作者:謝宇龍(中國科學(xué)院青藏高原研究所)
文章來源于科學(xué)大院公眾號(hào)(ID:kexuedayuan)
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杏花春雨江南,這是我們提到江南的第一印象。
江南水鄉(xiāng)(圖片來源:veer圖庫)
濕潤的江南(圖片來源:veer圖庫)
可是,你能想象嗎?
這里在幾千萬年前,也曾經(jīng)是一片荒漠。
與今天降水充沛、河湖密布的煙雨江南截然不同。
北緯30度的江南是個(gè)奇跡
江南,顧名思義,意為長江之南,在地理概念里特指長江中下游以南地區(qū)。狹義的江南,范圍小一些,是被人文美化了的江南,更兼有文化上的內(nèi)涵,通常是指蘇南、浙北、上海及江北的揚(yáng)州等地,平時(shí)我們所說的“江南水鄉(xiāng)”一般指的就是這一區(qū)域。再擴(kuò)大一點(diǎn),也包括浙南、皖南和贛東北地區(qū)。
而廣義上的江南地區(qū)主要包括位于長江以南、雪峰山以東、南嶺以北和武夷山以西之間的“江南丘陵”以及長江三角洲地區(qū),包括上海、蘇南、浙江、皖南、江西和湖南部分地區(qū)以及湖北長江以南地區(qū)。天氣預(yù)報(bào)中的所指的江南也大致為廣義上的江南地區(qū)。
廣義上的江南地區(qū)(底圖來源:搜狐網(wǎng),由作者改繪)
江南地區(qū)大致位于北緯30度附近,屬于副熱帶高壓的控制范圍??v觀全世界同緯度地區(qū),由于常年受副熱帶高壓控制,降水稀少,大部分地區(qū)被沙漠覆蓋。驕陽似火,干旱酷熱,沙漠廣布,是這里最忠實(shí)的寫照。
撒哈拉沙漠(圖片來源:veer圖庫)
然而,奇妙的是,當(dāng)進(jìn)入同緯度的我國江南地區(qū),世界卻仿佛變了一番模樣,這里不僅擺脫了淪為干旱荒漠的厄運(yùn),反而成為了降水豐沛、林木蔥郁的濕潤季風(fēng)區(qū),成為了全球副熱帶沙漠中的一片綠洲。這要?dú)w功于青藏高原。
科學(xué)研究表明,青藏高原的隆起,極大地改變了亞洲大氣環(huán)流的形勢(shì),導(dǎo)致了地球上最強(qiáng)大的亞洲季風(fēng)的形成,并對(duì)北半球的環(huán)流產(chǎn)生重大影響。
可以說,江南的濕潤與富足得益于青藏高原和亞歐大陸所賜予的季風(fēng)氣候,充沛的降水塑造了煙雨江南。
副熱帶高壓帶與世界主要熱帶沙漠分布關(guān)系圖(底圖來源:http://ditu.yjdy.org/世界地圖自然帶分布圖/,由作者改繪)
那么,在青藏高原隆起之前,東亞季風(fēng)尚未建立之時(shí),江南地區(qū)是否也如同今天的西亞與北非一樣為沙漠所覆蓋?
如何研究過去的氣候和植被?
現(xiàn)有的地質(zhì)證據(jù)表明,古近紀(jì)早期(約5000-6000萬年前)江南地區(qū)是十分干旱的。與今天的西北內(nèi)陸干旱區(qū)一樣,低洼處發(fā)育著干旱區(qū)特有的鹽湖,比如湖南衡陽盆地和江西清江盆地在當(dāng)時(shí)干熱的氣候條件下沉積了巨厚的巖鹽礦床。
那么,那時(shí)的江南“干”到什么樣子?有些什么樣的植物存在呢?中國科學(xué)院青藏高原研究所的科研人員回答了這個(gè)問題。
雖然科學(xué)家沒有時(shí)光機(jī),但是,依靠化石的幫助,他們還是可以“穿越”到數(shù)千萬年前。
這一次科學(xué)家利用的就是孢粉化石。
千百萬年前,地球上也生長著形形色色的植物,而保存在地層里的孢粉就是那時(shí)候植物面貌的縮影。孢粉是植物孢子和花粉的簡(jiǎn)稱。孢粉形態(tài)各異、體型微小,直徑通常只有幾十微米左右,這些微小到人的肉眼無法看到的小顆粒,體態(tài)輕盈,產(chǎn)量驚人。孢粉被風(fēng)、流水?dāng)y帶到湖泊中沉積下來,掩埋在沉積物下面,經(jīng)過漫長的時(shí)間,最終變成了化石。
孢粉雖然在地層中沉睡了千百萬年,但仍可以反映出非常有用的環(huán)境信息,通過提取出地層里的孢粉化石,并借助顯微鏡進(jìn)行鑒定、識(shí)別,通過分析和對(duì)比地層中孢粉化石的現(xiàn)存最近親緣類群及其生長分布所適應(yīng)的氣候環(huán)境,便可以重建地質(zhì)歷史時(shí)期古植被、古氣候的演變。
顯微鏡下的現(xiàn)代植物花粉(采自北京奧林匹克森林公園,由作者供圖)
數(shù)千萬年前,江南是什么樣子?
湖南衡陽盆地是江南地區(qū)一個(gè)典型的紅層盆地,紅色地層廣泛出露,一般認(rèn)為紅層是干旱氣候條件下形成的,植被生長稀疏,孢粉容易被氧化而不易保存,因而很難從這種紅層中提取出孢粉化石。
幸運(yùn)的是,科研人員在衡陽盆地早始新世(距今5000多萬年前)的紅層中,找到了灰綠色、灰黑色的夾層,通過酸堿處理,提取出了保存完好、含量豐富、類型多樣的麻黃花粉化石。麻黃是一種旱生灌木,目前廣泛分布于亞洲、美洲、北非等干旱的荒漠地區(qū),在我國主要分布于西北干旱山地、荒漠中及土壤瘠薄處。像現(xiàn)在江南這樣氣候濕潤的地區(qū),麻黃這種旱生植物已無生長。
麻黃花粉化石的大量存在確切地說明在青藏高原隆起之前的早始新世,現(xiàn)在濕潤多雨的江南地區(qū)曾經(jīng)十分干旱,為荒漠植被景觀。定量估計(jì)當(dāng)時(shí)的年降水量不超過230毫米,這與現(xiàn)在江南地區(qū)1000多毫米的年降水量相去甚遠(yuǎn)。
衡陽盆地早始新世主要孢粉化石,9-30為麻黃花粉化石(圖片來源:參考文獻(xiàn)[1])
衡陽盆地早始新世主要孢粉化石(圖片來源:參考文獻(xiàn)[1])
遠(yuǎn)古時(shí)期的江南荒漠是如何形成的呢?
距今5000多萬年前,全球普遍高溫,熱帶、亞熱帶的棕櫚樹和紅樹林的分布范圍甚至北達(dá)北極地區(qū),強(qiáng)大的副熱帶高壓牢牢控制著江南地區(qū)。此時(shí),印度次大陸還位于赤道附近,青藏高原的早期隆升主要集中在西藏南部,高原的主體尚未形成。廣闊的邊緣海從歐洲一直延伸到塔里木盆地西部,印度與亞洲之間尚有特提斯海的東段隔開,亞歐大陸的陸地面積比今天小得多。中國的地勢(shì)總體上東高西低,在東南沿海形成了一條巨大的沿岸山脈,阻擋了海洋水汽向江南地區(qū)的輸送,從而產(chǎn)生了類似于現(xiàn)今澳大利亞東部大分水嶺這樣的雨影效應(yīng),這進(jìn)一步加劇了江南地區(qū)的干旱化。
早始新世亞洲(a)和中國南方(b)古地理圖(圖片來源:參考文獻(xiàn)[1])
結(jié)語
遠(yuǎn)古時(shí)代的孢粉化石在地層里沉睡了幾千萬年,它揭開了江南遠(yuǎn)古荒漠的神秘面紗。根據(jù)那些孢粉化石提供的信息,我們可以推測(cè)發(fā)生在幾千萬年前的故事的詳細(xì)情形,并且可以知道,現(xiàn)在濕潤多雨的江南地區(qū)在五千多萬年前,也曾是一片荒漠。此時(shí),你的心中除了對(duì)滄海桑田的感慨,也增添了一份對(duì)探索大自然奧秘的無比向往吧!
參考文獻(xiàn):
[1] Xie, Y.L., Wu, F.L.*, Fang, X.M.*, Zhang, D.W., Zhang, W.L., 2020. Early Eocene southern China dominated by desert: Evidence from a palynological record of the Hengyang Basin, Hunan Province. Global and Planetary Change, 195, 1-10.