很巧,2020年12月8日我国与尼泊尔共同宣布珠穆朗玛峰最新高程8848.86米,同日,我们发现西藏4700万年前的“香格里拉”的论文《A Middle Eocene lowland humid subtropical“Shangri-La” ecosystem in central Tibet》在美国科学院院刊(PNAS)在线发表。
就像今天傲视群峰的珠穆朗玛两亿多年前曾是鱼龙和旋齿鲨的家园一样,珠峰以北的茫茫高原也曾是林草丰茂,鸟语花香的“世外桃源”。
西藏中始新世蒋浪生物群复原图
1933年,英国作家詹姆斯·希尔顿(James Hilton)出版了著名小说《消失的地平线》,书中描绘了一个隐藏在青藏高原的秘境,取名 “香格里拉”。然而,小说终究不是现实,青藏高原平均海拔超过4500米,是一片广袤而荒芜的高寒之地,现在当然不会有这样的地方。然而,千万年前的高原是什么样子?我们古生物科考队花了十余年的时间,在青藏高原做了大量的野外工作,四处奔走,努力探寻,终于在高原的中心地带找到一个鸟语花香的史前“香格里拉”!科考队要在高原找寻化石,除了地层出露面积太大外,还面临着高原缺氧、交通不便、紫外线强等很多实际困难。我们这支队伍经过多年野外工作,在青藏高原中部的伦坡拉盆地,先后发现了近无角犀、西藏始攀鲈、西藏似沙巴棕等一大批重要的化石,展现了距今2500-2000万年前青藏高原中部古近纪-新近纪之交一派生机盎然的景象。但是,比这更早的时候又是怎样的景观呢?继2011年发现一些零星的植物化石以来,2016年,我们在与伦坡拉盆地相邻的班戈盆地牛堡组地层中,发现了十分丰富的动植物化石。化石产地(灰白层位,班戈县蒋浪,现今海拔4850米)如何才能在辽阔的青藏高原找到化石呢?我们有三件“宝贝” 。其一是地质图:这就是“寻宝图”,每幅地质图都详细标明了这个地区的岩石特征和地质时代,找准了地质图上我们要寻找的地层分布范围,就可以大致圈定我们的工作目标;其二是无人机:为我们提供了独特的视角,放飞到上百米的高空,地层出露情况一览无余,掌握地形特点,设计工作方案;当然,大多数化石点车不能到达,最终还得靠我们的双腿来踏勘,这是我们的第三件宝,沿着地层出露的地方敲敲打打,寻找潜在的化石层位,有时一走就是大半天。由于野外工作往往在偏远的地区,我们通常住在藏民家,早、晚餐还好办,午餐就是个难题了。我们曾尝遍了各类食品,方便面、压缩饼干、自热米饭、火腿肠、沙琪玛等,这些食物三两天还能勉强应付,时间一长大伙就没胃口吃了。近两年,我们索性把煤气灶搬到发掘现场,和我们多年一起走南闯北的司机兼大厨罗师傅支起高压锅,中午准时会有热气腾腾的饭菜备上,大伙的体力得以很快恢复。小伙伴们开饭啦,今天的大餐依然是杂锅菜配香喷喷的白米饭!这里四季都没有下雨一说,要是夏天就是冰雹了,如果吃完午饭赶上一场倒好,收集起来放在碗里晃晃,高效洗碗,真是天然又环保!如果你觉得碗底油腻多了,先用地上被紫外线杀过菌的沙子搓一遍也是好办法!去油污,没有比紫外线消过毒的沙子更好用的了!(吴飞翔 摄)化石点海拔接近5000米,含氧量不到西双版纳的一半,走起路来都很喘,更别说是要挖坑、敲化石了!所以衷心感谢当地政府和藏民给予的热心帮助,帮助我们圆满完成每次的科考任务。当地老乡每人领一把地质锤,成为我们挖化石大军的一员。他们非常聪明,经过简单的培训之后,个个都是敲化石的能手了!切石神器(中)伴随我们多年一起走高原,有了它,标本就能大小厚薄恰到好处,运输过程中不易破损,也可以节省不少运费我们野外考察最大的乐趣当然是敲化石,因为你永远不知道下一榔头敲开岩石会有怎样的惊喜,这种惊喜有时候最先来自藏族老乡。每天都有老乡手捧化石,异常兴奋地向我们奔来,用不太流利的汉话喊道:“喂,老师,这是什么?!这是什么?!”这也往往是见证新发现的时刻。有时候,老乡会问:“为什么石头里会有树叶子?”,真是个好问题啊!这正是我们长途跋涉来到这里要追索的问题!就这样,经过5、6年的努力,我们古生物科考队在青藏高原中部的班戈县蒋浪采集到大量化石材料,一步步走近那个神秘的 “香格里拉”。对于古生物研究而言,没有地质年代的约束,就有可能像穿越剧,把明朝的故事搬到唐朝去讲了。通过不断向其他地质学同行学习,我们也越来越注重化石层地质测年的工作。通过多次野外,我们在产化石的同一套地层中,最终发现了可用于确定地层年代的岩石样品,经过放射性同位素定年,测得蒋浪植物群年代约为4700万年(中始新世)。这些采集到的植物化石中,包含种子、果实、叶片、地下块茎,甚至花等不同的植物部位。经过深入的形态学对比研究,共划分出了70个形态类型,在青藏高原新生代地层中发现种类如此丰富的植物群,这还是头一回。种类众多的植物化石,看看你能认识几种?(论文中有详解)更令人惊喜的是,不少植物种类,如兔耳果、椿榆、金鱼藻、臭椿等,都是这些类群在青藏高原甚至亚洲最早的化石记录。一些种类,如翼核果族,甚至是该类群目前已知的全球最早的化石记录。这些化石类群的发现,表明这里是青藏周边地区植物多样性的重要源头之一。明星化石—兔耳果(Tang et al., 2019),因为长有一对狭长的翅,好似兔子耳朵而得名和同时期的植物群比较我们发现,青藏地区在中始新世与北半球其他地区共有很多植物类群。其中,和美国绿河生物群的物种相似度最高,其次是德国麦瑟尔生物群,例如兔耳果、臭椿、椿榆在三个植物群中同时出现,说明当时青藏地区与北半球的其他地区存在密切的交流。蒋浪植物群(上排)和美国绿河植物群(下排)有着很高的相似度什么样的植物生活在什么样的环境里,所以植物化石可以指示远古时代的气候环境。通过植物群古气候定量分析可以知道,中始新世青藏高原中部存在温暖湿润的季风气候,年均温约为19度。利用热力学原理重建了植物群的古海拔,表明当时青藏高原中部存在着一个海拔不超过1500米的东西向中央谷地,南北两侧分别是冈底斯山和羌塘山脉,这也得到了模型模拟结果的支持。结合古生态组前期发表的棕榈化石证据,中央谷地在经历了2000余万年之后,由于北向挤压和剥蚀填充,到了中新世开始才逐渐形成现在的高原。A 白垩纪中期,冈底斯山和羌塘山脉(唐古拉山脉)就已经形成;B 始新世中期,由于印度板块向北俯冲,冈底斯山和羌塘山脉之间存在一个海拔不超过1500米的中央谷地,此时的喜马拉雅山脉海拔还很低;C 现今的青藏高原和喜马拉雅山脉。我们的这些新发现打开了一扇窗,透过它我们可以认识青藏高原主体形成初期时的生物多样性面貌,也为探讨高原的形成过程提供了独立的生物学依据。这也让我们更加明白,青藏高原形成过程的并非一蹴而就,不同区块会有着不同的演变历史,这种差异性和复杂性,在今后的研究中,需要仔细考虑。古生物学研究,需要经历野外标本采集、化石修理与形态鉴定,以及数据分析及论文撰写与投稿,每一步都可能经历漫长的过程。这项工作历时5年最终定稿,在此特别感谢参与本项目的所有科考队员,以及给予我们青藏高原二次科考古生物科考队无私协助的当地政府和藏族同胞!我们会努力向前,不断攀登,继续讲述青藏高原的故事,回望那里千百万年来的沧桑巨变。