邓涛
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所所长、研究员
地球演化亿万载,曾经更冷曾经更热,生命是如何演化至今的?人类的出现,扮演了怎样的角色?未来又是什么样子?答案就在远古兽类的演化踪迹中。
我们都知道世界上最高的高山,就在我们中国的青藏高原,大家记得珠峰的高度是多少吗?8848米,它还有另外一个名字叫做第三极。大家知道北极、南极,它们最大的一个特点就是寒冷,南极也有高峰,但是南极的高峰不超过五千米,北极是在海里没有山,所以说叫第三极最重要的,是因为跟北极和南极一样非常的寒冷。
有的人在问:我们现在究竟是热、还是冷?全球变暖是大家都很关心的问题,我们知道气候是波动的,实际上最大的一个波动的地区,就在我们的青藏高原。
8848米的珠峰,从来就是这样的吗?不是,在4.5亿年以前,我们通过化石可以证明,那个时候珠峰是一片海洋。
地球开始早期演化,到了38亿年的时候,生命出现了,到了4.5亿年前的时候,生命的形式已经变得非常的多样。这是六十年代,那个时候还是黑白的照片,可以从珠峰上面,剥落下来的,奥陶纪4.5亿年的岩石里面发现,这些生物,珊瑚、腕足动物、角石。
到了2.2亿年前,珠峰还是在海里,你怎么知道呢?我们继续能够找到化石的证据,可以长到十米甚至更大的鱼龙,我们在这儿发现了它的化石。去年的这个时候,我就在珠峰地区,这张照片可以看见,我们在那个地方,寻找鱼龙的化石。在那个时候,整个珠峰,整个中国的南方,都被海水所淹没。
到了距今1.5亿年前,海水开始慢慢地退却了,并不是完全退出青藏高原。在青藏高原的东部,在昌都,如果你沿着川藏公路走的话,可以观察一下两边红色的岩石,要找到恐龙可能比较难,也许你能看见恐龙的脚印,就在公路旁边的岩石层面上。而那个时候的恐龙显示,昌都地区跟四川盆地是连在一起的,恐龙是非常的相似。
时间继续往前推进,到了距今5,500万年前,这个时候发生了一次,非常重要的地质的运动,我们可以说是史上,最强烈的一次追尾,印度板块撞上了欧亚板块,造成了喜马拉雅山的隆升。
这个隆升是一蹴而就,就变成今天的8848米的高峰吗?其实不是。我们在青藏高原的两侧找到了巨犀的化石。
我们的一个技术人员在修复化石,而他面前的这个化石,是巨犀的第二节颈椎,这一节颈椎,比我们一米八几的小伙子,看起来还要庞大。巨犀的体重,我们经过详细的计算,能达到24吨,24吨有多大?今天世界上最大的陆地上的哺乳动物,非洲象里面最大的个体,体重能达到6吨,24吨的巨犀,相当于4头最大的非洲象的体重。
这么大的巨犀,它们却在青藏高原的两边都有分布。我们现在要去登珠峰,要翻越喜马拉雅山,也非常的困难,而那个时候,巨犀怎么能越过去呢?实际上我们知道,在那个时候,有很多低海拔的通道,其中最重要的我们把它叫做中央谷地。所以说,巨犀在2,650万年前的时候,它们还可以穿过青藏高原。
什么时候变成了真正的高原,或者说已经有了非常高的海拔,青藏高原在距今2,600万年到2,100万年的阶段,已经达到了3000米的高度。
我们从这张图上可以看得出来,在2,000万年以前,这个地方还是一个热带,或亚热带的生态体系,有很多热带的鱼,热带的植物,比如说棕榈树在这儿生长。
到了3000米的时候,已经变成了高山的针叶林,鱼类变成了裂腹鱼,那是今天青藏高原,最典型的高原的鱼类。大家听这个名字裂腹鱼,肚子开着口那不感染吗?实际上,科学家有时候也很幽默,因为裂腹鱼是在它的腹部有两排很大的鳞片,鳞片中间,像我的衣服一样,中间有一条缝,双排扣的,所以把它很形象的叫做裂腹鱼。我们就在2,000万年前的地层里面,找到了裂腹鱼的化石,那些早期的热带鱼类、棕榈树都消失了。
3000米的高度会造成什么样的结果呢?我们的西北地区都是干旱地区。干旱是因为没有足够的降水,没有大洋送来的湿润的空气,太平洋过来太远了,印度洋过来,3000米的高度,把暖湿气流阻挡住了。于是我们的西北,包括整个的中亚的内陆,变成了干旱的地区。
你怎么知道是干旱的?我们有证据,我们看化石。这是一个牛科的动物,或者叫牛超科,包括了麝跟牛这两种,它们有了最开始出现的角,头上长角,而牛长角为了什么呢?它们之间也会争斗,如果说是一个湿润的环境,有很多很多的植被,它们不用抢,有足够的吃的。可是如果变成一个干旱的环境,比如说到了1,970万年到1,700万年之间,我们在阿尔金山找到这个的化石,说明它有角,而且角首先发育在雄性个体的身上,它们要打斗, 它们要争夺草场。这样的偶蹄动物都有一个家族,它是一雄多雌的,还有很多它们的后代,所以它要占领草场,雄性之间就会发生争斗。
我们来看另外一个很有意思的例子,这是到了1,700万年前的时候,我们找到了早期的长颈鹿。长颈鹿为什么会长长脖子呢?很多人都以为,甚至拉马克、达尔文,这个进化论的先驱,他们都以为是为了吃高树的树叶。可是也有人提出疑问,满地都是草不吃,干嘛非得伸上脖子去,吃稀稀拉拉的几棵树呢?
我们新的发现证明,这种长颈鹿,头上有个独角,最重要的是我们用力学的方法来分析了,这种长颈鹿是最善于头撞头的。左边这张图是我们发现的,这种长颈鹿的力学的分析,右边最上面两张图,我们把它的有些的结构,比如说颈椎给它缩小了,那一撞就断掉了。它们为什么也要打斗?那就是刚才我们说的原因干旱。我们把这样的化石命名叫獬豸盘角鹿。
为什么会长长的脖子呢?大家看,我们的古代有很多的兵器,比如说流星锤,如果把很短的话,够得着对方吗?够不着,所以说它们发展了更长的,更强壮的脖子,能更好的来跟另外一个雄性之间进行争斗,到了后来脖子越变越长,吃高树的树叶是一个附带的作用。
大家说你只是讲了一两个例子,还有更重大的意义吗?太重要了,夏天经常会看电视台转播,非洲草原的动物大迁徙,但是非洲的那些动物,大多数只能在非洲,追溯到700万年以前。当然也有一些本地起源的,比如大象是在非洲起源的,可更多的类型,我们在青藏高原的北缘,在1,000万年前的时候,这些类型就已经出现了,比如说黑犀牛,比如说非洲的很多的羚羊,我们可以追踪到,它们在青藏高原的北缘先出现。这样一个变干的环境,随着全球的变化,很多地方都变干的时候,在这个地方先适应了环境的动物,它们取得了优势。
我们继续时间往前推进,我们到了六个百万年的时候,我们找到了一种鸟类的化石,这是一种猫头鹰,叫日行猫头鹰。这个化石 为什么会在白天活动?是因为青藏高原,到了六个百万年的时候,它已经变成了高原,高原寒冷,晚上就更寒冷,猫头鹰要吃的这些猎物,那些老鼠,还有鼠兔,晚上不出来活动了,所以说它只好在白天狩猎。
我们再来看藏羚羊,是一个更典型的高原的动物,现在还在青藏高原生活,右边是藏羚羊的角,大家觉得左边画的藏羚角不是这么长吗,怎么化石不一样呢?我今天给大家带了一件标本,这是距今700万年前的一对羚羊角。牛科的动物的角是角质的,但是它的角心中心的部分是骨质的,角质的部分死亡以后,就像我们人的指甲盖一样,就腐烂了,不能保存为化石,它的骨质的部分,可以形成化石,保留了下来。如果大家再去博物馆,看见很大的牛科动物的角,一定说“哇,这么大”,其实你应该再“哇”一声,因为它在生活的时候,角心上还套着一个更大的角。
我们知道700万年的时候,它们祖先的类型,还生活在青藏高原的北缘,比如说柴达木盆地,到了500万年的时候,它们进入了高原。为什么500万年前的时候,它进入了高原了呢?因为青藏高原达到了现在的高度。
我放了一张图,大家觉得可能太复杂,其实很简单的一个道理:高原的植被是垂直分带的,下面是阔叶林,然后是针阔混交林,海拔在上升变成了针叶林,再高,树没有了,变成高山的草甸。
我们找到的马的化石,脚上有三个脚趾头的三趾马,它是一种生活在开阔的,高山草甸地带的三趾马。有人会问,你怎么知道它生活在高山草甸?我们分析了它的运动功能,它是一种快速奔跑的马,如果在森林里跑不快,太茂密了,一启动就撞树上了,必须在开阔地方才跑得快。它为什么要跑得快?是因为它们要逃避敌害,没有地方躲藏。
所以我们经过详细的分析,能证明在距今460万年,大约500万年前的时候,青藏高原达到了现在的高度,而达到现在高度以后,就进入了冰冻圈,真正适宜雪地生活的这些动物,就出现了。
这是在高原上找到的披毛犀,身披长毛,跟我们的长毛象一样,它们都是冰河世纪最典型的动物。可是以前的科学家包括达尔文,他们按照合理的推断,觉得这些冰期动物,应该是在北极圈起源的,但是在距今500万年前的时候,北极的年平均温度可以达到8℃,比现在暖和多了。那个时候最冷的,是已经到现在高度的青藏高原,年平均温度是0℃,在这样的地区耐寒的动物出现了。
等到距今260万年前,全球都变冷的时候,它们走出了高原,扩大了它们的分布的范围。
大家说你讲了半天,一开始不是说我们人很关心全球气候变化吗?我们的人怎么还没出场?因为在旧石器时代,实际上人类在地球上并没有统治地位,一直到了新石器时代,在距今1万年以前,冰期结束的时候,人类有了飞快的发展。
你看看,他们的武器有弓箭,有长矛,他们把那些大型的动物,都逼得没有什么活路了,甚至用猛犸象的象牙,来搭他们的窝棚,太奢侈了,不过对当时的人类来讲,那些对他们都没有用处。
实际上,地球的温度有非常强的波动,今天全球海水的表面温度大概是14.5℃,而在5,600万年前的时候,甚至温度比现在高10℃。大家说那个时候,我们怎么不担心,全球变得太暖了?是因为我们前面的标尺,是百万年,它的变化速率,是相对比较慢的,生物可以慢慢地适应。当然不是所有的都能慢慢适应,但是很多生态系统会逐渐变换。
来看我们的人类社会,1850年到现在,不是太久的时间,温度有明显的上升。我们现在变得太快了,它来不及适应,还不说它传宗接代,在这一代,它都没来得及适应,就被热死了。
一开始是历史的记录,然后是模型的预测,到2020年模型预测的非常的准确,所以说,我们担心未来会不会更暖。比如说,悲观的认为到2200年,会达到比现在高 8~9℃,最乐观的,也就是我们现在经常说的2℃,2.6℃±1.4℃。所以我们要关心我们的生态的环境,关心我们的气候变化,我们可以从历史的记录里面,得到很多的启示。
当然我们也要生活在地球上,我们也要使用能源,我们也要排放。但是你看,我们国家的政策,碳达峰,然后碳中和,就是说达到峰值以后,我们要让它逐渐的降低,这个是对我们人类赖以生存的,地球生态环境,很好的一个保护。我们要合理的利用能源,给我们的世界,留下足够的空间。
原标题:《【CC讲坛】邓涛:生命逐高山,远古兽类踪迹启示录》
来源:CC讲坛
编辑:诸鹏飞
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