众所周知，琉球群岛的生物群多种多样且独特，但其形成方式仍有许多未解之谜。其主要原因是板块边界岛屿的形成过程复杂。
东北大学科学研究生院的入龙安文教授及其同事阐明了宫古岛生物群的形成过程，与世界自然遗产冲绳本岛和西表岛相比，宫古岛的生物群是独一无二的。尽管宫古岛因其地形和地质原因而多次被淹没在大海中，但它仍然是许多特有陆地生物的家园。解开这个谜团的关键在于，在冲绳本岛和宫古岛之间曾经是一个巨大岛屿，但现在在水下仍然是一个高原状地形的陆地的存在。研究小组将其命名为冲绳宫古海高原（OMSP），并提出OMSP假说来解释宫古岛生物群的形成过程。
此研究结果日期为 7 月 20 日地球和行星科学的进展杂志。
研究背景
宫古群岛是平坦的岛屿，最高点海拔约 110 m，几乎所有岛屿都是由石灰岩构成的（琉球集团注1）。根据石灰岩地层（地层如何重叠）、空间排列和化石年龄，琉球群在宫古群岛沉积的时期至多是距今125万年至40万年前（伊良部岛），而在此期间，群岛冰川海平面变化注2多次被淹没
被淹没的岛屿升起并成为陆地后，各种各样的植物和动物来到了这里。奇怪的是，其中一些物种与分布在冲绳主岛以及更北的岛屿和陆地地区的类群和种群密切相关，尽管它们穿越海洋的能力极差。例如，宫古金蛇和宫古希巴（都是宫古岛特有的）就属于这一类。根据分子系统发育分析，宫古岛与其他物种分化的时间估计为370万至180万年前，但宫古岛在200万年前和125万至40万年前就被淹没了。这意味着，与冲绳本岛隔绝的宫古希巴还有另一个发源地。此外，在宫古群岛石灰岩形成的洞穴和裂缝中发现的更新世晚期（26,800至8,700年前）的脊椎动物化石包括哈布种的化石。为了解释这些事实，研究小组综合了地质学和生物学（生物系统地理学）的最新数据，提出了假设（OMSP假说），即OMSP曾经作为陆地区域存在，并作为生物从冲绳本岛迁徙到宫古群岛的中转站。
这项举措
OMSP 的建立
冲绳宫古高原：1978年，帝国石油株式会社和海湾石油公司（当时）在东北端附近（图2中紫色圆圈）钻探了冲绳冲绳1-x号井进行石油勘探，并报告了该井的地质情况和化石年龄的总结。两年前，我们有机会重新检查这口井的样品，发现OMSP有超过2,700 m的泥岩（岛尻集团注3）是在非常短的时间内（81至550万年前）沉积的（Sato et al, 2022, Geological Journal）。此外，结合之前的研究结果，确定OMSP被27万多年前沉积的石灰岩覆盖（不是在珊瑚礁上，而是在近海水域）。综上所述，OMSP 可能是 550 万至 27 万年前的一片陆地。
OMSP 200 万年前与冲绳主岛相连
冲绳本岛南部有一个泥岩地层（岛尻群），形成于 8 至 200 万年前。岛中部，岛尻群被琉球群覆盖，有琉球群沉积前岛尻群被陆化和侵蚀的痕迹。由于岛尻群的上部估计沉积在数百米的深度，因此很明显，冲绳本岛的南部在大约200万年前迅速隆起。当岛尻群顶部的甲烷水合物不稳定并分解并释放出大量甲烷时，就形成了这种快速隆升。白云石注释 4岩体的存在也支持了这一点。
米乐m6官方网站地质信息研究部的研究小组成员新井幸作进行的一次勘测巡航发现，冲绳本岛南部的快速隆升是由一条右旋走滑断层（以前被认为是左旋走滑断层）造成的，该断层形成了庆良间间隙，这是一个将冲绳主岛与冲绳岛分开的洼地OMSP。隆起的区域不仅限于冲绳本岛南部，还包括冲绳本岛和 OMSP 之间称为庆良间鞍座的山脊状地形。由此，人们认为 OMSP 在 200 万年前与冲绳本岛相连，形成了一个从东北向西南绵延 400 公里的巨大岛屿（连接冲绳本岛、OMSP 和宫古岛的岛屿）（图 3a）。此时，冲绳本岛的动植物群的分布范围扩大到了 OMSP。
17至140万年前与冲绳主岛隔离，125万年前宫古群岛被淹没，OMSP被孤立
17 至 140 万年前，冲绳本岛开始形成珊瑚礁。此时，琉球群沉积在珊瑚礁及其近海水域（陆架）上。结果，冲绳本岛和 OMSP 被海洋隔开（图 3b），冲绳本岛和 OMSP 上不具备出海能力的生物体被认为在基因上是隔离的。此外，宫古群岛早在125万年前就开始形成珊瑚礁，岛屿多次被淹没。这样，OMSP被认为作为与冲绳本岛和宫古岛分离的陆地区域继续存在。
OMSP 淹没
冲绳群岛在45万年前后开始隆起，宫古群岛在约40万年前开始隆起（图3c）。此后，珊瑚礁并没有发展到覆盖岛屿的大面积，其形成也仅限于岛屿的外缘。人们认为，生活在 OMSP 的动植物迁移到了宫古群岛，那里的陆地区域就是这样形成的。 OMSP的表层覆盖着27万年前形成的石灰岩（石灰岩是在大陆架上形成的，而不是在浅海中形成的），因此迁移的时间约为40万至27万年前，最终由于断层活动，OMSP和宫古岛被隔离（图3c、d）。 OMSP被认为在27万年前就已经完全淹没在水中（图3e）。这些变化被认为是由冲绳海槽的开口引起的，冲绳海槽的开口导致琉球群岛向海沟一侧突出。
未来发展
这项研究表明，完全不同方法的研究融合，例如地质学和生物学（生物系统地理学），甚至分子遗传学和古生物学，即使它们针对的是同一个生物体，也可以带来单独无法实现的伟大成果，并且反馈可以进一步深化各个领域的研究。此外，随着琉球群岛形成的地质历史及其建立生物群的过程变得更加清晰，岛屿作为自然历史研究对象的价值进一步增加，相信来自世界各地的研究人员将比以往任何时候都更加认识到它们是一个卓越的领域。近年来，人们的注意力往往只集中在被列入世界自然遗产的奄美大岛、德之岛、冲绳本岛北部和西表岛，但随着宫古岛及其生物极高的学术价值得到体现，琉球群岛中更广泛的岛屿和栖息在各个岛屿上的生物也受到了关注。由于所有这些地区都被视为自然遗产和潜在的旅游资源（生态旅游和地理旅游的目标），预计社会将就可持续利用措施的重要性形成共识，包括保护和保存。
图 1Miyakohiba（上）和 Miyakokanahebi（下），是宫古岛特有的。与这两个物种关系最密切的物种栖息在冲绳主岛和北部陆地地区（大陆东海岸），但它们几乎没有跨越海洋的能力。这些物种是如何来到宫古岛的，多年来一直存在争议。在本研究中，我们通过整合最新的地质和生物（生物系统地理学）数据提出了OMSP假说。 （照片：关慎太郎）
图 2。从冲绳本岛到冲绳宫古海底高原 (OMSP) 的海底地形。显示了庆良间峡和庆良间马鞍的位置。紫色圆圈表示冲绳冲绳1-x号井的位置。
图 3 过去 200 万年来古地理的变化。每个时代的细节都写在正文中。
这项研究是东北大学项目“Frontier Research in Duo (FRiD)”的一部分，该项目是世界领先的研究前沿开发项目，其主题是“阐明构建可持续一万年的可持续社会的文化形成机制”。
标题：日本琉球宫古岛和冲绳岛之间陆地区域的地质历史及其对这些岛屿和邻近岛屿陆地生物的系统地理学意义
作者：Nana Watanabe、Kohsaku Arai、Makoto Otsubo、Mamoru Toda、Atsuhi Tominaga、Shun Chiyonobu、Tokiyuki Sato、Tadahiro Ikeda、Akio Takahashi、Hidetoshi Ota、Yasufumi Iryu*
*通讯作者：入龙康文，东北大学理学研究科教授
已出版的杂志：地球和行星科学的进展
DOI：101186/s40645-023-00567-x
网址：https://progearthplanetscispringeropencom/articles/101186/s40645-023-00567-x