川观新闻记者 高杲

平均海拔超过4000米的青藏高原,被称为“世界第三极”,这里高寒缺氧、地形复杂,却孕育了藏羚羊、‌野牦牛、黑唇鼠兔‌等众多独特的动物。

这些动物到底是土生土长的“本地人”,还是从周边地区一路迁徙而来的“他乡客”?这些困扰着学界的问题,如今有了新答案。近日,中国科学院成都生物研究所(以下简称成都生物所)科研人员,通过系统分析青藏高原及周边区域特有陆生动物的演化历史,揭示了“第三极”动物多样性形成的新机制,相关研究成果发表在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》。

动物在高原面的原地分化、迁入、迁出图(成都生物所供图)

研究发现,青藏高原并不是一个孤立的生命世界,而是一个持续数千万年接收、孕育并输出物种的“演化舞台”,这些动物的生命演化历史由地质变化、气候波动和生态互动共同塑造。这些发现,不仅为理解地球环境变化如何影响生命演化提供了新的科学依据,也为青藏高原生物多样性保护提供了重要理论支撑。

编写“生命家谱”,为特有动物“寻根”

青藏高原是全球生物多样性热点地区之一,动物在这里的生活足迹可以追溯到数千万年前,它们从哪里来?

“要回答这个问题,需要给动物编写一本‘生命家谱’。”论文的共同第一作者、成都生物所青年研究员姜德纯说,他们把目光投向了跨越数千万年的生命演化史,希望通过编写“家谱”,揭示高原动物多样性形成的时空过程。

为特有动物编写“家谱”,并不是一件新鲜事。但在过去,学界更集中研究单一动物类群,缺乏对整体形成过程的系统认识,这也导致虽然能解答某种或者某几种动物的来源,但无法回答它们彼此之间的关联。

为此,姜德纯和团队选取了527种青藏高原特有陆生动物作为对象,并结合了超两万种动物的系统发育信息,重建了青藏高原特有动物形成与扩散的历史过程。

“这些样本包括无脊椎动物、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类5类,基本囊括了青藏高原特有陆生动物所有类型。”姜德纯说,“家谱”既可以看到不同动物是什么时候出现的,还能看到这些动物彼此之间的关系。“研究发现,青藏高原并不是一个封闭的‘生命孤岛’,恰恰相反,它一直和周围地区交换着生命。”

绘制“迁徙图”,横断山脉是重要“枢纽”

在弄清楚各种动物的“前世今生”后,姜德纯和团队要解决的第二个问题,就是这些动物是如何来的。

“为此,我们绘制了一张动物‘迁徙图’。”姜德纯发现,在漫长的演化过程中,青藏高原同时扮演了两个看似相反的角色:它既是孕育新物种的“源”,也是接纳外来物种的“汇”。

所谓“源”,可以理解为生命演化的“输出地”:一些动物在这里分化、形成新的支系,随后向其他地区扩散。而“汇”则更像生命迁徙的“目的地”:来自周边地区的动物不断进入,并逐渐在新的环境中定居和演化。

在这张跨越亚洲大陆的迁徙图中,横断山脉就像是一个繁忙的“交通枢纽”,是物种演化的核心“源”区。

“横断山脉山高谷深、河流纵横,不同海拔形成了不同的气候和生态环境。”团队成员、论文的共同第一作者李茂良说,当全球气候发生变化,动物沿着山地上下移动,寻找适宜的栖息环境,复杂的山脉和河谷将种群彼此分隔,为新物种形成创造了条件,这些新物种完成分化后,进一步向高海拔地区扩散,最终成为今天高原动物区系的一部分。“简单来说,横断山脉主要扮演了‘源’的角色,为物种隔离、适应和分化提供了重要条件,高原台面则更多体现了‘汇’的作用,接纳外来物种的迁入和积累。”

揭秘“新机制”,动物区系形成并非单一事件

长期以来,一些学者将青藏高原丰富而独特的生物多样性,与数千万年前的高原快速隆起直接关联起来。

但姜德纯发现,青藏高原特有动物持续的多样化过程,大约在3400万年前的始新世—渐新世之交就已经开始,这也意味着今天高原动物多样性的形成过程,并不完全和高原剧烈隆升的时间一致。

“我们认为,高原动物区系的形成,并不是某一次剧烈地质事件带来的简单结果,而是地形变化、气候波动以及不同地区之间持续发生的物种迁徙,共同塑造了今天的生命格局。”姜德纯说,这些动物就像一支支在不同历史时期抵达高原的“生命队伍”,在地质运动与气候变化共同塑造的舞台上,不断迁徙、分化和重组。

为了印证这一观点,团队还把动物演化历史和已有的植物研究进行比较。

“我们还发现了一个有趣的‘时间差’。”姜德纯说,青藏高原植物区系的大规模形成,总体上早于动物。也就是说,在漫长的高原生命演化史上,很可能出现了这样一个过程:植物首先进入了新的区域,在不断变化的地形和气候中建立植被和生态环境,随后,越来越多动物进入这些区域,并逐渐形成今天复杂的动物区系。“这种植物先‘搭台’,动物后‘登场’的时间差,为理解青藏高原生态系统如何一步步形成提供了新的线索。”