V. 古温度計による太古の地球の古気候変動の復元＊アルケノン古水温指標（UK’37）

E.huxleyi

UK’37 （C37 alkenoneの不飽和比）
U37K' =

C37:2
alkenone(C37:2 + C37:3 )U 37k ' = 0.034T + 0.039
Prahl et al. (1988)

・長鎖アルケノンはハプト藻の円石藻に由来する

・春～初夏の温度を主に記録＊GDGT古水温指標（TEX86）

Schouten et al. (2002)

・古細菌由来のGDGT・古細菌は海洋表層から中層まで分布？

起源となる生物の生態によって記録される温度に偏り（季節性など）→複数の古水温指標の必要性

Reconstruction ofsea surface temperatureby alkenone
thermometry

Fig. Alkenone-based
temperature in sedimentcores collected from the
Nishishichitou Ridge off
central Japan.
(Sawada & Handa,1998,Nature)

Fig. Global distribution of lacustrine LCA
occurrences. No LCAs are reported from studied
equatorial lakes in e.g., East Africa. ●Our projects

Zink et al.(2001)

Fig. Gas chromatograms of ketone fractions in sediments of Dabusu Lake.

Relationship between Uk’37 and temperature(Schouten et al., 2012)
Fig. Comparison of lacustrine alkenone calibration equations for the UK’37 Index. The marine
calibrations of Emiliania huxleyi (Prahl andWakeham,1987) and Chrysotila lamellosa (Conte etal., 1994) are shown for comparison.

(A)9013012011010050
LakeDabusu

40Yellow River30Yangzi River(B)Site
DBBSite
DBA0a12 kmbc

Sawada, Ono et al. (2012) Org. Geochem.

Dabusu Lake
(northeastern China)
DB-B core siteTEX86 paleoceanography: Cretaceous paleotemperature.

Fig. Latitudinal variations of surface ocean temperatures from planktonic foraminiferal d18O and TEX86 (Takashima et al.,2006). Modified from Bice et al. (2003), Huber et al. (2002) and Jenkyns et al. (2004).

TEX86 paleoceanography
暁新世/始新世最温暖期（Paleocene Eocene Thermal Maximum)）における北極海の古水温変動の復元

Fig. Palynology and geochemical results across the PETM of the IODP Hole 302-4A (Sluijs et al., 2006, Nature, 441, 610)

新たな古水温指標[1] 珪藻由来バイオマーカー(1,14-diol & 12-OH m.a.)

1,14-diol
C28:0OH
HO

11428

OH

C28:1 HO

11428

OH

C30:0 HO
C30:1

130

14

Proboscia alataOHHO

1301412-hydroxy methyl alkanoate（12-OH m.a.）O

C2712H 3CO26OC29OH
12H 3COOH28

・第四紀の海洋堆積物中でよく見られる（Versteegh et al., 1997）
・珪藻のProboscia属に由来（Shinninghe Damste et al., 2003）(Shinninghe Damste et al., 2003)

・湧昇流発達の指標として研究・利用される＊Rampen et al. (2008）
Probosciaによる生産は湧昇流増大の初期に増加することから、1,14-diolと1,15-diolの比は湧昇流強度の指標となる
Diol index =(C28 + C30 )1,14 - diol
(C28 + C30 )1,14 - diol + C301,15 - diol

・培養試料の生育温度（種）によって1,14-diolおよび12-OH m.a.の組成に違い→古水温指標となり得る可能性？

（20℃）

（2℃）

(Shinninghe Damste et al., 2003)

Introduction

新たな古水温指標[1] 珪藻由来バイオマーカー(1,14-diol & 12-OH m.a.)＊Rampen et al. （2009）
1,14-diolの炭素鎖の長さ変化

1,14-diolの不飽和比(C30:0 + C30:1 )1,14 - diol
(C28:0 + C28:1 ) + (C30:0 + C30:1 )(C28:0 + C30:0 )1,14 - diol
(C28:1 + C30:1 )1+ (C28:0 + C30:0 )・相関あり？
・特に2月の水温と相関◎

・相関はみられなかった

12-OH m.a. の炭素鎖の長さ変化
C2912-OH m.a.
C27 + C29

・C27が検出されなかった→指標として利用できない・培養試料 →生育温度と相関（同じ種でも生育温度により違い）・アラビア海の表層堆積物を分析

Introduction

新たな古水温指標[2] 2種類のジオールの量比(1,13-diol & 1,15-diol)

1,13-diol＆1,15-diol
13C28 1,13-diol

28131530

C30 1,13-diol

30C30 1,15-diol

・第四紀の海洋堆積物中でよく見られる（Versteegh et al., 1997）

・真正眼点藻から検出される（Volkman et al., 1992）

・表層水温に相関（Rampen et al., 2011）
DIX（Diol Isomer Index） ：1,13-diolと1,15-diolの量比
DIX =C301,15 - diol
(C28 + C30 )1,13- diol + C301,15 - diol

ジオール古水温計と他の古水温指標との関係＜春（・秋）＞

＜夏＞

UK’
37
ハプト藻

【表層】

珪藻(Proboscia)

ハプト藻

真正眼点藻

鉛直混合

DIXUpwelling

【中層】

古細菌

古細菌

TEX86

密度成層

Introduction

藻類バイオマーカーを用いた新たな古水温指標

DCI（Diol Chain length Index） ：1,14-diolの炭素鎖の長さ
DCI =(C30:0 + C30:1 )1,14 - diol
(C28:0 + C28:1 ) + (C30:0 + C30:1 )UD（Unsaturated Diol Index） ：1,14-diolの不飽和比
UD =本研究で新たに設定(C28:0 + C30:0 )1,14 - diol
(C28:0 + C30:0 ) + (C28:1 + C30:1 )C27 12-OH m.a.
C28 1,14・

C29 12-OH m.a.
C30 1,14MA12（12-OH M.A. ratio） ：12-OH m.a. の炭素鎖の長さ
C2912-OH m.a.
MA12 =
C27 + C29・

DIX（Diol Isomer Index） ：1,13-diolと1,15-diolの量比

C28 1,13DIX =C30 1,15C301,15 - diol
(C28 + C30 )1,13- diol + C301,15 - diol・各指標について、太平洋の堆積物コアに適用→太平洋でも利用可能であるか検討する

C30 1,13(小林, 沢田. 未公表データ)

Samples

北太平洋表層堆積物＆深海掘削コア

Result 北太平洋表層堆積物中のアルケノン古水温指標
10.9

UK’37 （C37 alkenoneの不飽和比）

0.8

U37K' =

C37:2alkenone(C37:2 + C37:3 )0.7

UK'370.60.5

・北大低温研究所 関宰博士による分析データ

0.4

y = 0.028x + 0.153
R² = 0.961

0.3

・表層水温（横軸）はWorld Ocean
Atlas 2005のデータを使用

0.20.10051015202530

Annual mean SST[℃](小林, 沢田. 未公表データ)

・オホーツク海ではアルケノンは表層水温に相関を持たない

0.8

0.70.70.60.60.5

0.50.40.4

0.30.3y = 0.001x + 0.471
R² = 0.004

y = 0.024x + 0.353
R² = 0.632

0.2
0.100510152025030

5MA12

110.9

0.9

0.8

0.8

0.7

0.7

0.6

0.6

0.5

152025

30

0.5

0.4

0.4

0.30.3y = 0.021x + 0.204
R² = 0.527

0.2

10

Annual mean SST[℃]

Annual mean SST[℃]C2912-OH m.a.
C27 + C29C301,15 - diol
(C28 + C30 )1,13- diol + C301,15 - diol

0.80MA12：12-OH m.a. の炭素鎖の長さDIX =0.90.1(C28:0 + C30:0 )UD =1,14 - diol
(C28:0 + C30:0 ) + (C28:1 + C30:1 )DIX ：1,13-diolと1,15-diolの量比

0.90.2

UD ：1,14-diolの不飽和比

MA12 =

1UD(C30:0 + C30:1 )DCI =1,14 - diol
(C28:0 + C28:1 ) + (C30:0 + C30:1 )1DI X

DCI ：1,14-diolの炭素鎖の長さ

DCI

Result 北太平洋表層堆積物中のジオール古水温計

y = 0.042x -0.095
R² = 0.886

0.20.10.10005101520Annual mean SST[℃]

2530051015202530

Annual mean SST[℃](小林, 沢田. 未公表データ)

Result 表層堆積物中のジオール古水温計（DCI, UD）

DCI ：1,14-diolの炭素鎖の長さ
DCI =(C30:0 + C30:1 )1,14 - diol
(C28:0 + C28:1 ) + (C30:0 + C30:1 )UD ：1,14-diolの不飽和比
UD =(C28:0 + C30:0 )1,14 - diol
(C28:0 + C30:0 ) + (C28:1 + C30:1 )

1,14-diolを用いた指標→明瞭な相関はみられない(小林, 沢田. 未公表データ)

Result 表層堆積物中のジオール古水温計（MA12）
1MA12：12-OH m.a. の炭素鎖の長さ0.9MA12 =0.8

大きく外れた点

0.7
0.6

MA12C2912-OH m.a.
C27 + C29・12-OH m.a.が微量しか検出されていない

0.50.40.3・水温以外の要素の影響

y = 0.021x + 0.204
R² = 0.527

0.20.10051015202530

Annual mean SST[℃](小林, 沢田. 未公表データ)

・Proboscia（珪藻）以外にも12-OH m.a.を生産する生物が存在する可能性もResult 表層堆積物中のジオール古水温計（DIX）
1

DIX ：1,13-diolと1,15-diolの量比

0.9

DIX =0.8C301,15 - diol
(C28 + C30 )1,13- diol + C301,15 - diol

0.7

DI X

0.6・大きく外れているのは日本海

0.5・淡水の影響の大きい場所では外れた値になる

0.4

y = 0.042x -0.095
R² = 0.8860.3(Rampen et al., 2011)

0.20.10051015202530

Annual mean SST[℃](小林, 沢田. 未公表データ)

Result 表層堆積物中のジオール古水温計（DIX）
1

DIX ：1,13-diolと1,15-diolの量比

0.9

DIX =

0.8

C301,15 - diol
(C28 + C30 )1,13- diol + C301,15 - diol

0.7

DI X

0.6

・横軸の季節や水深(SST,10m,20m,30m,50m)を変えて0.5

比較
0.4

↓
・夏季の表層水温に対して特に良い相関を示す

0.3

y = 0.047x -0.380
R² = 0.936

0.20.10051015202530Summer SST [℃]（夏季の表層水温）(小林, 沢田. 未公表データ)

Expedition 320/321 Pacific Equatorial Age Transect (PEAT)(by USIO)(by USIO)

(ｂｙ USIO)

Chikyuvs. JR

最大掘削深度

7000m

2111m
by JAMSTEC

APC

APC

XCB

Fig. PC piston shoe extending through APC/XCB bit.
APC: advanced piston corer, RCB: Rotary core barrel, XCB:extended core barrel(by USIO)XCB•
•

•••
•
••
•

•

Early Eocene climatic optimum.
Middle Eocene (little high-resolution data for
detailed time scales and hunt for PETM likeevents); interaction between carbonate andsilicous deposits.
Eocene/Oligocene transition, including first“two-step” lock-step change in d18O and CCD.
Pre-Oligocene transition.
late Oligocene climatic evolution.
Oligocene/Miocene biotic turnover.
Mid-Miocene climatic optimum
Early Miocene carbon cycle.
Targets Oligocene/Miocene boundary andsubsequent events includes the “Mi-1” glacial
events, on a background of strong ~400 kyr
eccentricity cycles in d18O and d13C.
Recovery of mid-Miocene climatic optimum,and formation of East Antarctic ice-sheet.

(Heiko et al., 2009)

(Heiko et al., 2009)

Discussion 赤道太平洋コア中のHPTと古水温変動
Temperature

HPTs0246-5051015202530Diol Index
3500.20.40.60.8102468Age[Ma]1012Diol index =(C28 + C30 )1,14 - diol
(C28 + C30 )1,14 - diol + C301,15 - diol141618(Rampen et al., 2008)

・Probosciaは湧昇流初期に生産を増加させることから
Diol indexの上昇は湧昇流の増大を示す

2022DIX T (summer)
カダレン

24レテン

DIX T (Rampen et al., 2011)
UK'37 T (Prahl et al., 1988)

湧昇流

強(小林, 沢田. 未公表データ)

Discussion 赤道太平洋コア中のHPTと古水温変動
HPTの増加Temperature

HPTs0246-5051015202530Diol Index
3500.20.40.6

水温の低下
0.8

10

湧昇流の増大←2-3Ma2…NHG4（北半球に氷床発達）
6←7Ma
8…風成循環の強化

Age[Ma]1012←13.5Ma
14…南極氷床の拡大

16182022

DIX T (summer)
カダレン

24

レテン

DIX T (Rampen et al., 2011)
UK'37 T (Prahl et al., 1988)

湧昇流

強(小林, 沢田. 未公表データ)

参考文献
••

•
•
•

•
•

Bice, K.L., B.T. Huber, and R.D. Norris., Extreme polar warmth during theCretaceous greenhouse?: Paradox of the Late Turonian δ18O record at DSDP Site511. Paleoceanography 18:1029/2002PA000848, 2003.
M. H. Conte, A. Thompson, and G. Eglinton, Primary production of lipid biomarker
compounds by Emiliania huxleyi: Results from an experimental mesocosm study infjords of southwestern Norway, Sarsia, 79, 319-331, 1994.
Huber, B.T., R.D. Norris, and K.G. MacLeod., Deep-sea paleotemperature record ofextreme warmth during the Cretaceous. Geology 30:pp. 123–126, 2002.
Jenkyns, H.C., A. Forster, S. Schouten, and J.S. Sinninghe Damsté., Hightemperatures in the Late Cretaceous Arctic Ocean, Nature 432, pp. 888–892, 2004.
Prahl F. G., Muehlhausen L. A., and Zahnle D. L., Further evaluation of long-chain
alkenones as indicators of paleoceanographic conditions, Geochimica etCosmochimica Acta, vol. 52, Issue 9, pp.2303-2310, 1988.
Prahl and Wakeham, Calibration of unsaturation patterns in long-chain ketone
compositions for palaeotemperature assessment, Nature 330, 367 – 369, 1987.
Rampen, Sebastiaan W. Schouten, Stefan Koning, Erica Brummer, Geert-Jan A.
Sinninghe Damsté, Jaap S., A 90 kyr upwelling record from the northwestern Indian
Ocean using a novel long-chain diol index, Earth and Planetary Science Letters,Volume 276, Issue 1-2, pp. 207-213, 2008.

参考文献
••

••••

Rampen, Sebastiaan W., Stefan Schouten, Ellen C. Hopmans, Ben Abbas, AnnaA.M. Noordeloos, Judith D.L. van Bleijswijk, Jan A.J. Geenevasen, Jaap S. SinningheDamsté, Diatoms as a source for 4-desmethyl-23,24-dimethyl steroids in sediments
and petroleum, 2009.
Rampen, Sebastiaan W., Stefan Schouten, Jaap S. Sinninghe Damsté, Occurrence oflong chain 1,14-diols in Apedinella radians, Org. Geochem. 42 Volume 42, issue 5,pp. 572–574. 2011.
Sawada, K. and Handa, N., Variability of the path of the Kuroshio ocean current
over the past 25,000 years. Nature, 392, 592-595, 1998.
Schouten S., Hopmans E.C., Schefusz E., and Sinninghe Damste J.S., Distributionalvariations in marine crenarchaeotal membrane lipids: a new tool forreconstructing ancient sea water temperatures?, Earth and Planetary Science
Letters, Vol. 204, Issue 1-2, pp. 265-274. 2002.
Sinninghe Damsté J.S., Kuypers M.M.M., Schouten S., Schulte S., Rullkötter J., Thelycopane / C31 n-alkane ratio as a proxy to assess palaeoxicity during sedimentdeposition. Earth and Planetary Science Letters 209, pp. 215-226, 2003.
Sluijs, A., Schouten, S., Pagani, M., Woltering, M., Brinkhuis, H., Sinninghe Damsté,J.S., Dickens, G.R., Huber Matthew, Reichart G.-J., Stein R., Matthiessen J.,
Lourens L.J., Pedentchouk N., Backman J., Moran K., Subtropical Arctic Ocean
temperatures during the Palaeocene/Eocene thermal maximum. Nature. 441, pp.
610–613. 2006.

参考文献••••Takashima R., Nishi H., Huber B.T., and Reckie M., Greenhouse world and theMesozoic ocean, Oceanography Vol. 19, No. 4, 2006.
Versteegh G. J. M., Bosch H.-J., and De Leeuw J. W., Potential palaeoenvironmental
information of C24 to C30 mid-chain diols, keto-ols and mid-chain hydroxy fatty
acids; A critical review. Org. Geochem. 27, pp. 1–13. 1997.
Volkman J. K., Barrett S. M., Dunstan G. A., and Jeffrey S. W., C30–C32 alkyl diols
and unsaturated alcohols in microalgae of the class Eustigmatophyceae. Org.
Geochem. 18, pp. 131–138, 1992.
K. G. Zink, D. Leythaeuser, M. Melkonian, and L. Schwark., Temperaturedependency of long-chain alkenone distributions in recent to fossil limnic
sediments and in lake waters 1, Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 65, Issue 2,
pp.253-265, 2001.