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追寻“远古香格里拉”的艰苦历程 精选

已有 11454 次阅读 2020-12-8 07:04 |个人分类:科学考察|系统分类:科研笔记

美国东部时间2020年12月7号下午3点,美国科学院院刊《PNAS》在线发表了我们研究团队题为:“A middle Eocene lowland humid subtropical ‘Shangri-La’ ecosystem in central Tibet”(《西藏中部中始新世亚热带湿润低地的“香格里拉”生态系统》)的论文(10.1073/pnas.2012647117)。

在这篇论文中,我们从班戈盆地的蒋浪海拔4850米的中始新统地层(距今约4700万年)采集的大量叶、果实种子和花化石材料中,辨识出了70余个植物类群(图1)。这些化石类群的大多数最近亲缘类群,分布于现在的亚热带,甚至是热带地区。从植物区系的角度看,4700万年前,青藏高原中部有一个亚热带性质的植物区系。通过植物叶片形态特征进行的古气候重建表明:4700万年前,这里的年均温约为19°C,是一种有着丰沛降雨的季风气候;古气候和古地理模拟都认为这是一种东西向高山谷地的地貌,其最低处海拔不超过1500米,南北两侧分别是冈底斯山和羌塘山脉。

图1. 班戈蒋浪植物群的部分化石

1933年,英国作家詹姆斯·希尔顿(James Hilton)出版了著名小说《消失的地平线》,书中描绘了一个隐藏在青藏高原的世外桃源,被称为“香格里拉”。小说终究不是现实,青藏高原平均海拔超过4500米,是一片广袤而荒芜的高寒之地,现在当然不会有这样的秘境。我们的这一发现,得以揭开青藏高原消逝的“香格里拉”的神秘面纱。

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图2. 翼核果族果实化石

这个植物群的一些类群,例如鼠李科的翼核果族果实化石(图2),是这个类群在全球最早的化石记录;有不少类群,如椿榆、兔耳果、臭椿、青藤、金鱼藻,则是这些类群在青藏高原乃至亚洲最早的化石记录。因此,可以认为西藏中部是亚洲现代植物多样性的一个重要源头。

这个植物群中有14个类群和同时代的美国绿河植物群(Green River flora)共有,8个和同时代的德国麦赛尔植物群(Messel flora)共有。这表明,古近纪时期青藏高原对于北半球的植物区系交流起着重要的作用,可能是植物区系交流的十字路口。

这篇文章从化石的采集到最终发表,经历了十分艰苦的历程。西藏中部的班戈盆地,海拔接近5000米,这虽然还不是我们在青藏高原海拔最高的化石点,但是,不知为什么大家在这里的高原反应都特别严重,头疼、失眠是家常便饭。当地人也说,班戈县能待下来,藏北就没有去不了的地方了。有一年我们的队伍在班戈,一天天的在减员,最后几乎是“全军覆没”,只剩下了苏涛、吴飞翔和刘佳等几个“老西藏”。

图3. 化石采集过程中

图4. 星耀武、吴飞翔、苏涛、刘佳在班戈采集化石


图5, 正在采集化石

图6. 采集出来的化石

图7. 班戈盆地

图8. 晒黑的手背

这里的化石丰度不算高,需要耐心、持续不断地采集。化石点周边仅有3-4厘米高的小草,方圆几十里仅有几户散落的人家,高原的阳光少了云层和水分的阻挡,赤裸裸的撒在脸上、手上和一切暴露的皮肤上。我刚开始去那里干活的时候,不习惯戴手套,也不习惯涂防晒霜,仅仅一天的时间,手背就像被烧焦了一般。在云南的不少化石产地,几乎每一次的敲打都有化石。而在这里,由于化石丰度小,有很多时候,顶着高原的烈日炙烤,忍受着缺氧的折磨,几个小时的敲打,换来的有可能是颗粒无收。这往往是最脆弱的时候,只要谁说一声,我们回去吧,就会全线动摇。此时,我们通就换一个点接着敲。一块好的化石、一个新发现,就是一剂兴奋剂,让我们心跳加速,激动不已。日复一日,我们的化石样品逐步多了起来,为我们认识这个植物群的面貌提供了可能。

在古植物群的研究中,化石鉴定是极其关键的一步。这是一个全新的植物群,在采集化石的时候,大多数类群我们都不认识,甚至感觉陌生。现代植物分类,大多数时候都有标本可查,有志书可对。有经验的分类学工作者,一般都能将标本先分到科,然后再利用志书中的检索表查询属种。只要材料齐全,现代植物标本的鉴定总是可以解决的。而且,在植物分类的研究中,讲究术有专攻,多数专家专注于某个或某几个类群。对于古植物而言,能够查阅和利用的志书和图鉴少之又少,同一个地区、不同时代的类群都会有很大的差别。我们的化石有叶片,有果实种子和少数的花,化石的鉴定就特别困难。开始鉴定的时候,可以说是的一头雾水,能够鉴定出来的种类屈指可数。

鉴定之初,我们在全球同时代植物群的图鉴和研究文献中找答案。地层年代学的结果提示,这是一个始新世的植物群,于是我们把目光转向了美国始新世的绿河植物群,很快就在绿河植物群中找到了一些相似的类群。苏涛还专门去了一趟美国,查阅标本和文献资料鉴定化石。期间,美国著名古植物学家Steven Manchester又到我们实验室访问,提供了不少鉴定的线索。这个时候,研究组又来了一位法国博士后Cédric Del Rio,他的博士论文做的正是果实种子化石,他的到来,又攻下了了不少的化石类群。我和苏涛、黄健在一起,又开了几次专门的“鉴定会议”。群策群力,一个个的化石被鉴定出来,一些类群先期被发表,植物群的面貌逐步清晰了起来,我们认识到这是一个非常重要的植物群。在一次出差途中,苏涛给我说,我们鉴定出的化石类群,没有任何一个现在生长在海拔4000多米的高原上,地质时期的青藏高原该是怎样一番景象呢?突然,“香格里拉”这个词在我们的脑海里同时闪现。我说我们的文章就叫做“Ancient Shangri-La”,这应该就是我们文章题目的第一稿吧! 

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图9. 来访的Steve Manchester  

化石鉴定初步完成后,进入到了论文的写作阶段。这个时候的主要工作是如何尽力把这个新发现展示出来。经过反复的讨论,我们确定了展示植物群的多样性以及古气候和古地貌这个主攻方向。经过反复的修改,逐字逐句的锤炼,稿子渐渐地成熟了起来,在论文的写作过程中,Bob发挥了重要的作用,他的用词常常起到了画龙点睛的作用。时间来到了2020的春节,一场突入而来的疫情让世界停顿了下来,而网络仍旧在维持着世界。宅在家中,任然能工作,春节刚过,苏涛就把稿子投给了《Science》。

完成投稿的时间,正是国内疫情最为严重的时期,每日变动的病例数,牵动着我们的心,让我们几乎忘记了这篇等待评判的稿件。投稿仅一个星期后,就传来稿件被送审的消息。稿件没有被秒拒,说明在编辑肯定了稿件潜在的科学价值和意义,据说大比例投到《Science》的稿件的命运都是秒拒,出师未捷身先死。 

一个月以后,我们等来了审稿意见。第一位审稿人说:“This is an absolutely amazing fossil plant assemblage for two reasons. First, it makes quite clear that the central Tibetan Plateau was not at a very high elevation at 47 Ma. Second, it shows stunning floral similarity to the Green River fossil flora and other assemblages of about the same age in western North America. These two implications are enough to make this a discovery of broad significance to botanists, paleontologists, paleoclimatologists and geologists interested in the tectonic history of central Asia. The manuscript is also quite clear and well-written. I think there are places where the manuscript could better specify and highlight some of its big ideas, but I strongly recommend publication”,意见相当正面。第二审稿人否定了我们发现,认为我们团队已经连续发表了几篇关于青藏高原古高程重建的文章(Su et al., 2019a,2019b),认为我们的稿件仅有an incremental value,适合在更专业的期刊发表。不用说,稿件被拒了。

反复研究审稿意见之后,我们向编辑提出了申诉,认为第二位审稿人完全否定了我们在古植物学方面的发现和意义,而且对于古海拔重建工作的看法有失偏颇,青藏高原地形地貌的演变是及其复杂的过程,且能一蹴而就,一两篇文章就说清楚的?这是不认真的审稿,带有personal的成分。主编接受了我们的申诉,又将稿件送给了第三位审稿人。又过了一个多月,我们收到了第三份审稿意见。审稿人说:“Thank you for highlighting a new Eocene fossil locality in the Himalaya. There is no doubt that contributions like these will help us understand the paleofloral connections between North America and Asia during the Eocene. While I am very excited to see a new paleoflora (and associated insects and animals) described from the region”(我们的化石不是产自喜马拉雅,审稿人显然对青藏高原缺乏了解)。这个意见虽然看到了化石的生物学意义,然而对稿件的写作、化石的鉴定特别是对古气候重建的方法提出了意见。如果编辑给机会,这些意见都是可以改进的。这一次,编辑再没有给我们机会,稿子又一次被拒。

稿子这么走了一圈可谓是喜忧参半,让我们看到希望,也认识到了不足。我们始终认为这项工作,对于认识青藏高原生物多样性与古环境方面有着重要的科学价值。我们坚信,这篇稿子能够在高水平的期刊找到一席之地。

我们又针对审稿人的所有合理建议,对稿子进行了详细的修改,在6月份把稿件投给了《PNAS》。过了两个月,我们收到了审稿意见。第一份审稿意见是这么开篇的:“Review of Su et al by Peter Molnar”,审稿人行不更名坐不改姓,在审稿意见上署上了自己的名字。熟悉青藏高原研究的同行都知道,Peter Molnar教授发表过一系列关于青藏高原构造与演化的论文,是一位重量级人物。Peter Molnar说:“Su et al. seem to have good data that address a big question: how high a part of the Tibetan Plateau at a time was when many think it was as high as it is today, but their data suggest that it was much lower. Although much qualitative inference has been published to suggest what Su et al. conclude (references 12.-18.), this study is the first to offer quantitative evidence. This is the sort of study that all good journals should want to publish.”。说完这句正面的话以后,这位老先生洋洋万言,写下了长达6页字的审稿意见。扫了一眼这6页字的审稿意见,我一阵发凉,心想是不是又要黄了。喝一口茶,定下神了,逐字逐句地看了几遍审稿意见,发现这份看似严厉的审稿意见,通篇没有否定文章的科学价值,大多是对文章的表达方式提出了不满,以及一大堆针对文字图表的改进意见。。我们根据审稿人,特别是Peter Molnar的意见对稿件又进行了认真的修改。

PNAS编辑部收到修改稿以及我们同样是洋洋万言的response letter后,又将修改稿和response letter 反馈给了Peter Molnar。这一次,Peter Molnar 对修改稿非常满意,他说: “Su et al. have written a good paper. I expect that their paper will be one of the better published this year in PNAS.”。但是又提出了一些文字上的修改意见。这个时候,编辑任然没有给我们一个定心丸,而是说:“The editor felt you should have one more opportunity to revise the manuscript. PNAS does not normally allow more than one round of revision.”。我们又一次认真修改了论文。又经过一个多月的等待,11月2日,终于等来了期待中的邮件,这次editor说:“We are pleased to inform you that the PNAS Editorial Board has given final approval of your article for publication”,这个时候,我有一种如释负重的感觉。

算起来这项工作经过5年共计5次的野外工作,1年多的写作,将近1年的投稿,被拒,修改,再投稿,再被拒,再修改,再投稿,屡败屡战,跌宕起伏,彷徨过,动摇过,怀疑过,喜悦过,淡定过。每每要放弃的时候,看看那些放在实验室的化石,想想在高原的日日夜夜,又产生了再坚持一下的勇气,于是天道酬勤,愚人终有所获。

文章被接受后,《PNAS》特意邀请了一位画家,依据发现的化石类群及古环境重建结果,为我们画了一幅复原图,把4700万年前的“香格里拉”形象地展现在公众的面前。

在这篇论文最终面世的时候,有很多方面值得总结。就拿《Science》来说,我有两点新认识:1)《Science》有严重的处女情结,哪怕是仅仅是谈过一次恋爱都会被拒之门外。我们这项工作中,,尽管详细报道了一个物种最丰富的青藏高原新生代植物群,但在古环境重建方面是之前工作的继续深入,这居然让《Science》怀疑了这篇论文的新颖性;2)《Science》有严重的洁癖,有一点点的不洁(瑕疵)都会被拒之于门外。今后要试这样的顶刊,一定要把工作做到尽善尽美。我们的论文在一次又一次的修改中,不断的完善,最终被《PNAS》接受发表,最终的版本比投《Science》时有了很大的改进。如果当初投给《Science》的稿子就达到现在的水平,这篇文章是不是会有另外一种的结局呢?很多时候,机会只有一次,失去了就不会再来。再有,一篇优秀的论文是作者审稿人共同努力的结果,一定要认真对待编辑和审稿人的意见。尽管《Science》没有接受我们的论文,但是《Science》审稿人的意见,对于这项工作的最终发表也是起到了重要作用的。

我们的工作得到了科技部第二次青藏高原综合科学考察专项的支持。二次科考正在如火如荼地进行着,青藏高原—这个研究地球环境演变和生命协调演化的天然实验室里,必定还会有更加激动人心的未知世界等着我们去发现!

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图10 巴木措

 

 

 

 

 




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