•恐竜の歯のエナメル質から酸素同位体を分析し、中生代の気候やCO₂濃度を解明。
•当時のCO₂は現在の3～4倍で、植物の光合成量は現在の2倍に達していた。
•歯の分析は陸生脊椎動物に基づく初の気候再構築法で、古気候学に新しい視点を提供。
Telltale Teeth
Dinosaur fossils are valuable artifacts, providing clues to how those creatures lived, what they ate, and what other beasts they were related to.
Now, a new study of fossilized dinosaur teeth is providing information on their environment. Shedding new light on the climate of early Earth, it suggests that humans may have struggled to breathe had they lived alongside dinosaurs.
“Long ago, their teeth recorded the climate for a period of over 150 million years – finally we are getting the message,” said lead study author Dingsu Feng in a statement.
For the study, researchers analyzed tooth enamel from dinosaurs found in North America, Africa, and Europe dating from the late Jurassic and late Cretaceous periods.
Tooth enamel – the hard, outer layer of the tooth that protects its inner parts – is one of the most stable biological materials and can preserve oxygen isotopes from a dinosaur’s environment. With every breath, bite of food, and sip of water, oxygen from the air, food, and water became part of their teeth.
Examining oxygen isotopes in that material, the researchers found that the atmosphere during the Mesozoic era, between 252 and 66 million years ago, contained far more carbon dioxide than it does today.
In the late Jurassic period, about 150 million years ago, carbon dioxide levels in the atmosphere were roughly four times higher than they were before industrialization, meaning before humans began releasing greenhouse gases in large amounts.
In the late Cretaceous, about 73 to 66 million years ago, carbon dioxide levels were three times as high as today.
Researchers said the balance of isotopes in oxygen is influenced by factors such as atmospheric carbon dioxide levels and plant photosynthesis, a correlation that enables scientists to reconstruct the climate and plant life that existed during the dinosaur age.
Individual teeth from two dinosaurs – Tyrannosaurus rex and Kaatedocus siberi, a relative of Diplodocus – showed an unusual pattern of oxygen isotopes.
This suggests sudden increases in CO2 levels that may be connected to major events like volcanic eruptions, such as the huge Deccan Traps eruptions that took place at the end of the Cretaceous in present-day India.
The total photosynthesis from plants on land and in water around the world was twice as high as it is today, likely due to CO2 levels and higher average annual temperatures.
This study represents a significant breakthrough in paleoclimatology. Until now, to reconstruct past climates, scientists mainly relied on soil carbonates and “marine proxies” – indicators like fossils or chemical traces in ocean sediments.
Examining oxygen isotopes in fossilized teeth is a new approach, providing the first climate reconstruction method based on land vertebrates.
“Our method gives us a completely new view of the Earth’s past,” said Feng. “It opens up the possibility of using fossilized tooth enamel to investigate the composition of the early Earth’s atmosphere and the productivity of plants at that time. This is crucial for understanding long-term climate dynamics.”
恐竜の化石は貴重な資料であり、彼らがどのように生きていたのか、何を食べていたのか、そしてどの動物と関係があったのかを示す手がかりを提供します。
現在、化石化した恐竜の歯に関する新しい研究が、その環境についての情報を明らかにしています。これは太古の地球の気候に新たな光を当て、人類がもし恐竜と共に生きていたら、呼吸するのに苦労していたかもしれないことを示唆しています。
「昔、彼らの歯は1億5千万年以上にわたる気候を記録していました――ついにそのメッセージを受け取ったのです」と、研究の主任著者であるディンス・フェン氏は声明で述べています。
この研究では、北米、アフリカ、ヨーロッパで見つかったジュラ紀後期および白亜紀後期の恐竜の歯のエナメル質を分析しました。
エナメル質は、歯の内側を保護する硬い外層で、生物学的材料の中でも最も安定したものの一つであり、恐竜が生きていた環境の酸素同位体を保存できます。呼吸や食事、水分摂取のたびに、大気、食物、水からの酸素が歯に取り込まれていきました。
このエナメル質の酸素同位体を調べたところ、中生代（約2億5200万年前～6600万年前）の大気には、現在よりはるかに多くの二酸化炭素が含まれていたことが分かりました。
ジュラ紀後期（約1億5000万年前）には、大気中の二酸化炭素濃度は産業革命以前の約4倍でした。これは、人類が大量の温室効果ガスを放出し始める前の時代です。
白亜紀後期（約7300万～6600万年前）には、二酸化炭素濃度は現在の約3倍でした。
研究者たちは、酸素同位体のバランスが、大気中の二酸化炭素濃度や植物の光合成などの要因に影響されることを指摘しています。この相関関係により、恐竜時代の気候や植物の状態を再現できるのです。
ティラノサウルス・レックスやディプロドクスの近縁種カアテドクス・シベリの歯の一部には、異常な酸素同位体のパターンが見られました。
これは、巨大火山噴火（例えば白亜紀末に現在のインドで起きたデカントラップの大噴火）などの主要な出来事に関連するCO₂濃度の急増を示唆しています。
当時、陸上や水中の植物による全光合成量は現在の2倍であり、これは高いCO₂濃度や高温の年平均気温によるものと考えられます。
この研究は、古気候学における大きな進展を意味します。これまで過去の気候を再現するために、科学者たちは主に土壌炭酸塩や「海洋プロキシ」（化石や海底堆積物中の化学的痕跡など）に頼っていました。
化石化した歯の酸素同位体を調べることは新しい手法であり、陸生脊椎動物に基づく初の気候再構築方法を提供します。
「私たちの方法は、地球の過去にまったく新しい視点を与えます」とフェン氏は述べています。「この手法により、化石化した歯のエナメル質を使って、太古の地球の大気の組成や植物の生産性を調べることが可能になります。これは長期的な気候変動を理解するために極めて重要です。」