新生代海南島發生漂移并影響生物區系的來源和演化嗎?
海南島在新生代經歷過明顯的漂移嗎?長期以來這一問題受到自然科學界的普遍關注。作為中國最大的熱帶大陸架島嶼,海南島地處中國南部沿海,通過瓊州海峽與雷州半島相望,是探討其與周邊陸塊之間的生物地理聯系的天然實驗室。自上世紀五十年代以來,海南島的構造演化與物種來源方面的研究持續推進,但其是否曾在新生代發生漂移、是否由此塑造了獨特的生物區系成分組成,仍是懸而未決的研究焦點。科學家們圍繞兩個關鍵問題展開了激烈討論,問題核心主要有兩點:一是海南島是否自北部灣區域漂移而來?二是,若發生漂移,這一地質構造事件是否直接影響了海南島上生物區系的形成與演化?遺憾的是,至今的地質與生物學研究并未給出一致答案,反而因各學科證據的交錯與矛盾,使得問題更加撲朔迷離。所以,厘清這一謎團,不僅關系到海南島自身的地質演化,更關乎整個南海地區的地理格局、生物多樣性形成機制及其潛在的演化驅動力。
對此,中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)植物系統發育與多樣性保護研究組開展研究,發現關于海南島新生代的漂移推斷主要是基于古地磁數據的估測和簡化的地質示意圖,缺乏有力的實證支持和系統性的解釋。結合地質學、古地磁學及生物學數據的綜合評估,目前尚無確鑿證據表明海南島發生過漂移。鑒于海南島復雜的生物地理格局,在探討其生物來源與演化時,應保持審慎態度,避免基于未經充分驗證的漂移假設進行推斷。
圍繞海南島漂移,地質與生物學界長期存在爭議。早期研究認為海南島自新生代以來作為華夏古陸穩定的一部分,未發生過漂移,與大陸生物區系間的聯系主要通過海平面波動形成的陸橋實現。盡管有古地磁研究提出海南島曾位于更北緯度,也有觀點設想其自北部灣漂移至今,但這些推測缺乏直接證據支持,相關地球物理機制亦被質疑不具可行性。相比之下,近期研究通過古地理重建與生物多樣性分析,強調周期性陸橋才是解釋海南島物種來源與演化的關鍵。基于以上背景,我們系統地從地質學、古地磁學、生物區系等多方面,評估并否定了新生代海南島漂移的可能性。
一方面,從現有的地質構造、地球物理及古地磁等多方面證據來看,海南島新生代發生大規模漂移的假說缺乏有力支撐。盡管早期支持該觀點的研究曾提出,中南半島的側向逃逸運動可能為海南島漂移提供了動力機制,但系統性的證據評估結果已否定了這一推測。首先,地殼結構顯示海南島及其鄰近區域具備典型的大陸型穩定地殼特征,地殼厚度普遍在30km左右;南海北部海域等深線分布均勻、地貌結構連續,缺乏支持大規模構造變動的跡象。其次,早期支持漂移的古地磁數據,經重新校正后出現明顯的沉積后擾動和系統誤差,難以作為支持海南島大幅南移構造過程的有力證據。最后,目前多個有影響力的板塊構造重建模型亦未呈現出支持海南島在新生代發生漂移的動力學軌跡。綜上,地殼結構穩定性、古地磁數據的再評估,以及構造動力學模型的重建結果彼此印證,共同構成了對海南島漂移的有力反證體系。
另一方面,生物親緣關系以及植物區系成分的相似性也不能作為該假說的充分證據。在第四紀期間,北部灣海床的反復露出為物種遷移提供了關鍵通道,促使海南島與其周邊地區之間形成頻繁的生物地理聯系。這種周期性的地理連接,使海南島在新生代大部分時間內并非孤立的陸塊,而是與中南半島和華南大陸保持著密切的生物交流。盡管海南島植物區系與毗鄰地區的相似性常被引用以支持漂移假說,但此類相似性可能源于新生代以來的多次擴散事件及環境過濾過程。而對于系統發育上的親緣關系證據,即便存在一定的地理隔離,陸橋的周期性形成以及長距離擴散機制,足以促成跨區域的譜系聯系。因此,生物區系成分相似性或系統發育親緣關系本身,并不能作為地質構造位移的直接證據。在探討生物起源和分布演化時,需明確區分長期地質構造過程與短期地理事件的不同驅動機制,避免因忽視關鍵的海陸變化而誤判歷史生物地理格局。
綜合各方面證據,我們認為海南島在新生代并未發生顯著漂移,其生物區系成分的來源更可能由于海平面下降、區域大陸架的周期性露出形成遷移擴散的廊道,而非地質構造運動主導的漂移所致。相關結果以Did Hainan Island (Southern China) Undergo Significant Cenozoic Tectonic Displacement,and Impact Its Biota's Sourcing and Evolution? 為題發表于國際生物地理學旗艦期刊Journal of Biogeography上。版納植物園植物系統發育與多樣性保護研究組博士研究生黃佩涵為第一作者,版納植物園孟宏虎副研究員和李捷研究員以及上海辰山植物園的宋以剛副研究員為這項工作進行了指導。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院東南亞中心項目、上海市園林綠化市容科學研究專項基金、中國科學院西部學者項目、云南省興滇英才支持計劃項目以及版納植物園“十四五”項目的支持。
圖1海南島及其鄰近大陸的地理位置,紅河斷裂帶以橙色線條標示
圖2南海西北部及其陸地邊緣區域的海底地形與地殼厚度分布圖。等深線標示了10米、20米、50米、100米、150米和200米的水深,地殼厚度以不同顏色的色塊表示,各顏色對應的厚度數值詳見圖中
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