青藏高原東部熱魯盆地中晚始新世古生態(tài)環(huán)境復(fù)原圖。　中科院青藏高原所 供圖

　　作為著名小說(shuō)《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(guò)，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(yuǎn)古時(shí)期曾是一片低地沙漠，直到3400萬(wàn)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(fēng)滲透到這個(gè)地區(qū)，綠化了這片沙漠，使之成為世界級(jí)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?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖

　　中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)丁林院士領(lǐng)銜該所碰撞隆升及影響團(tuán)隊(duì)，并聯(lián)合英國(guó)開(kāi)放大學(xué)、布里斯托大學(xué)等國(guó)外同行，近日在《科學(xué)通報(bào)》(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(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

科研人員野外采集熱魯盆地動(dòng)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(fù)雜，受季風(fēng)影響顯著，對(duì)氣候變化響應(yīng)敏感，擁有全球最重要的生物多樣性熱點(diǎn)之一——橫斷山生物多樣性熱點(diǎn)。

　　本次研究中，研究團(tuán)隊(duì)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(kāi)展細(xì)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(rùn)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(fēng)成砂丘沉積；上部為代表著氣候相對(duì)濕潤(rùn)的湖相和河流相地層，保存有豐富的動(dòng)植物化石。

科研團(tuán)隊(duì)在熱魯盆地工作合影?！≈锌圃呵嗖馗咴?供圖

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)重建青藏高原東部5000萬(wàn)-3400萬(wàn)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(jìn)一步揭示出在距今約5000萬(wàn)-3400萬(wàn)年，一個(gè)獨(dú)特的古亞洲季風(fēng)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(diǎn)的形成過(guò)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(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，觸發(fā)了亞洲季風(fēng)和具有全球意義的區(qū)域性生物匯聚與新生”。

　　重建約1600萬(wàn)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(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)利用野外科考發(fā)現(xiàn)的6套不同層位的火山灰樣品，運(yùn)用鋯石鈾鉛放射性測(cè)年方法，首次建立起熱魯盆地的絕對(duì)年代學(xué)框架，確定熱魯盆地地層屬于5000萬(wàn)-3400萬(wàn)年前的沉積產(chǎn)物。其中，下部地層沉積時(shí)代為5000萬(wàn)-4500萬(wàn)年前，上部含植物化石的湖相地層的沉積時(shí)代4500萬(wàn)-4000萬(wàn)年前，動(dòng)物化石所在層位的沉積時(shí)代為3900萬(wàn)-3400萬(wàn)年前。

　　利用古土壤鈣結(jié)核的團(tuán)簇同位素溫度計(jì)與植物化石的氣候-葉相多變量分析程序(CLAMP)，研究團(tuán)隊(duì)重建了熱魯盆地詳細(xì)的古高度變化歷史：5000萬(wàn)-4500萬(wàn)年前，熱魯盆地海拔僅為約600米；4500萬(wàn)-4200萬(wàn)年前，迅速上升至約2000米；4200萬(wàn)-4000萬(wàn)年前，繼續(xù)上升至海拔約2900米；3900萬(wàn)-3400萬(wàn)年前，進(jìn)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(tuán)隊(duì)此前研究，在5000萬(wàn)-3800萬(wàn)年前，中國(guó)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(guò)4000米的山脈，環(huán)繞著一個(gè)海拔只有1700米的中央谷地，擁有獨(dú)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(wàn)年前上升至接近現(xiàn)今高海拔，封閉了這個(gè)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(wàn)年前已經(jīng)形成

　　何松林說(shuō)，通過(guò)整合同位素放射性定年、同位素地球化學(xué)、關(guān)鍵區(qū)域的古生物資料和氣候模型，研究團(tuán)隊(duì)首次揭示出亞洲季風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展和生物多樣性之間的復(fù)雜聯(lián)系。

　　本次研究中的動(dòng)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(dòng)熱帶輻合帶季風(fēng)在4500萬(wàn)年前向北滲透，形成與現(xiàn)今季風(fēng)系統(tǒng)截然不同的始新世亞洲季風(fēng)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(gè)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(gè)雨季的現(xiàn)代亞洲季風(fēng)系統(tǒng)完全不同。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，季風(fēng)演變與不斷變化的地貌密切相關(guān)，現(xiàn)代亞洲季風(fēng)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(lái)。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€(gè)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(wàn)–4000萬(wàn)年前)。　中科院青藏高原所 供圖

　　該團(tuán)隊(duì)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(shù)、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(dòng)物群。雖然物種組成與現(xiàn)今有很大不同，但豐富的動(dòng)植物多樣性表明，橫斷山特殊的生物多樣性在4000萬(wàn)年前已有萌芽，并推動(dòng)整個(gè)東亞生物多樣性的現(xiàn)代化進(jìn)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(wàn)年。綜合古高度數(shù)據(jù)和區(qū)域資料，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，橫斷山在3400萬(wàn)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(diǎn)。

　　論文共同作者、英國(guó)開(kāi)放大學(xué)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(fēng)對(duì)未來(lái)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。