現生樹蛙科物種分布範圍
印度板塊漂移過程圖
李洋
新聞背景
印度板塊和歐亞板塊的撞擊事件被認為是目前地球上最大和最積極的造山運動。但對於該碰撞事件的碰撞時間和模式至今仍備受爭論。在中科院昆明動物研究所和中科院成都生物研究所的合作研究中，對樹蛙類物種進行了系統進化和詳細的生物地理分析，從生物角度為地質學上板塊撞擊這一備受關注的問題提供了獨立的新證據。該研究成果日前在線發表於《美國科學院院刊》。
印度板塊和歐亞板塊的撞擊模式存在不同假說
印度板塊和歐亞板塊的撞擊事件一直以來被認為是目前地球上最大和最積極的造山運動，多少年來地理學家們均在致力於這方面的研究。這次構造事件直接導致了青藏高原的隆升、全球氣候和環境的變化。因此，准確界定兩大陸的碰撞時間和模式，無疑對研究高原隆升、全球氣候和環境的變化都具有非常重要的意義。
科學家們通過綜合分析古地磁、地層學、古生物學、岩石學和構造變形等資料，從而提出了很多模型和假說來解釋整個碰撞的過程。印度板塊在大約距今6500萬至5500萬年前的時候開始放慢了向北漂移的腳步，這往往被眾多地理學家認為是印度次大陸與古歐亞板塊發生最重要的一次碰撞的時刻。然而在2009年，澳大利亞悉尼大學教授艾特切森和艾利通過對大量野外數據的分析認為，在距今5500萬年的時候，印度板塊與古歐亞板塊之間的距離不足以發生重大的碰撞事件，而只是初次接觸，真正發生最終碰撞的時間或許更晚，大約發生在始新世和漸新世的之間，距今3400萬年左右。
這一發現在科學界引起了強烈反響，眾多地理學家又開始重新審視這一重大地理事件的發生過程。2012年，國際著名雜志《美國科學院院刊》發表了荷蘭烏得勒支大學教授辛斯伯格等的文章，他們認為印度板塊自5200萬年前首次接觸歐亞板塊後，直至2500萬至2000萬年前才最終發生最重要的碰撞，期間兩板塊之間沒有接觸。
那麼，到底最終碰撞的時間是哪一個？學術界至今還沒有公認的結論。
生物地理學已成為重構地球歷史的重要手段
樹蛙
生物地理學作為生物學與地理學的交叉學科，它是研究生物在時間和空間上分布的一門學科，即研究生物在地球表面的分布情況和形成原因。生物地理學旨在從生物學進化的角度，重新審視地理事件，為推測以往地理事件的發生提供新的證據，現今已成為重構地球歷史的重要手段。
科學家們研究發現，由同一個祖先演化而來的兩種植物或動物，會隨著時間增長不斷地各自積累遺傳變異。因此，通過檢測二者之間的遺傳變異就可以大致推算出他們分化的時間。然而系統發育樹不同分支的演化速率又不是相同的，一般來說生命周期短的物種往往更容易積累變異，也就是演化速率較快，比如細菌、病毒等等。相反，生命周期長的物種積累遺傳變異的速度較慢。於是，為了更精准的估算分化時間，往往采用保存了特定地質時期古生物形態的化石時間或者重大地理事件時間作為最保守的參照物標定。
樹蛙科主要分布於亞洲東部和東南部亞熱帶和熱帶濕潤地區，是活躍在叢林中的精靈。樹蛙科的姊妹群非洲樹蛙科分布於非洲大陸和馬達加斯加島等地。樹蛙科與非洲樹蛙科的共同祖先最早起源於非洲和馬達加斯加地區，它們之間的演化分歧正是由於大陸漂移時印度板塊與非洲板塊裂開所造成的。樹蛙的皮膚不能耐受高鹽海水，不具有跨海和飛行擴散的能力，這使得樹蛙類動物的時間空間分布能夠很好地反映地理事件。因此，樹蛙成為了研究印度板塊漂移地理事件的理想動物。
樹蛙進化研究支持最終碰撞時間在3500萬年前
在昆明動物研究所張亞平院士與德克薩斯大學奧斯汀分校大衛-希斯院士的合作中，成都生物研究所李家堂副研究員等對樹蛙類物種進行了系統進化和詳細的生物地理分析。結果表明，樹蛙科物種的祖先最早於第三紀早期出現在歐亞板塊的東南亞地區，也就是大約距今5650萬至4600萬年前。這剛好與印度板塊向北漂移速度減緩，被認為與歐亞板塊首次接近碰撞的時間相符。此時，東南亞島嶼地區廣泛覆蓋著熱帶雨林，這為樹蛙類動物的生存提供了先決條件，由此可見，樹蛙科物種很有可能就是在這個時候由印度板塊擴散至歐亞大陸的。
通過重構樹蛙類動物的祖先地理分布，研究人員發現，在漸新世之前樹蛙類物種僅在東南亞及東亞大陸和島嶼之間擴散，但卻沒有印度板塊和歐亞板塊之間樹蛙類物種間的交流。這種結果表明，在這段時間內印度板塊應該與歐亞大陸沒有實際的陸地連接，因此也就直接阻礙了物種在印度板塊與歐亞板塊間的交流。
到了漸新世時期早期（大約距今3500萬年前），印度板塊和歐亞板塊開始恢復物種的交流。這說明至少在漸新世的時候印度板塊與歐亞板塊之間發生了碰撞並有了陸地連接，從而才有機會使得兩塊大陸間的物種發生交流。悉尼大學教授艾特切森和艾利在2009年的文章中認為印度板塊與古歐亞大陸的最終碰撞大約發生在始新世和漸新世的之間，距今3400萬年左右。因此，從樹蛙生物地理學的研究得到的結果來看，艾特切森和艾利給出的印度板塊漂移的時空假說是相對更為可信的。
延伸閱讀
青藏高原每年抬升約1釐米
大約在12億至7.5億年前，地球上只存在一個超級大陸，地質學家們稱之為羅迪尼亞泛古陸。羅迪尼亞泛大陸古陸是由許多很古老的陸塊漂移拼合在一起的。後來，泛古陸開始分裂，各個陸塊四散漂移。所謂分久必合，合久必分，最終在晚三疊世時，隨著現今亞洲一些破碎陸塊互相撞擊之後，世界上所有的陸地於是又全部加入了超大陸，形成名符其實的盤古大陸。
大約距今1.65億年前，盤古大陸開始解體成為兩個超級古大陸，即北方的勞亞古陸和南方的岡瓦納古陸。位於赤道北方的勞亞古陸後來逐漸破碎化形成北美洲、歐洲和大部分亞洲大陸。與此同時，南方的岡瓦納古陸也開始分裂瓦解，首先是非洲東部馬達加斯加形成狹窄海溝，這預示著岡瓦納古陸開始解體。從侏羅紀末至白堊紀，印度洋大幅度張開。印度與澳大利亞和南極洲分開，逐漸向北漂移，南大西洋明顯擴張，南美洲與非洲分離。進入新生代時，南極洲向南漂移，大約0.53億年前，澳大利亞與南極洲開始分離，到漸新世，即0.39億年前，澳大利亞與南極洲最後分離，並且南極半島與南美洲分離，形成現在的德雷克海峽，南極洲最終與澳大利亞分開，形成了今日的陸海格局。
這期間最引人矚目要數印度板塊的漂移，自大約在8千萬年前印度板塊最終與馬達加斯加分開之後，印度板塊大概以每年20釐米這一驚人的速度開始遠渡重洋，最終給了古歐亞大陸一個深情的擁抱，從而形成喜馬拉雅山脈和青藏高原。
地球歷史上最偉大的一次造山運動——喜馬拉雅造山運動，大約發生在距今3000萬年前的第三紀時期，這場造山運動至今還未停止，青藏高原仍然在以約每年1釐米的速度抬升。喜馬拉雅造山運動的結果，造成青藏高原隆起，成為世界上最大、最高的高原，矗立在青藏高原南側的喜馬拉雅山脈，以平均海拔7000米的高度橫亙在亞洲大陸和印度次大陸之間，其主峰珠穆朗瑪峰高度達8848米，成為世界最高峰。喜馬拉雅造山運動，極大地改變了地球歷史的面貌，強烈地影響並決定了亞洲的氣候格局，中國的整個地理和氣候格局均屬於喜馬拉雅造山運動形成的格局。