現生的魚,化石的魚
把西藏魚類專列一節,說明它很重要。當高原隆升作為新命題提出之后,是魚類學家率先拿出了靠譜的證據。這其中的道理,未必需要多么高深的專業知識,單憑日常生活經驗也可理解:隨著地勢的抬升,大冰期降臨,生存環境日益嚴酷,高原面上的物種眾生能夠存活至今實屬不易,可是鳥兒有翅膀可以遠距離遷徙,四腳獸類也會找到避風低地躲避寒冬,只有魚,無處可去,五冬六夏、世世代代困守水中。恰好因了這等別無選擇的局限性,其特化過程就成為印證高原隆升諸階段的指示器,較之飛禽走獸多出了一項優勢。
說它重要,還有一原因:這一領域成就了兩位研究者當選中科院院士。雖說兩位的業務建樹不限于高原魚——在保護長江珍稀、特有魚類尤其中華鱘方面,可以聽見曹文宣先生的權威發言;說到珍稀瀕危動物白豚研究的開創者、淡水和海洋水域生態系統聯網研究的主要學術帶頭人等等,則必提陳宜瑜。但青藏經歷無疑是他們科學生涯的起點和重要一章。陳宜瑜后來繼續從事業務帶學生,同時轉向科學管理,參與頂層設計,擔任中科院副院長期間,親自指導操辦了青藏高原研究所籌建事宜;后來擔任自然科學基金委員會主任,把握科研方向,掌管項目決策,皆屬相當重要的高階崗位。
兩位專家均為科班出身,當年同在中科院武漢水生生物所供職。年長一些的曹文宣參加過20世紀60年代珠峰科考,被選拔為青藏隊首批隊員,連續兩年出隊,已是年屆40的歲數,尚未成家。戀愛長跑該有個結果了吧,于是所里明令曹文宣留下結婚,另外派員接替。就這樣,陳宜瑜上陣,1975年活動在喜馬拉雅南北,次年青藏隊兵分四路進發西藏各地,曹文宣歸隊,這二人一在阿里分隊,一在藏北分隊,全都屬于高原上的高原,裂腹魚嚴重特化地區。
河里的魚,湖里的魚,青藏高原河湖中的土著魚一般無鱗,只在魚肚下方保留兩排較大鱗片,仿佛肚皮開裂,被形象地歸類為裂腹魚屬。屬之下種類有裸鯉、裸裂尻魚等等,青海湖里的鰉魚也是,均為青藏高原特有種,同屬第三極地區的印度、巴基斯坦和克什米爾高海拔地區亦有分布。為何高原獨有而平原地區不見?過去曾有英國人和俄國人做過一些工作,但真正系統研究并揭示其生存之謎,集中在這一輪考察過程,尤其得益于板塊學說和高原隆升新理論指導下的重新認識——
青藏地區高峻之前,裂腹魚的祖先跟鯉魚、草魚長相差不多,同屬淡水魚類鯉科、鲃亞科,何以特化成這般模樣,說來話長。簡言之,適用于用進廢退原理,外部形態和生活習性隨環境改變而改變。比如說,演化特征中最顯著的“裸”:氣候變冷,水溫很低,越冬蟄居長達半年,即便暖季白晝,為躲避強烈紫外線輻射也需潛入洞穴,導致體鱗局部乃至全部消失。那么觸須何以退化呢?實因覓食時間如此之短,食物來源又少,哪里來得及選擇喜歡什么,不喜什么,正可謂饑不擇食,生活習性隨之改變,成為雜食類群,努力在暖季攝取盡可能多的營養,供漫長嚴冬消耗。如此一來,祖先用于分辨食物的觸須還有何用,牙齒也相應減少。
裂腹魚類演化的階段性與青藏高原海拔關系示意圖 孫赫英/繪制
特化程度與海拔高度呈正相關,高原裂腹魚粗分為三大類百余種,分布區由外而內呈現三個同心圓:最外圈高原邊緣地帶,是原始魚群祖先種的根據地,應當是在高原腹地從千米高度開始隆升時,最先撤出的一批;位居海拔3000米左右第二圈層的,是跟隨地勢的持續抬高而沒有離開,適應環境的結果,表現在已有改變、仍算比較原始的裂腹魚;極限堅守、也是特化最厲害的在海拔4000 米以上高處。創造魚類生存世界紀錄的是一種小鰍,不過生境非冷水,是在龍木錯湖畔的溫泉里,地點在藏北高原西南側,西藏阿里地區日土縣,海拔5200米。
由此可知增長緩慢,是魚類中的侏儒:好幾歲的年紀不及平原地區幾個月的個頭。生命活動降低,產卵量稀少,不及平原地區1/10。
荒寒的藏北腹地,有一個名叫昂達爾的小湖,面積總共41平方公里,一條沙壩將之二分,儼若兩個世界:西湖完全封閉,蒸發大于補給,每升水中含鹽量高達357克,水中既無水草亦無魚,缺乏生命跡象;東湖海拔4863米,竟成天上飛的、水中游的一眾生靈的天堂。湖心沙洲3000平方米鳥島,聚集著斑頭雁、棕頭鷗、赤麻鴨多種飛禽,正值孵育季節破殼而出階段,生機盎然。湖水含鹽量極低,每升僅2克稍多一點,幾近淡水尚可飲用,且水中生物之多,足夠鳥類享用,也讓魚類專家喜獲豐收,一網下去幾十條——這可是接近冷水魚極限生存的高度了。
往北到可可西里,大部為寒旱地區高濃度鹽湖,越發不適于魚類生存;可可西里再往北,直到昆侖南緣,歷盡艱難途程的陳宜瑜,最大的發現是“無發現”,唯有少量頑強的所謂“低等”生命如跳蟲之類標本可采。
特化過程也與隆升階段相匹配。在藏北高原倫坡拉盆地海拔4550米的地層中,陳宜瑜發現了鯉科、鲃亞科魚類化石,經鑒定為新屬新種——隨海拔漸高正在適應演化的原始近裂腹魚屬。所在地層在地質學上被劃分為丁青組,屬地質第三紀一兩千萬年前。這個新屬的魚化石與同緯度平原地區溫暖水體中同類的最大區別,是脊椎骨數目增多,典型冷水魚特征。
倫坡拉盆地位于西藏班戈縣和雙湖特別區交界地帶,面積4000平方公里,海拔4700米。新生代沉積總厚度達4000米,其中丁青組地層近千米,沉積物中產出豐富的動植物化石,包括介形蟲、腹足類、昆蟲、魚類和孢粉化石,被視為研究古高度、古環境的理想地區,所以2009年起,中科院古脊椎所的專家在此進行了連續兩年的工作,在丁青組中上部發現了第一件哺乳動物化石——原始犀類,近無角犀。判斷其年齡在1800萬年至1600萬年之間,其地古海拔高度可能接近3000米;同時發掘出保存完美的魚、昆蟲和植物化石,可見彼時氣候環境較今變化之劇烈。
化石攀鱸現身于距今2600萬年的地層中,連同生存之地古環境一并被揭示:棕櫚啊,菖蒲啊,天南星科的水生植物……熱帶—亞熱帶氣候環境;一并被揭示的還有古高度:估計其時的倫坡拉盆地海拔不可能超過2000米。
魚類何時消失在藏北高原腹地?換言之,環境發生了怎樣的改變,致使這一物種消失?后續的研究團隊給出了答案。2005年中美合作古生物考察,在高原北部柴達木盆地,300萬年前的古鹽湖沉積地層中,發掘出一批魚化石,5條完整骨架中有3條身長超過半米。令專家們大吃一驚的是它們異乎尋常的骨骼,之粗大,幾乎不存在可供肌肉生長的空間。繼續審察,往下更老地層中,也有魚化石,但并無骨骼變粗跡象;而在此之上,300萬年以來地層中,則再無魚化石蹤跡。由此得出結論之一,它們是柴達木盆地最后的魚;結論之二,它們是天天喝著“石灰水”長大的魚——所在地層富含碳酸鈣(石灰)和硫酸鈣(石膏),所在環境和應對努力已臻極限,可憐最后的魚群一直堅守到再無可供產卵的淡水流入,直至連高鈣環境中的苦咸湖水也干涸,無意間成為柴達木盆地古氣候環境劇變的見證者。
伍氏獻文魚化石,不可思議的粗大骨架 鄧濤/供圖
“伍氏獻文魚”的發現是中國國家自然科學基金委和美國國家科學基金會雙重支持下的重大科研項目新成果之一,其意義不僅限于為柴達木盆地的干旱化過程提供新證據,更在于它超越了傳統的古生物學研究,把化石魚類和現代魚類的系統學及生理學方面的現象與古環境研究聯系起來,是多學科綜合研究的一大嘗試。合作論文刊載于2008年9月9日美國《國家科學院院刊》。正式發表前一個月,該院刊網絡版即以醒目標題《發現于柴達木盆地的骨骼超常粗大的魚化石及其與干旱化的聯系》,先行發布報道。
張彌曼院士領銜的中美合作團隊,主要研究人員包括美國洛杉磯自然歷史博物館王曉鳴博士、中科院武漢水生所劉烯章博士、美國堪薩斯大學苗德歲博士等。
這一鯉科裂腹魚亞科的新屬新種被命名為“伍氏獻文魚”,以紀念我國淡水魚類研究奠基人、中科院院士伍獻文先生。
現代漁夫在西藏的河川湖泊張網時,并不了解國際生命科學的一支——歷史生物地理學正在興起。該學派主張以生命現在進行時的某個瞬間,以生命進化過程及其分布情況,去解釋地球發展史。不了解是因“文革”期間對于外界信息的屏蔽,然而不了解人家的,卻已不謀而合地實踐了,并拿出了實證:西藏階段的科考告一段落,兩位專家的論文《裂腹魚類的起源和演化及其與青藏高原隆起的關系》發表,并在1980年召開的首屆青藏高原國際研討會上宣講,體現的理念正是生命進化與地球演化同步現象。被視為中國生物地理學從描述向解釋發展的第一篇論文,同時也契合了當時的國際前沿,連與會外國專家也不由得贊嘆。
這個新學派還有一理論,關于“隔離分化”。在接下來的青藏隊橫斷山考察中,陳宜瑜研究了瀘沽湖和程湖的魚類區系形成歷史,提出可用以解釋云貴高原特定湖泊區系起源的同域成種進化模式,及邊域快速成種的實例,在研究實踐中豐富了隔離分化理論。
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