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　　中國南方常綠闊葉林景觀(guān)。 李樹(shù)峰攝 

　　■本報記者 張晴丹 

　　“世界屋脊”青藏高原群山聳立、植被稀少，與之相隔萬(wàn)里的江南水鄉卻山清水秀、物產(chǎn)豐富。截然不同的地貌特征和生態(tài)環(huán)境讓人很難把二者聯(lián)系在一起。不過(guò)，一項研究成果卻找到了它們之間千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。研究認為，正是2300萬(wàn)年前青藏高原的巨變，造就了今天的江南水鄉。

　　近日，中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園（以下簡(jiǎn)稱(chēng)版納植物園）古生態(tài)研究組聯(lián)合英國布里斯托大學(xué)等科研人員，對青藏高原不同地塊的隆升進(jìn)行了古氣候、植被和植物多樣性模擬以及植物化石數據的綜合分析，首次揭示了青藏高原北部和東北部生長(cháng)是驅動(dòng)中國中東部植被和植物多樣性轉變的關(guān)鍵因子。相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

　　在同緯度里地貌獨特 

　　江南水鄉的氣候和植被環(huán)境是何時(shí)形成的？

　　地質(zhì)學(xué)和古生物證據都表明，在大約6600萬(wàn)~2300萬(wàn)年的古近紀，中國存在一條橫貫東西的干旱帶。“那時(shí)候，中國東南部也就是現今的江南水鄉還屬于干旱氣候，植被主要是干旱或半干旱類(lèi)型。”論文第一作者、版納植物園副研究員李樹(shù)峰在接受《中國科學(xué)報》采訪(fǎng)時(shí)介紹。

　　但從大約2300萬(wàn)年前的中新世開(kāi)始，情況發(fā)生了轉變。這條干旱帶逐漸消失，取而代之的是西干東濕的氣候格局。

　　“氣候環(huán)境的改變，讓東亞植被類(lèi)型也發(fā)生了根本性變化，形成了以殼斗科、樟科、木蘭科和山茶科為優(yōu)勢的亞熱帶常綠闊葉林，江南水鄉就是典型代表。”論文共同通訊作者、版納植物園研究員周浙昆在接受《中國科學(xué)報》采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。

　　然而，世界同緯度陸地并不都是這般情景。由于同緯度陸地多受副熱帶高壓帶控制，氣候炎熱干燥、植被稀疏，大部分地區分布著(zhù)沙漠，比如著(zhù)名的撒哈拉沙漠和阿拉伯沙漠。

　　到底是什么導致了這一重大環(huán)境與生物演變事件，造就了東亞特殊的生態(tài)格局？這一直是地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)的研究熱點(diǎn)。

　　地質(zhì)學(xué)以往觀(guān)點(diǎn)認為，印度—亞洲板塊碰撞導致整個(gè)青藏高原隆升，造成了大氣環(huán)流改變，使得東亞季風(fēng)增強、夏季降雨增加，所以橫貫我國東西的干旱帶才會(huì )消失。關(guān)于青藏高原的形成和生長(cháng)也一直眾說(shuō)紛紜，此前有圍繞中部生長(cháng)的原西藏高原假說(shuō)，也有從南至東北方向逐步生長(cháng)的假說(shuō)。

　　但在周浙昆看來(lái)，青藏高原的形成是非常復雜的過(guò)程，并非作為統一整體隆升，不同地塊的隆升對氣候、植被和植物多樣性的影響還有許多未解之謎。

　　數值模擬與化石記錄結合 

　　科學(xué)界更多關(guān)注青藏高原地形地貌對氣候的影響，但對氣候、植被和生物多樣性影響的模擬仍是空白。于是，科研團隊把目光聚焦到青藏高原不同地塊的生長(cháng)如何影響東亞氣候環(huán)境和生物多樣性格局這個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題上來(lái)。

　　周浙昆介紹，青藏高原從南向北由喜馬拉雅山脈，拉薩地塊、羌塘地塊、松潘—甘孜地塊、昆侖—祁連地塊等不同地塊組成。這些不同地塊的隆升如何驅動(dòng)東亞植被和植物多樣性演變尚不可知。

　　解釋這個(gè)問(wèn)題，首先要有可靠的化石記錄。近年來(lái)，古生物和古環(huán)境研究的發(fā)展提供了更多可供參考的研究資料。基于前人的研究基礎，研究團隊總結了中國古近紀—新近紀不同地質(zhì)歷史時(shí)期比較全面的古植物數據。

　　“我們一共整理了205個(gè)化石點(diǎn)、337條化石記錄，然后把記錄的經(jīng)緯度通過(guò)模型轉換成古經(jīng)緯度。”李樹(shù)峰說(shuō)。結果顯示，中國古近紀橫貫東西的干旱帶大約在中新世以后劇烈轉變，中國東南部的落葉闊葉林從此之后轉變?yōu)槌＞G闊葉林。

　　有了全面的古植被變化數據，研究人員想知道是什么原因導致這種變化，數值模擬承擔了這項重要任務(wù)。“數值模擬能通過(guò)宏觀(guān)、復雜的地形地貌模擬氣候和植被變化。我們可以設置更精細的不同地塊的隆升來(lái)探討這種影響。”李樹(shù)峰介紹。

　　研究團隊進(jìn)行了晚漸新世18種青藏高原不同地形地貌生長(cháng)情景的模擬實(shí)驗，將這些情景下模擬得到的氣候數據，分別輸入到SDGVM全球動(dòng)態(tài)植被模型和JeDi-DGVM植物多樣性模型。然后，他們把模擬的東亞植被和植物多樣性結果與化石數據進(jìn)行比較，有了重要發(fā)現。

　　“青藏高原北部（羌塘地塊）和東北部（松潘—甘孜地塊）的隆升，對改變東亞植被和植物多樣性貢獻最大。”周浙昆指出。

　　冬季降雨量增加是重要因素 

　　為什么植被和植物多樣性會(huì )有這樣的變化？科研人員對比許多氣候資料發(fā)現主要在于降雨量。

　　我國東部氣候主要受東亞季風(fēng)控制，東亞季風(fēng)影響著(zhù)我國降水分布。“青藏高原北部和東北部的隆升增強了東亞季風(fēng)氣候系統，其中，夏季風(fēng)將水汽從海洋輸送到陸地，帶來(lái)豐沛的夏季降水。”周浙昆說(shuō)。

　　“之前大量研究表明，青藏高原隆升會(huì )導致東亞冬季風(fēng)增強，我們的研究則發(fā)現中國東南部冬季風(fēng)強度反而因為青藏高原的隆升而減弱。青藏高原北部和東北部隆升阻擋了冬季風(fēng)，從東南沿海輸入一些暖濕氣流，在冬季也能深入到中東部地區，使得這些地方的冬季降雨增加，冬季氣候變得比較濕潤。”李樹(shù)峰介紹。

　　這些氣候變化驅動(dòng)了東亞植被從以落葉闊葉林為主的干旱、半干旱植被類(lèi)型轉變?yōu)橐猿＞G闊葉林為主的濕潤、半濕潤植被類(lèi)型，并促進(jìn)了植物多樣性增加。

　　“冬季降雨量的顯著(zhù)增加是驅動(dòng)植被和植物多樣性變化的最重要因素。現存的水杉、杜仲等大多數東亞孑遺植物都分布在冬季比較濕潤的地區，這也佐證了我們的結論。”周浙昆表示。

　　“可以說(shuō)，沒(méi)有青藏高原北部和東北部的隆升，就沒(méi)有中國美麗富饒的江南水鄉。”他強調。

　　相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1126/sciadv.abc7741