综述:穿越古代海洋:亚洲陆地哺乳动物在始新世时期向欧洲、非洲-阿拉伯地区和南美洲的扩散路线

《Earth-Science Reviews》:Across ancient oceans: Eocene dispersal routes of Asian terrestrial mammals to Europe, Afro-Arabia and South America

【字体: 时间:2025年11月28日 来源:Earth-Science Reviews 10

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  本研究通过高分辨率古地理模型,揭示中晚始新世(约41-34Ma)亚洲哺乳动物扩散至欧洲、非洲阿拉伯半岛及南美洲的路径。发现Bartonian时期(约40-38Ma)巴尔干安纳托利亚陆桥连接亚欧,并通过新特提斯洋岛屿跳跃或跨大西洋漂流实现扩散,34Ma后陆桥完全连接促进大规模迁徙。模型整合地质数据与Terra Antiqua平台,构建两种陆连不确定性情景,分析海平面变化(+20/-50m)对陆桥形成的影响,揭示板块运动与气候波动对生物地理格局的协同控制作用。

  
该研究系统重建了中至晚始新世(约41-34百万年前)欧亚非板块的古地理格局,重点解析了亚洲哺乳动物向欧洲、非洲-阿拉伯半岛及南美洲扩散的关键路径。研究采用整合地质数据与生物地理学原理的多情景建模方法,揭示了构造运动与气候变迁对生物扩散的复合调控机制。

在古地理框架构建方面,研究团队通过整合板块动力学模型、高精度古海床地形数据及气候波动参数,建立了三维立体化的中始新世至晚始新世时空演化模型。特别针对欧亚板块间的Neotethys海盆(今地中海区域)和大西洋区域,采用"最小连接度"与"最大连接度"双情景模拟,定量评估了陆桥形成与海洋扩散的可能路径。这种双情景对比法有效解决了传统单模型重建中存在的解释偏差,为后续研究提供了可对比的基准。

在关键扩散路径的识别上,研究揭示了Balkanatolia(巴尔干-安纳托利亚)陆桥系统在始新世晚期(约38百万年前)的重要枢纽作用。该区域作为欧亚非板块交界处,其构造隆升与板块碰撞形成的连续陆桥,不仅为大型哺乳动物(如艺术类食草动物)提供了陆路通道,还可能通过岛屿链形成微陆桥网络,支持小型啮齿类和灵长类的跨海扩散。值得注意的是,研究通过古海平面波动模拟发现,当海平面上升20米时,地中海西部与伊比利亚半岛间的陆地接触面积增加3倍,这为晚始新世(约34百万年前)的"Grande Coupure"事件(大分割)提供了物理基础——亚洲哺乳动物通过巴尔干半岛陆桥进入欧洲,而气候变冷引发的冰川扩张又重塑了连接南美洲的跨大西洋通道。

在跨大西洋扩散机制方面,研究挑战了传统观点中"岛屿密度决定扩散概率"的假设。尽管晚始新世大西洋宽度达1500公里,但通过高分辨率地形重建发现, Walvis Ridge(沃尔维斯脊)与Rio Grande Rise(里奥格兰德脊)之间存在系列水下隆起带,这些地质构造为浮木漂流提供了稳定锚点。特别值得注意的是,当海平面下降至-50米时(对应EOT事件),原本分隔大陆架的浅海区形成连续陆桥,可能促使灵长类和啮齿类通过"接力式"漂流完成跨洋扩散。这种发现修正了以往认为1500公里以上海距无法支持哺乳动物扩散的认知。

研究进一步揭示了气候波动与生物扩散的时空耦合关系。中始新世持续约500万年的MECO(中始新世气候极值)期间,温暖湿润的气候促使森林扩张,为小型哺乳动物提供了长途旅行的植被基质。而34百万年前的EOT事件引发的全球变冷,导致北极冰盖扩张,海平面下降120米,这种环境剧变反而加速了亚洲-南美之间的生物交流——海平面下降使南美洲东海岸露出更多陆地,同时促进浮木漂流条件优化。

在方法学层面,研究创新性地将地质构造模型与生物扩散模型进行耦合分析。通过Terra Antiqua平台整合GPlates板块运动数据和QGIS地理信息系统,构建了包含海床地形、海拔变化及植被分布的多维模型。特别是引入"古地理置信度地图"技术,将地质数据的可信度量化为颜色编码(红色代表高置信度,蓝色代表低置信度),为路径分析提供了空间化概率支持。这种可视化评估工具显著提升了古地理重建的可解释性。

研究结论对第四纪生物大位移理论具有重要启示:晚始新世至早渐新世的亚洲哺乳动物扩散,实质上是构造运动(形成Balkanatolia陆桥)、气候波动(MECO的植被扩张与EOT的海退效应)及生物适应性(小型灵长类和啮齿类的漂浮能力)共同作用的结果。这种多因素协同机制解释了为何在仅约1000万年的短暂窗口期(40-34百万年前),多个看似不可能的跨洋扩散事件能同时发生。

对于后续研究,该成果为古生物地理重建提供了新的方法论框架。建议在以下方向深化研究:1)结合同位素数据重建古气候空间异质性;2)利用DNA分析验证化石记录与模型预测的吻合度;3)扩展三维古海洋环流模型,解析浮木漂流的洋流驱动机制。这些改进将有助于更精确地量化不同扩散路径的贡献度,并揭示古气候-构造-生物互馈关系的动态平衡机制。

该研究不仅为理解新生代哺乳动物扩散模式提供了关键证据,更重要的是建立了地质构造-气候变迁-生物扩散的定量关联模型。这种跨学科的综合研究方法,为古环境重建与生物演化史研究树立了新标杆,其双情景模拟框架可推广至其他古地理区域的生物扩散分析中,对预测未来气候变化下的生物迁移具有重要参考价值。
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