青藏高原東部熱魯盆地中晚始新世古生態(tài)環(huán)境復原圖?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖

　　作為著名小說《消失的地平線》中香格里拉的原型，四川省甘孜州的稻城亞丁位于青藏高原東部橫斷山腹地，如今平均海拔3700米，其壯觀旖旎的高山森林景觀引人入勝。

　　不過，科考證據(jù)表明，以稻城香格里拉為代表的青藏高原東部高海拔森林遠古時期曾是一片低地沙漠，直到3400萬年前才轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的模樣。那么，是什么力量驅(qū)使亞洲季風滲透到這個地區(qū)，綠化了這片沙漠，使之成為世界級的生物多樣性中心？

青藏高原東部始新世熱魯盆地的湖相沉積。　中科院青藏高原所 供圖

　　中國科學院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)丁林院士領銜該所碰撞隆升及影響團隊，并聯(lián)合英國開放大學、布里斯托大學等國外同行，近日在《科學通報》(Science Bulletin)上發(fā)表最新完成的青藏高原東部隆升歷史研究成果論文，揭秘稻城香格里拉的“前世今生”。

　　青藏高原東部隆升是改變東亞氣候環(huán)境關鍵節(jié)點

科研人員野外采集熱魯盆地動植物化石?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖

　　論文通訊作者丁林院士指出，青藏高原東部海拔高、地形復雜，受季風影響顯著，對氣候變化響應敏感，擁有全球最重要的生物多樣性熱點之一——橫斷山生物多樣性熱點。

　　本次研究中，研究團隊2018-2020年連續(xù)3年考察青藏高原東部稻城附近的熱魯盆地，開展細致的地質(zhì)填圖和樣品采集工作。他們發(fā)現(xiàn)，熱魯盆地內(nèi)部新生代地層發(fā)育有從干旱到濕潤的連續(xù)沉積：地層序列的下部為一套代表著氣候炎熱干燥的沙漠相沖積扇-風成砂丘沉積；上部為代表著氣候相對濕潤的湖相和河流相地層，保存有豐富的動植物化石。

科研團隊在熱魯盆地工作合影?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖

　　研究團隊通過重建青藏高原東部5000萬-3400萬年前、從600米的低海拔沙漠到3500米海拔高山森林的隆升歷史，進一步揭示出在距今約5000萬-3400萬年，一個獨特的古亞洲季風系統(tǒng)和以稻城香格里拉為代表的、橫斷山現(xiàn)代生物多樣性熱點的形成過程。

　　丁林表示，“青藏高原東部的隆升是改變東亞氣候環(huán)境的關鍵節(jié)點，觸發(fā)了亞洲季風和具有全球意義的區(qū)域性生物匯聚與新生”。

　　重建約1600萬年間從600米到3500米隆升史

青藏高原東部新生代隆升歷史重建?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖

　　論文第一作者、中科院青藏高原所何松林博士介紹說，研究團隊利用野外科考發(fā)現(xiàn)的6套不同層位的火山灰樣品，運用鋯石鈾鉛放射性測年方法，首次建立起熱魯盆地的絕對年代學框架，確定熱魯盆地地層屬于5000萬-3400萬年前的沉積產(chǎn)物。其中，下部地層沉積時代為5000萬-4500萬年前，上部含植物化石的湖相地層的沉積時代4500萬-4000萬年前，動物化石所在層位的沉積時代為3900萬-3400萬年前。

　　利用古土壤鈣結(jié)核的團簇同位素溫度計與植物化石的氣候-葉相多變量分析程序(CLAMP)，研究團隊重建了熱魯盆地詳細的古高度變化歷史：5000萬-4500萬年前，熱魯盆地海拔僅為約600米；4500萬-4200萬年前，迅速上升至約2000米；4200萬-4000萬年前，繼續(xù)上升至海拔約2900米；3900萬-3400萬年前，進一步上升到約3500米，接近現(xiàn)今平均海拔3700米。

本次研究中的犀牛牙齒化石及氧同位素特征?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖

　　結(jié)合團隊此前研究，在5000萬-3800萬年前，中國西藏地區(qū)已呈現(xiàn)出“兩山夾一盆”的地貌特征：兩條東西走向海拔超過4000米的山脈，環(huán)繞著一個海拔只有1700米的中央谷地，擁有獨立的亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)。此次研究表明，隨著以熱魯盆地為代表的青藏高原東部在3400萬年前上升至接近現(xiàn)今高海拔，封閉了這個中央谷地的東端，從而與岡底斯山脈、中央分水嶺山脈共同構(gòu)成晚始新世西藏地區(qū)的高海拔顯著地形。

　　稻城香格里拉在3400萬年前已經(jīng)形成

　　何松林說，通過整合同位素放射性定年、同位素地球化學、關鍵區(qū)域的古生物資料和氣候模型，研究團隊首次揭示出亞洲季風系統(tǒng)的發(fā)展和生物多樣性之間的復雜聯(lián)系。

　　本次研究中的動物牙齒化石氧同位素與植物化石CLAMP氣候數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，青藏高原東部的隆升推動熱帶輻合帶季風在4500萬年前向北滲透，形成與現(xiàn)今季風系統(tǒng)截然不同的始新世亞洲季風氣候。結(jié)合氣候數(shù)值模擬顯示，青藏高原東部高地顯著增加整個東亞的降雨量，主要降水季節(jié)為春季和秋季，這與只有一個雨季的現(xiàn)代亞洲季風系統(tǒng)完全不同。研究團隊認為，季風演變與不斷變化的地貌密切相關，現(xiàn)代亞洲季風是隨著不斷變化的地形條件和全球地球系統(tǒng)背景下逐漸發(fā)展而來。隨著青藏高原東部隆升，該區(qū)域從一片干熱的沙漠演變?yōu)橐粋€物種高度多樣化的茂盛森林。

中始新世熱魯化石植物群(4500萬–4000萬年前)?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖

　　該團隊還在熱魯盆地下部地層中發(fā)現(xiàn)高度分化、保存精美的化石植物群，以桉樹、帕里賓尼亞和黃連木等為代表，以及以石炭獸、犀牛、雷獸、豫鼠等為代表的化石動物群。雖然物種組成與現(xiàn)今有很大不同，但豐富的動植物多樣性表明，橫斷山特殊的生物多樣性在4000萬年前已有萌芽，并推動整個東亞生物多樣性的現(xiàn)代化進程，這比此前現(xiàn)代生物多樣性是中新世產(chǎn)生的結(jié)論提前了約2000萬年。綜合古高度數(shù)據(jù)和區(qū)域資料，研究團隊認為，橫斷山在3400萬年前已經(jīng)形成和現(xiàn)今海拔類似的高山森林景觀，并萌生出以稻城香格里拉為代表的橫斷山生物多樣性熱點。

　　論文共同作者、英國開放大學羅伯特·斯派塞(Robert A. Spicer)教授表示，這次青藏高原東部隆升史研究，可以更好地了解季風對未來全球變化的敏感性，以及如何影響生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能。