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【原创】生物演化的“天然实验室”——青藏高原

  青藏高原雄踞我国的西南部,面积辽阔,海拔高耸,是我国最大、世界最高的高原,被称作“世界屋脊”和“第三极”(见图1)。青藏高原还因蕴含丰富的淡水资源,是亚洲众多大江大河的发源地,而又被称为“亚洲水塔”(见图1)。除了这些大家比较熟知的称谓外,青藏高原还是生物演化的“天然实验室”,这已经被科学家们所证实。青藏高原的隆升使它如同一个半封闭的实验室,不断改变“实验室”里面的地形、气候等自然环境条件,然后看“实验室”里的生物做出何种演变。

图1 青藏高原 图片来自阚宝云

  大家可能会比较奇怪,青藏高原如此之高寒,怎么会是生物演化的有利场所呢?这是由于在距今2亿多年前的三叠纪时期,青藏高原不仅地势不高,还是一片汪洋大海。古生物学家在这里发现的大量鱼类化石(如喜马拉雅鱼龙、珠峰中国旋齿鲨等)就是直接的证据。由于青藏高原的隆升过程不是匀速的,也不是一次性的猛增,而是经历了不同的隆升阶段(见图2),且不同地区存在差异性隆升,这就导致青藏高原在不同时期不同地区可能具有不同的自然地理环境。在侏罗-白垩纪时期(距今约1.95亿年),青藏高原的部分地区已不再是海洋环境,而是随着地势的上升逐渐演变为与当时四川盆地相似的淡水湖泊。在芒康的侏罗-白垩纪时期地层就发现了适宜于淡水湖岸边的拉乌拉芒康龙和酋龙等生物化石。由此可以看出,生物对于自然地理环境变化是十分敏感的,会随之发生相应地演化。

图2 青藏高原自渐新世以来的古高度变化 图片来自中科院古脊椎所邓涛

  在上新世时期(距今约1200万年),科学家们发现青藏高原已经隆升到现代的高度,其气候也已演变成冰冻圈的气候特点。青藏高原上的生物也已发生了相应地演化,具有了可在高寒环境下生存的生理机制。随着第四纪大冰期的到来,这些已具有抗寒机制的生物得以扩散,像冰河世纪电影中出现的那些物体型巨大、身披长毛的第四纪动物的祖先可能就起源于青藏高原。之前,这些第四纪冰期动物的祖先则被认为起源于北极圈,是随着冰期冰盖的不断扩张进化而来。科学家们在札达盆地上新世的化石组合中发现的、已知最原始的哺乳类动物——披毛犀,可以很好地证明了在第四纪之前冰期动物群的一些成员已经在青藏高原上演化发展,因为当时的北极圈正处在温暖的环境中。因此,科学家们提出了冰期动物“走出西藏”的假说。

  青藏高原在不同时期的阶段性隆升,造就了青藏高原由海洋向淡水湖泊、热带平原、高寒草甸等已知或未知自然地理环境的演变,青藏高原生物也经历了由鱼类等海洋生物向雪豹等哺乳动物的演变,这使青藏高原成为生物得以不断演化的“天然实验室”。

  作者:阚宝云

本文来自:中国数字科技馆
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