喜马拉雅-西藏高原的古海拔定量重建和古植物区系研究

The subduction of the Indian subcontinent under the Eurasian plate resulted in the formation of Himalaya, which consequently influenced the uplift of Tibet Plateau, Asian monsoon system and the biota. The periodic orogenic events created heterogeneous habitats which served as key drivers for the evolutionary divergence of life form. Thus, the Himalayan region became one of the global biodiversity hotspots..The evidence from the geochemistry, tectonics, and paleontology processes reveals the uplift history of the Himalaya. But still some key questions need to be clear like: What’s the timing and sequence of the Himalaya uplift from the sea level to the roof of the earth over the last 55 million years? Especially, is the higher altitude of “Proto-Tibet Plateau” present since the Eocene? What were the main drivers of the evolution, speciation, diversification, and endemism in the Himalaya? .In this study, we try to build a complete paleobotany database of the Himalayan-Tibetan Plateau region. The research aims to reconstruct the paleoaltimetry of the Himalayan-Tibetan Plateau with a big-data of plant fossils which can be treated as proxies of paleoenvironment and the Tree of Life. Furthermore, it will help to fill the gap of previous research by comparing the evidence from geology and paleozoology to reconstruct the uplift history of Himalayan-Tibetan Plateau.

喜马拉雅的形成是新生代最重要的地质事件之一，印度板块与欧亚板块的碰撞不仅塑造了喜马拉雅山，还带动了西藏高原的隆升，进而影响了整个亚洲的季风系统，对生物和环境产生了连锁效应。特殊的构造背景造就了复杂的地形地貌和高异质性的生境，为物种的形成创造了条件，因此，该区域也是全球生物多样性热点地区之一。尽管有大量来自地球化学、构造地质学和古生物学的研究证据，但对于喜马拉雅的生长过程却存在不同的观点，特别是在喜马拉雅隆升前是否存在高海拔的“前西藏高原”问题上存在很大的分歧。因此，本项目通过构建喜马拉雅-西藏高原地区完整的植物化石数据库，利用具有环境指示意义的植物化石组合，采用共存分析法和现代生命之树相结合进行古海拔定量重建。通过大数据来弥补以往研究材料和方法的缺陷，并与地学和古动物学证据相互验证，来还原喜马拉雅-西藏高原的隆升过程和古植物区系演化历史。

喜马拉雅-青藏高原的隆升促进了物种多样化的形成，同时伴随着亚洲季风的增强。当前古海拔重建研究为认识高原隆升历史提供了新的思路，但众多甚至相互冲突的古高程重建结果也带来了更多的混乱。本项目构建了喜马拉雅-西藏高原及其邻近地区的化石数据库，以及该区域的现存维管植物名录和海拔数据库。基于喜马拉雅-西藏高原植物化石组合的全面取样，以及该区域现存物种-海拔数据库，通过比较化石和现存植物群落的相似性，从而提出了一种新的古海拔校准方法。研究结果表明，组成喜马拉雅-西藏高原的不同地体，其隆升过程呈幕式抬升，并在空间和时间上存在差异。始新世高原中部存在一个低海拔古湖泊盆地，在新近纪消失。喜马拉雅在上新世以来抬升了至少2000米。这些发现并不支持始新世以来海拔超过4000米的“原始青藏高原”假说。该方法具有较强的聚类分析收敛性，不仅适用于不同的植物器官化石，而且适用于动物化石，具有广阔的应用前景。但在进一步研究中仍需考虑多指标结合。同时也提醒我们，针对喜马拉雅-青藏高原地区的物种形成和生物多样性研究中，特别是利用喜马拉雅的隆升时间来标定特定类群的分化时间时，必须重点考虑不同地质构造单元的隆升历史，而不能总是把它们当作一个整体来看待。该项目为我们认识喜马拉雅-西藏高原的隆升历史，以及生物多样性的形成和演化提供了新的证据。项目发表SCI论文1篇，培养博士后1名。项目实现了预期目标。