作者:邓涛等 来源:PNAS 发布时间:2012-4-24 14:30:08
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札达三趾马揭示青藏高原隆升史

 
两匹札达三趾马在青藏高原的开阔草原上飞驰而过。陈瑜绘
 
青藏高原的古海拔高度,是一个全球热点问题,也是一个争议颇多、各派观点分歧极大的研究领域。多年来,地质学家、地球物理学家、古生物学家纷纷以各自的研究所长,探求青藏高原古海拔的“真相”。
 
中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员邓涛领导的研究小组,以新近在海拔近4000米的札达盆地发现的札达三趾马化石为依据,为460万年前的青藏高原海拔高度确定了精确的标尺。
 
研究得到了中国科学院知识创新工程重要方向项目、科技部“973”项目和国家自然科学基金项目的支持。4月23日,《美国科学院院刊》在线发表了此项研究成果。
 
与众不同的札达马
 
三趾马是一种曾遍布世界的古哺乳动物。在青藏高原,目前共发现了三种三趾马:福氏三趾马、西藏三趾马、札达三趾马。
 
西藏三趾马发现于上世纪70年代,同时期发现的还有一种现在青藏高原地区常见的植物——高山栎的化石。
 
这两个物种在高原地带的出现,为我国学者描绘青藏高原隆升历史提供了直接的证据。研究人员据此指出,自1000万年以来,青藏高原的海拔上升了约3000米。
 
第一件札达三趾马化石则发现于上世纪90年代。由于化石埋藏地点与西藏三趾马相似,在3000米左右,且只发现了头部,因此除了在生物学上确定是一个三趾马新种外,在青藏高原的古海拔研究方面,未能取得更多进展。
 
邓涛等人新近发现的札达三趾马,埋藏地点接近海拔4000米。更重要的是,此次发现的化石是一件较完整的骨架。
 
在对札达三趾马的肢骨化石进行研究后,邓涛等人发现,札达三趾马有着“与众不同”的运动机能和生活习性,而这种“与众不同”恰恰为确定青藏高原古海拔高度变化提供了新证据。
 
在开阔的草原上飞奔
 
三趾马和它们的现生近亲——马,在足部结构上很不相同:三趾马用三趾行走,而现生马类则只剩下中趾,其余都已完全退化。
 
这种足部骨骼结构表明,与善于奔跑的现生马相比,早期的三趾马都是速度较慢的动物。“就像人在跑步时,仅需要前脚掌着力,而行走时,则需要整个脚掌受力一样。”邓涛说。
 
三趾马的“缓行”特性,与生存环境有关。以往的研究表明,包括西藏三趾马和三趾马的祖先——欧洲原始三趾马在内的一些早期三趾马,生活在森林中,没有足够的空间供其驰骋。
 
札达三趾马则不同。“它们的中间趾骨非常发达,而内外两趾严重退化。”邓涛说,这种骨骼特征表明,札达三趾马在奔跑能力上更接近现生马类,是一种善于奔跑的动物。
 
同时,研究人员在札达三趾马的膝盖部位,发现了一种叫“锁扣”的骨骼结构机制,这一机制能保证札达三趾马可以长时间站立。
 
善于奔跑、能长时间站立,指示了札达三趾马“与众不同”的生活环境——开阔的草原。
 
邓涛说,草原地带视野开阔,生活在草原的食草动物,大多站立进食、休息,并随时准备奔跑以避开掠食动物。
 
目前,在札达盆地的草原上,还生活着一种三趾马的近亲——藏野驴。札达三趾马在运动构造上,与藏野驴非常相似。
 
邓涛表示:“两者间并不存在直接演化关系,这种相似在生物学上,称为趋同进化,指示了两者间极为相似的生活环境。”
 
更精确的青藏高原隆升图
 
从森林到草原,新发现的札达三趾马为青藏高原隆升历史提供了更精确的“时间表”与“高度表”。
 
札达盆地地处青藏高原南缘,由于地势陡峭,植被垂直分布,这里的草原都分布在林线以上。植物学和生态学的新近成果表明,目前在青藏高原南缘的札达地区,林线的高度为3600米。
 
以这些数据作为参考,经过换算,邓涛等人认为,在札达三趾马生活的时期,札达地区的林线高度在海拔4000米处,与发现化石的地点海拔接近。也就是说,札达盆地至少在460万年前的上新世中期,已达到现在的海拔高度。
 
从1000万年前代表了当时西藏最高海拔高度的西藏三趾马(3000米以下),到700万年前的福氏三趾马(2900~3400米),再到460万年前接近当前海拔高度的札达三趾马,邓涛等人的最新成果清晰地描绘出青藏高原逐步隆升的过程。
 
目前,在青藏高原古海拔研究中,有两大派别的观点对立最为鲜明。以美国地质学家为代表的学者,用地球物理和地球化学方法计算认为,青藏高原早在4000多万年前,就已达到现在的高度。而我国学者认为,青藏高原是在近4000万年内,逐渐隆升起来的。
 
对地球物理和地球化学的计算结果,很多人提出质疑认为,由于其算法在计算大时间尺度时累计误差过多,才产生了现在的结果。而邓涛等人的最新成果,从一个侧面再次对这种结论提出了挑战。(来源:中国科学报 洪蔚)
 
 
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