探索青藏高原植物多样性的前世今生

我国西南地区是世界生物多样性热点地区,但是如此高的生物多样性是如何形成的?又和环境变化之间有着怎样的联系?我们在云南,有着得天独厚的条件,就应该做一些工作,去探讨这些科学问题。从2005年开始,周浙昆老师带领我们在云南从每一块植物化石的野外采集开始,开启了我们的古植物学研究之路。短短几年时间,我们的足迹遍布云南剑川、兰坪、永平、寻甸等地的大小煤矿和砖厂。2011年,我们团队随周老师一起来到版纳园建立研究组,当时新科研中心刚刚启用,我们的实验室和办公室都空无一物。从办公桌、试验台,再到显微镜,我们通过科研项目一点点积累,终于有了一个相对完善的实验室。

古生态研究组(2019年1月)

来到版纳园,自然要和版纳园的研究方向相结合,为此我们尝试将古植物和生态学相结合,从漫长的地质时间尺度,认识生物多样性演变过程。通过一系列的研究,我们发现“西南地区的季风气候在新近纪逐渐增强,是塑造该地区生物多样性分布格局的重要因素”。要进一步认识生物多样性与环境变化的相互关系,就需要拓展到青藏高原开展研究。

青藏高原由于海拔高、位置偏远而为大多数人所知,但是在地质学家和生物学家眼里,青藏高原却是理想的天然实验室:位于南半球的印度板块向北漂移,大致在6500万年前和欧亚板块碰撞,随后逐渐形成了世界面积最大、海拔最高的青藏高原。这被成为新生代最为重要的地质事件,改变了亚洲的地形地貌,塑造了亚洲的主要大江大河,也造就了我国江南的鱼米之乡。那么,青藏高原是怎样形成的?其环境和生物学效应如何?带着这些问题,我们踏上了高原。

周浙昆老师曾于1992年10月到1993年6月在西藏墨脱县进行了为期八个月的雅鲁藏布江大峡谷植物区系越冬科考考察,那次野外异常艰苦,当时的墨脱没有公路,物资匮乏,但时常听周老师把当时野外的艰辛讲成奇闻轶事。西藏本身的壮美和众多的科学未解之谜,总是让人神往。我们团队从来到植物园的2011年起,就开始了青藏高原古植物的野外科考,地点自然是选择离云南最近的藏东南。中国科学院第一次青藏高原综合科考时,就在芒康盆地发现了植物化石,之后的三十年里,一直没有人进行过进一步的研究。2011年我们第一次到那里跑野外,重点确定在芒康县卡均村,非常幸运的是,经过第一天的长途爬涉,我们就在这个没有通电、村民不会讲汉话的村子附近找到了化石点。

中英联合科考(西藏芒康县达日村,2019年5月)

中科院地质与地球物理研究所李仕虎博士从事古地磁学研究,当时我邀请他加入了我主持的国家基金面上项目,希望与他合作,能够在芒康盆地地层年代学方面有所突破。那是2015年,仕虎第一次上高原,到芒康的当天就和我们一起跑野外,北京与海拔4000米的芒康有着巨大的差别,他强忍着因高原反应导致的剧烈头疼,和我们一起上坡下坎,沿途考察地层信息。功夫不负有心人,那次野外我们成功找到了火山岩,终于可以测定植物化石的准确地质年代了!之后,我们和英国火山岩方面的专家合作,得出了令人振奋的测年结果,3400万年-3300万年!这比之前认为的年代要早了两千万年!但是拿到测年结果已经是2016年底的事了。之后我们还对植物群进行了进一步的化石鉴定、古海拔重建、模型模拟等方面的深入研究,最终论文定稿,去年被国家科学评论接收,前段时间正式出版。正如周老师博文所言,这篇论文做了八年,没有古生态组各位组员的坚持,没有版纳园宽松的科研氛围,这个成果是很难做出来的。

我们团队近年来参加了中国科学院第二次青藏高原综合科学考察研究,与中科院古脊椎动物与古人类研究所一支志同道合的研究力量,联合组建了古生物科考队。2017年8月,在时任国家副总理刘延东宣读习主席贺信之后,我们整装出发。还记得当时刘延东副总理宣读的习主席贺信里讲到:希望你们发扬老一辈科学家艰苦奋斗、团结奋进、勇攀高峰的精神,聚焦水、生态、人类活动,为守护好世界上最后一方净土、建设美丽的青藏高原作出新贡献。我们牢记习主席的嘱托,进一步将研究区域拓展到了青藏高原腹地,藏北羌塘。

辽阔壮美的藏北羌塘是研究青藏高原演化的关键地区

羌塘在藏语里的意思是北方高地,为双湖、班戈、尼玛三县所辖,平均海拔超过4600米,含氧量还不到版纳的一半,那里一片荒芜,见不到一棵树,夏季下雪和冰雹是常有的事。当地政府曾经悬赏重金希望有人能把树种活,但是都以失败告终;在那片广袤的草原上最多的是藏羚羊、藏原羚以及藏野驴,偶尔也能看到狼群,已经接近无人区。野外生活物资完全靠随行的车带进去,住就在藏民家中搭地铺。由于海拔高,“热水烧不开,米饭蒸不透,鸡蛋煮不熟”,因此,我们的一日三餐都离不开使用高压锅。头疼、失眠是藏北野外的家常便饭;同时,那里有着强烈的紫外线,每次我们爱美的同学们回来之后总会黑上一圈。虽然每次经过高原的洗礼,每位队员都疲惫不堪,但是下一次出发的时候,我们的队员又振作精神,全力以赴。我想这就是一种对青藏高原研究的情怀吧。很庆幸我们团队凝聚了一批热爱青藏高原的年轻人!

古生物科考队行进在藏北伦坡拉盆地(2018年5月)

经过持续不断的努力,我们在羌塘不同时代和地点采集到大量植物化石,这里发现的每块化石,都在讲述着青藏高原千百万年的沧桑巨变,青藏高原的植物多样性历史的轮廓也逐渐清晰:三千三百万年前,藏东南已经抬升到现在的高度,而青藏高原中部,在五千万年至两千五百万年前,还是郁郁葱葱,那里曾是隐藏的“香格里拉”,北半球众多热带、亚热带动植物的伊甸园,生长着高大的棕榈树,栾树、臭椿等与之伴生,这些植物类群现在都是青藏高原周边地区的常见类群,而最早却出现在青藏高原。因此可以说,没有青藏高原,就没有亚洲乃至北半球现代生物多样性的格局。

英国开放大学Bob Spicer教授,是我园的特聘客座教授,他在上世纪九十年代末就开始研究青藏高原,多次在青藏高原做野外工作。尽管现在他已经快七十,但还坚持参加了我们这两年组织的青藏高原中英联合科考,总是全身心地投入到每天的野外工作,我们每个人无不为之感染。还记得他曾经讲过:“When you leave Tibet, Tibet will never leave you”,是的,这就是对青藏高原的那份特殊感情。

套用著名冰川学家施雅风院士的话,青藏高原研究是豪迈的事业,勇敢者的事业,同时也是一项长期的事业。我本人已经进藏16次,在海拔4000米以上的地区累计野外工作时间约300天,但是我所去过的地方对于250万平万公里的青藏高原而言还只是“冰山一角”。尽管古生态组在青藏高原古植物与古环境研究中取得了一些进展,我们深知这些工作相对于广袤的青藏高原来说也还远远不够。青藏高原新生代最大的沉积盆地—可可西里,我们还完全没有涉足;青藏高原差异抬升之谜还有待去揭示。另外,为了更好的认识青藏高原,还需要跳出青藏高原看青藏高原,也就是说,从更大的空间尺度上来探索青藏高原抬升的环境效应,以及对生物多样性的影响。在中科院东南亚生物多样性中心的大力支持下,我们团队积极寻求国际合作,将研究区域拓展到了邻近的东南亚越南、缅甸、泰国等国家。同时,及时总结相关的研究进展,最近与国际同行一起深入讨论了东南亚生物多样性起源演变的科学问题,由我共同参与完成的相关综述文章已经被《Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics》接受发表。与其说是总结过去的研究结果,倒不如说带来了更多有关东南亚植物多样性演化的科学问题。东南亚和青藏高原一样,是古生物学研究的薄弱区,近年来因为缅北白垩纪地层琥珀中的众多生物化石而闻名于世,其实白垩纪只是漫长地质时期的一个片段而已,又还有多少这样重要的生物群在东南亚涵待去探索?

越南北部谅山地区那阳煤矿(2017年4月)

上述研究之所以能够得以顺利开展,离不开版纳园的支持,就我个人而言,得到版纳园及各位前辈的信任,先后获得西部之光、青促会,以及中科院前沿科学局青年拔尖人才的支持,因此,正是有了版纳植物园对青年科技人员的关心和培养,这里才成为年轻人成长的一片沃土。也正是因为版纳园宽松、自由、多元化的科研氛围,我们团队近年来才有机会承担中科院先导A项目“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路-碰撞造山带隆升与环境资源影响”子子课题,以及科技部青藏高原科考专项的子课题“生物与高原隆升协同演化”。相信在古生态组所有成员的共同努力下,我们可以做得更好。

今年年初,版纳植物园成功进入中科院特色研究所,我园又进入了一个新的发展阶段,踏上了一段新的征程,也给我们每位葫芦岛人带来了新的机遇和挑战。作为版纳园青年科技人员,建设我们共同的美好家园责无旁贷,我们必将不忘初心、牢记使命、勇于担当、砥砺前行,为把我园建设成为生态学和植物学研究的圣地贡献一份自己的力量!

最后,祝大家工作顺利,身体健康,扎西德勒!

—节选自 苏涛  2019年7月1日,版纳园“不忘初心,牢记使命”主题活动发言

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