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青藏高原曾生活24吨重的巨犀

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青海新闻网·青海新闻客户端讯 如果你看过电影《冰河世纪》,猛犸象、剑齿虎你一定不会陌生,它们都属于冰期动物,可惜它们都已经灭绝了。不过也有一些冰期动物存活了下来,比如雪豹、老虎、狮子等猫科动物就是它们的后代。

冰河时期,地球上生活着众多的哺乳动物,它们都起源于哪里?又是怎么样演化的呢?中国科学院古脊椎与古人类研究所所长邓涛为您讲述其中的证据。

邓涛说,传统认为,冰河时代的动物起源于北极,随着冰期的来临,逐渐迁移到低纬度地区。但我们这些年来的研究表明,冰期动物是起源于青藏高原。

生物的生存和繁衍与环境密切相关

看过《冰河世纪》系列电影的人都知道,冰河世纪的动物有一个显著特点,就是它们都是耐寒的,而耐寒就必须要长长毛,比如猛犸象就是最为典型的冰河时期的动物。此外还有披毛犀,它们身披长毛的形象也成为冰河时期的符号性标志。现在青藏高原的牦牛,长有长毛也是出于抵御严寒的需要。

从距今约10万年开始的末次冰期是披毛犀-猛犸象动物群最繁盛的时期,它们在1万年前冰期结束、暖期开始时绝灭了。它们之所以灭绝,最为主要的原因之一就是不能适应越来越热的气候。此外一个重要原因就是在1万年左右时人类进入新石器时代后狩猎能力提高所致。究竟哪个才是首要的因素,现在科学界也还没有定论。

生物的演化总是有一个起源中心,因为我们知道某一类生物总有一个共同的祖先。大家有没有想过一个问题,这些适应于冰雪环境的动物是从哪里起源的呢?此前这一直是一个科学之谜。科学界推测这些冰期动物起源于北极圈地区,因为欧亚大陆的北部一直是十分严寒的地带,此后随着冰期的加强逐渐向南迁移。从学术和常识的角度看,这是一个非常合理的解释,但由于证据的缺乏,长期以来既无法被证实,也无法被否定。

譬如按照原来的理论,200多万年前大量的披毛犀是应该生活在靠近北极圈的地方,但是在甘肃的一个地方,远远要比内蒙古更靠南的地方找到了它的化石,跟原来大家认为这些动物是从北往南迁徙的并不一样,怎样来解释这样的事情?我们想原来大家认为的这些动物的祖先是在北极起源再向南扩散可能不对。那它们的起源地又在哪里呢?

原来大家认为这些动物的祖先住在北极圈附近,现在青藏高原的那些耐寒动物,是北极圈那些动物的祖先往南走的时候,最后留在了高原上。有没有可能刚好相反?也就是这些动物的祖先本来就是在青藏高原?因为在比260万年更早的时候,全球也跟我们今天一样处在变暖的时期,而那个时候青藏高原会很冷,它们的祖先会在高原上吗?从进化论的角度而言,适者生存,青藏高原寒冷环境中的动物更具有环境适应能力,在地球变冷以后它们走下青藏高原向全球扩散是有可能的。

冰期动物起源于青藏高原

通过文献研究和实地考察,我们选中了青藏高原阿里地区札达县的札达盆地。这是一个比较低的盆地,海拔3000多米,这个盆地600万年以后的地层中有很多化石,上个世纪70年代中国科学院组织的第一次青藏高原科考,在这里发现了长颈鹿的一排牙齿化石。研究表明在距今500万年以前,长颈鹿还在这个地方生活,这是不是很神奇?

这些年,我们在这里发现了已知最原始的披毛犀及其共生的其他寒冷适应性动物化石。由此证明,冰期动物的“极地起源”假说实际上是南辕北辙,判断错了它们的迁徙扩散路线。

通过一些化石材料,我们认为冰期动物群的一些成员在第四纪之前已经在青藏高原上演化发展,也就是说青藏高原才是它们最初的演化中心。在370万年前冰期尚未出现之时,冬季严酷的高海拔的青藏高原已经成为一片冰雪世界,为动物提供了特殊的“训练基地”,使它们形成对寒冷气候的预先适应。随着冰期在260万年前开始显现,西藏披毛犀等一些耐寒动物离开高原地带,经过一些中间阶段,最后来到欧亚大陆北部的低海拔高纬度地区。

青藏高原为何成动物的摇篮

可能很多人心中存在着巨大的疑问,青藏高原环境这么恶劣,为何会成为这么多动物的摇篮?

要很好地理解这一问题,得了解一下青藏高原的地质变迁。众多的研究已经证实,在距今2亿多年前的三叠纪时期,青藏高原今天所处的地区还是一片汪洋大海。喜马拉雅山脉分布着三叠纪的海相灰岩,20世纪70年代青藏高原第一次综合科学考察中,古生物学家在此发现了喜马拉雅鱼龙和珠峰中国旋齿鲨的化石。

中生代泛大陆解体之后,分离出来的印度板块以较快的速度向北漂移,终于在新生代初期与欧亚大陆发生碰撞,成为近5亿年来地球历史上发生的最重要造山事件,青藏高原开始逐渐形成。

青藏高原的隆升过程不是匀速的运动,也不是一次性的猛增,而是经历了不同的阶段。它的每次隆升都使高原地貌得以演进,而生物对气候环境的变化极其敏感,青藏高原隆升对气候环境所造成的巨大影响必定会反映在该地区生物群的演替上。

近年来,我们在青藏高原的考察和研究获得了一系列重要的发现,从生物演化的角度清晰地描绘出青藏高原的隆升过程和影响效应。在这种变迁中,青藏高原也成了众多动物繁衍和演化的摇篮。

在2600万年前的时候,青藏高原的高度在2000米左右,高原上还生活着热带的鱼类和热带的植物,还有很多大型的动物,比如巨犀,它的体重有24吨,可能大家也没有什么概念,24吨有多大?今天的大象有两种,亚洲象和非洲象。大家知道亚洲象比非洲象要小,而非洲象最大的个体体重会达到6吨。巨犀有4头非洲象那么大,然而那个时候它可以在高原的南边和北边很自由地迁徙,因为当时整个青藏高原的地势还不足以阻碍大型动物的交流。

到了距今2300万年到530多万年的中新世,继续隆升的青藏高原上升到3000米左右,这已成为当时铲齿象、巨犀等哺乳动物交流的屏障。我们在伦坡拉盆地现今海拔4624米的早中新世段地层中还发现了犀科化石,材料为肱骨远端,通过研究我们推测这种犀牛在伦坡拉盆地的生活环境上限接近海拔3000米。

在阿里地区札达盆地的上新世地层中我们也发现了札达三趾马的骨架化石,重建的运动功能显示其具有快速的奔跑能力和持久的站立时间,而这样的特点只有在开阔地带才成为优势。这意味着喜马拉雅山脉至少自中新世以来已经形成并产生植被的垂直分带,此地的开阔草原地带只存在于植被垂直带谱的林线之上。

札达地区现代的林线在海拔3600米位置,而札达三趾马生活的距今460万年前,当时正处于上新世中期的温暖气候中,温度比现代高约2.5℃。按照气温直减率,札达三趾马生活时期札达地区的林线高度应位于海拔4000米处。札达三趾马骨架化石的发现地点海拔接近4000米,也就是说,札达盆地至少在上新世中期就已经达到其现在的海拔高度。

青藏高原隆升导致冰期动物走下高原

青藏高原在上新世达到现代高度后,其气候环境已具有冰冻圈的特点,必然导致生物群发生相应变化。我们在札达盆地上新世哺乳动物化石组合中发现的、已知最原始的披毛犀,证明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,而当时包括北极圈在内的广大地区正处于比今天还要温暖的环境中。

冰期动物的祖先在青藏高原高海拔环境下的严寒冬季得到“训练”,使其形成对后来第四纪冰期气候的预适应,因此最终成功地扩展到欧亚大陆北部的干冷草原地带。

譬如西藏披毛犀的生存时代为约距今370万年的上新世中期,它在系统发育上处于披毛犀谱系的最古老的位置,也是目前已知最早的披毛犀记录。随着第四纪冰期在距今260万年开始显现,西藏披毛犀离开高原地带,经过一些中间阶段,最后来到欧亚大陆北部的低海拔高纬度地区,成为中、晚更新世繁盛的猛犸象-披毛犀动物群的重要成员。

长期以来,科学家也一直在上新世和早更新世的极地苔原和干冷草原上寻找适应寒冷气候的第四纪冰期动物群的始祖,但并未获得成功。现在,我们的发现推翻了冰期动物起源于北极圈的假说,证明青藏高原才是它们最初的演化中心,我们也由此提出了冰期动物“走出西藏”假说。

老虎、狮子,它们的祖先也来自青藏高原

青藏高原上的雪豹是现在的明星动物,大家都很熟悉,如果现在去高原上的雪线附近寻找,用红外相机有机会拍到它们。在札达盆地500万年的地层里面,也就是跟披毛犀在一起的地层里面,现在已经找到了雪豹祖先的化石。

但是需要知道的是,它不仅仅是雪豹的祖先,而且是一些大型猫科动物共同的祖先,它们都从高原上起源,然后扩散到了世界各地。

这是因为雪豹的祖先在高原上已经有了耐寒的特点,所以它在冰河世纪到来以后就能够适应不同的环境,因此它成了很多狮、虎、豹这些大型猫科动物共同的祖先,其被命名为布氏豹。

布氏豹是目前已知全球最古老的豹类,它在札达盆地地层中分布的古地磁年龄范围在595-410万年之间,这一时段也代表了猫科动物的豹类在全世界的最早出现时间,表明豹类动物在晚中新世到上新世就已经存在于中亚,并且古地理学的分析结果指示这一支系的多元演化与青藏高原在晚新生代的隆升及其环境效应必然存在密切联系。

研究结论也得到分子生物学的支持

分子生物学的发展,也为我们的观点增添了佐证。譬如牦牛、藏野驴和盘羊3种大型有蹄类,强有力的分子生物学证据显示,其青藏高原的祖先种群产生了能够在晚更新世扩散到欧亚大陆北部的后代,其中盘羊以及牦牛的亲戚野牛,还跨过白令陆桥迁徙到北美。

另外研究发现,现代青藏高原哺乳动物群的多样性水平非常低,其中多数在高原上具有悠久的生活历史,至少可以追溯到上新世,因此证明它们在高海拔的高原范围内具有长期的适应过程,或者在更新世扩大了它们的分布范围,成为高纬度全北界(注:全北界是世界陆地动物区系分区之一,是最大的一个界,包括北半球除热带以外的全部陆地)动物群的重要成员。在极端的寒冷气候和稀薄空气中,青藏高原在上新世时期可能成为这些动物的适应基地。

当冰期来临时,北极和北方的生态环境开始扩展,青藏高原动物群由于已经具有了严寒环境的适应性,在与其他欧亚大陆北部甚至北美动物群的竞争中占据了优势地位,一些种类甚至还扩散到了世界各地。据《北京科技报》

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