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(cháng)期以來(lái)，青藏高原地表抬升歷史，是新生代以來(lái)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(cháng)的抬升過(guò)程中，有大量的謎題：在青藏高原隆起到現有高度之前，那里到底是什么樣的？在“高冷”的青藏高原，數千萬(wàn)年前真的曾藏著(zhù)一個(gè)溫熱的“香格里拉”？
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(wàn)年前青藏高原中部的一項重要“探秘”成果，彌補了此前認知和研究的大量空白。
發(fā)現古近紀最豐富植物化石群
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，卻是認識青藏高原形成過(guò)程的關(guān)鍵地區，長(cháng)期以來(lái)備受地球科學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注。盡管經(jīng)歷了幾十年的調查，青藏高原的地貌演化細節仍不清楚。
“為什么要研究青藏高原？因為青藏高原的形成，是新生代全球最重要的地質(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，以及現在的生物多樣性分布格局。”中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園蘇濤研究員開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地說(shuō)，青藏高原是非常重要的一個(gè)研究區域，不僅對地質(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。然而對于喜馬拉雅山的隆升歷史及機制，仍存在爭議。”中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所車(chē)靜研究員說(shuō)。
目前，關(guān)于喜馬拉雅山脈隆升歷史的主要假說(shuō)有兩個(gè)：一是近期隆升假說(shuō)，該假說(shuō)得到了水文學(xué)和熱學(xué)證據的支持，認為喜馬拉雅山直到上新世中期才達到現有高度；二是漸進(jìn)式隆升假說(shuō)，該假說(shuō)認為喜馬拉雅山在古新世晚期就已經(jīng)開(kāi)始隆升，但前期抬升較為緩慢，直到中新世才開(kāi)始快速隆升繼而達到現在的高度。
而化石是生物與環(huán)境在漫長(cháng)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(guò)程的關(guān)鍵證據。通過(guò)研究化石，科學(xué)家可以認識地質(zhì)時(shí)期的生物多樣性歷史，及其環(huán)境變化過(guò)程。
近10年來(lái)，中國科學(xué)家通過(guò)大量的青藏高原野外工作，發(fā)現了棕櫚、攀鱸、水黽等化石類(lèi)群，種類(lèi)非常豐富，這些類(lèi)群在現在的青藏高原中部不復存在。
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(lèi)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，聯(lián)合國內外多家科研院所，在曠野的風(fēng)霜中，在強烈的高原紫外線(xiàn)條件下，開(kāi)展了大量野外工作及相關(guān)研究。
功夫不負有心人。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)，科考隊在一套灰色泥巖中有了重大發(fā)現。“經(jīng)過(guò)我們對整套出露地層的踏勘，發(fā)現產(chǎn)化石的層位共有5層，種類(lèi)非常豐富。這是迄今為止高原上發(fā)現的物種最豐富的新生代化石植物群。”蘇濤說(shuō)，這一發(fā)現，意味著(zhù)青藏高原古近紀具有豐富的、與今天截然不同的植物多樣性。
與北半球植物區系有過(guò)密切交流
蘇濤他們此次發(fā)現的蔣浪植物群，屬于古新統至始新統牛堡組，位于現海拔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(lèi)型，這是迄今青藏高原發(fā)現的物種最為豐富的新生代植物群。”蘇濤向科技日報記者介紹，通過(guò)鈾-鉛法放射性同位素測定，蔣浪植物群的絕對地質(zhì)年代約為4700萬(wàn)年。
“蔣浪植物群的很多植物種類(lèi)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(zhù)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(lèi)，如兔耳果屬、椿榆屬、金魚(yú)藻屬、臭椿屬等，都是這些類(lèi)群在青藏高原乃至亞洲最早的化石記錄；一些種類(lèi)，如翼核果族，甚至是該類(lèi)群目前已知的全球最早化石記錄。
“這些化石類(lèi)群的發(fā)現，表明青藏高原是周邊地區植物多樣性的重要源頭之一。”蘇濤說(shuō)，其生物多樣性對青藏高原及周邊地區，例如東南亞、甚至對整個(gè)亞洲的生物多樣性的貢獻是非常大的。
非常有意思的是，蔣浪植物群中，有很多類(lèi)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應起來(lái)。“比如有一種蘿藦亞科的種子，當時(shí)我們還不知道它的分類(lèi)學(xué)位置，有一次非常偶然的機會(huì )，在我們去西雙版納植物園上班的路上，居然發(fā)現了與其現生對應的種子，形態(tài)非常匹配。這表明，在4700多萬(wàn)年前，青藏高原中部應該是偏熱帶、亞熱帶的氣候類(lèi)型。”蘇濤說(shuō)。
與同時(shí)期的植物群比較發(fā)現，青藏高原在中始新世與北半球其他地區具有相似的植物區系組成，也就是說(shuō)植物種類(lèi)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，說(shuō)明當時(shí)青藏高原與北半球的其他地區存在密切的區系交流。
古氣候重建表明這里曾溫暖濕潤
長(cháng)期以來(lái)，人們對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(shuō)話(huà)的化石”，不僅記錄了地質(zhì)時(shí)期青藏高原生物區系的多種成分，還可量化當時(shí)的溫度、降雨量等氣候指標，為4000多萬(wàn)年前隱藏在青藏高原中部的“香格里拉”生態(tài)系統的古氣候面貌提供了最直接的證據。
“通過(guò)葉片的形態(tài)特征與氣候的相關(guān)性，并結合熱力學(xué)原理，我們定量計算出4700萬(wàn)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(cháng)海拔約為1500米。”周浙昆說(shuō)，他們利用氣候—葉片多變量分析程序，對化石植物群的古氣候定量進(jìn)行重建，結果表明，中始新世青藏高原中部存在溫暖濕潤的季風(fēng)氣候，該地區既低又濕，年均溫度約為19攝氏度。
周浙昆、蘇濤團隊還利用熱力學(xué)原理，重建了植物群的古海拔，表明當時(shí)青藏高原中部存在海拔不超過(guò)1500米的東西向中央谷地，南北兩側分別是岡底斯山和羌塘山脈，這也得到了模型模擬結果的支持。結合古生態(tài)組前期發(fā)表的棕櫚化石證據，中央谷地在經(jīng)歷了2000余萬(wàn)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在的高原。
蘇濤介紹，青藏高原本身結構很復雜，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)山谷及其所占據的生態(tài)系統，一直持續到中新世才逐漸結束。
“這項研究也為探討高原的形成過(guò)程提供了重要的古生物學(xué)依據。”周浙昆提示說(shuō)，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(guò)程，需要考慮青藏高原形成過(guò)程的差異性和復雜性。
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