の絶滅を知っていても、この資料だけから導ける範囲と混ぜずに書きます。

別の整理方法として、群ごとにAとBを縦に照らし合わせてもよいでしょう。鳥類は両層で発見、他の群はAで発見されBで不発見です。層ごとに読む方法でも群ごとに読む方法でも、元の表に戻して、発見と不発見の位置が一致するか確かめます。

標準例題：数えた化石の割合

別の自作資料では、白亜紀の陸成層Pから調べた植物化石20点のうち被子植物が5点、同じ条件で調べた陸成層Qからは植物化石40点のうち被子植物が20点でした。保存された標本のうちの割合をそれぞれ百分率で求め、整数で答えてください。また、この結果から当時の全植物の割合まで確定できるか述べてください。これらの数は問題の条件であり、実際の調査値ではありません。

割合は、該当する標本数を調べた植物化石の総数で割り、100を掛けます。Pは5 ÷ 20 × 100で25%、Qは20 ÷ 40 × 100で50%です。戻して確かめると、20の25%は5、40の50%は20です。標本中の割合はQの方が高いといえます。

しかし、葉や花粉などの保存されやすさ、運ばれ方、採集地点や同定のしやすさは分類群ごとに異なります。調査条件をそろえても、保存の偏り自体が消えるわけではありません。したがって、これらの割合を当時の植生全体の正確な割合とは断定できません。PとQの年代順が示されていないため、時間とともに増えたとも言えません。

グラフにするなら横軸にPとQ、縦軸に標本中の被子植物の割合を取り、同じ尺度で棒の高さを比較します。棒の高さは総数ではなく割合です。目盛りの途中を省略すると差が過大に見えることがあるので、軸の始点と単位を確認します。化石数そのものを描いた別のグラフでは、調査した総数が異なるため、棒の高さだけから割合を比較できません。

発展例題：不発見の理由を探る

自作の調査では、同年代と別の証拠で対比された海成層RとSを調べました。Rからアンモナイト化石が見つかり、Sからは見つかりません。Sには殻が溶けた痕跡があり、Rには殻が保存されています。Sで当時アンモナイトが生息していなかったと結論できるか、理由と追加調査の案を述べてください。どちらの層にも再堆積の証拠はないという条件です。

結論は出せません。Sでの不発見は生息していなかった場合と、存在していても殻が保存されなかった場合の両方に合います。殻の溶解痕は後者を検討する理由ですが、溶解だけが原因だと確定する証拠でもありません。RとSが同年代であるという条件も、生息環境や保存状態が同じことを保証しません。

追加調査では、同じ時代の複数地点で岩相や保存状態を記録し、調査面積や時間、探し方をそろえます。殻そのものに加え、殻の形が残る型なども調べます。保存に適した層からも繰り返し見つからなければ、分布が限られていた可能性は強まりますが、完全な不在の証明にはなりません。実際の標本観察は学校の指導の下で行い、露頭を掘る作業や酸による処理を家庭で行う必要はありません。

別の可能性として、年代対比が誤っていれば異なる時代を比較したことになります。この問題では別の証拠による同年代という条件が与えられているため、解答では対比の誤りを前提にしません。実際の調査なら、対比の根拠となる鍵層や別の化石群を検討し、再堆積の有無も確かめます。古い化石が侵食されて新しい地層へ運ばれると、その化石が生きていた時代と地層が堆積した時代は一致しません。

誤答を資料に戻して直す

誤答「白亜紀末に恐竜はすべて絶滅した」。原因は、日常の恐竜という言葉から鳥類を除き、分類上の恐竜と同一視したことです。図3のように恐竜の中を鳥類と非鳥類に分けると、境界後も鳥類の系統が続くことを表現できます。修正後は「非鳥類恐竜は白亜紀末に絶滅したが、鳥類の系統は生き残った」と書きます。

別の誤答は「化石がない層では、その生物は存在しなかった」です。空欄は観察結果であり、不在は生物の分布についての推論です。調査量が少ない場合、保存されにくい場合、不整合によりその時代の地層自体が欠けた場合を区別します。地層が欠けた期間と絶滅した期間を同じものとして扱うこともできません。

さらに「アンモナイトが栄えたので、どの種類も中生代を通して存在した」という答えも修正が必要です。大きな分類群が長く続いても、その中の個々の種類は現れたり絶滅したりします。種の入れ替わりを年代対比に使う際には、分類群の名前とその種類が産出する範囲を確かめます。

練習：観察から答えを組み立てる

以下の資料と数値はすべて問題のための条件です。答えは問題を読み終えてから確かめてください。

三畳紀、白亜紀、ジュラ紀を古い順に並べ、白亜紀の次に始まる紀を1つ書いてください。
ある連続した地層の下位から海生の化石X、上位から化石Yが見つかりました。地層は逆転せず、化石は再堆積していません。XとYの発見記録の新旧を答え、この資料だけでXの世界的な絶滅時期を決められるか述べてください。
植物化石を同じ手順で集めた地点Uでは30点中6点、地点Vでは50点中15点が被子植物でした。各地点の標本中の割合を整数の百分率で求め、どちらが高いか答えてください。年代順は与えられていません。
ある化石表では境界より新しい層から鳥類が見つかり、非鳥類恐竜は見つかりませんでした。この表と分類の知識を使い、「恐竜が例外なく消えた」という文を修正してください。また、不発見という観察だけで何が言えないか答えてください。
同年代の海成層WとZを同じ範囲だけ探すと、Wでは殻の化石が多く、Zでは見つかりませんでした。Zは風化が強く、殻が失われた可能性があります。生息域を比較するための追加観察を1つ挙げ、その結果が出ても残る限界を述べてください。

練習の答えと根拠

三畳紀、ジュラ紀、白亜紀の順で、その次は古第三紀です。逆に新しい方からたどると古第三紀、白亜紀、ジュラ紀、三畳紀となり、与えられた3つの順序と合います。順番の区分と、各境界の数値年代を混同しないことが大切です。
Xの発見記録が古く、Yが新しいといえます。逆転のない累重と、再堆積していないという条件に戻せば、下位のXが上位のYより古いという関係が保たれます。Xが上位に見つからないという情報さえ与えられておらず、世界でいつ絶滅したかは決められません。
Uは6 ÷ 30 × 100で20%、Vは15 ÷ 50 × 100で30%です。Vの方が高くなります。元の標本数へ戻すと30の20%は6、50の30%は15です。年代順が不明なので、この比較から時間変化の向きは決められません。
「非鳥類恐竜は白亜紀末に絶滅したが、鳥類の系統は生き残った」と直します。新しい層での鳥類の発見は生存の記録と整合しますが、その層での非鳥類恐竜の不発見だけから世界的な絶滅を証明することはできません。絶滅の時期は広い地域と時代にわたる別の化石記録も用いて判断します。
Zと同年代で保存状態のよい別地点を調べ、同じ方法で殻や型の有無を記録する方法があります。見つかれば、その地点にその生物がいた証拠になります。見つからなくても保存や採集の偏りが残るので、当時の海域全体で生息していなかったと断定はできません。WとZで観察範囲が等しい条件に戻しても、保存状態の違いは解消されていません。