从化石中窥见青藏高原剧变史

青藏高原是世界屋脊、亚洲水塔，是地球第三极，是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地，也是中华民族特色文化的重要保护地。
青藏高原缘何成为生物多样性演化中的重要枢纽？在考古与遗传视角下，青藏高原人群有怎样的起源与演化历史？青藏高原隆升与植物多样性演化有怎样的关系……弄清这些问题，犹如攀登珠峰的步履，每一步都充满艰辛。
不久前进行的2023“巅峰使命”珠峰科考中，中国科学院西双版纳热带植物园研究员苏涛以及中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员尚庆华等人，在喜马拉雅极高海拔地区相继有了重大发现。

加布拉化石点重露真容

卓奥友峰海拔8201米，是世界第六高峰，位于喜马拉雅山脉中段，其五条山脊常年积雪，四周雪峰林立，层峦叠嶂，十分壮观。

1973年，第一次青藏科考开始。中国科学院植物研究所的徐仁、孔昭宸等老一辈科学家，在卓奥友峰北坡一个叫加布拉的地方，曾报道西藏云杉的球果化石。当时条件有限，没有详细记录，也没有后续调查研究，这个化石点成为古生物学界的一个谜。

加布拉化石点究竟在哪里？新时代的科学家能否接力前贤，有新的突破？

“第二次青藏科考是第一次科考的延续和深入。生物的分布、形态等都与周围的环境密切相关，因此古生物化石不但是生物演化的重要证据，也是认识地质时期环境与气候变化的重要研究材料。”苏涛告诉科技日报记者，珠峰地区具有海陆不同地质时期的化石，是珠峰地区沧海桑田的关键证据。

5月的卓奥友峰下，寒风凛冽，冰雪茫茫。长期以来，冰川运动形成的冰碛物，改变着地表，增加了寻找化石点的难度。到达珠峰北坳的大冰壁附近时，苏涛团队克服极度高寒和缺氧，采集到30余份极高海拔地区的珍贵样品。在一处海拔5000米的河滩边的陡峭悬崖上，队员们不停地“扫描”着每一寸灰土、每一块岩石。随着搜索面积扩大，柏科、莎草科、水生植物等化石陆陆续续露出来。

“这个地层其实是在水下形成的，可能是三叠纪时期的一个湖泊。湖泊里面的泥沙都非常细腻，所以可以把柏树的枝条甚至是一些动物的精细结构都保存下来。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员王维分析说。经过两个多小时的搜寻，队员张鹏杰一锤敲下，一对精美的鱼鳍化石出现在科考队员眼前，无疑是发现云杉针叶之后的又一个重大惊喜——这或是这个地层里的第一件脊椎动物化石。

“第一次青藏科考的前辈曾发现了不少植物化石，比如云杉的球果，我们在这里虽然没有找到球果，但是找到了云杉的针叶，还有其他植物化石。”苏涛说，历经50年，卓奥友峰北坡的加布拉化石点重露真容。科考队员希望通过采集的岩石样品中的锆石，并结合化石证据测定加布拉化石点的绝对地质年代，进一步深入研究。

“复原”青藏高原隆升历史

孢粉学是以植物的孢子和花粉为主要研究对象的一门学科。沉积地层中丰富的孢粉，可为古生物学家和考古学家提供气候、植被等方面的最直观、准确的信息。

在2023“巅峰使命”珠峰科考实施之初，苏涛等人经过一周的高原适应性训练后，从海拔5200米的珠峰大本营出发，沿着东绒布冰川徒步向上攀登至海拔6500米。为节省体力，他们先攀爬到位于海拔6500米的最高采样点，在下山过程中，按照每隔100米为一个海拔梯度进行表土及冰雪样品的孢粉采集。

从2011年第一次踏足青藏高原起，12年间，苏涛踏上这里的土地多达30次，在海拔4500米以上的地区野外工作时间累计超过350天。近年来，苏涛团队的系列研究多次入选中国古生物学年度十大进展。

“孢子主要是一些蕨类、苔藓、真菌等结构比较简单的生物的繁殖器官；花粉则来自裸子植物和被子植物，它们都非常小，但可以从中揭秘植被面貌以及古气候和古海拔等信息。”苏涛说，通过孢粉研究，可以揭示普遍的生态规律，从而推测过去的生态特征。

队员们认真采集封存的样本，带回去后可在光学显微镜、扫描电镜下，显露多姿多彩的形态，为物种鉴定提供依据。研究人员从而确定这些不同海拔的孢粉组合特征。

5月3日至17日，苏涛和科考队员在海拔约4600米的佩枯措第四纪地层开展系统性考察，采集到孢粉和测年样品共计50余份，并在卓奥友峰海拔5000—5200米的地区发现了保存完好的新近纪沉积地层，采集到植物大化石100余份，孢粉及地化样品200余份。

结合此前已经采集到的2700多个点位的青藏高原现代表土孢粉样品，他们希望组建起青藏高原现代表土孢粉数据库，通过探讨极高海拔地区孢粉传播与扩散过程等模式，进一步从古生物学角度恢复青藏高原的隆升历史。

鱼龙化石见证沧海剧变

在2023“巅峰使命”科考中，另一大惊喜来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所青藏科考队发现的喜马拉雅鱼龙化石。鱼龙类有的长达十余米，是地球历史上最早出现的具有超大体型的脊椎动物，目前人们对其知之甚少。

“了解这种晚三叠世诺利期的大型鱼龙的形态特征，推测其生活习性，如食性、游泳能力等，可以复原当时海洋生产力水平，了解地质时期大型海洋生物生活与环境的关系及其协同进化。”尚庆华说，喜马拉雅鱼龙还是目前已知的最凶猛的超大型海洋生物之一，极具“明星光环”。

20世纪60年代，古生物学家曾在喜马拉雅区域发现了分散保存的鱼龙的局部骨骼，记述比较笼统，没有具体经纬度，地名也有变动，所以科考队员无法确定其具体是产于曲龙共巴组的哪一个层位，只能根据资料来推测化石点的大致区域。

“能再次发现喜马拉雅鱼龙，是每个到青藏高原科考的古脊椎所人的梦想吧！大家交流并汇总各自的发现和经验，直达目标层，在目标层上下分散开，逐层搜索。”尚庆华说，今年初，他们先在聂拉木地区开展工作，后来转到定日地区。在定日南部剖面上的第一块鱼龙骨头，是队员李强发现的，队员吴飞翔在上部层位也有了发现，她自己随后在更上部也发现了鱼龙骨头。“这次能够发现鱼龙化石，不是说我们运气好，而是前期多次野外踏勘工作的积累，以及多个方向的研究力量联合起来才获得了最终突破。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所所长、研究员邓涛说，在第二次青藏科考的支持下，从2019年起，古脊椎所每年都有不同研究方向的分队到这里科考。

这次科考队员至少在曲龙共巴组中、上部的三个层位上发现了骨骼碎片，三个层位代表三个不同的时间段。“它们肯定属于不同的个体。虽然都是碎的骨头，但一些可以识别出的肋骨和椎体的特征表明，它们无疑属于大型的鱼龙。目前我们暂时将其归入喜马拉雅鱼龙属。”尚庆华说。

接下来，科考队员们将确定这些骨骼材料的类型，准备做切片，开展骨组织学等后续研究，解释鱼龙的生长过程、年龄。

“与鱼龙化石相伴生的大量菊石、双壳等化石，也为了解三叠纪古海洋生态系统提供了更多的信息。”尚庆华说。此外，在剖面上系统采集的岩石样品，将用于开展沉积学和地球化学分析，以了解更多的特提斯喜马拉雅古海洋环境信息。    

（来源：科技日报）