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    《科学》杂志刊文披露:第四纪冰期动物群起源于中国西藏推翻了冰期动物起源于北极圈的假说

    日期 2011-09-15   来源:委办公室   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    第5期
    (总第441期)

      本文提要:冰期动物群与更新世的全球变冷事件密切相关,曾被推断随着第四纪冰盖扩张而起源于北极圈地区。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邓涛研究员等人在2011年9月2日出版的《科学》杂志上报道了在西藏阿里的札达盆地发现的最原始披毛犀,证明冰期动物群的成员在第四纪之前已经在青藏高原上演化发展。冬季严寒的高海拔青藏高原使披毛犀等动物形成对冰期气候的预适应,此后才成功地扩展到欧亚大陆北部的干冷草原地带。这一新的发现推翻了冰期动物起源于北极圈的假说,证明青藏高原才是它们最初的演化中心,西藏被称为“冰期动物群的摇篮”。

      在对全球变化日益关注的今天,地质时期的气候特征具有极其重要的参考价值,而距现代最近的第四纪冰期则是科学家倾力研究的一个重大事件。不仅如此,普通公众对古气候的了解也从第四纪冰期中获得了最直观的认识,好莱坞的动画大片《冰河世纪》已拍到第3部并持续赢得高票房收入,正是观众关注度的直接体现。

      生物与环境密切相关,第四纪冰期的动物以披毛犀和猛犸象为最典型代表,它们身披长毛的形象也成为冰期的符号性标志。从距今约10万年开始的末次冰期是披毛犀-猛犸象动物群最繁盛的时期,它们在1万年前冰期结束、暖期开始时绝灭了。然而,《冰河世纪》中这些适应于冰雪环境的动物从何而来,此前一直是一个科学之谜。科学界曾推测这些冰期动物起源于北极圈地区,此后随着冰期的加强逐渐向南迁移。从学术和常识的角度看,这都是一个非常合理的解释,但由于证据的缺乏,长期以来既无法被证实,也无法被否定。

      以中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邓涛研究员为首的中外科学家在2011年9月2日出版的《科学》杂志上报道了在我国西藏阿里地区札达盆地发现的已知最原始的披毛犀及其共生的其他寒冷适应性动物化石,由此证明,冰期动物的“极地起源”假说实际上是南辕北辙,判断错了它们的迁徙扩散路线。鉴于这一发现的重要性,《科学》在该期杂志首页的推荐阅读栏目中将邓涛等人的论文列于最前面位置,并配发了西藏披毛犀生活于高原冰雪环境的生态复原图,“为冰期准备好毛衣” 的导言题目也为专业人员和普通大众理解论文的内容提供了形象生动的说明。

      邓涛等人根据来自西藏的新化石材料证明,冰期动物群的一些成员在第四纪之前已经在青藏高原上演化发展。在370万年前冰期尚未出现之时,冬季严酷的高海拔青藏高原已经成为一片冰雪世界,为动物适应气候变化提供了特殊的“训练基地”,使它们形成对寒冷气候的预先适应。随着冰期在280万年前开始显现,西藏披毛犀离开高原地带,经过一些中间阶段,最后来到欧亚大陆北部的低海拔高纬度地区,与牦牛、盘羊和岩羊一起成为繁盛的披毛犀-猛犸象动物群的重要成员。这一新的发现推翻了冰期动物起源于北极圈的假说,证明青藏高原才是它们最初的演化中心。该项研究得到国家自然科学基金重点项目和青年科学基金项目的有力支持。

      对化石的解剖学分析表明,西藏披毛犀在活着的时候具有一只巨大的鼻角和一只较小的额角。披毛犀长而侧扁的鼻角呈前倾状态,用以在冬季刮开冰雪,从而找到取食的干草;非常宽阔的鼻骨和骨化的鼻中隔指示披毛犀有两个相当大的鼻腔,增加了在寒冷空气中的热量交换;披毛犀庞大的体型减小了单位体重的散热量,从而为保持体温提供了支撑基础。披毛犀的头骨和鼻角组合及其身体特征与寒冷的气候条件相适应,清楚地显示它们能够在茫茫的雪原中生存。

      除了西藏披毛犀,还有另外3种披毛犀,即早更新世约250万年前中国北方的泥河湾披毛犀、中更新世约75万年前西伯利亚和西欧的托洛戈伊披毛犀以及晚更新世13万年以来欧亚大陆北部广布的最后披毛犀。所有披毛犀都生活在欧亚大陆的寒冷环境中,尤其是西伯利亚,有限的几个靠南的地点都在高海拔地区,位于青藏高原内部或靠近其东缘,如青海省共和县、甘肃省临夏回族自治州和四川省阿坝藏族羌族自治州。披毛犀的地理分布模式从地质年代和进化水平上都显示从青藏高原逐渐向北扩散开来,证明随着全球气候变冷,严寒环境漫延,披毛犀的祖先从高海拔的青藏高原向高纬度的西伯利亚迁徙,最后演化为最成功的冰期动物之一。

      邓涛等人的研究认为,披毛犀并非是唯一一种起源自青藏高原的冰期动物,化石证据显示众多的耐寒动物可以追溯到1000万年前。在现代青藏高原的动物群中,最具代表性的牦牛、藏羚羊、雪豹、藏野驴、盘羊、藏原羚和岩羊等都已在青藏高原或周边山地找到其祖先的化石,札达盆地的上新世地层中就已发现雪豹、岩羊和藏羚羊的原始类型。在末次冰期里,这些高原动物占据了竞争中的优势地位,岩羊扩散到亚洲北部,牦牛迁徙至西伯利亚的贝加尔湖地区,藏野驴发现于北美阿拉斯加。适应寒冷气候的第四纪冰期动物群的起源,过去一直在北极圈附近的苔原和干冷草原上寻找。而现在,通过邓涛等人的研究发现,高高隆升的青藏高原上的严酷冬季已经为冰期动物群的一些成功种类提供了适应寒冷气候的最初进化阶段。

      此项研究成果迅速引起了广泛关注,以《纽约时报》和BBC为代表的众多世界著名媒体都进行了专题报道,将中国的西藏称为“冰期动物群的摇篮”。专业研究人员更是对论文的发表积极响应,表现出浓厚的兴趣。例如,大英自然历史博物馆古生物部的亚德里安•里斯特(Adrian Lister)教授指出:“我们知道现代的动物随着气候变化上山或下山,今天的趋势则是向高处迁徙以逃避全球变暖。披毛犀在西藏的起源显示在过去更长的时间尺度上这样的事情早已经发生过”;加州大学伯克利分校整合生物系的安东尼•巴诺斯基(Anthony Barnosky)教授评论说,此项研究证明“孤立地区作为进化摇篮的重要性”;法国蒙彼利埃第二大学的古哺乳动物学家皮埃尔•奥利佛•安东尼(Pierre-Olivier Antoine)博士认为,这一研究成果“令人激动”,披毛犀的西藏起源“令人惊异”,“先前科学家们努力寻找的披毛犀祖先现在已经得到确认”。




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