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主题: 伍氏献文鱼:柴达木盆地干旱化的亲历者和受害者

  • 德令哈
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  • 发表于:2017/7/21 7:42:30
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中国西北干旱区柴达木盆地是位于青藏高原东北部最大的一个封闭盆地,难以想象,早在5000多万年前,那里曾经水草丰茂。青藏高原的隆升是地质史上的革命性事件,它阻断了南来的水汽,致使高原北部越来越干。这时,一种长着大骨头的鱼类出现了。它奇特的身世,是环境变化的缩影,也是一个受害者的故事。

神奇的大骨头

“这鱼满身的骨头都粗得出奇, 肉往哪儿长啊?”

想象一下,一群古生物学家围着一块刚从大石块中修理出来的化石,瞪大着双眼,吃惊的样子。已经80多岁高龄的中科院院士张弥曼先生把这一幕写进了她的论文里。

大概是十年以前,美国洛杉矶自然历史博物馆的王晓鸣博士和国内的几位古生物学专家,在柴达木盆地中部偏西的鸭湖背斜轴部的上新统狮子沟组地层中,采集到了许多粗壮的鱼类零散骨骼化石。起初谁也不知道那是什么,差一点王晓鸣就把它们当成纪念品带回美国。好在,后来又找到了几块相对完整的化石标本。

要鉴定它的身份并不是很难。根据形态学特征,张弥曼先生把它归为鲤科中裂腹鱼亚科的一个新属新种,命名为伍氏献文鱼,以纪念我国著名的鱼类学家伍献文先生。可跟它的近亲相比,甚至在那么多远古鱼类中,样子都是极为罕见的。

它遍布全身的骨骼,特别是内骨骼,比如脊椎骨、肋骨、肌间骨、部分鳃骨……都超常的粗大,以致几乎没有多少空间可供肌肉生长。试想一下,吃鱼时最容易卡喉咙最讨人厌的小骨头,到了伍氏献文鱼身上,就突然变成了婴儿肥嘟嘟的手指一般粗。

如此“骨感”对一条鱼来说可能不是什么好事。缺少肌肉牵引,骨骼运动就会受到影响,它的游泳能力一定很弱,姿态还不好看。

古生物学家还发现,它的眼眶很小,视力较弱。食物来源以湖底的藻类为主,而且很可能是较硬的硅藻,因为它的下颌长得像一个扁铲,所以它可以用嘴把藻类铲起来,吞进嘴里用咽齿磨碎。标本中它多数咽齿顶部的磨蚀面很平整,可见它牙齿的研磨能力不错。

这样一条奇怪又笨拙的鱼同样难倒了现生鱼类学家,这在他们的研究领域也是闻所未闻。唯一算得上相似的,是在一些热带和亚热带的海洋鱼类中,比如带鱼,骨骼的某些局部位置会长出疙瘩。有科学家认为,这是种“病”——骨肥厚症。这要是放在伍氏献文鱼身上,那它算是“病入膏肓”了。可事实上,两者的性质并不相同,前者通常总是发生在同一种鱼的相同位置上。

就在科学家百思不得其解的时候,还是化石鱼类提供了关键线索。

法国古生物学家发现,在地中海西西里岛、克里特岛等地,曾经广泛生活着一种小鱼——厚尾秘鳉(鳉形目),它是科学家现今发现的除伍氏献文鱼外仅有的全身骨骼增粗的鱼类。

厚尾秘鳉的出现早于伍氏献文鱼,它经历过地质史上一个不得不说的大事件。大约600万年前,亚欧板块和非洲板块不断挤压着古特提斯洋最后的余脉——地中海。地中海曾是连接大西洋和印度洋的宽广海道,直到直布罗陀海峡第一次发生关闭。没有了与大洋之间的联系,再加上受副热带高压带控制,地中海因大量海水蒸发,迅速变成了一片盐地。这就是著名的墨西拿盐度危机,而秘鳉正是生活在墨西拿干旱期。

厚尾秘鳉的身世提醒了科学家,促使这两种鱼变得非同寻常的秘密也许就藏在地质背景中。

钙补多了而已

“柴达木”为蒙古语,意为“盐泽”。盆地地势低洼处广泛分布着盐湖沼泽。地质环境与当时变为盐地的地中海地区比较相似。那么,自然让人联想到,高盐可能就是导致鱼类全身骨骼增粗的重要原因。

的确,水中特定化学元素的高含量似乎是最有可能的解释,科学家起初也是这样想的,但盐却是最先被排除的。

裂腹鱼类和秘鳉的许多现生种类,目前仍生活在盐度较高的水域中,比如青海湖中仅有的一种裂腹鱼——青海湖裸鲤。可它们的骨骼完全正常,丝毫没有变粗的迹象。

于是,科学家为自己想要寻找的化学元素定下了两个硬指标。首先,它们必须是对鱼类无害的;其次,它们可以成为骨骼的组成部分。

中外科学家在含有这两种化石鱼类的地层中,都发现了丰富的碳酸钙和硫酸钙沉积。这说明,当时的水体中,钙的含量非常高,鱼类简直就是在喝石灰水,而现在的盐湖并不具有这个特点。

鱼骨的重要组成部分是钙,人类只知道吃鱼补钙,但没人知道,鱼补钙补多了会是什么结果。也许,伍氏献文鱼就是最好的答案。

这两种鱼全身粗壮的骨骼并非与生俱来。事实上,它们的未成年个体并没有表现出这种特质,随着年龄增长,个体变大,骨骼才增粗。这可能是因为钙的积累需要过程,也可能骨骼的畸变需要鱼类在生理上有充分的准备。

不过,严谨的古生物学家并不满足于自己的这个推论,他们必须找到别的证据来佐证这一说法。幸运的是,还真有科学家曾产生过跟他们一样的猜想,并且得到了实验证明。

一位英国鱼类学家曾在非洲纳米比亚的一个喀斯特地形地区的落水洞中,发现过一种土著罗非鱼,它的颅骨顶部有部分骨片很厚。而它所生活的落水洞中,水体钙含量很高,浓度高达185 毫克/升。为了阐明骨片增厚和高钙水之间的关系,鱼类学家把从野生罗非鱼繁殖出来的幼鱼,放在普通自来水中养殖,结果,鱼的颅骨并未增厚。这也意味着,鱼类的骨骼增厚并非出于遗传,而是水体环境尤其是钙元素引发的。

但目前为止,科学家仍然没搞明白,伍氏献文鱼对钙的吸收和全身骨骼增粗之间的内在机制到底是什么。

不管解释如何,伍氏献文鱼应该庆幸,对它来说补钙过度不是什么致命的事。也正因如此,它才能在如此极端的环境下存活下来。同时期同一地点的化石鱼类种类非常有限,它几乎无需和什么对手展开生存竞争。并且,由于生长缓慢,使得它们的生命周期变长。在伍氏献文鱼化石中,最大的足有半米长,据推测,它们的年龄在10至15岁之间。

目睹柴达木盆地干旱化

然而,即便是这种近乎“变态”的适应环境的方式,仍无法帮助这一物种摆脱自然的旨意。

2000多万年前,裂腹鱼类早在青藏高原快速隆升之前就已经存在了。随着青藏高原持续的阶段性隆升,它们也不断搬升至更高的海拔生存。环境越极端,它们的形态特征、生存方式也越特化,这是一种协同进化,却也彻底把自己逼到了一座“孤岛”。

这就可以解释,为什么现生裂腹鱼亚科鱼类的分布仅局限于青藏高原及其周边地区,世界上任何其他地方都没有这种鱼类存在了。

进入晚新生代以后,青藏高原经历了比任何时候都激烈的构造运动,海拔迅速上升到了4000多米。科学研究已经证实,这一过程阻挡了印度季风深入亚洲内陆,改变了大气的环流形式,引起动力和热力效应,加速地表岩石风化的进程,甚至加剧了全球变冷,这是导致亚洲内陆干旱化的主要驱动力。伍氏献文鱼就出现在这一特殊时期。

古生物学家发现了一个有意思的现象,在比存有伍氏献文鱼的化石层更古老的地层里,鲤科鱼类的骨骼都是正常的,并没有变粗,而在相对更年轻的到处可见纯石膏层的地层里,鱼类化石又都全部消失了。

从地质学上,也许可以找到相对应的环境信息。在湖泊沉积演化过程中,随着高原的抬升,干旱化不断加剧,湖水化学条件会发生规律性的变化。当气候相对湿润时,湖水中钙和盐类浓度较低;当气候逐渐干旱时,蒸发作用加强和降水减少使湖盆不断萎缩,这些物质的浓度逐渐增大;干旱持续,水体盐分浓度升高最终超出了鱼类的生理极限。

因此,我们可以这样认为,与水体高钙含量紧密相关的伍氏献文鱼正是柴达木盆地从相对湿润逐渐演变为干旱环境这一过程的亲历者、目击者。直至柴达木盆地成为一片荒漠,伍氏献文鱼也一并消失殆尽。

如果把伍氏献文鱼的演化看成是一条鱼对自身极限的探索,那么它绝对值得你感叹生命的韧性。不仅如此,还因为它孤独地活过了长达20万年。
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