青藏高原中部地区曾为温暖湿润低地,攀鲈被卷入青藏高原隆升之谜的激烈争论

日期:2019-10-24编辑作者:10bet简介

一条“行走”在高原的鱼 攀鲈被卷入青藏高原隆升之谜的激烈争论

青藏高原幅员辽阔,地势高峻,号称“世界屋脊”。青藏高原的形成由印度-亚洲板块碰撞所导致,然而对于高原如何隆起成今天的高度和规模,隆升过程中西藏地区环境曾如何演变,科学家们的认识分歧很大。关于隆起的时间,有观点认为高原在印度-亚洲板块碰撞的早期就已经形成,并在渐新世或中中新世达到现在的高度;其他学者则推测高原直到晚中新世甚至更晚的时候才增长到今天的海拔;而其他观点推定的隆起时间则介于二者之间。关于隆升的模式,人们曾提出整体隆升、阶梯状隆起、几次隆起与夷平交替等不同的模型。近年来,主要基于稳定同位素分析而推测古高度的研究十分活跃,在此基础上建立的高原隆升模型,如“原西藏高原”(“proto-Tibetan Plateau”)令人印象深刻,这一派观点认为高原的主体早在4千多万年前就已经成型了。

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生物,特别是对环境非常敏感的鱼类和植物,是最直接而可靠的环境指标:气候的冷暖干湿,地势的高低陡缓,对应着不同的生物面貌。古生物学家将今论古,通过分析和比对古生物和相关现代类群的生物学信息可以复原化石产区的古环境,甚至推定当时的古高度。就高原鱼类而言,现生裂腹鱼类“演变与隆起并进”(ascent with modification)的范例,使化石裂腹鱼以及与它们相关的鲤科鱼类成为反推高原古高度较为有力的依据。先前已知的高原新生代化石鱼几乎全部属于这一类。近期中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴飞翔团队在《科学报告》(Scientific Reports)上发表论文,报道了青藏高原中部伦坡拉和尼玛盆地晚渐新世地层中(距今约2千6百-2千4百万年前)指示低地暖湿环境的化石攀鲈(图1a, b, d)及其伴生植物,为重建高原的地质历史新添了独立证据。

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西藏始攀鲈及其生境复原图。吴飞翔供图

西藏始攀鲈及其生境复原图,吴飞翔绘

攀鲈(与斗鱼、天堂鱼等同属攀鲈亚目)今天主要分布在南亚、东南亚和非洲中西部热带地区(气温18至30 ℃,分布区海拔大多在500米以下,最高不到1200米)的河湖边缘或沼泽水洼,它们偏好浅而安静且缺氧的水体(溶氧量可低至1mg.L-1 以下,注:大多数鱼类的正常生命活动要求4mg.L-1以上)。它们的鳃腔内长有由鳃骨特化而成的结构如花朵一般的迷鳃(labyrinth organ)。迷鳃表面覆盖着呼吸上皮,有着丰富的毛细血管,而且不同于其他正常的鳃,通过迷鳃的血液经由静脉回流到心脏。凭借这一器官,攀鲈可以直接呼吸空气中的氧气。迷鳃结构复杂,挤占了鳃腔很大的空间,而用于水中呼吸的鳃因此大大萎缩以致于不能满足鱼体存活所需要的氧量,所以攀鲈必须经常将头伸出水面,吞吐空气,甚至在雨后爬出水面,登岸“行走”甚至“上树”。西藏的化石攀鲈 [学名: 西藏始攀鲈(Eoanabas thibetana)]是攀鲈科迄今最早且最原始的化石代表,它将本科的化石记录前推了约2千多万年。更有趣的是,在始攀鲈的标本中研究人员也观察到了迷鳃,而且迷鳃骨片上穿有孔洞,可知它迷鳃的发育程度更接近于在空气中呼吸能力最强的亚洲攀鲈。这些特征说明西藏的化石攀鲈具有类似于现代攀鲈的生理特征与生态习性,指示着温暖湿润的环境,它们所栖息的地方可能是较为局限的水体。这与今天化石产地海拔高、紫外线辐射强、水体低温(年均温约−1.0 ℃)、流动性强而溶氧量高的环境截然不同。可见自化石攀鲈的时代至今,高原内部的地理特征与自然环境必然经历了巨大的变化。

西藏始攀鲈化石

青藏高原被称为“世界屋脊”,但对于它如何隆起成今天的高度和规模、隆升过程中西藏地区环境曾如何演变等问题,科学家们的分歧很大。日前,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴飞翔团队在学术期刊《科学报告》(ScientificReports)上发表论文,通过对特定的鱼类化石及其伴生植物化石的研究,推测青藏高原中部地区在距今约2600万年至2400万年前,曾是温暖湿润的低地。这一成果为重建青藏高原的地质历史新添了独立证据。

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这一推断也得到了其他古生物学证据的支持。与攀鲈同层的植物群落包括典型的喜暖湿环境的叶型硕大的棕榈、菖蒲以及与浮萍类关系很密切的天南星科水生植物。据分析,群落所在地海拔不过一千多米。同层的某些昆虫也指示相似的古高度。而其他鱼类,例如稍晚的大头近裂腹鱼和与攀鲈同层的张氏春霖鱼,都代表着高原发育初期或者隆起之前的环境,与该文结论一致。这样一个生物群落的存在,也间接地说明当时自印度洋来的暖湿气流至少可以深入到西藏的中心地区,因此今天西藏南侧横亘东西的巨大山脉在当时至少还没有发育到像今天一样的规模,而不足以阻隔南来的热带气流。

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据吴飞翔介绍,他和同事们在海拔近5000米的青藏高原中部伦坡拉和尼玛盆地晚渐新世(距今约2600万年至2400万年前)地层中发现了保存完好的攀鲈化石,并将其命名为西藏始攀鲈(Eoanabasthibetana)。这是攀鲈科迄今最早且最原始的化石代表,将这一科的化石记录前推了约2000多万年。

中国有一个成语叫“缘木求鱼”,说的是爬到树上去捉鱼,比喻走错了方向是不可能达成目的的。可在18世纪,博物学家在印度真的发现了一种相传能爬树的神奇的鱼类——攀鲈。它可以跃出水面,翻越陆地,甚至爬到高高的棕榈树上。更不可思议的是,这种鱼类的近亲在2600万年前竟然出现在了青藏高原上。

由此可见,根据古生物学证据,尤其是通过大化石所反推的高原隆升历史,与目前基于地质学、地球物理化学等数据而得出的一些推断明显不同。多种证据互相参照可以让已有的高原隆升模式得到不断完善和修正。透过藏在岩层中的生命信息,古生物学家们正层层解密高原山河巨变的恢弘历史,再现天地造化的神奇!

伦坡拉盆地种类丰富的化石植物类群,包括棕榈、栾树、椿榆等

更有趣的是,研究人员在始攀鲈标本中观察到了许多与现生攀鲈相似的特征。攀鲈今天主要分布在南亚、东南亚和非洲中西部热带地区的河湖边缘或沼泽水洼等水质不佳,通常呈缺氧状态的水体里。作为对这种特别环境的适应,它们鳃腔内演化出了结构如花朵一般的迷鳃,这使攀鲈可以直接呼吸空气中的氧气。而且,由于迷鳃的存在,其“正常的”鳃大大萎缩,以致其水下呼吸远不能满足鱼体存活所需要的基本氧量,所以攀鲈必须经常将头伸出水面,吞吐空气,甚至在雨后离水登岸“行走”,甚至上树,故得名“攀鲈”。

生活在热带的现生鱼类为什么会出现在平均海拔4500米的高原?攀鲈不同寻常的现身让自己卷入了一场持续已久的关于青藏高原隆升之谜的激烈争论中。

此项研究得到中科院战略性科技先导专项、科技部“973”计划、国家自然科学基金和中科院古脊椎所化石发掘专项经费的资助。

“多跑路,多挖土,得幸福……”10月4日,中科院古脊椎动物与古人类研究所副研究员吴飞翔和中科院西双版纳热带植物园副研究员苏涛分别结束了他们在青藏高原的第13次和第14次古生物考察。这两位年轻的“80后”,是青藏高原不折不扣的“铁粉”。

这种特别的迷鳃也在西藏的始攀鲈标本中被发现了,这说明它们有着相同的生态习性和适应策略,指示了其栖居地的古环境。“这说明西藏始攀鲈很可能生活在温暖湿润的环境中,当时青藏高原腹地的环境可能与今天南亚、东南亚某些地区的环境相近。”吴飞翔解释道。

1792年,德国博物学家布洛赫第一次用“龟壳花鮨”之名记载了采自亚洲的攀鲈标本,后来称之为“龟壳攀鲈”。它们主要分布于南亚、东南亚和西中非热带低地。我国云南和广东的热带地区也有分布。

论文链接

从9月24日起,为了第二次青藏高原综合科考,由古脊椎所和版纳植物园的科学家组成的古生物科考队开始了为期10天的新化石区前期调查工作。本报记者随科考队一起,从藏北辗转藏南。

这一推断也得到了其他古生物学证据的支持。比如,与始攀鲈同层的植物群落、昆虫和其他鱼类等,同样都是一些典型的温暖湿润环境里的生物类型,也指示当地的古海拔约为1000米左右,与攀鲈化石研究的结论一致。吴飞翔说:“这样一个生物群落的存在,说明当时高原内部尚未明显隆起,也间接说明当时自印度洋来的暖湿气流至少可以深入到西藏的中心地区——今天西藏南侧横亘东西的巨大山脉在当时至少还没有发育成像今天一样的规模,尚不足以阻隔南来的热带气流。”

这种鱼既没颜值也没身材,一身大众银灰色,少数是土黄色。倒是它鳃盖边缘的锯齿,背鳍和臀鳍上锋锐的硬刺,隐隐显出一点硬朗的气质。事实上,攀鲈性情凶猛,它们甚至会暴食同类。

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并非每一个化石点都有惊喜等待,但这群年轻人始终乐此不疲。这些化石,见证了我们家园形成的重要历史,但它尚被谜团缠绕。

(原载于《光明日报》 2017-04-1908版)

而且,自打出现,攀鲈就是靠着顽强的生命力行走江湖的。因为它是一种可以同时用鳃和“肺”呼吸的鱼类,离开水面照样可以生存。如果没有阳光暴晒,又有一定的湿度,它可以在陆地晃荡很长时间。极端情况下,大不了把自己埋在潮湿的土壤里,维持数周的生命也不成问题。

图1.a. 西藏始攀鲈正模(Eoanabas thibetana)(IVPP V 22782a)照片及其线描图;c. 现生攀鲈的迷鳃;d. 始攀鲈骨骼复原。

化石证据与古高度重建

科学家猜测,这可能跟竞争和水体污染有关。这也意味着,当生存环境变化时,攀鲈能比其他鱼类活得更久。

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古生物学家、美国堪萨斯大学自然历史博物馆暨生物多样性研究所教授苗德岁对研究化石的过程有一个形象的比喻。

不过,让它万分尴尬的是,身为一条鱼,它却可能被水活活憋死。原因是,攀鲈用于水中呼吸的鳃大大萎缩了,溶解氧利用不足。因此,它们只能生活在浅水里,每隔十几二十秒就得探出脑袋呼吸,一旦被困水下,就会因缺氧而晕厥甚至死亡。

图2. 西藏始攀鲈及其生境复原图:渐新世晚期(距今约2千6百万年前)的西藏腹地曾存在温暖湿润的低地,孕育着与今天高原内部完全不同的环境和生态系统。

他说,古生物学家就像福尔摩斯探案,发现了一种化石首先要鉴定它的身份,这就和弄清被害者的身份一样;接下来,要研究它与其他亲缘种的关系,就像研究被害者的社会关系。他们还要搞清楚这个物种从哪里来的,为什么会葬身在这里,以及它死亡的原因、埋藏的条件……

来到陆地上的攀鲈,姿态十分逗趣。和人类一样,要想学会走,必先学会立。那么,攀鲈是靠什么立起来的?原来,它会尽可能打开两侧的鳃盖,凭借鳃盖边缘坚硬的锯齿,还有发达的胸鳍和腹鳍,像四肢一样地支撑起整个身体。

这是演化生物学非常有趣的研究内容。面对生物演化的结果,倒推造成这一结果的原因、中间经历的过程以及相伴的条件等等。

立起来的攀鲈也随之拥有了一条鱼本不该有的视野:它知道要越过哪片陆地去寻找新的栖息水域。行进中的攀鲈,必须使劲儿摇头摆尾,从而带动身体连爬带跳着向前,不但速度奇快,耐力也不一般。有养殖专业户亲眼见识过攀鲈顺着雨水跋涉了将近1公里。

在青藏高原,讲述物种本身的演化故事当然很重要,但化石还有一个功能,就是去重建整个高原在地质时期的变化历史。

至于攀鲈会爬树的说法,其实不过是民间传说。18世纪,一位丹麦博物学家曾经目睹过在树缝里爬动的攀鲈,并进行了科学记录,可在此之后,并没有更多证据可以证明这个说法。后来,现代鱼类学家澄清,陆地上行走的攀鲈可能是遭遇了鸟类,而被叼到了树桠上,偶然被人类遇见,才有了这个有趣的误会。

生命诞生在海洋,青藏高原是到了新生代初期才从海洋“跃升”而来。这次跃升是由于印度板块向北漂移,而与欧亚大陆发生了碰撞,这是近5亿年来地球历史上发生的最重要的地质事件之一。

谜之器官——迷鳃

这么说不是因为如今的青藏高原是地球的第三极,而是那场波澜壮阔的造山运动,直接造成了新生代全球和区域环境的深刻变化。比如,它重树了亚洲主要河流水系的分布和走向,改变了亚洲大气环流形势,从而加强了亚洲季风系统,甚至影响了动植物的迁徙和演化。如果不去探索、厘清那段历史,就不可能真正了解如今我们赖以生存的家园环境。

现生的攀鲈喜温暖湿热的环境,适宜温度在15 ℃~30 ℃之间,分布区海拔大多在500米以下,在河湖边缘、沼泽、稻田里常能见到它们的影子。中国最南端的地区还有食用这种鱼类的传统。所以,当它们的化石出现在平均海拔4500米、寒冷又干燥的青藏高原时,着实令人吃惊。

这其中最关键的问题是,青藏高原究竟是如何隆升的,它的年代、幅度以及形式是什么样的。而古生物化石是很重要的证据,因为生物对气候环境的变化非常敏感,青藏高原隆升对气候环境所造成的影响必定会反映在该地区生物群的演替上。

位于青藏高原纳木错北部的伦坡拉和尼玛盆地,是新近发现的古生物化石的富集地点,每年夏天都有古生物学家在那里探索作业。几十件保存完好的攀鲈化石就是在那两个地点距今约2600万~2400万年前的晚渐新世地层中被发掘出来的。

说来有意思,第一个意识到这个问题的是一个半世纪以前的一位英国博物学家,他叫法尔康那。1839年,当时正在印度工作的法尔康那在伦敦地质学会上发表了一篇论文,内容是关于西藏新近纪地层的犀牛化石的,这个报告也是研究中国脊椎动物化石的第一篇科学论文。

“根据外形判断,不难发现这些化石就是攀鲈科的鱼类,但直到把它们放到电镜下面,才坐实了它们与现代攀鲈的亲缘关系。”在堆满了鱼类化石的办公室里,中科院古脊椎所副研究员吴飞翔指了指旁边的电子显微镜。

但是,法尔康那并未到过西藏,那些化石是他从几名在加尔各答做贸易的藏族商人身上寻来的“圣物”。藏族商人只记得,它们来自海拔5000多米的尼提山口。随后,法尔康那鉴定显示,那是几块犀牛的腿骨碎片,并认为,它与生活在印度、适应炎热环境的独角犀是同一类型。他因此推断,几百万年前,此地还是低海拔暖湿环境,喜马拉雅山在那之后上升了2000多米。

电镜找到了最为关键的证据:它的鳃腔里有几块好似玫瑰花瓣的褶皱状薄片,那是由鳃骨特化而成的结构——迷鳃。

真正把高原隆升作为一个科学命题开始正式研究,那是在上个世纪70年代青藏高原第一次综合科学考察以后的事了。此后,关于青藏高原的隆升历史和过程,尤其是不同地质时期的古高度,科学家们一直争论不休……

他解释道,现代攀鲈的迷鳃表面覆盖着呼吸上皮,有着丰富的毛细血管,而且不同于其他正常的鳃,通过迷鳃的血液会经由静脉回流到心脏。凭借这一器官,攀鲈才可以直接呼吸空气中的氧气,成为行走的鱼类。而且,由于迷鳃结构复杂,挤占了鳃腔大部分空间,导致它们无法在水中正常呼吸。

重见南木林

他还发现,迷鳃骨片上穿有孔洞,这一特征意味着迷鳃的发育程度更接近于在空气中呼吸能力最强的亚洲攀鲈。

“When you leave Tibet, Tibet will never leave you.”科考车队驶过日喀则地区的南木林县,苏涛突然想起了英国古生物学家Robert Andrew Spicer的这句名言。青藏高原有很多的科学家“粉丝”,Spicer绝对算得上是一位。

除此之外,雄性化石攀鲈拥有一种多刺状触器,这一结构就长在它的脸颊上。在交尾时,雄鱼拥抱雌鱼,并用这一触器刺入雌鱼的身体,刺激它释放更多的卵子,确保受精的质量。这一系列发现都说明,青藏高原的化石攀鲈具有类似于现生攀鲈的生理和生态特征。

2003年,Spicer跟他的合作者在《自然》上发表了一篇文章Constant elevation of southern Tibet over the past 15 million years,吸引了很多研究者的关注。

那么问题出现了,千百万年的演化可能让拥有相似生理特征的同类群生物适应两种反差巨大的生存环境吗?

他第一次在青藏高原用植物化石证据,采用叶相分析法,定量测定了南木林盆地的古高度。证明早在1500万年前,南木林就已经达到现今高度了,从中新世以后并没有再发生抬升。

演化使得化石攀鲈和现代攀鲈在尾骨骼结构上有很明显的差别。但那些决定其生态习性和环境偏好的解剖结构并没有变化。因此,吴飞翔认为它们所能适应的环境应该大致相同。

早期,科学家对高原隆升的认识过于简单,常常把一个具体区域的高度推广到整个高原。但中科院院士、青藏高原研究所研究员丁林团队提出的重要观点是,青藏高原隆升的过程其实是很复杂的。青藏高原由不同的块体组成,它们的隆升历史和达到现今高度的时间有统一的部分,也有独立的部分。

既然化石攀鲈也拥有迷鳃,对于布满那么多毛细血管的器官而言,低温会导致血液无法回流心脏而死亡。必要时上岸呼吸、行走,还需要保证一定的湿度,且紫外线辐射也不能太强。那么,2600万年前,化石攀鲈要想存活,同样只可能在足够温暖、潮湿的低地。这与今天化石产地海拔高、紫外线辐射强、低温、水体溶氧量高的环境截然不同。

拉萨地块的冈底斯山是欧亚大陆碰撞的最南缘,被认为是认识青藏高原新生代形成演化的基础,也是探索亚洲气候演化的关键,而南木林盆地则是最早揭示冈底斯山脉古高度的窗口。根据这个研究,拉萨地块南部在青藏高原抬升过程中是完成较早的部分。

也许最简单和合理的推测是,晚渐新世的青藏高原内部,其实就曾是温暖潮湿的低地,在此之后经历了巨大的变化才演变成现在的样子。顺着这个思路,古生物学家就需要找到更多的化石证据来支持这一猜测。

自1995年开始,Spicer每两三年就尝试进入南木林地区,由于天气以及当时的交通条件受限,直到第三次才真正到达海拔4400米左右的植物化石点,采集了400多块叶化石标本。

牵涉一场持续已久的争论

Spicer的主要研究方向,就是建立植物叶片具体形态特征与气候参数之间的关系。因为不同种属的植物在相似的气候条件下拥有类似的叶相特征,利用这些特征组合就可以估算气温和湿度等相关的函数,从而推算出相对精确的古高度。

事实上,就在发掘化石攀鲈的同层岩石里,古脊椎所的古生物学家还找到了相同环境下生存的植物化石。这一植物群落包括了典型的喜欢暖湿环境、叶型硕大的棕榈,菖蒲以及与浮萍类关系密切的天南星科水生植物。最近,他们又在同一层位发现了鲇鱼和蛙类化石。于是,他们认为,晚渐新世这一地区的生物群落与现在中国南部亚热带地区比较接近,且群落所在地海拔应该仅1000多米。同层的某些昆虫化石,也指示着相似的古海拔高度。

这里还发生过一个小插曲。苏涛的导师、中科院昆明植物研究所研究室主任周浙昆,曾通过植物化石与最相近现存类群对比的古高度重建方法,对Spicer得到的研究结果提出了不同的看法。这些年,通过对植物分布受到的古气候因素的校正,他们的结论也逐渐趋向一致。

不过,这样一个生物群落所指示的古环境,与目前基于地质学、地球物理化学等数据而得出的推断有着不小的分歧。没料到,化石攀鲈的出现,竟牵涉了科学界关于青藏高原隆升历史持续已久的争论。

周浙昆团队从2011年起便在西藏进行古植物化石的探索研究,Spicer也成为了他们最紧密的合作伙伴。

一方是来自近年来最有代表性且在国际上很有影响力的研究成果,基于稳定同位素分析而推测高原古高度。研究者们在此基础上建立了高原隆升模型,得出的结论认为,青藏高原的主体早在4000多万年前就已经达到现在的高度了。

去年,Spicer从英国花了几个月时间将两个集装箱共1670册有关地质学、古生物学、生态学、植物分类学的书籍运到版纳植物园,无偿捐献,最老的图书距今已有200多年。

不过,尽管同位素测古高程的方法发展很快,但目前还存在一定的不确定性,分析结果还需要其他学科的独立证据加以适当的补充和修正。

今年5月,Spicer和周浙昆都参加了中英联合西藏野外科考,Spicer时隔那么多年再次来到南木林县,来到当年化石点脚下的欧布堆村。他甚至还找到了20年前为他担当助手的欧布堆村的村民。青藏高原的一切都还在。

另一方观点综合了青藏高原考察的各种信息,认为自5000多万年前印度—亚洲板块碰撞以来,青藏高原的抬升过程经历了不同的阶段。其中,主体的快速隆升阶段应该发生在晚中新世甚至更晚。

一条陷入争议的鱼

古生物学支持的是后者。他们将今论古,通过鉴别化石群落,比较和分析与之最接近的现代群落的环境信息,从而重建古环境,推算古高度。

南木林的北边是那曲申扎县,海拔更高,肆意张扬的云彩压得更低。科考队此行最重要的新化石发掘点,位于伦坡拉和尼玛盆地之间,色林措的西岸。

综合了鱼类、哺乳动物、植物化石的信息,古生物学认为在距今不到3000万年的渐新世晚期,青藏高原中心区域的海拔约在1000多米。

那一套发育良好的大型地层剖面,由紫红色的粉砂岩、灰绿色泥岩、浅黄绿色钙质页岩组成,远远望去,呈蜿蜒的阶梯状分布。几头藏野驴就好像知道,藏在这样的背景色里不易被人发现,只管悠闲地游荡。

不同的化石所反映的环境信息之间是可以相互校准和佐证的。化石攀鲈由于其特殊的生理结构和生态习性为这段地质历史添加了有着较强约束力的新的独立证据。历史的真相只有一个,吴飞翔相信,不同的方法和观点之间也应该能够相互参照,从而让已有的高原隆升模式得到不断的完善和修正。

伦坡拉和尼玛盆地一带位于班公湖—怒江断裂带的中段,它被普遍认为是青藏高原地区一条意义重大的构造缝合带。两个盆地在地理上东西相接近,沉积活动也受到相同的构造因素控制,并反映在沉积环境和古生物面貌上。

青藏高原是地球上最年轻也是最高的高原,它的出现是新生代以来全球环境变化至关重要的影响因素。普通人同样有理由好奇,地球“第三极”到底是何时出现,又是何时变成了现在的样子?

吴飞翔猜测,在这两个重要盆地中间的地带找化石,它的沉积环境和古生物面貌也极有可能与两者有关联。

在科学家找到更全面确凿的证据之前,每一个人都可以选择寻找答案的方向。

果不其然,短短半天时间的前期调查过程中,科考队就采集了数量可观的动、植物化石材料,且与伦坡拉和尼玛盆地有相似之处。

吴飞翔曾在这两个盆地距今约2600万~2400万年前的晚渐新世地层中,发现过非常重要的鱼类化石——西藏始攀鲈。现生的攀鲈喜温暖湿热的环境,适宜温度在15℃~30℃之间,分布区海拔大多在500米以下。但当时它们的化石出现在海拔近5000米的地方,实在令人吃惊。

攀鲈的特别之处在于一种叫迷鳃的结构。迷鳃表面覆盖着呼吸上皮,有着丰富的毛细血管,通过迷鳃的血液会经由静脉回流到心脏。凭借这一器官,攀鲈可以直接呼吸空气中的氧气,成为可以上岸的鱼类。

不过,由于低温会导致血液无法回流心脏而死亡,2600万年前,化石攀鲈要想存活,必须生活在足够温暖、潮湿的低地。

不仅如此,团队在发掘化石攀鲈的同层岩石里,还找到了相同环境下生存的植物化石。这一植物群落包括了典型的喜欢暖湿环境、叶型硕大的棕榈,菖蒲以及与浮萍类关系密切的天南星科水生植物。

据此推断,晚渐新世这一地区的生物群落与现在中国南部亚热带地区比较接近,且群落所在地海拔应该不超过2000米,从印度洋而来的暖湿气流还可以深入到藏北地区。

问题是,关于青藏高原古高度的其中一种代表观点,基于稳定同位素分析认为青藏高原在印度—亚洲板块碰撞的早期阶段形成,在晚渐新世或中中新世达到现在的高度。

伦坡拉和尼玛盆地大量古生物化石证据都与该结论是明显对立的。而丁林团队的研究也认为,拉萨地块北部的抬升应该存在局部的地形高差。

古高度重建的困惑

过去,由于受到科考客观条件的约束,以及化石本身的难以获得性,利用古植物和古脊椎动物群的证据来揭示青藏高原的隆升并不常用。

2000年以后,古生物组在青藏高原的考察和研究中获得越来越多的发现,从生物演化的角度去描绘青藏高原的隆升过程和影响效应也应该受到更多的关注。

总体来说,目前,应用于青藏高原古高度变化研究中的古高度计主要依靠的就是稳定同位素和古生物。但中科院古脊椎所所长邓涛曾专门撰文总结,无论是地球化学还是古生物学方法,现代过程都是解决地史时期问题的有效参照,但却存在相当大的难度。

“因为,对于同位素分馏和物种分布来说,现代过程并不容易精准地确定。此外,地史时期的气候环境背景与现代的状态有着显著的差异,因此相关的校正也会受到人为因素的影响。”他认为,在每一个青藏高原的研究地区,不同的古高度结果可能会通过不同的甚至相同的方法得到,而相同的结果也可能由不同的方法取得。

邓涛表示,大多数依据碳酸盐氧同位素进行的古高度重建认为,在古近纪末期到新近纪初期,青藏高原已达到现在的高度。然而,同位素古高度方法需要假设一系列不确定参数和条件,如地质年龄、成岩作用、样品类型、蒸发效应、大气温度、气候变化等,由此可能导致古高度的错误解释。

比如,从氧同位素的角度看,现代的青藏高原可以分为两个地区:南部地区的氧同位素垂直梯度变化率急剧,而北部地区的变化率只达到南部的一半水平。但是,针对各个新生代盆地的古近纪时期或新近纪时期,应该采用什么水平的氧同位素垂直梯度变化率,不同的研究者却持有不同的观点。

这既是青藏高原研究者的矛盾和困惑,也是他们研究的趣味和动力。

(原载于《中国科学报》2018-10-12第1版要闻)

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