珠峰一直就像《攀登者》里的那样?有人用20年发现了一个你不知
  作者:匿名  日期: 2019-11-08 14:15:38   阅读:3685

西藏阿里地区藏达动物群上新世(约4500万年前)生态恢复图

几乎伴随着大量恐龙的灭绝,6500万年前,在特提斯“漂流”了近1亿年的印度次大陆最终“着陆”并与欧亚大陆相撞。

这次碰撞是地球5亿年历史上最重要的造山事件。这次碰撞触及了青藏高原,也触及了中国“三步走”的地理格局,甚至导致了与中华文明起源密切相关的东亚季风的形成。

青藏高原是无数地质学家向往的“天堂”。它为人们了解高原的地质历史留下了丰富多样的线索。然而,由于青藏高原幅员辽阔,寒冷缺氧的环境和技术条件的限制,在青藏高原发现化石极其困难。在21世纪之前,那里的生物进化历史还不清楚。近20年来,中国科学院高原古生物研究小组(主要由古人类学脊椎动物古生物研究所和西双版纳热带植物园的成员组成)对青藏高原进行了系统深入的调查研究。保存在岩层中数百万年的大量化石重新出现在天空,高原地质和生命的历史图景越来越清晰。

海洋和陆地容易变化,攀鲈在西边。

在去东南亚的旅途中,如果你雨后在田野里散步,你可能会看到一些小鱼大摇大摆地走在路上,腮张得大大的,左右扭动着。这条鱼被称为“攀鲈”。

18世纪,欧洲博物学家在印度的棕榈树上发现了这条鱼。他们认为他们可以爬树,所以他们被命名为“攀鲈”。事实上,这可能是一个误会,也许只是一只鸟抱着它掉进了树上。然而,这种鱼能够离开水和陆地,在陆地上爬行是不争的事实。因为它们有一个巨大的扇形鳃,鳃腔结构复杂,其功能与肺相似。这个器官占据了鳃腔的大部分空间,因此用于在水中呼吸的鳃太小,不能满足鱼的生理需要。因此,鲈鱼必须经常暴露在水中呼吸空气,否则它会窒息而死,就像一个溺水的人。

现代攀援鲈鱼的分布范围显示出有趣的不连续性:主要分布在南亚(印度、东南亚)以及西非和中非的热带雨林和平原,但被撒哈拉沙漠、中东沙漠和伊朗高原隔开。显然,这种分布模式的形成一定与某些地质或环境事件有关。

不幸的是,攀鲈的化石记录很少,它们进化历史的神秘一直难以解开——亚洲和非洲攀鲈是什么时候“分裂”的?

有些人认为攀鲈起源于冈瓦纳大陆(如非洲)。大陆解体后,这条攀缘鲈鱼乘印度板块的“搭便车”一路漂到了亚洲。一些人还认为,大约2000万年前,当非洲阿拉伯与亚洲和欧洲相遇时,攀缘鲈鱼从非洲大陆的一端蔓延到另一端。此后,北非和西亚的环境变化导致了这两个地方攀鲈的分化。然而,这些假设都不能被可靠的化石证据所证实。

直到西藏的化石攀缘栖木“出现”后,这个问题才得以解决。西藏鲈鱼化石是迄今为止已知的最完整、最原始的化石。为了纪念西藏第一个鲈形目化石的发现,中国科学院脊椎动物古生物学和古人类学研究所所长邓涛研究员写了一首藏语诗,从中我们也可以窥见化石发现的困难:在西部羌塘寻找旧鳞片,藏在古代。爬得高不怕寒冷和结冰,鲈鱼骨头、杠铃和鳍舒适的苦味。

通过用它和其他几个化石校正攀鲈科的“分子钟”,我们知道亚洲和非洲的攀鲈大约在4000万年前分道扬镳:在太空中,它们从东南亚出发后向西旅行,经过西藏,经过印度,最后到达非洲大陆。换句话说,印度次大陆和欧亚大陆之间的碰撞(连接)很可能为攀援鲈鱼向西扩展到非洲提供一个关键条件。

然而,有趣的是,亚洲和非洲攀缘鲈鱼的分化时间落后于目前对印度和欧亚大陆碰撞时间的权威理解。碰撞开始时是否没有扩散条件,或者是否需要做出另一种解释?这给科学家们带来了新的课题。

棕榈无处不在,再现古代环境

现代攀援鲈鱼大多生活在热带平原的湖泊和沼泽中,岸边植被茂盛,其中各种棕榈树很常见。藏北攀援鲈鱼化石起源于同一代的大量热带亚热带森林植物化石群中,也有总长一米的巨大棕榈叶。

没人会想到在西藏北部这个寒冷干旱的地区,巨大的棕榈化石仍然藏在寒冷的岩层中。班纳植物园的古植物学家把这个珍贵的标本带回实验室。经过仔细的形态学研究,他们把它命名为“西藏像沙巴棕”,这是青藏高原迄今为止已知的最年轻的棕榈化石。

图片显示西藏是一个10厘米大小的沙巴棕色化石。

棕榈是一个很好的环境指标。今天,世界上有2500多种棕榈科植物。我们熟悉椰子、油棕等。它们主要分布在世界热带和亚热带地区温暖潮湿的低海拔地区。在其正常生长环境中,最低月平均温度不低于5.2摄氏度。

棕榈(柳树拍的)

为了讨论现在和重建古环境,古生物学家通过分析藏北棕榈化石的生物学特征,辅以复杂的模型计算,认为当时中央高原的古海拔不到2300米,也就是说,自2500万年前以来,这里的海拔已经超过了2000米!将这一结果放入其他地质模型中,我们可以大致勾勒出青藏高原的总体地理形状:南北山峰和高耸的山脉,而中间部分是一个鸟语花香的广阔山谷。

值得注意的是,藏北棕榈研究是古植物学、叶相分析和古地理演化模拟相结合的一次成功的跨学科尝试。作者认为,它的意义已经超越了论文本身。科学技术的进步为高原研究带来了许多新的机遇。综合数据被用作模型,同位素被用于测量古代高度。各种宏观和微观的新方法正在探索地球的演化历史,发挥许多传统方法所没有的优势。

冰川的主角从高原开始。

达尔文在《物种起源》中提出,包括毛犀在内的冰河时代动物的祖先来自北极。然而,近年来,古生物学家在西藏阿里地区赞达盆地上新世地层中发现了许多冰川哺乳动物祖先的化石,从而证实达尔文的观点并不准确。

事实上,毛犀和北极狐等群体的祖先都生活在青藏高原上新世,并受到冰缘环境的考验。作为适应寒冷气候的先锋,他们走出青藏高原,在随后的第四纪大冰川到来时向北前往西伯利亚,甚至北极圈,成为冰河时代的主角之一。

其他哺乳动物,如雪豹和盘羊,也有类似的经历。

豹(Leopardize)(包括云豹、巽他云豹、雪豹、老虎、美洲豹、豹子和狮子)动物都是生活环境中的顶级捕食者。作为食物链顶端的国王,他们的兴衰在社区的生态平衡中起着重要的作用。然而,由于化石材料的稀缺,人们以前对自己的进化史知之甚少,几乎完全依赖分子生物学数据的分析。

西藏阿里赞达盆地上新世地层中布迪达化石的发现,将利奥波德兹的化石记录向前推进了200万年,极大地弥合了此前对利奥波德兹起源时间的分子和形态估计上的差异。结合从多个数据推断的历史生物地理分布证据,现在可以确定利奥波德兹起源于亚洲。

雪豹,源于互联网的图片

雪豹是一种典型的山地猫科动物,分布在青藏高原及其周围。他们生活在高山光秃秃的岩石区,他们的生活环境一年中大部分时间都被雪覆盖,所以他们的活动范围从海拔4000米到雪线附近。巴特勒和雪豹关系密切,这表明存在于中亚的豹亚科可能早就分布在喜马拉雅山和中亚山区。根据赞达动物群的组成,活雪豹与其猎物之间的生态模式始于数百万年前的青藏高原。

潘阳,这张照片来自互联网。

现在的盘羊广泛分布在高加索、喜马拉雅、青藏高原、天山-阿尔泰、东西伯利亚、北美的落基山脉等山地和高原。绵羊是从野生盘羊驯化而来的。在赞达盆地发现的喜马拉雅羚羊是盘羊最接近的共同祖先。盘羊的系统关系和分布清楚地反映了它们的迁徙路线:盘羊成功地传播到新的地区后,在那里形成了新的物种,甚至在东西伯利亚和阿拉斯加山脉等极端恶劣的环境中,雪盘羊和白盘羊也能牢固地生存下来。

齐口裂腹鱼

鲤形目鲤科裂腹鱼是高原鱼类的主要组成部分之一。根据鳞片、触须数量、喉齿数量及其在水温降低的三个连续高度区的分布,裂腹鱼分为三级:原级分布在海拔1250-2500米的区域;特殊等级为海拔2750至3750米。高度专业化的海平面在海平面以上3750至4750米的区域。这种阶梯式分布的特征是高原隆升过程在齐口裂腹鱼进化历史上的投影,是“齐口裂腹鱼进化和隆升”的结果。高原上的鱼类化石也证实了这一结果。上新世以前的高原裂腹鱼和其他鲤科鱼类表现出相对原始的特征。直到上新世晚期,高度专业化的裂腹鱼才出现在今天的分布区。

像浮萍叶子一样的长茎

在攀鲈和棕榈的同时,还有天南星科水生植物,如浮萍。狐猴样叶是天南星科的一个灭绝类群,长期以来被认为是天南星科(如芋头)和狐猴(如浮萍)进化中的过渡类群。西藏北部发现的长茎浮萍状叶化石是西藏乃至东亚唯一的浮萍状叶化石记录。它保存得非常精致,甚至最重要的完整的果实序列和种子也是第一次保存。

狐猴小树叶及相关动物的恢复图

一方面,古生物学家可以与棕榈、鲈鱼等许多化石材料一起再现当时藏北的自然环境,推断当时的当地海拔,并给出高原隆升的历史年代。另一方面,化石也带来了全新的科学信息来追溯它们家族的进化史。

图中显示了来自伦波拉盆地的长茎浮萍状叶化石。甲和乙是主要标本,比例尺为1厘米。c和d是1毫米大小的化石水果序列。

从化石的分布来看,浮萍状的叶子可能起源于北美,并在古新世通过白令桥传播到远东和东亚。他们也是他们在西藏的家园,至少在渐新世晚期,在他们传播到欧洲之前。

像树叶和花一样,栾树果

栾树,又称“灯笼树”,是无患子科植物。栾树的化石记录表明,它们广泛分布于古新世的欧洲、东亚和北美西部。

图为栾树化石的花瓣,大小为10毫米。

藏北攀鲈和棕榈渐新世上部层位也产有许多栾树蒴果瓣化石。

栾树胶囊(林东服用)

据研究,这些化石包括两种:一种是栾树,果实花瓣不对称,不同于现有物种和已知化石物种,代表一个已经灭绝的栾树属类群;另一种是古老的全叶栾树,其果实花瓣基本对称,非常接近现代的全叶栾树。后者将古全栾树化石的分布范围扩大到隆升前的高原中部,也将其地质历史从中新世推到渐新世末。可见,青藏高原是古近纪晚期和新近纪早期栾树多样性的中心区,也是整个栾树叶群的残存物种分布区。

有一个符号来自南方。

臭椿在古代被称为“臭椿”。它是哀牢山科的一种植物。它随着印度板块从南方漂移。板块碰撞进入西藏后,分别向西蔓延至欧洲。与此同时,它穿过白令桥到达东北部,到达北美大陆。

西藏始新世早期和渐新世晚期新发现的臭椿化石是高原地区第一个臭椿化石记录,也是已知臭椿化石记录中最大的一个。西藏的新发现大大扩大了新生代臭椿的分布范围,再次凸显了西藏地区崛起前作为生物交流“枢纽站”的特殊地位。

作者:吴菲菲(作者是中国科学院古脊椎动物与古人类学研究所副研究员)

照片:除非另有说明,作者将提供。

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