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

我之所以堅持再上高原，就是因為我覺得必須親自到化石產(chǎn)地去傾聽“遠古的呼喚”，親啟幾頁記錄數(shù)千萬年來高原滄桑巨變的天書，才能獲得研究的靈感。

大約5500萬年前，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”，等待著古生物學家去解讀。

為了閱讀這部“天書”，我們的研究團隊自2011年起持續(xù)不斷地開展了對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)時代的地層中采集到了近萬件植物化石。這些化石帶來了大量的信息，將會改變?nèi)藗儗η嗖馗咴参飬^(qū)系演替和古環(huán)境變遷的認識。比如，我們在西藏東南部芒康海拔3900米的距今約3600萬年前的地層中，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，我們在藏北晚漸新世地層中發(fā)現(xiàn)了椿榆的化石（圖2），這是一個僅在北美和歐洲古近紀有分布的滅絕類群，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。這些材料就在實驗室，我隨時可以去看它們，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)的時候，對我的內(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，但每一個下一次到來的時候，都因各種原因?qū)⑾Ｍ耐杏诹硪粋€下一次。

今年，國家啟動了第二次青藏高原科學考察，我們研究團隊也承擔了考察任務(wù)。8月19日，第二次青藏高原科學考察的啟動儀式在拉薩舉行，劉延東副總理宣讀了習總書記的賀信。說起來，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，第一次是在深圳國際植物學大會。啟動儀式之后，古生物組出發(fā)前往藏北進行考察。古生物組這次一行5人，有古脊椎所吳飛翔博士，來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)是我的學生，現(xiàn)在他們都是研究所的項目負責人了。蘇濤是古生態(tài)組的組長，也就是我的領(lǐng)導。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)前問我這一次去不去，我說去。雖說是答應(yīng)了，但心里還是有幾分忐忑，一是我已經(jīng)61歲了，是否還能承擔平均海拔在4000米以上化石點的考察和作業(yè)，二是太太近來鳳體有恙，需要陪伴。老牛自知夕陽晚，我知道此時不行，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。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, 并通過現(xiàn)代喜馬拉雅山前降水氧同位素對比并參考緯度、海拔、溫度和海岸線距離等因素，推測倫坡拉盆地在中晚始新世就已經(jīng)達到了4850米的高度，而上部丁青湖組（漸新世）的古高度為 4260米。我們團隊和中國科學院古脊椎動物與古人類研究所（簡稱古脊椎所）合作，已經(jīng)連續(xù)兩年對倫坡拉盆地進行了考察采集，獲得了大量動植物標本。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就已經(jīng)達到了4000米以上的高度。古脊椎所吳飛翔博士的團隊在倫坡拉盆地晚漸新世的地層中發(fā)現(xiàn)并報道了攀鱸化石（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，主要分布于我國南方、馬來西亞、印度和西非等地。攀鱸的鰓腔內(nèi)長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，有著豐富的毛細血管，而且不同于其他正常的鰓，通過迷鰓的血液經(jīng)由靜脈回流到心臟，所以，該器官的功能與陸生脊椎動物的肺類似，但必須保持其濕潤。憑借這一器官，攀鱸可以直接呼吸空氣中的氧氣,傳說有人見過攀鱸翻越陸地，爬上一種生長在印度的棕櫚樹，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。這個傳說的真實性有待證實，但是迷鰓結(jié)構(gòu)復雜，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，否則它們會因缺氧而“暈厥”甚至“溺斃”；攀鱸常在雨后爬出水面，在濕潤的地面“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的亞洲攀鱸。這些特征說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)習性，指示著溫暖濕潤的環(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）、強紫外線輻射、水體低溫（年均溫約-1.0 ℃）流動性強而溶氧量較高的環(huán)境截然不同（關(guān)于攀鱸的描述來自于古脊椎所吳飛翔博士）。換言之，地史時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)。我們研究團隊在倫坡拉進行了兩年的采集，發(fā)現(xiàn)了大量植物化石。從植物化石的組合來看，這是一個亞熱帶環(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溫暖濕潤的環(huán)境，也就是說，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)果有更大的說服力，更豐富的化石材料就顯得尤為重要，這樣一個一個“孤證”相互支撐，就形成一個強有力的證據(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4800米，人在這里工作非常辛苦，在低海拔的一些常規(guī)動作如下蹲、起立、快走，在這里都會異常艱難，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，那一定是一個驚人的發(fā)現(xiàn)。記得當年的墨脫考察任務(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)有過熱帶雨林。我認真檢查了蘇濤發(fā)來的照片，發(fā)現(xiàn)照片中的化石確實有幾分像龍腦香的翅果，但仔細辨認可以確定不是。龍腦香的果實表面是光滑的，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的頂端長出，沒有其他宿存的萼片。經(jīng)過查閱文獻，發(fā)現(xiàn)這是一個滅絕的類群，著名古植物學家Steve在美國古新世和始新世的地層中發(fā)現(xiàn)過同樣的翅果。Steve認為這是一個滅絕的類群，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，而且在美國中始新世以后，就再也沒有發(fā)現(xiàn)過類似的化石。雖然否定了龍腦香的可能，但是卻帶來了一個不亞于發(fā)現(xiàn)熱帶雨林的驚喜，為什么在美國和青藏高原在5000多萬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。青藏高原對于我來說充滿了誘惑，而我對高原的特殊環(huán)境也有著足夠的敬畏，每次出發(fā)前都有著幾分擔心，擔心自己突然感冒，擔心到了高原會不適應(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斷時續(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，但是睡一個晚上第二天醒來體力就已恢復，還能接著干。你在高原堅持下來，高原也必不辜負你，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，一個個清澈透明得令人心悸的措（藏語的湖），蕩滌著你的心靈。我們這個學科的實驗室是在大自然里，一個科研人員不到實驗室，如何指望出成果？我之所以堅持再上高原，就是因為我覺得必須親自到化石產(chǎn)地去傾聽“遠古的呼喚”，親啟幾頁記錄數(shù)千萬年來高原滄桑巨變的天書，才能獲得研究的靈感。現(xiàn)在看來，的確不虛此行。

（作者為中國科學院昆明植物研究所研究員）