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隆升并非一次完成 青藏高原曾是它们的“老家”

文章来源:科技日报 杨雪    发布时间:2018-09-13  【字号:      】

豹亚科自青藏高原向全球扩散由受访者供图

  青藏高原被誉为生物演化的“天然实验室”。

  “千万年来,青藏地区经历了从热带平原到高寒草甸的沧桑巨变。化石证据表明,这一生长过程中,无数新物种应运而生。”在第二次青藏科考首期成果报告会上,Uwin电竞青藏高原研究所丁林院士告诉科技日报记者。

  从植物到动物,从骁勇善战的大型肉食动物到苟且营生的小型鼠类,在青藏舞台上陆续登场之后,或就地适应,或迁徙他处。在Uwin电竞古脊椎动物与古人类研究所所长邓涛研究员看来,青藏地区的生物演化历程撑起了今天世界生物多样性的主体。

  先有冈底斯,后有喜马拉雅

  青藏高原隆升改变了亚洲宏观地形和自然环境格局。丁林说,对青藏高原的综合研究,首先要回答的问题是:喜马拉雅山、冈底斯山是何时达到现今高度的?

  喜马拉雅山脉和冈底斯山脉是喜马拉雅造山带的重要组成部分。冈底斯山脉平行位于喜马拉雅山脉之北,著名的冈仁波齐便是它的主峰之一。

  “第二次青藏科考以古植物化石、古土壤和古碳酸盐岩为对象,通过最新的碳、氧同位素等古高度计方法,重建了喜马拉雅山和冈底斯山6500万年以来完整的隆升历史。”丁林说,青藏高原隆升不是一次完成的,冈底斯山隆升在前,然后喜马拉雅山才逐渐隆升到现在的高度。

  2014年,丁林和他的团队在拉萨北部的林周盆地发现揭示隆升过程的证据。“盆地里有从海底到山的过程,比如白垩纪时期的海底化石。”丁林说,在湖泊河流交界处发现的古土壤,说明这里在白垩纪晚期时已变成陆地。接着,印度大陆和欧亚大陆就碰撞了,“从火山岩古土壤夹层研究发现,新生代早期、约5600万年前,冈底斯山已经隆升到4500米左右的高度。”

  喜马拉雅山的隆升过程不同于冈底斯山。丁林说,碰撞后喜马拉雅地区还是海,而随着印度大陆持续往北推进,直到5500万年前,最后一滴海水彻底蒸发掉以后,这里成了温润的热带雨林。他们对藏南地区5600万—1900万年前的棕榈、桉树、榕树等植被化石进行古高度计重建发现,喜马拉雅山在5500万—5000万年前海拔约1000米;之后缓慢上升,在2400万—1900万年前才到2300米左右;最后到1500万年前达到大于5500米,即现今的高度。

  “随着喜马拉雅山的隆升超过青藏高原的高度,南亚季风气团向北传输受到阻挡,青藏高原逐渐干旱。”丁林说,喜马拉雅山脉把南亚季风从旁导向华南以远,带去雨水,从此沙漠环境变季风湿润气候,才有了我们的鱼米之乡、烟雨江南。

  发现攀鲈——东南亚常见观赏鱼的祖先

  高原隆升前的江河湖源区分布着热带动植物群落,其中包括今天南亚、东南亚鱼类区系主要类群的最古老代表。“隆升前的青藏地区是这些鱼类早期演化的关键区。”邓涛说,这里是现代生物多样性的起源中心。

  2010年,邓涛和他的团队在藏北高原的尼玛盆地南缘发现了丰富的鱼类化石。其中创建了一个鲤科鲃类化石的新属新种,被命名为张氏春霖鱼,据他们推测这种鱼生活在晚渐新世时期。“张氏春霖鱼接近于现在亚洲热带的鲃类,应该是一种生活在低海拔温暖地区的鱼类。”邓涛由此推断,尼玛盆地一带在晚渐新世时期还是低海拔温暖环境。

  得到如此重要的线索,他们在接下来的野外考察中加了把劲,终于在尼玛盆地以东的伦坡拉盆地发现更多样的化石。邓涛介绍,其中攀鲈及其伴生植物等指示温暖湿润环境的化石,是重建青藏高原隆升历史重要的证据。

  攀鲈在分类上属于攀鲈亚目攀鲈科,生活环境主要在海拔500米以下,最高不到1200米,现在主要分布在南亚、东南亚和非洲中西部热带地区。攀鲈栖息于河湖边缘或沼泽水洼,偏好浅、安静、缺氧的水体,经常把头伸出水面在空气中呼吸,甚至在雨后爬出水面登岸“行走”。

  邓涛说,在藏北发现的攀鲈化石是迄今最早、最原始的化石代表,被命名为西藏始攀鲈。研究结果显示,这种始攀鲈具有类似于现代攀鲈的生理特征和生态习性,喜欢温暖湿润的环境。

  同时,与攀鲈同层的植物群落包括典型的喜暖湿环境、叶型硕大的棕榈、菖蒲,以及与浮萍类关系很密切的天南星科水生植物。“多种化石证据互相参照,证明这里当时海拔不超过2000米,意味着当时来自印度洋的暖湿气流可以深入藏北地区,说明现代青藏高原南缘横亘东西的巨大山脉在当时还没隆起到足以阻挡南来暖湿气流的高度。”邓涛说。

  力证“大型猫科动物起源于亚洲”

  青藏高原隆升至现代高度后,约500万年前,披毛犀、北极狐、盘羊等哺乳动物的祖先开始出现在高寒的高原上。邓涛说,由于预先适应了寒冷环境,在之后第四纪大冰期来临时,这些动物一部分走出青藏地区向北迁徙,成为冰期动物群最主要的组成部分,北极狐甚至在北极圈附近留存至今。留在高原的则成为今天高原动物群最重要的代表。

  这一时期,当今世界上所有大猫,如狮、虎、豹等的共同祖先——最早的雪豹也出现在高原。邓涛他们在阿里地区札达盆地440万年前、上新世早期地层中发现原始豹类头骨化石,具有扁平的额鼻区域和扩展的上颌骨,“这是雪豹的典型特点,由此成为雪豹化石的最早记录,为冰期动物起源于青藏高原提供了又一个确切例证。”邓涛兴奋地说。

  札达的雪豹始祖化石被命名为布氏豹。“根据头骨大小判断,布氏豹的体型与云豹相仿,但要比雪豹小1/10,后两者今天都栖息在喜马拉雅山脉等地。”邓涛说,综合12种现生及灭绝的猫科动物的形态学特征和DNA基因数据,用系统发育学的分析方法可以证明布氏豹与现生雪豹的亲缘最近,与虎也关系密切。

  研究结果表明,大型猫科动物可能起源自较小的猫类,而且远比想象的要早。“并非如以前分子生物学研究提出的上新世晚期,而是更接近于现生猫科动物最早分化的中新世时期。”邓涛团队利用已知解剖特征在整个时间序列里的变化速率和观察到的布氏豹形态估计,最早的豹亚科成员可能在距今1100万—1000万年前从猫亚科分离出来。

  “之后它们扩散至世界各地,后裔有美洲豹、金钱豹、云豹、非洲狮等。”邓涛说,根据古地理学的分析结果,布氏豹支系的多元演化可能与青藏高原在新生代晚期的隆升及其造成的环境变化存在密切联系。由此,为大型猫科动物的亚洲起源观点提供了强大支持。




(责任编辑:侯茜)

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