10月31日，記者從中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所獲悉，該所丁林院士帶領(lǐng)的碰撞隆升及影響團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表最新成果，揭秘稻城香格里拉的前世今生。研究重建了青藏高原東部5000–3400萬(wàn)年前，從約600米的低海拔沙漠到約3500米海拔高山森林的隆升歷史，揭示了約距今5000萬(wàn)年至距今3400萬(wàn)年的中—晚始新世，一個(gè)獨(dú)特的古亞洲季風(fēng)系統(tǒng)和以稻城香格里拉為代表的橫斷山現(xiàn)代生物多樣性熱點(diǎn)的形成過(guò)程。
(相關(guān)資料圖)
青藏高原東部海拔高、地形復(fù)雜，受季風(fēng)影響顯著，對(duì)氣候變化響應(yīng)敏感，擁有全球最重要的生物多樣性熱點(diǎn)之一——橫斷山生物多樣性熱點(diǎn)。稻城亞丁位于青藏高原東部橫斷山腹地，現(xiàn)今平均海拔3700米，其旖旎的高山森林景觀引人入勝，是著名小說(shuō)《消失的地平線》中香格里拉的原型所在地。
然而，科考證據(jù)表明，以稻城香格里拉為代表的青藏高原東部高海拔森林景觀曾經(jīng)是一片低地沙漠，直到3400萬(wàn)年前才轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的模樣。是什么力量驅(qū)使亞洲季風(fēng)滲透到這個(gè)地區(qū)，綠化了這片沙漠，使之成為世界級(jí)的生物多樣性中心？
“青藏高原東部的隆升是改變東亞氣候環(huán)境的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，觸發(fā)了亞洲季風(fēng)和具有全球意義的區(qū)域性生物匯聚與新生。”論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院院士丁林介紹。
研究團(tuán)隊(duì)自2018–2020年連續(xù)3年考察了青藏高原東部稻城附近的熱魯盆地，開展了細(xì)致的地質(zhì)填圖和樣品采集工作。他們發(fā)現(xiàn)，熱魯盆地內(nèi)部新生代地層發(fā)育了從干旱到濕潤(rùn)的連續(xù)沉積：地層序列的下部昌宗組為一套代表著氣候炎熱干燥的沙漠相沖積扇—風(fēng)成砂丘沉積，上部熱魯組為代表著氣候相對(duì)濕潤(rùn)的湖相和河流相地層，保存有豐富的動(dòng)植物化石。
論文第一作者何松林博士表示：“通過(guò)整合同位素放射性定年、同位素地球化學(xué)、關(guān)鍵區(qū)域的古生物資料和氣候模型，研究團(tuán)隊(duì)首次揭示了亞洲季風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展和生物多樣性之間的復(fù)雜聯(lián)系。”
利用野外科考發(fā)現(xiàn)的6套不同層位的火山灰樣品，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用鋯石U-Pb測(cè)年方法，首次建立起熱魯盆地的絕對(duì)年代學(xué)框架，確定熱魯盆地地層屬于5000–3400萬(wàn)年前的沉積產(chǎn)物。其中下部昌宗組地層沉積時(shí)代為5000–4500萬(wàn)年前，上部含植物化石的熱魯組湖相地層的沉積時(shí)代4500–4000萬(wàn)年前，動(dòng)物化石所在層位的沉積時(shí)代為3900–3400萬(wàn)年前。
利用古土壤鈣結(jié)核的團(tuán)簇同位素溫度計(jì)與植物化石的氣候-葉相多變量分析程序，研究團(tuán)隊(duì)重建了熱魯盆地詳細(xì)的古高度變化歷史：5000–4500萬(wàn)年前，熱魯盆地海拔僅為約600米，4500–4200萬(wàn)年前，迅速上升至約2000米，4200–4000萬(wàn)年前，繼續(xù)上升至海拔約2900米，3900–3400萬(wàn)年前，進(jìn)一步上升到約3500米，接近現(xiàn)今平均海拔3700米。
結(jié)合團(tuán)隊(duì)此前研究表明，在5000–3800萬(wàn)年前，西藏地區(qū)已經(jīng)呈現(xiàn)出“兩山夾一盆”的地貌特征：兩條東西走向海拔超過(guò)4000米的山脈，環(huán)繞著一個(gè)海拔只有1700米的中央谷地，擁有獨(dú)立的亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)。隨著以熱魯盆地為代表的青藏高原東部在3400萬(wàn)年前上升至接近現(xiàn)今高海拔，封閉了這個(gè)中央谷地的東端，與岡底斯山脈、中央分水嶺山脈共同構(gòu)成了晚始新世西藏地區(qū)的高海拔顯著地形。
同時(shí)，動(dòng)物牙齒化石氧同位素與植物化石CLAMP氣候數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，青藏高原東部的隆升推動(dòng)了熱帶輻合帶季風(fēng)在4500萬(wàn)年前向北滲透，形成了與現(xiàn)今季風(fēng)系統(tǒng)截然不同的始新世亞洲季風(fēng)氣候。結(jié)合氣候數(shù)值模擬顯示，青藏高原東部高地顯著增加了整個(gè)東亞的降雨量，主要降水季節(jié)為春季和秋季。這與只有一個(gè)雨季的現(xiàn)代亞洲季風(fēng)系統(tǒng)完全不同。研究認(rèn)為，季風(fēng)演變與不斷變化的地貌密切相關(guān)，現(xiàn)代亞洲季風(fēng)是隨著不斷變化的地形條件和全球地球系統(tǒng)背景下逐漸發(fā)展而來(lái)。
隨著青藏高原東部隆升，該區(qū)域從一片干熱的沙漠演變?yōu)橐粋€(gè)物種高度多樣化的茂盛森林?？蒲袌F(tuán)隊(duì)在熱魯組地層中發(fā)現(xiàn)了高度分化、保存精美的化石植物群，以桉樹、帕里賓尼亞和黃連木等為代表，以及以石炭獸、犀牛、雷獸、豫鼠等為代表的化石動(dòng)物群。雖然物種組成與現(xiàn)今有很大不同，但豐富的動(dòng)植物多樣性表明，橫斷山特殊的生物多樣性在4500–4000萬(wàn)年前已有萌芽，并推動(dòng)了整個(gè)東亞生物多樣性的現(xiàn)代化進(jìn)程。這比亞洲現(xiàn)代生物多樣性是中新世產(chǎn)生的結(jié)論提前了約2000萬(wàn)年。綜合古高度數(shù)據(jù)和區(qū)域資料，該研究認(rèn)為，橫斷山在3400萬(wàn)年前已經(jīng)形成了和現(xiàn)今海拔類似的高山森林景觀，萌生了以香格里拉為代表的橫斷山生物多樣性熱點(diǎn)。
“該研究可以更好地了解季風(fēng)對(duì)未來(lái)全球變化的敏感性，以及如何影響生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能。”論文共同作者、英國(guó)開放大學(xué)教授Robert A. Spicer說(shuō)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.10.006
科研人員采集動(dòng)植物化石 中科院青藏所供圖
中始新世熱魯化石植物群（4500–4000萬(wàn)年前） 中科院青藏所供圖
藏東熱魯盆地中晚始新世古生態(tài)環(huán)境復(fù)原圖 中科院青藏所供圖
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