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石灰性暗赤色土を理解するために、石灰岩の成り立ちから考察している。石灰岩はサンゴ礁の遺骸が堆積して形成されるが、海底のプレートテクトニクスによる地層の堆積順序を踏まえると、玄武岩質の火成岩層の上に形成される。滋賀県醒ヶ井宿や山口県秋吉台など、石灰岩地域周辺に玄武岩が存在することはこの堆積順序と一致する。つまり、石灰性暗赤色土は石灰岩だけでなく、周辺の玄武岩の影響も受けていると考えられる。玄武岩の影響は土壌の赤色や粘土質を説明する要素となる。暗赤色土に見られる色の違い（赤～黄）は玄武岩質成分の量の差と推測できる。
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石灰岩は炭酸カルシウムを主成分とする堆積岩で、その成り立ちは遠い海と深く関わっている。陸から運ばれた堆積物が続成作用で固まる過程で、石灰岩も形成されるが、主成分である炭酸カルシウムの由来は陸起源ではない。実は、サンゴなどの生物の遺骸が遠方の海で堆積し、長い年月をかけて地殻変動により陸地へと現れることで、石灰岩が形成される。つまり、現在の日本の石灰岩は、かつてハワイのような温暖な海で形成されたサンゴ礁の名残である。
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中国西部の赤色粘土質の土壌で、石灰過剰という分析結果から、石灰性暗赤色土での栽培について考察されている。石灰岩の風化によって生成されるこの土壌は、日本では珍しく、大陸で多く見られる。石灰岩は炭酸カルシウムが主成分で、pH調整に用いる石灰質肥料と同じ成分だが、過剰施用は有害となる。醒ヶ井宿の居醒の清水のような石灰岩地域での知見を活かし、中国の土壌で多様な作物を育てる方法を探る。具体的には、石灰岩土壌の性質を理解し、適切な作物選択、土壌改良、水管理などを検討する必要がある。
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醒ヶ井宿の居醒の清水は、中山道六十一次のうち江戸から数えて五十一番目の宿場町、醒ヶ井に位置する湧水。豊富な湧水量を誇り、年間を通して水温は14-16℃で安定している。水質は弱アルカリ性で、硬度は低く軟水。名水百選にも選ばれており、周辺住民の生活用水としても利用されている。居醒の清水は、地蔵川の水源でもあり、この川では梅花藻と呼ばれる水中花が見られる。梅花藻はキンポウゲ科の水生植物で、清流にしか生息しない。夏には白い小さな花を咲かせ、水中に咲く姿は涼しげで美しい。醒ヶ井宿では、この貴重な水資源と梅花藻を大切に保護し、観光資源としても活用している。
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水草は、陸上植物が水中で生き残るための進化を遂げた植物である。水中で効率的に酸素や二酸化炭素を獲得する仕組みだけでなく、繁殖方法も水に適応している。被子植物である水草は、花粉をどのように扱うかが重要となる。バイカモの例では、水に弱い花粉を守るため、花を水面に咲かせることで昆虫による受粉を可能にしている。多くの水草は水面で開花し、水に触れずに花粉を媒介させる戦略をとっている。中には特殊な花粉運搬機構を持つ水草も存在するが、ここでは詳細は割愛する。
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水草は、陸上植物が再び水中で生育できるよう進化した植物群で、抽水、浮葉、沈水、浮遊の4種類に分類される。身近な例として、梅花藻は沈水植物、稲は抽水植物に該当する。稲はROLバリアという機能を獲得することで水田での生育を可能にした。水草は私たちの生活に密接に関わっており、その仕組みを理解することは、植物の進化や環境適応について多くの知見を与えてくれる。
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水草とは何かという疑問を解消するため、「異端の植物 水草を科学する」を読んだ結果、水草は藻類とは異なり、陸上植物が水中で生きる機能を獲得したものだと分かった。DNA系統樹からも、水草は様々な陸上植物の科に分散しており、バイカモと水槽で飼育される水草のように系統的に遠い種類も存在する。また、ワカメやコンブといった海藻は褐色藻類に分類され、広義の植物ですらなく、陸上植物とは葉緑体の構造も異なる。つまり水草は、進化の過程で水中生活に適応した陸上植物なのである。
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藻類は、酸素発生型の光合成をする陸上植物以外の生物の総称。土壌藻のような肉眼で見えるものから、微細藻類のような見えないもの、海藻のような大型のものまで含まれる。ただし、梅花藻のような水草は藻類ではないと思われる。藻類の光合成量は陸上の植物に匹敵し、気象への影響も大きい。土壌藻を理解するには、微細藻類や海藻を含む藻類全体の理解、ひいては海の理解が必要かもしれない。
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石灰岩地帯である山口県では、土壌pHが上がりやすいため、石灰の使用量に注意が必要となる。通常、石灰は土壌pHを中性に戻すために消石灰や炭酸石灰を用いるが、過剰なカルシウムはカリウムなどの吸収を阻害する。山口県の大半は秋吉帯に属し、石灰岩質のため、関東圏の一般的な栽培方法は通用しない。地体構造を理解することで、地域に適した栽培方法を見つける重要性が示唆されている。色分けされた地質図は、こうした土地の特徴を把握するのに役立つツールとなる。
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日本列島は、ユーラシア大陸東端がプレートの衝突によって分離、二つの島となり、その後再び衝突して形成された。この衝突で生まれた巨大な溝「フォッサマグナ」は、激しい火山活動によって火山灰で埋め立てられ、特徴的な地質と土壌を生み出した。フォッサマグナ西側の西日本は付加体によって隆起し、岐阜の最古の石や滋賀・奈良の石灰岩地形、京都のチャートなどが見られる。一方、フォッサマグナ内部は火山灰質の地層が6000m以上堆積し、長野県栄村の深い腐植層を持つ黒ボク土もこの成り立ちと関連する。西日本と東日本では地質・土壌が大きく異なるため、フォッサマグナは日本列島の形成を理解する上で重要な地域と言える。
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醒ヶ井宿の湧水地帯の地質である玄武岩と石灰岩を踏まえ、近くの醒井渓谷を探索。渓谷では鋭利に割れたチャートと思われる岩石を発見し、地質図とも一致した。また、醒ヶ井宿の武蔵川でも見かけた赤い石が渓谷の川にもあり、鉄分が多いのではないかと推測。近くに現役の石灰岩鉱山があることも確認した。
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滋賀県米原市の醒ヶ井宿は、名水百選「居醒の清水」で有名な湧水地。この清冽な水で育つ梅花藻は、水温15℃前後の澄んだ湧水を好む希少種。湧水周辺の地質は玄武岩質やチャートの付加体だが、近隣の霊仙山は石灰岩のカルスト地形を形成している。梅花藻の生育には、安定した水温に加え、玄武岩や石灰岩の成分も影響している可能性がある。醒井渓谷など更なる調査が必要。
