札达盆地——探索世界屋脊上的失落世界

2020年08月19日
就在周三推送的科技新闻中,“横断山高寒植物多样性的积累始于3000万年前”的新闻就让我们对高寒地区生物多样性的起源与演变及对环境变化的响应有了基本的了解。今天就跟随作者黄健老师的脚步,共同揭开高原远古生物多样性的面纱,探寻世界屋脊上的失落世界。
地质变迁造就独特景观
从拉萨一路向西,翻越冈底斯山脉之后,便能看到喜马拉雅山皑皑的白雪之下,出现的一个广阔盆地。盆地的土地并不平整,像是森林中的一棵棵大树一样,矗立着座座土山。这种景观,被称为土林。
土林景观
即便是在盛夏时节,山上也是一片枯黄,看不到生命的迹象。在土林之间,蜿蜒流淌着象泉河,它最终流入印度河,汇入印度洋。令人惊喜的是,河两岸树木郁郁葱葱,一派“荒漠绿洲”的景象,与荒芜的土山形成了鲜明的对比。
土林地貌,是由水造就的。在数百万年前的中新世,札达盆地曾是一个封闭的盆地,四周的降水只进不出,形成了烟波浩渺的古湖泊。河流冲刷而来的泥沙,携带着各种生物遗体,经年累月地堆积在湖底,在压力的作用下,逐渐形成了化石。
上新世时期,板块运动使得盆地的西南侧出现缺口,形成了古象泉河。盆地中的湖泊逐渐外流、干涸,湖底的沉积物暴露到空气中来。
札达盆地的水汽主要来自西南方的印度洋,受到季风影响,全年降水集中在夏季。水流对沉积物形成强烈的冲蚀,成千上万年的累积,最终切割出这一“千沟万壑”的地貌,造就了这些落差几十到数百米的林立土山。
那些曾深深埋藏在地下的动植物化石,在水流冲刷下暴露出来,最终被人们所发现。
动物的训练场
寻找哺乳动物的化石就像寻宝一样,在破碎的土山表面,经常有些化石隐隐约约露出地面,只有眼尖的科考队员才能发现它们。这些暴露在外的化石历经日晒雨淋,非常脆弱,需要迅速处理。科考队员发现后,都会先用毛刷轻轻拂去尘土,在开裂的地方滴入胶水防止散开,再用小铲子把包围在化石四周的土层慢慢清理掉。完全清理出来后,古动物学家会进行初步的鉴定。随后在化石周围立起纸板,倒入生石膏与水,将骨骼包裹起来,防止它在运输的过程中破碎损坏。
在过去的几十年间,古动物学家在这里发现了丰富的哺乳动物化石,如羚羊、原羊、长颈鹿等食草动物,还有豹、鬣狗、狐等食肉动物。这种动物组成与现在的非洲尤其相似,表明了这里与旧世界动物区系的紧密联系。
层层埋藏的生物遗体
不同的是,由于青藏高原的逐渐隆升,温度下降。这里在中新世晚期出现了一大批适应寒冷气候的动物,如披毛犀、猛犸象、雪豹、北极狐等。在随之而来的第四纪冰期中,这些寒冷适应性动物获得了优势地位,随后扩散到北极地区,由此成为北半球现代动物地理区系和多样性的基础。动画电影《冰河世纪》中的那些角色,它们的祖先就很有可能来自青藏高原。
古生物场景重建(供图/朱莉·赛兰)
湖边的灌木丛
在古湖泊的北部,降雨较少,更容易找到保存完整的植物化石。在一条近乎干涸的河流旁有一片坍塌的河岸,散落的石头上有星星点点的斑驳,在放大镜下才发现它们其实是非常小的叶片。队员们在这里采集了大量叶片的化石,将它们带回实验室里研究。
古植物学家用超景深显微镜拍摄了这些叶片化石的高清照片,这样才能更仔细地观察它们的叶脉结构——这是鉴定植物叶片的最主要方式。在确定植物的科属后,还会将它们与现代植物作对比,找出与化石最相近的种类,以了解它们的生理结构和生活环境。
这片细长的、革质的叶片,是胡颓子科的落叶灌木或小乔木沙棘。它们总是生长在离水源不远的地方,是形成干旱区“绿洲”的骨干力量,可以为各种动物提供隐蔽的场所。在秋季,树枝上会挂满橙红色的多汁果实,其中含有丰富的维生素C。
而这片由3枚小叶构成的叶片十分独特,是蔷薇科的落叶灌木金露梅,是青藏高原上分布较为广泛的灌木。它的叶片为许多食草动物提供了口粮。每到夏季,满枝的黄色小花,让它成为高原上一道亮丽的风景线。
这枚叶片上的三条叶脉是鉴别蔷薇科绣线菊的重要特征,和金露梅一样,它也为食草动物所喜爱。它的花是白色的小花,但常常形成聚集的花序,像挂满了一朵朵“绣球”,远看也十分壮观。
这些二级脉明显,有着芒状叶尖的是豆科的锦鸡儿。它叶片很小,枝条上却长满了尖尖的刺,这种多刺植物的出现,也表明了这个地区在逐渐干旱化。由于植物生产的物质只刚好养活自己,不欢迎动物来取食。只有通过各种防御性的武器,才能使觊觎它的动物知难而退。然而,锦鸡儿也有美丽的一面,夏季,它会盛开满枝的黄花,招徕各种昆虫为它传粉。
这片小叶则是蔷薇科栒子属植物的特征,它们经常贴地生长形成“垫状”的形态。叶片是厚厚的革质,背面布满柔毛。这些生活习性都是为了抵御高原上的刺骨狂风,同时减少水分的蒸发。它结出的红色果实为鸟类和小型动物提供了食物。
这片叶片里,我们可以观察到很多点状的“油细胞”,这是杜鹃花属某些植物的特征。杜鹃花科植物是温带和北极地区的明星。札达盆地的这种杜鹃也是低矮的落叶种类,它们可能生长在干旱的山坡上,具有厚实的叶片,对抵御寒冷有一定作用。它们经常成片生长,像是给大地铺上了一层“地毯”。
通过研究,札达盆地上新世时的植被特征慢慢浮现在我们的眼前。彼时的盆地,并不像现在被大片荒漠所覆盖,而是一派生机盎然的景象。这里的湖泊烟波浩渺,围绕着湖水生长着大片以沙棘、金露梅、锦鸡儿、绣线菊等落叶木本植物构成的矮树林和灌木丛,与草地互相交错。高原灌丛有的开阔,有的郁闭,为各种动物提供了庇护所和食物。
土林记录气候变迁
札达盆地中的植物每年都会产生大量花粉,散落在湖水之中。一层层的沉积物就像一页页书一样连续记录着几百万年来植被发生的变化。孢粉学家通过地层对比、古地磁等方式测定沉积物的年龄,再逐层进行取样,提取其中的植物孢粉进行鉴定分析,可以了解这里的植被面貌在时间维度上的变化。
研究发现,几百万年来,札达盆地中的植被经历了从阔叶林到针叶林、灌木丛、草地再到荒漠的变化。这种变化主要是由降水量的不断下降造成的,其根本原因是由于喜马拉雅山脉在新生代的不断隆升,像一面逐渐砌起的高墙,挡住了来自海洋的水汽。水汽需要翻山越岭才能进入札达盆地,在这个过程中,它们被迫冷凝成云,再化为降水。最终,暖湿气流进入盆地时已变成干燥气流。这种由高山两侧降水不均衡的现象又叫“雨影效应”。
现在札达盆地不同于青藏高原的异域风光,其实是高原西部干旱化的结果。在这里,再也没有那幅“风吹草低见牛羊”的景象,茫茫荒漠中,野生大型哺乳动物的身影已经消失殆尽,只有少数蜥蜴和啮齿类动物在这里顽强地存活,只有林立的荒芜土山,在诉说着沧海桑田的故事。
在广阔的青藏高原中,札达盆地只是很小的一部分。它较为年轻,保存了高原隆升后期的生物群面貌。而古生物科考队,正在高原中更偏僻、更荒凉的地方探寻着。目前,他们又发现了多处新的、时代更古老的化石产地。相信在不久的将来,整个高原隆升与生物多样性变化的图景,将会逐渐展示在世人的面前。
来源:知识就是力量公众号