解開化石埋下的問號——中國科學(xué)家掀開青藏高原“年輕”面紗
一片棕櫚化石的發(fā)現(xiàn)，讓3500萬年的青藏高原一下“減齡”了1000萬年。
這一中國科學(xué)家的研究成果7日發(fā)表在了國際期刊《科學(xué)進(jìn)展》上。它不僅改寫了青藏高原隆升的時(shí)間，也讓人們得以窺見青藏高原的“青春”。
時(shí)間回到2016年8月4日上午10點(diǎn)。
海拔4600米、青藏高原中部的倫坡拉盆地，中科院青藏高原綜合科考古生物隊(duì)正在發(fā)掘化石。“大家快過來！”隊(duì)員黃健招呼大家，他指著自己剛挖出的半塊化石葉片問：“這是棕櫚嗎？”
化石還有一大半埋在巖層中，僅從暴露部分看，扇形的葉片像極了棕櫚，底部似還有葉柄相連。之后的4小時(shí)，團(tuán)隊(duì)所有人都投入到這一發(fā)掘中。化石終被完整取出。
“這肯定是個(gè)大發(fā)現(xiàn)！”有人篤定地說。
但環(huán)顧四周荒原，僅有寸草，不見大樹。“高大的棕櫚怎么可能出現(xiàn)在這？”研究員蘇濤的提問讓所有人沉默了。
這是由中科院古脊椎動物與古人類研究所、中科院西雙版納熱帶植物園組建的團(tuán)隊(duì)第五次來到倫坡拉。領(lǐng)隊(duì)之一、研究員周浙昆并沒有把這次發(fā)現(xiàn)看作是運(yùn)氣。他認(rèn)為，古生物學(xué)雖以發(fā)現(xiàn)化石為基礎(chǔ)，具偶然性，但卻蘊(yùn)含必然。
“化石是人們一榔頭一榔頭敲出來的，如果棕櫚在那兒，總有一天會被發(fā)現(xiàn)。就像倫坡拉盆地，我們在這科考了五年，有人更是來回十幾趟，每趟都待半個(gè)月以上。但凡有一次放棄，都不會有這一發(fā)現(xiàn)。”周浙昆說。
棕櫚，是典型的熱帶風(fēng)情植物，全球共有2500多種，主要分布在熱帶、亞熱帶地區(qū)。那么，在平均海拔超過4000米、平均氣溫低于0℃的“世界屋脊”，緣何會出現(xiàn)棕櫚這樣的熱帶元素？
解讀這一問號，團(tuán)隊(duì)又花了近三年。
青藏高原的隆升是亞洲乃至全球最重要的地質(zhì)事件。它的隆升改變了亞洲的大氣環(huán)流、地形地貌、生態(tài)環(huán)境和生物多樣性格局，而何時(shí)隆升、如何隆升成為最核心的問題。
通過查閱已有的年代學(xué)資料，團(tuán)隊(duì)很快得出這塊化石有2500萬年歷史。但關(guān)鍵問題是，2500萬年前的青藏高原中部究竟有多高？
目前，重建古高程的方法主要有非生物法和生物法，但需要足夠多的葉片形態(tài)化石才能得到關(guān)鍵的古熱焓值，僅憑一片化石，無法重建。
有人提出：如果用化石點(diǎn)溫度、海平面溫度、氣溫直減率，再用公式可得到該地區(qū)高程。但看似簡單的三個(gè)數(shù)據(jù)，獲取難度卻非常大。
在不斷試錯中，團(tuán)隊(duì)終于找到了破解法——先找棕櫚化石最近親緣種的生態(tài)幅，再用生態(tài)幅與模型模擬相互驗(yàn)證，推測出古環(huán)境和古高程。
為此，團(tuán)隊(duì)收集了上萬條現(xiàn)代棕櫚分布數(shù)據(jù)，再利用棕櫚生存的重要限制因素——最冷月均溫不低于5.2℃，設(shè)計(jì)出13種不同高程峽谷和平原的情景。之后，模擬各情景下的年均溫、最冷月均溫、青藏高原當(dāng)時(shí)的溫度直減率，來推測當(dāng)時(shí)棕櫚生存的古高程。
最終，團(tuán)隊(duì)得到了一個(gè)最符合邏輯的結(jié)果，并推翻了“青藏高原中部在3500萬年前已達(dá)到接近現(xiàn)在約4500米高程”的流行觀點(diǎn)。
在中國科學(xué)家的抽絲剝繭中，青藏高原的“青春容顏”逐漸顯露——
2500萬年前，青藏高原中部有一條東西向的峽谷，峽谷底部是深邃的湖泊，湖里游翔著攀鱸（一種現(xiàn)今分布于熱帶的魚），湖水拍打著岸邊的香蒲和蘆葦，不遠(yuǎn)處是高大的棕櫚樹和犀牛，峽谷兩側(cè)是海拔約4000米的高山，兩岸的山坡分布著亞熱帶常綠闊葉林，山頂是針葉林。
“這一峽谷地貌直到約2300萬年前才逐步消失。隨著印度板塊的持續(xù)擠壓，當(dāng)最后一株棕櫚樹倒下時(shí)，峽谷被填平，高原緩緩升起，巍峨的青藏高原主體最終形成。”周浙昆說。
這一發(fā)現(xiàn)不僅將青藏高原中部的抬升史推后了至少1000萬年，也為學(xué)界認(rèn)識青藏高原的形成演變提供了新的化石證據(jù)。
“正是出于對一個(gè)科學(xué)問號的好奇，才有了讓我們?nèi)ふ覛v史嘆號的動力。”蘇濤用一句話對這個(gè)成果做了總結(jié)。
