閱讀大地的“天書”
——青藏高原化石采集考察雜感

文 周浙昆

閱讀大地的“天書”
——青藏高原化石采集考察雜感

文 周浙昆

我之所以堅(jiān)持再上高原，就是因?yàn)槲矣X得必須親自到化石產(chǎn)地去傾聽“遠(yuǎn)古的呼喚”，親啟幾頁(yè)記錄數(shù)千萬(wàn)年來(lái)高原滄桑巨變的天書，才能獲得研究的靈感。

大約5500萬(wàn)年前，印度板塊和歐亞板塊發(fā)生碰撞，開啟了青藏高原滄海桑田的巨變。青藏高原的隆升改變了亞洲的地形地貌、水系格局與大氣環(huán)流。巨大的環(huán)境變化，必然深刻影響曾經(jīng)生活在青藏高原的動(dòng)物、植物和微生物。保存在地層中的各類化石，見證了地球環(huán)境的演變及其對(duì)生物區(qū)系的影響，仿佛是一本神秘的“天書”，等待著古生物學(xué)家去解讀。

為了閱讀這部“天書”，我們的研究團(tuán)隊(duì)自2011年起持續(xù)不斷地開展了對(duì)青藏高原植物化石的考察和采集，分別在青藏高原不同地區(qū)、不同地質(zhì)時(shí)代的地層中采集到了近萬(wàn)件植物化石。這些化石帶來(lái)了大量的信息，將會(huì)改變?nèi)藗儗?duì)青藏高原植物區(qū)系演替和古環(huán)境變遷的認(rèn)識(shí)。比如，我們?cè)谖鞑貣|南部芒康海拔3900米的距今約3600萬(wàn)年前的地層中，發(fā)現(xiàn)了如今僅僅分布在亞熱帶常綠闊葉林的青岡化石（圖1）。這暗示著在3600萬(wàn)年前，芒康曾經(jīng)存在亞熱帶常綠闊葉林的森林類型。再比如，我們?cè)诓乇蓖頋u新世地層中發(fā)現(xiàn)了椿榆的化石（圖2），這是一個(gè)僅在北美和歐洲古近紀(jì)有分布的滅絕類群，它暗示著青藏高原植物區(qū)系與北半球植物區(qū)系的聯(lián)系。這些材料就在實(shí)驗(yàn)室，我隨時(shí)可以去看它們，但是未能親自去化石產(chǎn)地看看，總有一種未能讀到“原著”的缺憾。往年每每研究組整裝待發(fā)的時(shí)候，對(duì)我的內(nèi)心都是巨大的沖擊和煎熬。每次我都暗下決心，下一次我一定要參加，但每一個(gè)下一次到來(lái)的時(shí)候，都因各種原因?qū)⑾Ｍ耐杏诹硪粋€(gè)下一次。

今年，國(guó)家啟動(dòng)了第二次青藏高原科學(xué)考察，我們研究團(tuán)隊(duì)也承擔(dān)了考察任務(wù)。8月19日，第二次青藏高原科學(xué)考察的啟動(dòng)儀式在拉薩舉行，劉延?xùn)|副總理宣讀了習(xí)總書記的賀信。說(shuō)起來(lái)，這是今年我從事的研究領(lǐng)域第二次聽到總書記的賀信了，第一次是在深圳國(guó)際植物學(xué)大會(huì)。啟動(dòng)儀式之后，古生物組出發(fā)前往藏北進(jìn)行考察。古生物組這次一行5人，有古脊椎所吳飛翔博士，來(lái)自西雙版納熱帶植物園的蘇濤、星耀武、劉佳和我。蘇濤和星耀武曾經(jīng)是我的學(xué)生，現(xiàn)在他們都是研究所的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人了。蘇濤是古生態(tài)組的組長(zhǎng)，也就是我的領(lǐng)導(dǎo)。劉佳是李吉均院士的博士生，剛剛加入研究組。蘇濤在出發(fā)前問(wèn)我這一次去不去，我說(shuō)去。雖說(shuō)是答應(yīng)了，但心里還是有幾分忐忑，一是我已經(jīng)61歲了，是否還能承擔(dān)平均海拔在4000米以上化石點(diǎn)的考察和作業(yè)，二是太太近來(lái)鳳體有恙，需要陪伴。老牛自知夕陽(yáng)晚，我知道此時(shí)不行，恐怕今后就真的不行了。下了決心以后，我就試著和太太商量，結(jié)果她一如既往地支持我的工作，這次青藏考察終于得以成行。

倫坡拉是我們這次青藏高原考察的重點(diǎn)。倫坡拉位于藏北的那曲地區(qū)，海拔高度為4800米，周邊的植被為荒漠草甸，盆地邊緣露出一套新生代的地層，被稱為牛堡組和丁青組，在這套新生代地層中產(chǎn)有大量化石。Rowley和Currie等 人 2006在《Nature》上發(fā)表了一篇文章，他們分析了倫坡拉盆地下部牛堡組泥質(zhì)鈣土中的微晶碳酸鈣結(jié)核氧同位素平均值, 并通過(guò)現(xiàn)代喜馬拉雅山前降水氧同位素對(duì)比并參考緯度、海拔、溫度和海岸線距離等因素，推測(cè)倫坡拉盆地在中晚始新世就已經(jīng)達(dá)到了4850米的高度，而上部丁青湖組（漸新世）的古高度為 4260米。我們團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所（簡(jiǎn)稱古脊椎所）合作，已經(jīng)連續(xù)兩年對(duì)倫坡拉盆地進(jìn)行了考察采集，獲得了大量動(dòng)植物標(biāo)本。從目前已經(jīng)獲得的化石材料看，倫坡拉盆地不可能在古近紀(jì)就已經(jīng)達(dá)到了4000米以上的高度。古脊椎所吳飛翔博士的團(tuán)隊(duì)在倫坡拉盆地晚漸新世的地層中發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了攀鱸化石（圖3）。攀鱸（圖4）與水族館里常見的斗魚、天堂魚等同屬攀鱸亞目，是一種小型淡水魚，主要分布于我國(guó)南方、馬來(lái)西亞、印度和西非等地。攀鱸的鰓腔內(nèi)長(zhǎng)有由鰓骨特化而成的結(jié)構(gòu)如花朵一般的迷鰓（labyrinth organ）。迷鰓表面覆蓋著呼吸上皮，有著豐富的毛細(xì)血管，而且不同于其他正常的鰓，通過(guò)迷鰓的血液經(jīng)由靜脈回流到心臟，所以，該器官的功能與陸生脊椎動(dòng)物的肺類似，但必須保持其濕潤(rùn)。憑借這一器官，攀鱸可以直接呼吸空氣中的氧氣,傳說(shuō)有人見過(guò)攀鱸翻越陸地，爬上一種生長(zhǎng)在印度的棕櫚樹，吸食這種棕櫚樹上含有酒精成分的果汁，然后再爬回到水中。這個(gè)傳說(shuō)的真實(shí)性有待證實(shí)，但是迷鰓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，擠占了鰓腔很大的空間，而用于水中呼吸的鰓因此大大萎縮，以致于不能滿足魚體存活所需要的氧量，所以攀鱸必須經(jīng)常將頭伸出水面，吞吐空氣，否則它們會(huì)因缺氧而“暈厥”甚至“溺斃”；攀鱸常在雨后爬出水面，在濕潤(rùn)的地面“行走”甚至“上樹”則是肯定的。在西藏發(fā)現(xiàn)的化石攀鱸也有迷鰓，而且其發(fā)育程度更接近于在空氣中呼吸能力最強(qiáng)的亞洲攀鱸。這些特征說(shuō)明西藏的化石攀鱸具有類似于現(xiàn)代攀鱸的生理特征與生態(tài)習(xí)性，指示著溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境，它們所棲息的地方可能是較為局限的淺靜水體。這與今天化石產(chǎn)地高海拔（近5000米）、強(qiáng)紫外線輻射、水體低溫（年均溫約-1.0 ℃）流動(dòng)性強(qiáng)而溶氧量較高的環(huán)境截然不同（關(guān)于攀鱸的描述來(lái)自于古脊椎所吳飛翔博士）。換言之，地史時(shí)期生活在倫坡拉的攀鱸的生活環(huán)境與今天倫坡拉的環(huán)境有著天淵之別，對(duì)比最近緣的攀鱸魚分布的環(huán)境和海拔高度，吳飛翔博士等人得出了倫坡拉盆地在晚漸新世海拔高度約為1000米的推論。

圖1.青岡化石

圖2.椿榆化石

圖3.攀鱸化石

圖4.現(xiàn)代攀鱸

在倫坡拉盆地發(fā)現(xiàn)攀鱸的化石產(chǎn)地，植物化石也有重要發(fā)現(xiàn)。我們研究團(tuán)隊(duì)在倫坡拉進(jìn)行了兩年的采集，發(fā)現(xiàn)了大量植物化石。從植物化石的組合來(lái)看，這是一個(gè)亞熱帶環(huán)境的植物群落。特別值得一提的是，在去年的考察中，我們發(fā)現(xiàn)了一枚近一米長(zhǎng)的棕櫚化石。除極少極端情況外，棕櫚科植物總體上分布在熱帶或亞熱帶。攀鱸和棕櫚的發(fā)現(xiàn)，幾乎可以確定這些生物曾生活在一個(gè)溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境，也就是說(shuō)，魚類和植物化石的發(fā)現(xiàn)都不支持Rowley 和 Currie利用同位素重建的古海拔的結(jié)果。

然而，要想讓我們的結(jié)果有更大的說(shuō)服力，更豐富的化石材料就顯得尤為重要，這樣一個(gè)一個(gè)“孤證”相互支撐，就形成一個(gè)強(qiáng)有力的證據(jù)鏈。去年蘇濤帶領(lǐng)研究組在藏北就有非常精彩的發(fā)現(xiàn)，這一次我們也希望有所收獲。這里的化石產(chǎn)地海拔超過(guò)4800米，人在這里工作非常辛苦，在低海拔的一些常規(guī)動(dòng)作如下蹲、起立、快走，在這里都會(huì)異常艱難，氣喘吁吁。但是隨著一塊塊精彩化石的發(fā)現(xiàn)，我們忘乎一切，蹲不住就干脆趴在地上采集。最有意思的發(fā)現(xiàn)當(dāng)屬兔兒果。記得去年蘇濤野外考察中，在電話中用顫抖的聲音告訴我，“周老師，我們發(fā)現(xiàn)了龍腦香的化石！”并傳給我兩張照片。如果在西藏發(fā)現(xiàn)龍腦香化石，那一定是一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)。記得當(dāng)年的墨脫考察任務(wù)之一，就是要確定墨脫是否有龍腦香林。蘇濤雖然年輕但十分穩(wěn)重，我理解為什么他這一次不淡定的原因：龍腦香是熱帶雨林的標(biāo)志樹種，如果真是發(fā)現(xiàn)了龍腦香化石，幾乎可以肯定青藏高原曾經(jīng)有過(guò)熱帶雨林。我認(rèn)真檢查了蘇濤發(fā)來(lái)的照片，發(fā)現(xiàn)照片中的化石確實(shí)有幾分像龍腦香的翅果，但仔細(xì)辨認(rèn)可以確定不是。龍腦香的果實(shí)表面是光滑的，而我們的化石有幾道棱；龍腦香的翅是由兩枚花萼增大而成，而其他萼片還能看到；化石的翅果直接從果實(shí)的頂端長(zhǎng)出，沒有其他宿存的萼片。經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)滅絕的類群，著名古植物學(xué)家Steve在美國(guó)古新世和始新世的地層中發(fā)現(xiàn)過(guò)同樣的翅果。Steve認(rèn)為這是一個(gè)滅絕的類群，將其命名為兔兒果（Lagokarpos）,根據(jù)形態(tài)特征可以歸屬到蓮葉桐科，而且在美國(guó)中始新世以后，就再也沒有發(fā)現(xiàn)過(guò)類似的化石。雖然否定了龍腦香的可能，但是卻帶來(lái)了一個(gè)不亞于發(fā)現(xiàn)熱帶雨林的驚喜，為什么在美國(guó)和青藏高原在5000多萬(wàn)年前分布著同樣的植物？在青藏高原兔兒果存活了多久？這些秘密等著我們?nèi)ソ獯a。

10天的考察稍縱即逝，我們卻滿載而歸。青藏高原對(duì)于我來(lái)說(shuō)充滿了誘惑，而我對(duì)高原的特殊環(huán)境也有著足夠的敬畏，每次出發(fā)前都有著幾分擔(dān)心，擔(dān)心自己突然感冒，擔(dān)心到了高原會(huì)不適應(yīng)，盡管這樣的事情一次也沒有發(fā)生。此番再上高原，又是深入高原腹地，且已年逾六旬，擔(dān)心更甚。高原反應(yīng)如頭疼、失眠和食欲減退等都沒有出現(xiàn)在我的身上。盡管偶而晚上睡眠時(shí)斷時(shí)續(xù)，總體上能夠睡好，胃口也沒有受到大的影響。盡管工作中非常疲勞，但是睡一個(gè)晚上第二天醒來(lái)體力就已恢復(fù)，還能接著干。你在高原堅(jiān)持下來(lái)，高原也必不辜負(fù)你，定然賜你驚喜。大自然的鬼斧神工賦予你靈感，遼闊的高原撞開你的胸懷，一個(gè)個(gè)清澈透明得令人心悸的措（藏語(yǔ)的湖），蕩滌著你的心靈。我們這個(gè)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室是在大自然里，一個(gè)科研人員不到實(shí)驗(yàn)室，如何指望出成果？我之所以堅(jiān)持再上高原，就是因?yàn)槲矣X得必須親自到化石產(chǎn)地去傾聽“遠(yuǎn)古的呼喚”，親啟幾頁(yè)記錄數(shù)千萬(wàn)年來(lái)高原滄桑巨變的天書，才能獲得研究的靈感。現(xiàn)在看來(lái)，的確不虛此行。

（作者為中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所研究員）