10月31日，記者從中國科學院青藏高原研究所獲悉，該所丁林院士帶領的碰撞隆升及影響團隊在《科學通報》發表最新成果，揭秘稻城香格里拉的前世今生。研究重建了青藏高原東部5000–3400萬年前，從約600米的低海拔沙漠到約3500米海拔高山森林的隆升歷史，揭示了約距今5000萬年至距今3400萬年的中—晚始新世，一個獨特的古亞洲季風系統和以稻城香格里拉為代表的橫斷山現代生物多樣性熱點的形成過程。
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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。稻城亞丁位于青藏高原東部橫斷山腹地，現今平均海拔3700米，其旖旎的高山森林景觀引人入勝，是著名小說《消失的地平線》中香格里拉的原型所在地。
然而，科考證據表明，以稻城香格里拉為代表的青藏高原東部高海拔森林景觀曾經是一片低地沙漠，直到3400萬年前才轉變為現今的模樣。是什么力量驅使亞洲季風滲透到這個地區，綠化了這片沙漠，使之成為世界級的生物多樣性中心？
“青藏高原東部的隆升是改變東亞氣候環境的關鍵節點，觸發了亞洲季風和具有全球意義的區域性生物匯聚與新生。”論文通訊作者、中國科學院院士丁林介紹。
研究團隊自2018–2020年連續3年考察了青藏高原東部稻城附近的熱魯盆地，開展了細致的地質填圖和樣品采集工作。他們發現，熱魯盆地內部新生代地層發育了從干旱到濕潤的連續沉積：地層序列的下部昌宗組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，上部熱魯組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。
論文第一作者何松林博士表示：“通過整合同位素放射性定年、同位素地球化學、關鍵區域的古生物資料和氣候模型，研究團隊首次揭示了亞洲季風系統的發展和生物多樣性之間的復雜聯系。”
利用野外科考發現的6套不同層位的火山灰樣品，研究團隊運用鋯石U-Pb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5000–3400萬年前的沉積產物。其中下部昌宗組地層沉積時代為5000–4500萬年前，上部含植物化石的熱魯組湖相地層的沉積時代4500–4000萬年前，動物化石所在層位的沉積時代為3900–3400萬年前。
利用古土壤鈣結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，研究團隊重建了熱魯盆地詳細的古高度變化歷史：5000–4500萬年前，熱魯盆地海拔僅為約600米，4500–4200萬年前，迅速上升至約2000米，4200–4000萬年前，繼續上升至海拔約2900米，3900–3400萬年前，進一步上升到約3500米，接近現今平均海拔3700米。
結合團隊此前研究表明，在5000–3800萬年前，西藏地區已經呈現出“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系統。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今高海拔，封閉了這個中央谷地的東端，與岡底斯山脈、中央分水嶺山脈共同構成了晚始新世西藏地區的高海拔顯著地形。
同時，動物牙齒化石氧同位素與植物化石CLAMP氣候數據結果顯示，青藏高原東部的隆升推動了熱帶輻合帶季風在4500萬年前向北滲透，形成了與現今季風系統截然不同的始新世亞洲季風氣候。結合氣候數值模擬顯示，青藏高原東部高地顯著增加了整個東亞的降雨量，主要降水季節為春季和秋季。這與只有一個雨季的現代亞洲季風系統完全不同。研究認為，季風演變與不斷變化的地貌密切相關，現代亞洲季風是隨著不斷變化的地形條件和全球地球系統背景下逐漸發展而來。
隨著青藏高原東部隆升，該區域從一片干熱的沙漠演變為一個物種高度多樣化的茂盛森林。科研團隊在熱魯組地層中發現了高度分化、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4500–4000萬年前已有萌芽，并推動了整個東亞生物多樣性的現代化進程。這比亞洲現代生物多樣性是中新世產生的結論提前了約2000萬年。綜合古高度數據和區域資料，該研究認為，橫斷山在3400萬年前已經形成了和現今海拔類似的高山森林景觀，萌生了以香格里拉為代表的橫斷山生物多樣性熱點。
“該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系統功能。”論文共同作者、英國開放大學教授Robert A. Spicer說。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.10.006
科研人員采集動植物化石 中科院青藏所供圖
中始新世熱魯化石植物群（4500–4000萬年前） 中科院青藏所供圖
藏東熱魯盆地中晚始新世古生態環境復原圖 中科院青藏所供圖
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