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十年星辰十年路 ——研究组青藏高原新生代植物研究杂感 精选

已有 5977 次阅读 2022-10-26 10:10 |个人分类:科学考察|系统分类:科研笔记

  

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青藏高原是世界上最年轻、平均海拔最高的高原,被称为世界屋脊、亚洲水塔和全球第三极。青藏高原的形成和演变改变了亚洲乃至全球的地形地貌和气候环境,对生物多样性和人居环境都产生了深刻的影响。因此,青藏高原一直是地球科学和生命科学的研究热点,它像一块巨大的磁铁,深深地吸引着来自世界各地的探险家和旅行家,而科学家们对青藏高原的考察和研究就从未曾间断。

化石作为地质历史时期生物的遗体和遗迹,保存了生物演化历史及其对环境变化响应过程的丰富信息,因而,在研究青藏高原形成和演化的研究中发挥着极为重要的作用。植物作为陆地生态系统的重要成分,能够反映地貌和环境演化过程,因此古植物学一直是青藏高原古生物学研究的重点。古植物在第一次青藏高原科学考察中,就有许多重要发现,最著名的当数希夏邦马峰海拔5800米上新世地层中高山栎化石的发现。徐仁先生据此推断喜马拉雅晚上新世以来迅速抬升了3000米。

作为一个研究新生代植物的团队,所在研究所又有毗邻青藏高原,这块巨大引力磁铁一直在深深地吸引着我们。最早由于没有研究青藏高原的专门经费和项目,我们利用其它项目的经费开展了一些尝试的工作。

研究组最早开始青藏高原新生代植物考察的是星耀武、苏涛和于文涛,他们当时还是研究生生。2007年的9月,他们借着采集植物标本和做论文所需样品的机会,一路西进北上,来到南木林群的化石产地乌郁盆地,由于时间经费所限加之缺乏经验,这次行程没有发现化石。

2011年9月黄永江、苏涛、王力、杨青松为执行采集种子的任务,前往昌都地区开展野外工作。在途径芒康县卡均村的时候,他们拐了一个弯。这一拐弯发现了研究组第一块青藏高原的化石。他们在卡均村村子边上的一个冲沟里,不停的敲打,不停的寻找,终于在黄昏时分找到了一块小叶的化石,这让他们喜出望外。然而,更大的惊喜还在后面。这个时候当地老乡拿来了一块石头问王力,你们要找的是不是这个东西,王力接过来一看,居然是一块青冈的化石,这真是一个天大的惊喜。卡均村的现在的海拔是3900米,青冈是栎属中的常绿类群,是构成亚热带常绿阔叶林的主要成分。青冈化石的发现,意示着这个曾经发生过天翻地覆的变化。由于还有其它认为在身,他们留下联系方式后便离开了卡均村。

在接下来的十年间,研究组在卡均村开展了大量的野外工作。昆明理工大学的张世涛老师和中科院地质与地球物理研究所的李仕虎博士,帮助我们厘清地层关系,发现了火山灰测定了地层的年代,为深入研究芒康植物群奠定了重要的基础。研究组几乎每年都来卡均村采集化石,累计的化石数以万计。经过对化石的深入研究,发现了MK3和MK1两个组成完全不同的植物群以及一些有地质学和生物学意义的化石:西藏胡颓子(Elaeagnus tibetensis)是胡颓子属全球最早的化石记录,似前灰背栎(Quercus cf. presenescens)(Chen等,2021)的发现将高山栎组出现的时间提前了2000多万年,千屈菜科高山半菱角(Hemitrapa alpina)和似勾儿茶叶(Berhamniphyllum),是这些类群在亚洲最早的化石记录,西藏青冈(Quercus tibetensis)则是中国最早栎属青冈组(原青冈属)的化石记录。

1987年陶君容和杜乃秋两位老师就发表过芒康的植物化石,也是这篇文章指引着我们来到芒康的。在陶、杜两位老师的基础上,我们大大地丰富了芒康植物群的组成,而且发现了一个新的化石组合,给了植物群一个更精确的年代约束。在陶老师1987年的文章中芒康植物群的年代被认为是中新世,经过经过40Ar/39Ar的测定,MK3层位年代为34.6±0.8Ma,MK1层位年代为33.4±0.5Ma,这就为重建古高程创造了条件。

        2016年是研究组青藏高原研究的一个重要转折点,这一年的7月15日到8月14日苏涛和黄健参加了由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所组织的西藏古生物科考,考察了西藏阿里地区和那曲地区的新生代化石产地。这次野外考察采集到了大型棕榈叶片在内的植物化石标本1500余份,打开了通向青藏高原腹地的大门。对棕榈化石的研究,我们揭示了一个青藏高原腹地远古的中央谷地。

      2017年8月“第二次青藏高原综合科学考察研究”在拉萨启动,我们从游击队变成了正规军,成了古生物科考队的正式成员,开始了大规模,高强度,成体系的考察。启动仪式之后,刘佳、苏涛、吴飞翔、星耀武、周浙昆等即赶赴伦坡拉盆地的蒋浪植物群进行考察,在这里采集了植物化石和鱼类化石。之后有持续不断对蒋浪植物群在进行考察和采集,先后采集了5000多件植物化石,经过研究辨识了70个类群,这些类群的最近亲缘种大多分布于热带或亚热带,完全不同于今年高原面上的荒漠植被,我们将其称为远古的香格里拉。

在“青藏高原第二次综合考察研究”项目的支持下,从西藏芒康到新疆的帕米尔高原,从亚东到柴达木盆地,柳区、南木林、门士、孔雀河、冈仁波齐、札达、瓦恰、阿里、爬爬…、珠峰大本营都留下了我们的足迹。2020年5月15日,研究组跨过了野博康加勒冰川,在希夏邦马峰海拔5800米的地层中采集到了高山栎的化石。

随着社会的进步,西藏的交通条件和食宿条件都有了很大的改善,那种跋山涉水,风餐露宿的野外越来越少了,在青藏高原的考察变得容易了很多。但是高原缺氧一直是青藏高原考察的最大困难,许多同学一上高原就头痛欲裂,吃不下饭睡不着觉。海拔4800米的班戈县城仿佛就是研究组的滑铁卢,我们几次在这里折戟沉沙。我们也在比这个海拔更高的地方考察和住宿,但是不知道为什么一到班戈高原反应就特别严重,就连藏族驾驶员都未能幸免。最严重的一次几乎是全军覆没,参加考察的队员大部分被送回拉萨。

就这样十年间研究组在苏涛的带领下,26次进藏进行青藏高原的综合科学考察,在西藏高海拔地区工作长达494天,足迹遍及青藏高原的大部分新生代化石产地。

付出就有收获,这十年来我们在青藏高原新生代植物研究的主要进展,总结在题为《西藏新生代植物近十年来的重要发现、认识及其意义》(中国科学地球科学, 52, doi: 10.1360/SSTe-2022-0020)的论文中,主要可以概括为以下几点:

1)大量新类群被发现:在西藏新生代植物记录中,一共发表了63个新种,其中46个是2010年以后发表的,占全部新种的70%以上。这些新种不少是其所在科、属在亚洲乃至全球最早的化石记录,因此青藏高原是亚洲植物区系的重要源头。

2)古近纪青藏高原是全球植物区系交流的十字路口,是植物区系交汇的一个港湾。目前的古植物地理学研究表明该地区植物区系成分的传播和交流,有进入青藏、走出青藏、走出印度和进出非洲4种模式。

3)植物化石见证了青藏高原差异隆升的历史:古高程重建发现古近纪青藏高原中部存在东西向的亚热带中央谷地。对西藏芒康不同层位植物组合的古高程研究表明,这一地区在始新世-渐新世之交快速抬升了将近1000m,达到现今高程;结合其它古高程重建工作,推断青藏高原东南缘(即横断山地区)在早渐新世就已经达到现代的高程,而此时青藏高原中部仍存在着一个东西向的中央谷地。4)植被与地球环境协同演化:青藏高原地区经历了热带、亚热带、温带、高寒区等不同气候类型的演替,植被和植物多样性也随之改变,体现了植被对青藏高原地形地貌演变的响应。

5)先进方法和新思路逐渐应用于古植物学研究和古环境分析:CT扫描、古气候模型等在古植物学研究中得到应用,多学科交叉融合正在成为青藏高原新生代植物学研究的新趋势。

        虽然我们取得的一些进步,但是与青藏高原范围广袤相比,现有进步远不足以揭示这一区域地球环境和生命协同演化的全貌,青藏高原古植物分类学研究仍旧任重道远。继续深入开展新生代植物群古植物分类学的研究,任是未来十年我们的主要任务。

       刘东生院士说过:青藏高原考察已经构成祖国科学工作的一个重要组成部分。参加青藏高原考察是一个科技工作者的荣耀。保留在青藏高原地层中化石,是一部探索解读青藏高原奥秘的天书。这部天书的序章已经被打开,更多的章节还有待今后去探索和解读。

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图1 于文涛、星耀武、苏涛在香格里拉县碧沽天池考察(2007年9月22日)

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图2 西藏芒康县卡均村

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图3 芒康卡均村的化石剖面(MK1)研究组发现第一块青藏高原化石的产地

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图4 在卡均村采集化石(2012年6月9日)

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图5 考察拉乌拉组地层(左为张世涛,右为周浙昆,2013617日)

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图6. 苏涛、李仕虎在拉屋拉组地层中发现了火山凝灰岩

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图7. 青藏高原古生物科考队合影(吉隆盆地, 2016年7月19日)

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图8. 在伦坡拉盆地达玉剖面1号化石点采集化石(201682日)

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图9 大型棕榈化石的发掘现场(左起:苏涛、黄健、吴飞翔,201684日)


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图10 在蒋浪采集植物化石(左起:周浙昆、星耀武)

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图11 在南木林县欧布堆村采集植物化石(左起:周浙昆、王厚起、藏民,2018519日)

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图12 伦坡拉盆地达玉剖面点采集化石(2018613日)

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图13 中、英、俄联合考察队在芒康(左起:Alexey HermanKseniia VladimirovnaTeresa SpicerVittoria LauretanoPaul ValdesAnn ValdesRobert A. Spicer、周浙昆、苏涛、李树峰、何松林、刘晓艳、刘佳、王腾翔、曾登,2019516日)

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图14 双湖县协德乡野外工作(2019617日)

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图14 阿里地区古植物科考合影(前排左起:彭钏、尼玛、旦巴、李伟成;后排左起:高毅、李瑶珂、宋艾、苏涛、周浙昆、张世涛、张馨文、曲桑、刘佳、陈琳琳、星耀武,2020625日,冈仁波齐)

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图15 寻找化石的途中(前:周浙昆,后:张世涛,2020625日,海拔5000米,门士)

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图16 伦坡拉盆地爬爬剖面采集化石(2020817日)

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图17 跨过野博康加勒冰川,向化石点进发(海拔5800米,2020515日)

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图18 20224月巅峰使命考察途中(左起:高毅、陈琳琳、苏涛、周浙昆、刘佳、张馨文)






 

 

 

 




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