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一片高山櫟 三代科考人

媒體:中國科學報  作者:胡珉琦
專業號:日月峽資訊 2019/11/12 8:12:10

1988年,吳征鎰(前排右三)帶領周浙昆(前排右二)等六位博士生在昆明西山考察留影

蘇濤

蘇濤和周浙昆(右)

蘇濤和周浙昆(右)

10月12日,剛剛完成了在青藏高原的第18次古生物科考,中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱中科院版納植物園)研究員蘇濤一路風塵趕到成都。他脫下科考服,換上整齊的西裝走向領獎臺,接過了2019年度吳征鎰植物學獎青年創新獎的獎杯。

和他一起參與頒獎活動的,是他的導師、古植物學家周浙昆。對這對師徒而言,這次評獎有著特別的意義,因為周浙昆正是師從植物學泰斗吳征鎰。現場,仿佛是三代青藏科考人的一次隔空對話。

青藏高原隆升的實證

“運氣好的話,別忘了找找希夏邦馬峰。”

9月末,蘇濤帶領的古植物科考隊和中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(以下簡稱中科院古脊椎所)古動物科考隊在岡仁波齊附近兵分兩路,后者將從普蘭經吉隆、聶拉木、定日尋找化石。分別前,他笑著囑咐隊友。

希夏邦馬峰位于西藏聶拉木縣境內,它的壯美絲毫不亞于珠穆朗瑪峰。遺憾的是,由于天氣原因,它最終沒能在科考隊員面前“現身”。而對蘇濤來說,登上希夏邦馬是他的一個愿望。

并不止蘇濤,希夏邦馬峰對在青藏高原進行植物化石研究的科學家而言,是個特殊情結。

早在1964年,為了配合中國國家登山隊攀登希夏邦馬峰,中科院和國家體委聯合組織了對希夏邦馬峰的科學考察。他們在希夏邦馬峰北坡海拔5700~5900米的中晚上新世(距今200萬~300萬年)的砂巖中發現了一塊闊葉植物化石。

時任科考隊副隊長的地質學家劉東生親自把這塊珍貴的化石交到了古植物學家徐仁手里。徐仁很快便認出這是高山櫟的葉片化石。

在對高山櫟化石的最近親緣種的自然分布和生存條件進行調查后發現,現代高山櫟是一種喜馬拉雅山區和我國西南濕潤地帶的現代常綠喬木,大多生長在海拔2000~3000米的山區。由此推測,化石產地當時的海拔高度在2500米左右。這就意味著,喜馬拉雅在最近的200多萬年中強烈地上升了3000多米!

劉東生說,這是在青藏高原構造隆升研究中首次利用古植物實際證據證明隆起的存在,當時在國際上也引起了強烈關注。

正是這片高山櫟,才有了用生物學思想和方法定量分析青藏高原隆升這一重大科學問題的開拓性研究。直到今天,這一思想、方法也是古植物學、古環境重建研究過程中所延續的。

芒康遇見高山櫟

希夏邦馬峰這片高山櫟的出現就像是一個序幕,此后,青藏高原的植物化石不斷被一代又一代古植物學家重新審視,從而回答了對這一重要地區古地理、古高度、古氣候、古環境的提問。

有意思的是,2007年,有研究指出希夏邦馬峰古高程重建的結果存疑。這是由于,當年對高山櫟類化石鑒定的誤差以及對現代高山櫟垂直分布范圍認識的不全面,以致對喜馬拉雅抬升高度的推測可能過高。

完成這項研究工作的,正是蘇濤在2005年起進行古植物學習、研究的領路人,時任中科院昆明植物研究所研究員的周浙昆。

2011年,周浙昆在中科院版納植物園建立了古生態研究組,蘇濤的青藏科考之行也就此開始。

他們最先選擇的考察區域是青藏高原東南緣的西藏芒康。周浙昆回憶,那時研究組剛剛組建,研究經費捉襟見肘,只能在做其他項目的時候繞道去芒康采集化石,因為那里曾有化石記錄。

10月的一天,蘇濤帶隊在芒康卡均村轉了一天都沒有發現化石,正當他們以為會失望而歸時,終于發現了一小片葉子。第二年,團隊組織對芒康化石植物群進行專項采集,既發現了代表高山灌叢的小葉類型化石,又收獲了常綠喬木類化石。“在同一地層剖面有兩套完全不同的植物化石群,是研究環境變遷生物演化最為理想的材料。”周浙昆說。

前前后后5年時間,蘇濤帶領團隊在芒康進行了6次野外工作,共采集了5000多件植物化石,其中就有高山櫟。這些新生代的植物化石分別產于4個層位,其中有兩個層位的化石保存最好,種類和數量也比較多。

回到實驗室,他們對植物群又進行了進一步的化石鑒定、古海拔重建、模型模擬等方面的深入研究,最終形成了一篇重要的學術論文。

這一過程整整持續了8年。如今,蘇濤已經成長為這個研究團隊新的負責人。

古植物與現代植物的跨界研究

周浙昆可以說是古植物和現代植物的一位跨界研究者。他從化石歷史、現代分布、分類和系統演化等方面對殼斗科,特別是櫟屬植物進行了深入的研究,

“古植物研究是冷門中的冷門,中外均是如此。”周浙昆坦言,許多人對古植物研究并不了解。事實上,古植物學是以化石植物為材料,在此基礎上理解植物多樣性、系統性和復雜性的發展過程以及古環境的演變過程。所謂博古通今,兩者密不可分。

從事古植物學研究的要知道這門學問的靈魂所在,而對現代植物的研究者來說,也需要有這樣的學術視野。

對周浙昆而言,幫助他打開這個視野的,是恩師吳征鎰。

中科院院士吳征鎰是享譽中外的植物區系研究學者,是認識植物種類最多的中國植物分類學家,被稱為中國植物的“活詞典”。

在他的認識中,植物區系研究中,古植物是不可分割的一部分。因為這門學科不僅要研究全球或某一地區所有植物種類的組成,還要追溯它們現代和過去的分布規律以及起源進化和演變歷史。

他曾經說過:“生物演化和分布規律不但和地球演化規律同步進行,而且受到后者嚴格制約;生物演化總是一元多系和生物的演化韻律和地球的律動相合。”

在實際工作中,吳征鎰也一直重視古植物學的人才培養,是他給了周浙昆親近青藏高原的機會。

20世紀90年代,吳征鎰主持國家自然科學基金委員會資助的重大項目——“中國種子植物區系研究”。古今結合是該課題的特色之一,項目包含了古植物學研究內容,聯合北京、南京和云南的古植物學研究人員共同努力,周浙昆是其中之一。

他曾在1992年10月到1993年6月在西藏墨脫縣進行了為期9個月的雅魯藏布江大峽谷植物區系越冬科考考察。走遍了墨脫的全部八個鄉,徒步行程2500多公里,采集植物標本7100號、3萬份,活材料700多份。當時的墨脫沒有公路,物資匱乏,野外科考異常艱辛。他時常想起吳征鎰在青藏高原的經歷。

1975年5月,年近60歲的吳征鎰參加了中科院組織的第一次青藏高原綜合科學考察。在3個月的時間里,他到了藏西南的日喀則、聶拉木和志隆薩噶,考察喜馬拉雅山北坡的植被和青藏高原的植物區系,包括森林、灌叢、草甸、草原和高寒荒漠等。

1976年6月,吳征鎰再次從道路十分艱險的滇藏線進藏,橫穿金沙江、怒江、瀾滄江大峽谷,又對喜馬拉雅山脈的南坡和東南坡植被進行深入考察。“在那里,他對橫斷山脈地區植被的分布帶有了更深的了解;對金沙江、瀾滄江分水嶺和瀾滄江、怒江分水嶺植物垂直帶的分異,對青藏高原面上和雅魯藏布江沿岸的河谷柏樹林及大片原始云杉林等生物多樣性的差異和聯系,有了深刻印象;對三江河谷的干熱、干暖及干冷河谷的植被的遞變更有直觀的感受。”周浙昆說,老師連“花甲之年”的生日都是在林芝度過的。

此后三年,吳征鎰指導了近8萬號標本的整理,主編完成了五卷本皇皇巨著《西藏植物志》。

“為學無他,爭千秋勿爭一日”

吳征鎰曾經說過:“為學無他,爭千秋勿爭一日。”這句話深深印刻在他學生的心里。

漫步在版納植物園的熱帶雨林,隨處可見傲立的“巨人”——望天樹。它們幾乎沒有分支,永遠腳踏實地,心無旁騖,因而長得極高。在周浙昆的心里,吳先生就是一棵望天樹。

古生物學家很少能立即講述化石的全部故事,而是必須在幾代人之間接力、延續,并根據最新的假設和發現,用最新的方法重新審視。

作為最年輕一代的科學家,蘇濤已經在青藏高原及其鄰近地區考察了近十年,采集化石標本3萬余份,發現化石植物新種32個。

2016年起,他又帶領團隊拓展研究范圍,從藏南來到了藏北,與中科院古脊椎所一支志同道合的研究力量,聯合組建了古生物科考隊,并參加了中國科學院第二次青藏高原綜合科學考察研究。

近年來,蘇濤團隊在藏北倫坡拉盆地距今約2500萬年的地層中,采集到了一枚珍貴的棕櫚葉片化石標本,整個標本長度達到1米,葉脈清晰可見,是目前青藏高原地區最年輕的棕櫚科化石記錄。

全球現生棕櫚科植物共有2500多種,主要分布在全球熱帶地區,僅有部分種類分布于亞熱帶地區。在如今青藏高原中部這樣高海拔的地區,棕櫚科植物是不可能存活的。

科研人員結合現生棕櫚科植物分布區,分析了制約棕櫚科生長的最冷月均溫等關鍵氣候要素,并利用古氣候模型模擬了13種不同的地形地貌情景。結果表明,在2500萬年前,生活在高原中部的棕櫚分布的海拔高度不超過2300米,生活的地形地貌極有可能是一種東西向的峽谷,溫暖濕潤。這一峽谷地貌直到約2300萬年前才逐步消失變成如今的高原。這一發現將青藏高原中部的抬升歷史推后了至少約1000萬年。

無論是年輕科學家的涌現、化石數量的積累,還是研究方法的發展與創新,古植物學這個無比古老又冷門的學科,正在青藏高原這片最神秘的荒原變得越發充滿活力。

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