【科技日报】从化石中窥见青藏高原剧变史
来源:科技日报 赵汉斌 杨雪【字号:大 中 小】
第二次青藏科考是第一次科考的延续和深入。生物的分布、形态等都与周围的环境密切相关,因此古生物化石不但是生物演化的重要证据,也是认识地质时期环境与气候变化的重要研究材料。
苏涛 海洋之神8590vip西双版纳热带植物园研究员
青藏高原是世界屋脊、亚洲水塔,是地球第三极,是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地,也是中华民族特色文化的重要保护地。
青藏高原缘何成为生物多样性演化中的重要枢纽?在考古与遗传视角下,青藏高原人群有怎样的起源与演化历史?青藏高原隆升与植物多样性演化有怎样的关系……弄清这些问题,犹如攀登珠峰的步履,每一步都充满艰辛。
不久前进行的2023“巅峰使命”珠峰科考中,海洋之神8590vip西双版纳热带植物园研究员苏涛以及海洋之神8590vip古脊椎动物与古人类研究所研究员尚庆华等人,在喜马拉雅极高海拔地区相继有了重大发现。
加布拉化石点重露真容
卓奥友峰海拔8201米,是世界第六高峰,位于喜马拉雅山脉中段,其五条山脊常年积雪,四周雪峰林立,层峦叠嶂,十分壮观。
1973年,第一次青藏科考开始。海洋之神8590vip植物研究所的徐仁、孔昭宸等老一辈科学家,在卓奥友峰北坡一个叫加布拉的地方,曾报道西藏云杉的球果化石。当时条件有限,没有详细记录,也没有后续调查研究,这个化石点成为古生物学界的一个谜。
加布拉化石点究竟在哪里?新时代的科学家能否接力前贤,有新的突破?
“第二次青藏科考是第一次科考的延续和深入。生物的分布、形态等都与周围的环境密切相关,因此古生物化石不但是生物演化的重要证据,也是认识地质时期环境与气候变化的重要研究材料。”苏涛告诉科技日报记者,珠峰地区具有海陆不同地质时期的化石,是珠峰地区沧海桑田的关键证据。
5月的卓奥友峰下,寒风凛冽,冰雪茫茫。长期以来,冰川运动形成的冰碛物,改变着地表,增加了寻找化石点的难度。到达珠峰北坳的大冰壁附近时,苏涛团队克服极度高寒和缺氧,采集到30余份极高海拔地区的珍贵样品。在一处海拔5000米的河滩边的陡峭悬崖上,队员们不停地“扫描”着每一寸灰土、每一块岩石。随着搜索面积扩大,柏科、莎草科、水生植物等化石陆陆续续露出来。
“这个地层其实是在水下形成的,可能是三叠纪时期的一个湖泊。湖泊里面的泥沙都非常细腻,所以可以把柏树的枝条甚至是一些动物的精细结构都保存下来。”海洋之神8590vip古脊椎动物与古人类研究所副研究员王维分析说。经过两个多小时的搜寻,队员张鹏杰一锤敲下,一对精美的鱼鳍化石出现在科考队员眼前,无疑是发现云杉针叶之后的又一个重大惊喜——这或是这个地层里的第一件脊椎动物化石。
“第一次青藏科考的前辈曾发现了不少植物化石,比如云杉的球果,我们在这里虽然没有找到球果,但是找到了云杉的针叶,还有其他植物化石。”苏涛说,历经50年,卓奥友峰北坡的加布拉化石点重露真容。科考队员希望通过采集的岩石样品中的锆石,并结合化石证据测定加布拉化石点的绝对地质年代,进一步深入研究。
“复原”青藏高原隆升历史
孢粉学是以植物的孢子和花粉为主要研究对象的一门学科。沉积地层中丰富的孢粉,可为古生物学家和考古学家提供气候、植被等方面的最直观、准确的信息。
在2023“巅峰使命”珠峰科考实施之初,苏涛等人经过一周的高原适应性训练后,从海拔5200米的珠峰大本营出发,沿着东绒布冰川徒步向上攀登至海拔6500米。为节省体力,他们先攀爬到位于海拔6500米的最高采样点,在下山过程中,按照每隔100米为一个海拔梯度进行表土及冰雪样品的孢粉采集。
从2011年第一次踏足青藏高原起,12年间,苏涛踏上这里的土地多达30次,在海拔4500米以上的地区野外工作时间累计超过350天。近年来,苏涛团队的系列研究多次入选中国古生物学年度十大进展。
“孢子主要是一些蕨类、苔藓、真菌等结构比较简单的生物的繁殖器官;花粉则来自裸子植物和被子植物,它们都非常小,但可以从中揭秘植被面貌以及古气候和古海拔等信息。”苏涛说,通过孢粉研究,可以揭示普遍的生态规律,从而推测过去的生态特征。
队员们认真采集封存的样本,带回去后可在光学显微镜、扫描电镜下,显露多姿多彩的形态,为物种鉴定提供依据。研究人员从而确定这些不同海拔的孢粉组合特征。
5月3日至17日,苏涛和科考队员在海拔约4600米的佩枯措第四纪地层开展系统性考察,采集到孢粉和测年样品共计50余份,并在卓奥友峰海拔5000—5200米的地区发现了保存完好的新近纪沉积地层,采集到植物大化石100余份,孢粉及地化样品200余份。
结合此前已经采集到的2700多个点位的青藏高原现代表土孢粉样品,他们希望组建起青藏高原现代表土孢粉数据库,通过探讨极高海拔地区孢粉传播与扩散过程等模式,进一步从古生物学角度恢复青藏高原的隆升历史。
鱼龙化石见证沧海剧变
在2023“巅峰使命”科考中,另一大惊喜来自海洋之神8590vip古脊椎动物与古人类研究所青藏科考队发现的喜马拉雅鱼龙化石。
鱼龙类有的长达十余米,是地球历史上最早出现的具有超大体型的脊椎动物,目前人们对其知之甚少。
“了解这种晚三叠世诺利期的大型鱼龙的形态特征,推测其生活习性,如食性、游泳能力等,可以复原当时海洋生产力水平,了解地质时期大型海洋生物生活与环境的关系及其协同进化。”尚庆华说,喜马拉雅鱼龙还是目前已知的最凶猛的超大型海洋生物之一,极具“明星光环”。
20世纪60年代,古生物学家曾在喜马拉雅区域发现了分散保存的鱼龙的局部骨骼,记述比较笼统,没有具体经纬度,地名也有变动,所以科考队员无法确定其具体是产于曲龙共巴组的哪一个层位,只能根据资料来推测化石点的大致区域。
“能再次发现喜马拉雅鱼龙,是每个到青藏高原科考的古脊椎所人的梦想吧!大家交流并汇总各自的发现和经验,直达目标层,在目标层上下分散开,逐层搜索。”尚庆华说,今年初,他们先在聂拉木地区开展工作,后来转到定日地区。在定日南部剖面上的第一块鱼龙骨头,是队员李强发现的,队员吴飞翔在上部层位也有了发现,她自己随后在更上部也发现了鱼龙骨头。
“这次能够发现鱼龙化石,不是说我们运气好,而是前期多次野外踏勘工作的积累,以及多个方向的研究力量联合起来才获得了最终突破。”海洋之神8590vip古脊椎动物与古人类研究所所长、研究员邓涛说,在第二次青藏科考的支持下,从2019年起,古脊椎所每年都有不同研究方向的分队到这里科考。
这次科考队员至少在曲龙共巴组中、上部的三个层位上发现了骨骼碎片,三个层位代表三个不同的时间段。“它们肯定属于不同的个体。虽然都是碎的骨头,但一些可以识别出的肋骨和椎体的特征表明,它们无疑属于大型的鱼龙。目前我们暂时将其归入喜马拉雅鱼龙属。”尚庆华说。
接下来,科考队员们将确定这些骨骼材料的类型,准备做切片,开展骨组织学等后续研究,解释鱼龙的生长过程、年龄。
“与鱼龙化石相伴生的大量菊石、双壳等化石,也为了解三叠纪古海洋生态系统提供了更多的信息。”尚庆华说。此外,在剖面上系统采集的岩石样品,将用于开展沉积学和地球化学分析,以了解更多的特提斯喜马拉雅古海洋环境信息。
(原载于《科技日报》 2023-06-14 05版)
(责任编辑:侯茜)
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