2017年08月08日

『富士山大噴火と阿蘇山大爆発』巽好幸 幻冬舎新書

マグマや火山の形成、噴火の要因、富士山や巨大カルデラ噴火について、わかりやすくまとめられている。

マグマは、海洋プレートが沈み込んだ100km以上の深さでプレートから絞り出された水とマントルが反応して生まれる。玄武岩質マグマは、比重が重いマントルの中を上昇した後、ほぼ同じ比重の地殻の底で止まる。そこで冷えて結晶化したものが沈み、液体部分に軽い二酸化ケイ素が増えた安山岩質マグマが残ると、地殻より比重が軽くなって上昇し、地殻内にマグマだまりをつくるが、地表に到達するまでに大部分は結晶化する。これによって大陸地殻が成長することになる。一方、伊豆・小笠原弧の地殻は重くて薄いため、玄武岩質マグマが上昇しやすく、大量のマグマが海底に達して大きな海底火山を形成する。

マグマ溜まりが地震によって揺さぶられると、発泡現象によりマグマに溶け込んでいる水が気体となって圧力が高まり、岩盤に割れ目ができると体積が増えてさらに発泡が起きることを繰り返して噴火を起こす。巨大地震が起きると歪みが解放されて、地盤に働く力が圧縮から引っ張りへと変化するため、マグマ溜まりの圧力が下がることも噴火の要因として考えられる。噴火マグニチュードは、噴出物の総重量(kg)の常用対数から7を引いて求める。

数十万年前、伊豆半島周辺では、箱根火山、愛鷹火山、先小御岳火山、天城火山などの火山活動が盛んだった。箱根火山は6万6000年前にM6.1の大噴火を起こし、火砕流は横浜まで到達し、都内に20cmの東京軽石層を形成した。富士山は未熟な地殻の上に作られたため、玄武岩質でできており、密度が重く、粘性が低いためにストロンボリ式噴火を繰り返し、円錐形の山体ができあがった。

富士山が噴火すれば、降灰が50cmに及ぶ富士吉田や御殿場では家屋に被害をもたらし、10?になる大月以南、三島以北、神奈川県の大部分では鉄道や道路が通行不能になる。2cmの降灰が予測される中伊豆、東京、千葉の大部分では、電機や水道の供給が止まり、農作物は収穫不能になり、呼吸器系疾患をもたらす。

巨大カルデラ噴火は、プリニー式噴火によって大量のマグマが噴出した後に、カルデラが陥没していくつもの割れ目が生じてクライマックス噴火を起こすもの。8万7000年前の阿蘇4噴火(M8.4)では、自らの熱によって火山灰同士がくっついた溶結凝灰岩によって宮崎県の高千穂峡や大分県の滞迫峡ができ、北海道でも15cmの火山灰が積もった。2万9000年前に起きた姶良カルデラ噴火(M8.3)は、火砕流が九州南部を覆い尽くし、鹿児島地方でシラスと呼ばれる200m近くの火山灰層をつくり、偏西風によって運ばれた火山灰は、10?以上の丹沢軽石の火山灰層(AT)や鳥取県大山周辺の20cmのキナコと呼ばれる火山灰層を形成した。7300年前の鬼界アカホヤ噴火(M8.1)では、九州南部に30cm以上の火山灰が降り積もり、南九州の縄文人は絶滅した可能性が高い。鬼界アカホヤ噴火のエネルギーは、大型台風の10倍、富士山宝永噴火やM9地震の800倍にもなる。

著者は、災害対策の必要度の指標として、その死亡者数と発生確率を掛け合わせた「危険値」を用いている。
南海トラフ地震 推定4%×32万人=12800人/年
巨大カルデラ噴火 推定0.003%×1億2000万人=3600人/年
首都直下地震(M7以上) 推定4%×2万3000人=920人/年
富士山山体崩壊 1/5000年×40万人=200人/年
豪雨・土砂災害 実数100人/年
阪神淡路大震災 前日の確率0.02〜8%×6400人=1〜500人/年
富士山噴火 推定1/1000年×1万4000人=14人/年

富士山大噴火と阿蘇山大爆発富士山大噴火と阿蘇山大爆発
巽 好幸 / 幻冬舎 (2016-05-28)
タグ:地学
2017年03月02日

『人類進化の謎を解き明かす』ロビン・ダンバー

摂食と移動、社交、休息に必要な時間収支モデルを使って、人類の進化を考察する。霊長類では、社交時間と集団規模は正比例する。生息地の豊かさ(降雨量に依存する)と集団の規模によって移動時間が決まり、それが大型霊長類の生物地理学的分布の制限要因となる。

人差し指の長さの薬指に対する比率(2D:4D)は、胎児が子宮内でさらされたテストステロン濃度の影響を受ける。オスどうしがメスを争う多婚種では2D:4D比が小さく、単婚種では1に近い。体の大きさの性差ともあわせて、現生人類につながる種はどれも多婚だったと思われる。

アウストラロピテクスが生息した土地での予測時間収支を合計すると、7%超過する。これを、食性を変えること(肉、骨髄、シロアリ、根や根茎)、水辺や洞窟で暮らすことによって解決していた可能性がある。また、チンパンジーよりも、ヒヒに近い食べ物探しをしていたと推測される。

初期ホモ属(原人)は身体と脳が大きくなり、大きくなった脳は共同体が大きくなったことを意味するので、時間収支はエルガステルで30%、エレクトスで34%超過する。エルガステルが出現した180万年前に、熱帯アフリカの気温が2℃下がり、休息時間を減らすことができた。歩幅が大きくなったことにより、移動時間を短くできた。火を使った証拠が豊富に見つかるようになるのは50〜40万年前からで、これ以前は料理が習慣にはなっていなかったと思われる。笑いはエンドルフィンの分泌を促し、3人まで影響を与えるので、社交時間を減らした可能性がある。

ハイデルベルク人の脳容量は、30万年前に飛躍的に増えた。火を使いこなす時期の後なので、肉を料理したことが要因と思われる。ネアンデルタール人は、網膜から入ってくる情報を処理する後頭部が発達しており、眼窩が現生人類より20%大きいのは、高緯度地帯の弱い日射しに適応したためかもしれない。共同体の規模は、ハイデルベルク人と同じ約110人で、前頭葉は大きくなかった。多くの人を巻き込み、タイミングを合わせるリズムによって共時性が得られる音楽によって、社交時間を減らした可能性がある。

火を灯として使うことで、活動時間を伸ばすことができた。解剖学的証拠からは、発話能力は50万年前に旧人とともに進化したようだ。言語に不可欠なメンタライジング能力は、眼窩前頭皮質の容量と相関があり、アウストラロピテクスは2次、初期ホモ属は3次、旧人は4次、現生人類は5次の思考意識水準にあったと推測できる。遺跡で見つかった道具から原材料の移動距離は、ネアンデルタール人では70%が25km未満だが、現生人類では60%が25km以上で、より大規模な社会ネットワークがあった。衣服に付くヒトジラミは、頭髪に付くアタマジラミから進化し、DNAの変異によると、10万年前から衣服を身に着けるようになったことがわかる。

方言は、出身地が同じであり、互いに血縁のある人々の共同体を特定することに役立つ。病気の温床である熱帯では小さく結束の強い共同体を形成するが、植物の生育期が短く、盛んな交易関係が必要な高緯度地域では、集団の規模や同じ言語が話される地域が大きい。

新石器時代の定住地の人々は、同時代の狩猟採集者より小柄で、農業による栄養の推定回収率は食べ物探しよりかなり低いことから、定住に転換した背景には、きわめて深刻な理由があった。共同体の存続期間は、構成員に要求する犠牲の大きさに比例する。酒は大量のエンドルフィンの分泌を促す。オオムギとヒトツブコムギは、パンではなくビールをつくるために栽培されたらしい。神を熱心に信じる人は、他人に対して親切に振る舞い、集団の規則を守る傾向が強い。

これまでの人類進化の議論は、主に脳の拡大がいかにして実現されたかといった点に注目されてきたが、本書は、脳の大きさと集団規模、活動時間を包括的に考察している点が画期的だ。特に、集団の規模が大きくなることによって必要になる社交の増大を、笑い、音楽、言葉、酒によって解決してきたとする考察は、それぞれの発生時期の議論は残るものの、これらが現代社会でも大きな役割を果たしているという意味で興味深い。

人類進化の謎を解き明かす人類進化の謎を解き明かす
ロビン・ダンバー / インターシフト (2016-06-20)
タグ:人類学
2017年01月11日

『親切な進化生物学者』オレン・ハーマン

奇数章は利他行動や群淘汰を、偶数章はジョージ・プライスの人生を追う。

ダーウィンは、アリの社会性の謎に対して「誰が利益を得るのか」という視点から、その答えを共同体だと考え、人間の社会的本能は共同体の幸福のために獲得されたものであると書いた(人間の由来)。ピョートル・クロポトキン(1842〜1921)は、ポーランドで起こった反乱が反動を受けて改革とその精神が忘れられたことに幻滅すると、満州の地理学的調査に向かい、様々な動物の相互扶助と協力を見出して、「自然淘汰はたえず競合を避けるのにぴったり適した方法を探し出す」と説いた(相互扶助論)。

ダーウィンの第3子レナードが指導教官になったロナルド・エイルマー・フィッシャー(1890〜1962)は、一つの突然変異遺伝子が生き残る正確な確立を示し、淘汰に対する優位さがごくわずかな突然変異も集団に広がることを明らかにした(自然淘汰の遺伝学的理論)。シューアル・ライト(1889〜1988)は、利他主義は集団の一部が隔離された状態で進化し得るとする群淘汰を考えた。

等脚類の生態を研究したウォーダー・クライド・アリー(1885〜1955)は、環境に反応して個体同士が寛容になることを学習し、誘因力を獲得し、同調して行動するようになり、最終的に協力し合うようになるといった移行が生物に普遍的に見られることを発見した。協力し合う力は生物学的により重要であると結論づけ、順位制と優劣関係は社会性脊椎動物だけにみられる生命の樹のちっぽけな枝にすぎないと考えた。アルフレッド・エマーソン(1896〜1976)は、自然淘汰が個体だけでなく集団にも働くことを学び、個体にとっては不利だが集団にとって有利な進化が起こると考えた。

ウィン=エドワーズ(1906〜1997)は、フルマカモメが3〜4割しか繁殖行動をしないことを観察して、群れの大きさを測り、資源の枯渇を防ぐために数を調節していると考えた(群選択)。ウィリアム・ドナルド・ハミルトン(1936〜2000)は、血縁度(r)に応じた利益(B)が費用(C)よりも大きければ(rB>C)、利他的行動の原因となる遺伝子は進化できることを示した(包括適応度)。ジョン・メイナード=スミス(1920〜2004)は、ハミルトンの論文を査読して自ら論文を発表し、血縁淘汰は可能で、群淘汰は不可能であると論じた。ジョージ・クリストファー・ウィリアムズ(1926〜2010)は、文献を徹底的に調査して、性比が環境の変動によらず一定であることを根拠にして、群淘汰を否定した。

ジョージ・プライス(1922〜1975)は、血縁淘汰で自然界のすべての事例を説明できるとは思わず、協力的な関係が重要な種では、非協力な行動が報復を受けることが鍵となるゲームの論理だけで、協力を確保するに十分であると考えた。形質の異なるグループから、そのコピーを異なる比率で取り出すことによって第2のグループをつくると、その平均は形質とコピーの数を平均のコピー数で割った共分散で求められる。これは、社会の環境によって集合的な利他行動が進化できることを示す。淘汰がグループ内よりもグループ間でより強く働いている場合は、利他行動が進化し得る。共分散に、形質が忠実に伝えられる度合いとしての伝達バイアスを加えることによって、淘汰が個体と生殖細胞あるいは個体と群という2つのレベルで同時に作用することを示した。ハミルトンは、フィッシャーの1対1の性比から逸脱する群淘汰の完璧な一例を示した。社会的順位制をもつチンパンジーとゴリラは、交尾をめぐるオスどうしの競争が見られない。

メイナード=スミスは、ジョージの論文に基づいて、ゲーム理論と進化生物学から進化的に安定な戦略(ESS)の概念を生み、その論文はジョージとの共著として発表された。2人は、前の相手の行動に対して自らが行動する確率を変える5つの戦略を対戦させるコンピューターシミュレーションを行い、報復派だけがESSで、探り=報復派が僅差の次点という結果を得た。ただし、重傷を負う確率を大幅に変更すると、タカ派が優位になる。ロバート・トリヴァース(1943〜)は、群淘汰と個体淘汰について思案をめぐらし、自己犠牲は善行がいつの日かお返しがもらえる確率がそこそこ高ければ、自己の利益に役立つことを理解し、利他行動が非血縁者間でも進化すると考え、互恵的利他行動の理論と呼んだ。

ジョージとメイナード=スミスの論文について、J.S.ゲイルとL.J.エヴァンスは、ハト派が報復派の中で残り続けるため、タカ派といじめ屋の混合がESSとなることを示した。リチャード・アクセルロッドとハミルトンは、絶えず裏切る戦略とともに、やられたらやり返す戦略がナッシュ均衡であることを数学的に証明し、協力が不釣り合いなほどの利益を得られると書いた。リチャード・ドーキンスが1976年に発表した「利己的な遺伝子」によって、遺伝子以外の進化は否定されつつあったが、1980年代になるとデイヴィッド・スローン・ウィルソンなどの理論家は、適応度の違いが存在するレベルに淘汰が作用すると考えはじめた。1981年には、ハミルトンが雌に偏った性比に関する論文について、R.K.コーウェルは群淘汰が働いていることを示した。自然界では、非血縁者間の純粋な互恵的利他行動はまれであることが立証されている。誰もが人類は特別だと考えるが、ハミルトンは、それは群淘汰が人類において中心的な役割を果たしているためであると考える。プライスの方程式は、利他行動だけでなく、生物学の多岐にわたる分野で有用であることが立証されている。

500ページもあるから貸出期間が1週間長い年末年始に借りたが、内容も濃く、難儀した。これまでに読んだ本の中で、これほど難儀した本を思い出せない。1,3,5,7,9,11,13章を再読して、やっと概ね理解できたと思える程度だが、注釈を含めれば、このテーマに関する歴史的経緯の情報量はかなり多い。

親切な進化生物学者―― ジョージ・プライスと利他行動の対価親切な進化生物学者―― ジョージ・プライスと利他行動の対価
オレン・ハーマン / みすず書房 (2011-12-21)
タグ:生物学 人物