江大勇,魯大昊,周大敏,肖時(shí)珍
(1.北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京 100871;2.北京大學(xué)考古文博學(xué)院,北京 100871;3.貴州師范大學(xué)喀斯特研究院,貴州 貴陽(yáng) 550001)
地球在46億年的演變過(guò)程中,孕育了生命和智慧。而化石是38億年來(lái)生命起源、發(fā)展、輻射、絕滅、復(fù)蘇演化過(guò)程中留下的實(shí)證線索,為人類認(rèn)識(shí)生命演化過(guò)程和地球演變提供了重要信息,是珍貴的自然遺產(chǎn)。
化石遺產(chǎn)既蘊(yùn)含有生命科學(xué)屬性,還有地球科學(xué)屬性,與現(xiàn)代生物生態(tài)類、地質(zhì)地貌類遺產(chǎn)等存在很大不同?;愡z產(chǎn)很多,特別是在中國(guó),各大生命演化階段都有特色化石,且其研究和保護(hù)程度比較高。目前進(jìn)入聯(lián)合國(guó)教科文組織世界自然遺產(chǎn)目錄的化石遺產(chǎn)不多,相比其他類型遺產(chǎn),化石類是鼓勵(lì)申報(bào)進(jìn)入世界自然遺產(chǎn)目錄的遺產(chǎn)類型。
在申報(bào)世界自然遺產(chǎn)保護(hù)地的過(guò)程中,突出普遍價(jià)值(Outstanding Universal Value,OUV)的認(rèn)識(shí)和闡述至關(guān)重要,是評(píng)選世界自然遺產(chǎn)的主要依據(jù)。對(duì)自然遺產(chǎn)來(lái)說(shuō),突出普遍價(jià)值的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)有4項(xiàng):①標(biāo)準(zhǔn)vii.景觀美學(xué)價(jià)值;②標(biāo)準(zhǔn)viii.地球科學(xué)價(jià)值;③標(biāo)準(zhǔn)ix.生態(tài)學(xué)價(jià)值;④標(biāo)準(zhǔn)x.生物多樣性價(jià)值。其中評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)viii.地球科學(xué)價(jià)值,是指遺產(chǎn)代表地球歷史的一個(gè)重要階段,包括生命記錄、地形演變過(guò)程中所進(jìn)行的重要地質(zhì)過(guò)程或具有地貌或地形特征的突出范例。具有潛力的、重要的化石類遺產(chǎn),應(yīng)符合世界自然遺產(chǎn)突出普遍價(jià)值的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)viii,因此提取其突出普遍價(jià)值時(shí)需要針對(duì)化石類的特點(diǎn)、針對(duì)其蘊(yùn)含的重要地球演變歷史階段記錄和演化過(guò)程進(jìn)行闡述。本文即以貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群遺產(chǎn)地為例,討論對(duì)化石類自然遺產(chǎn)突出普遍價(jià)值的認(rèn)識(shí)和闡述。
地球歷史包括三大史:生命演化史、板塊運(yùn)動(dòng)史、環(huán)境變遷史。生命的演化過(guò)程并非線性,而呈現(xiàn)為一棵復(fù)雜的生命之樹。也可以說(shuō),生命的演化過(guò)程是由一個(gè)個(gè)生命演化事件構(gòu)成的,它是不可逆的,有著明確的地質(zhì)時(shí)代印記,是地球歷史斷代的重要依據(jù)?;潜4嬖诘貙又械墓糯锏倪z體、遺跡和生命有機(jī)成分殘余物等,它們是生物演化的實(shí)證,是38億年間逝去的生命所留下的、證明古代生命形式和演化的唯一物證,是地球歷史的重要記錄。
化石本身必須具備兩個(gè)特征:自然形成的生物學(xué)特征和古代這一時(shí)代特征?;念愋桶ǎ孩賹?shí)體化石(未變實(shí)體化石和變化實(shí)體化石),由古代生物遺體本身形成;②模鑄和印痕化石,化石不是生物遺體本身直接形成,而是由其遺體(骨骼或軟體)在圍巖里留下的印跡、復(fù)鑄物、印痕等;③遺跡化石,生物生活時(shí)在底層或圍巖中留下的痕跡或遺物,如恐龍足跡、恐龍蛋、糞;④化學(xué)化石,保存在地層中的組成生物體的最基本的有機(jī)成分的殘余物。
古代生物并不是都有機(jī)會(huì)保存成為化石,成為化石的概率可能僅有萬(wàn)分之一甚至更低。而有幸保存下來(lái)的化石中,只有極少數(shù)能被發(fā)現(xiàn),且大多數(shù)又是不完整的,可見化石的寶貴。因此,化石是非常珍貴的自然遺產(chǎn)。其中,實(shí)體化石本身就非常珍稀,其精美性、完整性更呈現(xiàn)了古代生物的奇妙和大自然的美,具有重要的遺產(chǎn)意義,是化石類自然遺產(chǎn)的重要組成要素。
化石類自然遺產(chǎn)是地球歷史過(guò)程中生命演化和地質(zhì)演變歷史的記錄者。從化石內(nèi)含的科學(xué)意義看,化石離不開其產(chǎn)出地層和產(chǎn)出的地理位置。因此,化石類自然遺產(chǎn)包含化石本體、化石賦存地層、化石產(chǎn)地等不同層面和維度的要素。①化石產(chǎn)地的古地理位置:具有確切的地方性特色,有全球古地理意義。②化石的地層分布:有準(zhǔn)確的時(shí)代,有精確的產(chǎn)出層位。③化石反映的古代生物多樣性:有豐富多樣的生命,構(gòu)成結(jié)構(gòu)完整的古生態(tài)系統(tǒng)。④化石保存的完整性、精美性:完整地、準(zhǔn)確地反映古代生命的形式,特別是特異埋藏。⑤化石保存的數(shù)量:化石數(shù)量巨大。⑥具有重大的生命演化意義:相關(guān)科學(xué)成果反映的重要的生命演化和地質(zhì)事件。⑦世界獨(dú)特性:與其他產(chǎn)地和化石相比,具有極其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
如前所述,分析化石類自然遺產(chǎn)突出普遍價(jià)值(OUV)需以世界自然遺產(chǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)viii地球科學(xué)價(jià)值來(lái)評(píng)估。在評(píng)判時(shí),注重通過(guò)全球?qū)Ρ?,?lái)重點(diǎn)關(guān)注化石類自然遺產(chǎn)在重大生命演化過(guò)程中的科學(xué)意義和世界獨(dú)特性,并以完整性和真實(shí)性為支撐,配合以合理合法的保護(hù)管理,闡述遺產(chǎn)的價(jià)值及其保護(hù)。
貴州被稱為中國(guó),乃至世界的古生物王國(guó),也是沉積巖王國(guó)和喀斯特王國(guó),具有豐富的地質(zhì)遺跡和自然遺產(chǎn)。貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群是近20年來(lái)中國(guó)古生物學(xué)的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn),對(duì)它的研究取得了一系列重要成果,引起了國(guó)內(nèi)外強(qiáng)烈的關(guān)注。
貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群遺產(chǎn)所在地可按照化石產(chǎn)地分為以下三大片區(qū)。
(1)盤州片區(qū)。貴州省六盤水市盤州市新民鎮(zhèn)羊圈村及其附近,產(chǎn)出中三疊世安尼期盤縣動(dòng)物群化石。這是世界上發(fā)現(xiàn)的最古老的中三疊世安尼期海生脊椎動(dòng)物群。它的組成以近岸類群為主,化石保存完整、精美,生物多樣性高,具有強(qiáng)烈特提斯生物古地理大區(qū)屬性。在該區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)的海生爬行動(dòng)物達(dá)到11屬11種,包括東方恐頭龍、混形黔鱷、盤縣混魚龍、羊圈幻龍、紅果鷗龍、弗拉斯異齒魚龍相似種、卡塔克新民龍、意外齒龍、纖頜烏蒙龍、黔大頭龍和圓吻盤州龍。此外,還包括龍魚類、雙殼類、菊石、腹足、腕足等多種生物類型。其中以最老的未發(fā)育背甲的齒龍、最老和原始的混魚龍(圖1)、似烏龜?shù)凝堼數(shù)葹樘厣?/p>
(2)興義和義龍片區(qū)。貴州省黔西南布依族苗族自治州興義市烏沙鎮(zhèn)和義龍?jiān)囼?yàn)區(qū)頂效鎮(zhèn),產(chǎn)出中三疊世拉丁期興義動(dòng)物群化石。這里是亞洲第一塊海生爬行動(dòng)物化石“貴州龍”首次被發(fā)現(xiàn)和研究的地方,保存有中三疊世拉丁期晚期豐富多樣的海生爬行動(dòng)物、魚類、菊石等多門類脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物化石,以大量的貴州龍為特點(diǎn)。在興義動(dòng)物群中,目前已發(fā)現(xiàn)各類海生爬行動(dòng)物12屬13種,包括胡氏貴州龍、興義鷗龍、楊氏幻龍、李氏云貴龍、烏沙安順龍、黃泥河安順龍、倫巴底長(zhǎng)頸龍相似種、岔江黔西龍、綠蔭頂效龍、興義黔魚龍、短吻王龍、興義新鋪龍、康氏雕甲龜龍。此產(chǎn)地海生爬行動(dòng)物演變展現(xiàn)了其由近岸向遠(yuǎn)洋巡游發(fā)展的重大演化事件。其下部層位含有典型的興義鷗龍、楊氏幻龍、胡氏貴州龍(圖2)、康氏雕甲龜龍、長(zhǎng)頸龍類倫巴底長(zhǎng)頸龍與原龍類富源巨脛龍,顯示了近岸型生態(tài)特點(diǎn),并與西特提斯中三疊世相應(yīng)動(dòng)物群有緊密關(guān)系。而其上部層位含有的最老的飛魚(Thoracopterus)、短吻王龍和李氏云貴龍,以及貴州魚龍、黔魚龍等,顯示了遠(yuǎn)洋型生態(tài)特點(diǎn),并具有明顯的盤古大洋動(dòng)物區(qū)系親緣性。
圖1 盤縣動(dòng)物群中的魚龍類
圖2 興義動(dòng)物群中的鰭龍類
(3)關(guān)嶺片區(qū)。貴州省安順市關(guān)嶺依族苗族自治縣新鋪鄉(xiāng),產(chǎn)出晚三疊世卡尼期關(guān)嶺生物群化石。此產(chǎn)地化石表現(xiàn)為晚三疊世早期的大型魚龍、海龍、豆齒龍(圖3)與海百合等生物組合,以含有最原始和最古老的龜化石—半甲齒龜(圖4)、始喙龜為亮點(diǎn)。在關(guān)嶺動(dòng)物群中已發(fā)現(xiàn)各類海生爬行動(dòng)物13屬14種,包括周氏黔魚龍、黃果樹安順龍、梁氏關(guān)嶺魚龍、鄧氏貴州魚龍、孫氏新鋪龍、巴茅林新鋪龍、戈氏新鋪龍、新鋪中國(guó)豆齒龍、多板礫甲龜龍、短吻貧齒龍、半甲齒龜、雙列齒凹棘龍、中國(guó)始喙龜和東方豆齒龍。其化石保存完整、精美,且數(shù)量巨大,多為原位保存,生物多樣性高。在古地理關(guān)系方面,海龍類化石孫氏新鋪龍顯示了盤古生物大區(qū)的親緣性,而黃果樹安順龍則與西特提斯的海龍具有較近的譜系關(guān)系,表明當(dāng)時(shí)貴州的古地理位置是處于古盤古大洋與特提斯洋的交界地帶。同時(shí),其中的大型魚龍類關(guān)嶺魚龍和貴州魚龍和周氏黔魚龍為能遠(yuǎn)洋巡游類型,與北美加利福尼亞的相應(yīng)魚龍類群具有很近的親緣關(guān)系,但時(shí)代更早,很可能是北美類群的祖先。
二疊紀(jì)末期生物大絕滅后的三疊紀(jì)生物復(fù)蘇及中生代生物大輻射是當(dāng)前國(guó)際學(xué)術(shù)界非常關(guān)注的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域,也是社會(huì)強(qiáng)烈關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題。
三疊紀(jì)是中生代生物,尤其是爬行動(dòng)物演化的關(guān)鍵階段,也是地球環(huán)境和氣候發(fā)生劇烈變化的階段。在二疊紀(jì)末期生物大絕滅后、三疊紀(jì)生物復(fù)蘇和中生代生物大輻射過(guò)程中,爬行動(dòng)物演化成為生態(tài)系統(tǒng)中的高級(jí)消費(fèi)者,涌現(xiàn)出大量新的類群,并向海洋、內(nèi)陸、天空中輻射發(fā)展。
圖3 關(guān)嶺生物群中的豆齒龍類及海龍類
圖4 關(guān)嶺生物群中的半甲齒龜(來(lái)源:中國(guó)網(wǎng))Odontochelys semitestacea Li et al,2008
從表面上看,以中生代海生爬行動(dòng)物為頂級(jí)捕食者的海洋生態(tài)系統(tǒng),似乎比陸地生態(tài)系統(tǒng)更早、更快地經(jīng)過(guò)早-中三疊世的復(fù)蘇輻射,而在晚三疊世就已經(jīng)建立起了穩(wěn)定平衡的全球體系。中生代爬行動(dòng)物向海洋進(jìn)軍發(fā)生得最早,在早三疊世奧倫尼克期晚期就出現(xiàn)了適應(yīng)水生生活的魚龍、鰭龍等中生代海生爬行動(dòng)物的原始代表[17-21],并于中三疊世輻射、于拉丁期晚期出現(xiàn)可適應(yīng)遠(yuǎn)洋巡游生活的類群[10,22-27],廣泛分布在當(dāng)時(shí)地球表面的兩大洋—盤古大洋和特提斯大洋中(圖5),最終成為中生代海洋生態(tài)系統(tǒng)的“統(tǒng)治者”。
中生代海生爬行動(dòng)物起源和向遠(yuǎn)洋巡游發(fā)展是其兩個(gè)重大演化轉(zhuǎn)折事件,其中又蘊(yùn)含了很多新物種新類群的起源、生物多樣性變化、生物群演變、古環(huán)境變化和生物地理變遷等生物-地質(zhì)事件。貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群則是這些重要生命演化和地質(zhì)事件最好的記錄。
圖5 三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物全球分布示意圖(來(lái)源:改繪自文獻(xiàn)[28])
瑞士-意大利圣喬治山動(dòng)物群已被列為世界自然遺產(chǎn),但在賦存化石地層序列及所反映的生物演化序列的完整性上,其無(wú)法與貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群相比。圣喬治山動(dòng)物群反映了海生爬行動(dòng)物演化的一個(gè)瞬間,即中三疊世時(shí)海生爬行動(dòng)物的面貌。而貴州三疊紀(jì)海生爬行動(dòng)物群則反映了中-晚三疊世海生爬行動(dòng)物、伴生的魚及其他動(dòng)物的演化序列,形成了完整的演化鏈條,而且其時(shí)代比圣喬治山動(dòng)物群的更老。更重要的是,貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群反映了海生爬行動(dòng)物從近岸向遠(yuǎn)洋的重大演化轉(zhuǎn)折。從古地理方面說(shuō),三疊紀(jì)圣喬治山動(dòng)物群反映了典型的西特提斯生物大區(qū)的特征,而貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物群化石既聯(lián)系了西特提斯,又連接了盤古大洋處于全球兩大洋的聯(lián)結(jié)位置,具有全球獨(dú)特性。
因三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物,特別是爬行動(dòng)物化石發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)少,化石數(shù)量稀少,加之大多破碎,缺乏全球?qū)Ρ取4送馊缢蛊テ澅盃柛?、加拿大大不列顛哥倫比亞等三疊紀(jì)化石點(diǎn)極難進(jìn)入,導(dǎo)致對(duì)各個(gè)海生爬行動(dòng)物類群的原始種類的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不足,對(duì)其早期演化歷史不清,各個(gè)類群內(nèi)部和類群間分支譜系關(guān)系不明,演化遷移擴(kuò)散模式爭(zhēng)議很大,與其他生物門類之間的生態(tài)聯(lián)系討論薄弱,古地理古環(huán)境背景研究很少,甚至很多物種的合法性都被質(zhì)疑,基礎(chǔ)而系統(tǒng)、綜合的研究非常薄弱。而在我國(guó)發(fā)現(xiàn)的貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群則具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
在我國(guó)貴州三疊紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)了含豐富的海生爬行動(dòng)物并伴生魚、牙形石、菊石、雙殼類、腕足類、棘皮類、節(jié)肢動(dòng)物等多門類生物的海生脊椎動(dòng)物群,如中三疊世安尼期貴州盤縣動(dòng)物群[1-3,29-54]、中三疊世拉丁期貴州興義動(dòng)物群[5-7,14,22,27,55-69]、晚三疊世貴州關(guān)嶺生物群[13,15,70-85]等(圖6、圖7)。這些化石群產(chǎn)出地層與時(shí)代連續(xù),產(chǎn)出層位多,化石多樣性豐富,數(shù)量巨大,而且相關(guān)信息數(shù)據(jù)量比較充足,為解決前述國(guó)際和社會(huì)關(guān)注的科學(xué)薄弱問(wèn)題,為研究三疊紀(jì)海生爬行動(dòng)物多樣性面貌、其起源和早期演化、古環(huán)境背景演變,尤其是起源和向遠(yuǎn)洋巡游發(fā)展的兩大轉(zhuǎn)折演化事件等提供了條件,在國(guó)際上具有很高的科學(xué)地位。
圖6 貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物產(chǎn)地地理位置[85]
圖7 黔西、滇東地區(qū)中-晚三疊世巖相古地理(來(lái)源:改繪自文獻(xiàn)[86-87])
對(duì)貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群的研究產(chǎn)出了一大批國(guó)際性成果。在盤縣動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)了最早的混魚龍類、新民龍類、最早的齒龍類、原始幻龍類、烏蒙龍類、恐頭龍類和黔鱷類等海生爬行動(dòng)物以及龍魚類等多種魚類。在興義動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)了大型的貴州魚龍類、最早的黔魚龍類、云貴龍類、典型的幻龍類、最早的新鋪龍類和安順龍類、長(zhǎng)頸龍類等海生爬行動(dòng)物,以及最早的飛魚和大型的海百合等。在關(guān)嶺生物群中發(fā)現(xiàn)了大型的貴州魚龍和關(guān)嶺魚龍、最原始的龜類、奇特的豆齒龍類和海龍類,以及大量海百合。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature、Science、Journal of Vertebrate Paleonology等國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上,具有很高顯示度,也使貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群具有了很高國(guó)際影響力和學(xué)術(shù)聲譽(yù)。
貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群價(jià)值滿足世界遺產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)viii,它是地球演化史中重要階段的突出例證。它是二疊紀(jì)生物大滅絕之后新的海洋生態(tài)系統(tǒng)建立的見證,是海洋生物“沉寂—復(fù)蘇—輻射—穩(wěn)定”的演化代表。它完整呈現(xiàn)了中三代早期海生爬行動(dòng)物早期演化的過(guò)程,是生物多樣性演變、重大生命演化事件及生態(tài)演變轉(zhuǎn)折事件的最佳記錄。
它含有為世界所罕見的,極其豐富、精美、完整的三疊紀(jì)海生動(dòng)物化石標(biāo)本,生物多樣性豐富。其中,入選首批《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)古生物化石記錄》的有32種,其中,一級(jí)27種,如半甲齒龜、盤縣混魚龍、新民龍、周氏黔魚龍、新鋪中華豆齒龍、多板礫甲龜龍等;二級(jí)2種,如關(guān)嶺貴州空棘魚、胡氏貴州龍;三級(jí)3種,如中華弓鰭魚、劉氏比耶魚、貴州弓鰭魚。它是重要的國(guó)際級(jí)化石寶庫(kù),完整呈現(xiàn)了中-晚三疊世海洋生物和生態(tài)系統(tǒng)的面貌及其演變。
從生態(tài)轉(zhuǎn)折演變來(lái)看,中三疊世安尼期貴州盤縣動(dòng)物群代表了對(duì)近岸淺水臺(tái)地生活的適應(yīng),而中三疊世拉丁期晚期興義化石動(dòng)物群則代表著從淺水向遠(yuǎn)洋發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn),晚三疊世關(guān)嶺化石群代表基本具備適應(yīng)遠(yuǎn)洋巡游生活能力。完整呈現(xiàn)了一個(gè)生態(tài)適應(yīng)演變的過(guò)程,記錄了海生脊椎動(dòng)物從淺水向大洋發(fā)展的過(guò)程。
從古地理親緣性看,貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群所屬古地理區(qū)域位于特提斯洋與盤古大洋之間交界地帶,動(dòng)物群既具有與歐洲西特提斯生物區(qū)的親緣性,也具有與盤古大洋(北美東太平洋)生物區(qū)的親緣關(guān)系,同時(shí)也記錄了由特提斯生物親緣性向北美東太平洋生物親緣性的轉(zhuǎn)變過(guò)程。
貴州三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群產(chǎn)地滿足《世界遺產(chǎn)公約操作指南》關(guān)于完整性和保護(hù)管理方面的要求?;a(chǎn)地是連續(xù)分布區(qū)域,包含三疊紀(jì)地球演化史中生命記錄的完整性,有足夠大的面積,邊界清楚。產(chǎn)地明確的邊界覆蓋了該地區(qū)所有古生物化石產(chǎn)出地層,保證了賦存地層及埋藏環(huán)境的完整性,地層產(chǎn)出在時(shí)代上具有連續(xù)性。自盤縣到興義再到關(guān)嶺,地層所代表的時(shí)代依次為中三疊世安尼期、中三疊世拉丁期和晚三疊世卡尼期,構(gòu)成了連續(xù)的時(shí)間格架。同時(shí),盤縣化石群、興義化石群和關(guān)嶺化石群分別代表了中三疊世淺海、中晚三疊世較深的海生動(dòng)物化石,保證了反映海生脊椎動(dòng)物演化過(guò)程中生態(tài)演變和適應(yīng)環(huán)境的完整性。
從三疊紀(jì)海生脊椎動(dòng)物化石群這一例證可看出,化石類自然遺產(chǎn)突出普遍價(jià)值(OUV)的評(píng)判,需要以世界自然遺產(chǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)viii.地球科學(xué)價(jià)值來(lái)對(duì)化石遺產(chǎn)的各要素進(jìn)行分析和評(píng)估。在科學(xué)價(jià)值的闡述時(shí),重點(diǎn)闡述化石遺產(chǎn)的獨(dú)特性、蘊(yùn)含的生物演化重大事件及其全球意義。同時(shí),化石的完整性、精美性、多樣性、特殊性,化石賦存地層的完整性、可達(dá)性,產(chǎn)地的面積、管理和保護(hù),研究的深入,國(guó)際交流的程度等,都是影響價(jià)值評(píng)判的要素部分。