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高冷的青藏高原中部 4700萬年前是一片亞熱帶森林?
2020年12月31日 08時(shí)29分   新華網(wǎng)

日前,中國與尼泊爾兩國向全世界正式宣布,珠穆朗瑪峰的最新高程為8848.86米。

珠穆朗瑪峰以及與之相鄰的青藏高原的崛起并非一蹴而就。長(zhǎng)期以來,青藏高原地表抬升歷史,是新生代以來眾多地質(zhì)事件和氣候環(huán)境事件的邊界條件,也是青藏高原研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在漫長(zhǎng)的抬升過程中,有大量的謎題:在青藏高原隆起到現(xiàn)有高度之前,那里到底是什么樣的?在“高冷”的青藏高原,數(shù)千萬年前真的曾藏著一個(gè)溫?zé)岬摹跋愀窭锢保?/p>

12月7日,美國《國家科學(xué)院院刊》首次發(fā)布了我國科學(xué)家關(guān)于4700萬年前青藏高原中部的一項(xiàng)重要“探秘”成果,彌補(bǔ)了此前認(rèn)知和研究的大量空白。

發(fā)現(xiàn)古近紀(jì)最豐富植物化石群

青藏高原中部,平均海拔4600米以上,是一片廣袤的高寒荒蕪之地,卻是認(rèn)識(shí)青藏高原形成過程的關(guān)鍵地區(qū),長(zhǎng)期以來備受地球科學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注。盡管經(jīng)歷了幾十年的調(diào)查,青藏高原的地貌演化細(xì)節(jié)仍不清楚。

“為什么要研究青藏高原?因?yàn)榍嗖馗咴男纬桑切律蜃钪匾牡刭|(zhì)事件,改變了我們亞洲的地形地貌,也塑造了亞洲的季風(fēng)氣候,以及現(xiàn)在的生物多樣性分布格局?!敝袊茖W(xué)院西雙版納熱帶植物園蘇濤研究員開門見山地說,青藏高原是非常重要的一個(gè)研究區(qū)域,不僅對(duì)地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)等各個(gè)學(xué)科都非常重要,人們關(guān)注的高原隆升時(shí)間跟隆升方式,也是青藏高原研究的焦點(diǎn)。

“作為地球上最年輕、最高的山脈,喜馬拉雅山脈是由印度次大陸與歐亞板塊碰撞形成的。然而對(duì)于喜馬拉雅山的隆升歷史及機(jī)制,仍存在爭(zhēng)議。”中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所車靜研究員說。

目前,關(guān)于喜馬拉雅山脈隆升歷史的主要假說有兩個(gè):一是近期隆升假說,該假說得到了水文學(xué)和熱學(xué)證據(jù)的支持,認(rèn)為喜馬拉雅山直到上新世中期才達(dá)到現(xiàn)有高度;二是漸進(jìn)式隆升假說,該假說認(rèn)為喜馬拉雅山在古新世晚期就已經(jīng)開始隆升,但前期抬升較為緩慢,直到中新世才開始快速隆升繼而達(dá)到現(xiàn)在的高度。

而化石是生物與環(huán)境在漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期協(xié)同演化的產(chǎn)物,是探討高原生物多樣性演變歷史以及高原形成過程的關(guān)鍵證據(jù)。通過研究化石,科學(xué)家可以認(rèn)識(shí)地質(zhì)時(shí)期的生物多樣性歷史,及其環(huán)境變化過程。

近10年來,中國科學(xué)家通過大量的青藏高原野外工作,發(fā)現(xiàn)了棕櫚、攀鱸、水黽等化石類群,種類非常豐富,這些類群在現(xiàn)在的青藏高原中部不復(fù)存在。

近期,由中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園古生態(tài)組和中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所共同組織的“第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究”古生物科考隊(duì),聯(lián)合國內(nèi)外多家科研院所,在曠野的風(fēng)霜中,在強(qiáng)烈的高原紫外線條件下,開展了大量野外工作及相關(guān)研究。

功夫不負(fù)有心人。不久前,在青藏高原中部的那曲市班戈盆地一個(gè)叫蔣浪的地點(diǎn)進(jìn)行科考時(shí),科考隊(duì)在一套灰色泥巖中有了重大發(fā)現(xiàn)?!敖?jīng)過我們對(duì)整套出露地層的踏勘,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)化石的層位共有5層,種類非常豐富。這是迄今為止高原上發(fā)現(xiàn)的物種最豐富的新生代化石植物群?!碧K濤說,這一發(fā)現(xiàn),意味著青藏高原古近紀(jì)具有豐富的、與今天截然不同的植物多樣性。

與北半球植物區(qū)系有過密切交流

蘇濤他們此次發(fā)現(xiàn)的蔣浪植物群,屬于古新統(tǒng)至始新統(tǒng)牛堡組,位于現(xiàn)海拔4850米,地處青藏高原中部“班公湖—怒江縫合帶”。

“在這套地層的多個(gè)層位中,我們發(fā)現(xiàn)了大量植物化石,包括葉片、果實(shí)、種子、花、地下塊莖等,共劃分為70余個(gè)形態(tài)類型,這是迄今青藏高原發(fā)現(xiàn)的物種最為豐富的新生代植物群?!碧K濤向科技日?qǐng)?bào)記者介紹,通過鈾-鉛法放射性同位素測(cè)定,蔣浪植物群的絕對(duì)地質(zhì)年代約為4700萬年。

“蔣浪植物群的很多植物種類是青藏高原乃至亞洲最早的化石記錄,和北半球同時(shí)期的植物群有著很高的相似性。”中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園周浙昆研究員告訴記者,這個(gè)植物群的不少種類,如兔耳果屬、椿榆屬、金魚藻屬、臭椿屬等,都是這些類群在青藏高原乃至亞洲最早的化石記錄;一些種類,如翼核果族,甚至是該類群目前已知的全球最早化石記錄。

“這些化石類群的發(fā)現(xiàn),表明青藏高原是周邊地區(qū)植物多樣性的重要源頭之一?!碧K濤說,其生物多樣性對(duì)青藏高原及周邊地區(qū),例如東南亞、甚至對(duì)整個(gè)亞洲的生物多樣性的貢獻(xiàn)是非常大的。

非常有意思的是,蔣浪植物群中,有很多類群在如今的西雙版納熱帶植物園中居然能找到,一些種子及果實(shí)都能與古老的化石對(duì)應(yīng)起來?!氨热缬幸环N蘿藦亞科的種子,當(dāng)時(shí)我們還不知道它的分類學(xué)位置,有一次非常偶然的機(jī)會(huì),在我們?nèi)ノ麟p版納植物園上班的路上,居然發(fā)現(xiàn)了與其現(xiàn)生對(duì)應(yīng)的種子,形態(tài)非常匹配。這表明,在4700多萬年前,青藏高原中部應(yīng)該是偏熱帶、亞熱帶的氣候類型?!碧K濤說。

與同時(shí)期的植物群比較發(fā)現(xiàn),青藏高原在中始新世與北半球其他地區(qū)具有相似的植物區(qū)系組成,也就是說植物種類具有較高的相似性。其中,和美國綠河生物群的物種相似度最高,其次是德國麥瑟爾生物群,例如兔耳果屬、臭椿屬、椿榆屬在三個(gè)植物群中同時(shí)出現(xiàn),說明當(dāng)時(shí)青藏高原與北半球的其他地區(qū)存在密切的區(qū)系交流。

古氣候重建表明這里曾溫暖濕潤(rùn)

長(zhǎng)期以來,人們對(duì)青藏高原地形地貌以及亞洲季風(fēng)和生物多樣性之間的復(fù)雜關(guān)系知之甚少。

除了關(guān)注古植物本身,蘇濤他們還把目光鎖定在青藏高原地質(zhì)時(shí)期的環(huán)境變化上,而“會(huì)說話的化石”,不僅記錄了地質(zhì)時(shí)期青藏高原生物區(qū)系的多種成分,還可量化當(dāng)時(shí)的溫度、降雨量等氣候指標(biāo),為4000多萬年前隱藏在青藏高原中部的“香格里拉”生態(tài)系統(tǒng)的古氣候面貌提供了最直接的證據(jù)。

“通過葉片的形態(tài)特征與氣候的相關(guān)性,并結(jié)合熱力學(xué)原理,我們定量計(jì)算出4700萬年前青藏高原中部的古環(huán)境:在季風(fēng)氣候下,東西向中央谷地森林的生長(zhǎng)海拔約為1500米。”周浙昆說,他們利用氣候—葉片多變量分析程序,對(duì)化石植物群的古氣候定量進(jìn)行重建,結(jié)果表明,中始新世青藏高原中部存在溫暖濕潤(rùn)的季風(fēng)氣候,該地區(qū)既低又濕,年均溫度約為19攝氏度。

周浙昆、蘇濤團(tuán)隊(duì)還利用熱力學(xué)原理,重建了植物群的古海拔,表明當(dāng)時(shí)青藏高原中部存在海拔不超過1500米的東西向中央谷地,南北兩側(cè)分別是岡底斯山和羌塘山脈,這也得到了模型模擬結(jié)果的支持。結(jié)合古生態(tài)組前期發(fā)表的棕櫚化石證據(jù),中央谷地在經(jīng)歷了2000余萬年之后,由于北向擠壓和剝蝕填充,到了中新世才逐漸形成現(xiàn)在的高原。

蘇濤介紹,青藏高原本身結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,它是由不同的板塊拼接而成的;而不同板塊形成的歷史不盡相同。這個(gè)山谷及其所占據(jù)的生態(tài)系統(tǒng),一直持續(xù)到中新世才逐漸結(jié)束。

“這項(xiàng)研究也為探討高原的形成過程提供了重要的古生物學(xué)依據(jù)?!敝苷憷ヌ崾菊f,今后研究青藏高原生物多樣性演變歷史與古環(huán)境變化過程,需要考慮青藏高原形成過程的差異性和復(fù)雜性。

(責(zé)任編輯:梁艷)

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