喜马拉雅山发现上新世哺乳动物化石组合

图1:西藏披毛犀的头骨和下颌骨标本(邓涛供图)

图2:西藏披毛犀复原图(JulieNaylor绘)

图3:西藏披毛犀头骨外形再造(邓涛供图)

图4:披毛犀的起源、迁徙和分布(邓涛供图)
人民网北京9月2日报道:(记者赵竹青)中科院网站今日发布消息称,以中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邓涛研究员为首的中外科学家在9月2日出版的《科学》杂志上报道了在西藏喜马拉雅山西部高海拔的札达盆地发现的一个上新世哺乳动物化石组合,其中包含了已知最原始的披毛犀。
冰期动物群长期以来已被认识到与更新世的全球变冷事件密切相关,其中的动物也表现出对寒冷环境的适应,如体型巨大,身披长毛,并具有能刮雪的身体构造,以猛犸象和披毛犀最具代表性。这些令人倍感兴趣的绝灭动物一直受到广泛的关注,它们的上述特点曾经被假定是随着第四纪冰盖扩张而进化出来的,即这些动物被推断可能起源于高纬度的北极圈地区,但一直没有可信的证据。邓涛等人根据来自西藏的新化石材料证明,冰期动物群的一些成员在第四纪之前已经在青藏高原上演化发展。冬季严寒的高海拔青藏高原成为冰期动物群的“训练基地”,使它们形成对冰期气候的预适应,此后成功地扩展到欧亚大陆北部的干冷草原地带。这一新的发现推翻了冰期动物起源于北极圈的假说,证明青藏高原才是它们最初的演化中心。
在札达盆地发现的新种西藏披毛犀(Coelodontathibetana),其生存时代为约370万年前的上新世中期,它在系统发育上处于披毛犀谱系的最基干位置,是目前已知最早的披毛犀记录。随着冰期在280万年前开始显现,西藏披毛犀离开高原地带,经过一些中间阶段,最后来到欧亚大陆北部的低海拔高纬度地区,与牦牛、盘羊和岩羊一起成为中、晚更新世繁盛的猛犸象-披毛犀动物群的重要成员。
在札达盆地发现的西藏披毛犀化石材料包括同一成年个体的头骨、下颌骨和颈椎,化石地点位于西藏阿里地区札达县城东北10公里处,在地层上产自札达组上部的细粒沉积物中。由多国科学家组成的研究小组对这些化石材料及其札达盆地的地质和环境背景进行了广泛深入的研究,这些科学家来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、美国洛杉矶自然历史博物馆、芬兰赫尔辛基大学、佛罗里达州立大学、南加州大学、德克萨斯大学和甘肃省博物馆。
西藏披毛犀的头骨具有相当长的面部。粗糙面占据了整个鼻骨背面,由此指示它在活着的时候具有一只巨大的鼻角。额骨上一个宽而低的隆起指示它还有一只较小的额角。系统发育分析显示,西藏披毛犀是一种进步的双角犀。在披毛犀支系内,西藏披毛犀与泥河湾披毛犀相比鼻骨更长,枕面更倾斜,各个披毛犀种按进步性状排列,其终点是晚更新世的披毛犀。
与身披长毛的猛犸象和现代牦牛一样,作为西藏披毛犀后代的晚更新世披毛犀也具有厚重的毛发,可以起到保温的作用,由此强烈地表明它适应于寒冷的苔原和干草原上的生活。非常宽阔的鼻骨和骨化的鼻中隔指示西藏披毛犀有两个相当大的鼻腔,增加了在寒冷空气中的热量交换。除了用厚重的毛发和庞大的体型来保存热量,披毛犀的头骨和鼻角组合也与寒冷的条件相适应。披毛犀长而侧扁的角呈前倾状态,用以在冬季刮开冰雪,从而找到取食的干草。这些头骨特征与细长浓密的毛发相结合,清楚地显示披毛犀能够在寒冷的雪原中生存。西藏披毛犀的头骨形态不仅证明其已经具备了刮雪的形态功能,而且还指示其已产生与晚更新世后代一致的预适应性状。
披毛犀的存在说明札达盆地在上新世时的高度达到甚至高于现在的海拔,因此形成了冬季漫长的零下温度环境。对于适应寒冷气候的第四纪冰期动物群的起源,原来一直在上新世和早更新世的极地苔原和干冷草原上寻找。现在,通过邓涛等人的研究发现,实际上高高隆升的青藏高原上的严酷冬季已经为欧亚大陆和北美晚更新世冰期动物群的一些成功种类提供了寒冷适应进化的最初阶段。该项研究得到国家自然科学基金重点项目、中国科学院知识创新工程重要方向项目和科技部973项目的支持。

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