中国西藏网 > 青藏光芒|马丽华专栏 > 第3章

现生的鱼,化石的鱼

2019-06-12 马丽华 《青藏光芒》

  把西藏鱼类专列一节,说明它很重要。当高原隆升作为新命题提出之后,是鱼类学家率先拿出了靠谱的证据。这其中的道理,未必需要多么高深的专业知识,单凭日常生活经验也可理解:随着地势的抬升,大冰期降临,生存环境日益严酷,高原面上的物种众生能够存活至今实属不易,可是鸟儿有翅膀可以远距离迁徙,四脚兽类也会找到避风低地躲避寒冬,只有鱼,无处可去,五冬六夏、世世代代困守水中。恰好因了这等别无选择的局限性,其特化过程就成为印证高原隆升诸阶段的指示器,较之飞禽走兽多出了一项优势。

  说它重要,还有一原因:这一领域成就了两位研究者当选中科院院士。虽说两位的业务建树不限于高原鱼——在保护长江珍稀、特有鱼类尤其中华鲟方面,可以听见曹文宣先生的权威发言;说到珍稀濒危动物白豚研究的开创者、淡水和海洋水域生态系统联网研究的主要学术带头人等等,则必提陈宜瑜。但青藏经历无疑是他们科学生涯的起点和重要一章。陈宜瑜后来继续从事业务带学生,同时转向科学管理,参与顶层设计,担任中科院副院长期间,亲自指导操办了青藏高原研究所筹建事宜;后来担任自然科学基金委员会主任,把握科研方向,掌管项目决策,皆属相当重要的高阶岗位。

  两位专家均为科班出身,当年同在中科院武汉水生生物所供职。年长一些的曹文宣参加过20世纪60年代珠峰科考,被选拔为青藏队首批队员,连续两年出队,已是年届40的岁数,尚未成家。恋爱长跑该有个结果了吧,于是所里明令曹文宣留下结婚,另外派员接替。就这样,陈宜瑜上阵,1975年活动在喜马拉雅南北,次年青藏队兵分四路进发西藏各地,曹文宣归队,这二人一在阿里分队,一在藏北分队,全都属于高原上的高原,裂腹鱼严重特化地区。

  河里的鱼,湖里的鱼,青藏高原河湖中的土著鱼一般无鳞,只在鱼肚下方保留两排较大鳞片,仿佛肚皮开裂,被形象地归类为裂腹鱼属。属之下种类有裸鲤、裸裂尻鱼等等,青海湖里的鳇鱼也是,均为青藏高原特有种,同属第三极地区的印度、巴基斯坦和克什米尔高海拔地区亦有分布。为何高原独有而平原地区不见?过去曾有英国人和俄国人做过一些工作,但真正系统研究并揭示其生存之谜,集中在这一轮考察过程,尤其得益于板块学说和高原隆升新理论指导下的重新认识——

  青藏地区高峻之前,裂腹鱼的祖先跟鲤鱼、草鱼长相差不多,同属淡水鱼类鲤科、鲃亚科,何以特化成这般模样,说来话长。简言之,适用于用进废退原理,外部形态和生活习性随环境改变而改变。比如说,演化特征中最显著的“裸”:气候变冷,水温很低,越冬蛰居长达半年,即便暖季白昼,为躲避强烈紫外线辐射也需潜入洞穴,导致体鳞局部乃至全部消失。那么触须何以退化呢?实因觅食时间如此之短,食物来源又少,哪里来得及选择喜欢什么,不喜什么,正可谓饥不择食,生活习性随之改变,成为杂食类群,努力在暖季摄取尽可能多的营养,供漫长严冬消耗。如此一来,祖先用于分辨食物的触须还有何用,牙齿也相应减少。


裂腹鱼类演化的阶段性与青藏高原海拔关系示意图 孙赫英/绘制

  特化程度与海拔高度呈正相关,高原裂腹鱼粗分为三大类百余种,分布区由外而内呈现三个同心圆:最外圈高原边缘地带,是原始鱼群祖先种的根据地,应当是在高原腹地从千米高度开始隆升时,最先撤出的一批;位居海拔3000米左右第二圈层的,是跟随地势的持续抬高而没有离开,适应环境的结果,表现在已有改变、仍算比较原始的裂腹鱼;极限坚守、也是特化最厉害的在海拔4000 米以上高处。创造鱼类生存世界纪录的是一种小鳅,不过生境非冷水,是在龙木错湖畔的温泉里,地点在藏北高原西南侧,西藏阿里地区日土县,海拔5200米。

  由此可知增长缓慢,是鱼类中的侏儒:好几岁的年纪不及平原地区几个月的个头。生命活动降低,产卵量稀少,不及平原地区1/10。

  荒寒的藏北腹地,有一个名叫昂达尔的小湖,面积总共41平方公里,一条沙坝将之二分,俨若两个世界:西湖完全封闭,蒸发大于补给,每升水中含盐量高达357克,水中既无水草亦无鱼,缺乏生命迹象;东湖海拔4863米,竟成天上飞的、水中游的一众生灵的天堂。湖心沙洲3000平方米鸟岛,聚集着斑头雁、棕头鸥、赤麻鸭多种飞禽,正值孵育季节破壳而出阶段,生机盎然。湖水含盐量极低,每升仅2克稍多一点,几近淡水尚可饮用,且水中生物之多,足够鸟类享用,也让鱼类专家喜获丰收,一网下去几十条——这可是接近冷水鱼极限生存的高度了。

  往北到可可西里,大部为寒旱地区高浓度盐湖,越发不适于鱼类生存;可可西里再往北,直到昆仑南缘,历尽艰难途程的陈宜瑜,最大的发现是“无发现”,唯有少量顽强的所谓“低等”生命如跳虫之类标本可采。

  特化过程也与隆升阶段相匹配。在藏北高原伦坡拉盆地海拔4550米的地层中,陈宜瑜发现了鲤科、鲃亚科鱼类化石,经鉴定为新属新种——随海拔渐高正在适应演化的原始近裂腹鱼属。所在地层在地质学上被划分为丁青组,属地质第三纪一两千万年前。这个新属的鱼化石与同纬度平原地区温暖水体中同类的最大区别,是脊椎骨数目增多,典型冷水鱼特征。

  伦坡拉盆地位于西藏班戈县和双湖特别区交界地带,面积4000平方公里,海拔4700米。新生代沉积总厚度达4000米,其中丁青组地层近千米,沉积物中产出丰富的动植物化石,包括介形虫、腹足类、昆虫、鱼类和孢粉化石,被视为研究古高度、古环境的理想地区,所以2009年起,中科院古脊椎所的专家在此进行了连续两年的工作,在丁青组中上部发现了第一件哺乳动物化石——原始犀类,近无角犀。判断其年龄在1800万年至1600万年之间,其地古海拔高度可能接近3000米;同时发掘出保存完美的鱼、昆虫和植物化石,可见彼时气候环境较今变化之剧烈。

  化石攀鲈现身于距今2600万年的地层中,连同生存之地古环境一并被揭示:棕榈啊,菖蒲啊,天南星科的水生植物……热带—亚热带气候环境;一并被揭示的还有古高度:估计其时的伦坡拉盆地海拔不可能超过2000米。

  鱼类何时消失在藏北高原腹地?换言之,环境发生了怎样的改变,致使这一物种消失?后续的研究团队给出了答案。2005年中美合作古生物考察,在高原北部柴达木盆地,300万年前的古盐湖沉积地层中,发掘出一批鱼化石,5条完整骨架中有3条身长超过半米。令专家们大吃一惊的是它们异乎寻常的骨骼,之粗大,几乎不存在可供肌肉生长的空间。继续审察,往下更老地层中,也有鱼化石,但并无骨骼变粗迹象;而在此之上,300万年以来地层中,则再无鱼化石踪迹。由此得出结论之一,它们是柴达木盆地最后的鱼;结论之二,它们是天天喝着“石灰水”长大的鱼——所在地层富含碳酸钙(石灰)和硫酸钙(石膏),所在环境和应对努力已臻极限,可怜最后的鱼群一直坚守到再无可供产卵的淡水流入,直至连高钙环境中的苦咸湖水也干涸,无意间成为柴达木盆地古气候环境剧变的见证者。



伍氏献文鱼化石,不可思议的粗大骨架 邓涛/供图

  “伍氏献文鱼”的发现是中国国家自然科学基金委和美国国家科学基金会双重支持下的重大科研项目新成果之一,其意义不仅限于为柴达木盆地的干旱化过程提供新证据,更在于它超越了传统的古生物学研究,把化石鱼类和现代鱼类的系统学及生理学方面的现象与古环境研究联系起来,是多学科综合研究的一大尝试。合作论文刊载于2008年9月9日美国《国家科学院院刊》。正式发表前一个月,该院刊网络版即以醒目标题《发现于柴达木盆地的骨骼超常粗大的鱼化石及其与干旱化的联系》,先行发布报道。
  张弥曼院士领衔的中美合作团队,主要研究人员包括美国洛杉矶自然历史博物馆王晓鸣博士、中科院武汉水生所刘烯章博士、美国堪萨斯大学苗德岁博士等。

  这一鲤科裂腹鱼亚科的新属新种被命名为“伍氏献文鱼”,以纪念我国淡水鱼类研究奠基人、中科院院士伍献文先生。

  现代渔夫在西藏的河川湖泊张网时,并不了解国际生命科学的一支——历史生物地理学正在兴起。该学派主张以生命现在进行时的某个瞬间,以生命进化过程及其分布情况,去解释地球发展史。不了解是因“文革”期间对于外界信息的屏蔽,然而不了解人家的,却已不谋而合地实践了,并拿出了实证:西藏阶段的科考告一段落,两位专家的论文《裂腹鱼类的起源和演化及其与青藏高原隆起的关系》发表,并在1980年召开的首届青藏高原国际研讨会上宣讲,体现的理念正是生命进化与地球演化同步现象。被视为中国生物地理学从描述向解释发展的第一篇论文,同时也契合了当时的国际前沿,连与会外国专家也不由得赞叹。

  这个新学派还有一理论,关于“隔离分化”。在接下来的青藏队横断山考察中,陈宜瑜研究了泸沽湖和程湖的鱼类区系形成历史,提出可用以解释云贵高原特定湖泊区系起源的同域成种进化模式,及边域快速成种的实例,在研究实践中丰富了隔离分化理论。

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