氣候變化是制約史前文化發(fā)展的重要因素之一。近期，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所譚亮成研究員牽頭開展石筍古氣候重建工作，發(fā)現(xiàn)4300年前至3900年前，我國中南地區(qū)的降水增多且伴隨多次洪澇災(zāi)害的發(fā)生，加劇了石家河文化的衰亡。同系列的研究還發(fā)現(xiàn)，在4000年前左右，黃土高原在長期干旱的背景下發(fā)生了持續(xù)約20年的極端強(qiáng)降雨事件;4390年前至3800年前，漢江上游地區(qū)也記錄到了強(qiáng)降雨事件。

　　這一時(shí)段的氣候變化在氣候?qū)W界被稱為4.2千年事件，其在全球及我國其他地區(qū)有何表現(xiàn)?對(duì)各地的史前文化產(chǎn)生了怎樣的影響?大禹治水“治”的是否是這些洪澇災(zāi)害呢?我們約請(qǐng)研究團(tuán)隊(duì)的王甜莉博士為我們做解讀。

　　(1)古文明興衰或與旱災(zāi)有關(guān)

　　在地球北緯30 附近，由西向東分布著的兩河流域、尼羅河流域、印度河流域、黃河流域，分別孕育了美索不達(dá)米亞、古埃及、古印度和華夏文明。然而，唯有華夏文明綿延至今，生生不息。其他三大文明在4200年前后的相繼消亡讓人百思不得其解，直至20世紀(jì)末耶魯大學(xué)考古學(xué)家哈維·韋斯率先將其衰亡與氣候變化建立聯(lián)系，謎團(tuán)才漸漸解開。

　　韋斯發(fā)現(xiàn)，4200年前一場旱災(zāi)令風(fēng)沙席卷了美索不達(dá)米亞地區(qū)，導(dǎo)致土壤變得極為貧瘠，即使是蚯蚓也難以生存。以農(nóng)業(yè)為生的阿卡德帝國無法維持生計(jì)，人口開始遷徙，最終在4150年前土崩瓦解。其他研究發(fā)現(xiàn)，4200年前東非高原的夏季降水減少，尼羅河的水源之一塔爾湖無法供應(yīng)足夠的水源，使得尼羅河下游的古埃及王國逐漸衰敗;同樣的旱災(zāi)也蔓延到了印度河谷，導(dǎo)致哈拉帕文化突然中斷。

　　這場氣候突變事件因與文化發(fā)展的緊密聯(lián)系引起了全球?qū)W者的關(guān)注，全球各地爭相開展古氣候研究。以韋斯為代表的學(xué)者認(rèn)為其是一場全球性的干冷氣候事件，國際地層委員會(huì)還將這一干旱事件載入了地質(zhì)年代表中，作為梅加拉亞期的開端。然而，4.2千年事件真的是全球性的事件嗎?各地都表現(xiàn)為干旱嗎?隨著越來越多高精度、高分辨率的古氣候記錄的出現(xiàn)，否定的聲音越來越強(qiáng)烈。

　　(2)石筍提供高精度古氣候記錄

　　石筍因其分布廣泛、測年準(zhǔn)確、分辨率高、代用指標(biāo)豐富等優(yōu)點(diǎn)，是古氣候和古環(huán)境重建的“第四大支柱”(其它三大支柱分別是冰芯、黃土、深海沉積)，更是獲取高精度和高分辨率古氣候記錄的不可多得的載體。

　　在喀斯特地區(qū)，大氣降水到達(dá)地表后與植被呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳共同溶蝕地表的石灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽巖，溶液隨裂隙進(jìn)入洞穴后由于碳酸鈣過飽和再次析出，在洞底沉積形成石筍。所以石筍的化學(xué)成分保留了大氣降水、溫度、大氣顆粒物以及土壤環(huán)境等信息。以石筍碳同位素和微量元素為例，降水越多，植被越茂盛，呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳越多，石筍中聚集更多質(zhì)量較輕的碳12，石筍碳同位素偏輕;同時(shí)，碳酸鹽優(yōu)先沉積作用減弱，或溶液酸性更強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)溶解更多的碳酸鹽巖，導(dǎo)致更少比例的微量元素/鈣元素比值記錄在石筍中。

　　以本次研究為例，譚亮成研究員團(tuán)隊(duì)在湘西惹迷洞采集了一支石筍并建立了石筍的年代標(biāo)尺，認(rèn)定其生長于5667年前至3885年前，大部分年代誤差小于10年。通過分析，重建了我國中南地區(qū)5700年前至3900年前的降水變化，發(fā)現(xiàn)5700年前至4300年前，中南地區(qū)的降水逐漸減少;而后在4.2千年事件時(shí)(4300年前至3900年前)，降水增多，且伴隨多次洪澇災(zāi)害的發(fā)生。

　　石筍

　　(3)新研究揭示南方古氣候濕潤

　　研究初期，來自中國不同區(qū)域的黃土和湖泊等記錄均顯示，4200年前中國處于干冷氣候狀態(tài)，近幾年譚亮成研究員等在黃土高原西緣和東北地區(qū)的石筍研究，同樣支持中國北方在4200年前呈現(xiàn)干旱氣候。浙江大學(xué)楊小平教授等認(rèn)為其干旱程度之大甚至導(dǎo)致了內(nèi)蒙古東南部渾善達(dá)克的沙漠化。

　　然而，對(duì)于中國南方的氣候卻有了越來越多的質(zhì)疑聲，起初只有零星的研究，如吳文祥和劉東生院士在2004年提出，中國呈現(xiàn)“南澇北旱”的氣候模態(tài)。2018年，譚亮成等的研究證實(shí)了4200年前中國中部和南部降水多，北部降水少的氣候格局;隨后西安交通大學(xué)張海偉教授等在江西的研究也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，干-濕分界可能是秦嶺北部-長江下游沿線。本次譚亮成研究員團(tuán)隊(duì)在湘西惹迷洞的研究提供了中國中南部在4200年前氣候濕潤的又一證據(jù)。不過，未來還需要在我國南方開展更多的古氣候記錄，以便對(duì)中國的空間降水格局有更為清晰全面的認(rèn)識(shí)。

　　值得一提的是，譚亮成等所揭示的中國中部和南部的濕潤氣候在全球并不例外，地中海也有部分記錄顯示在4.2千年事件時(shí)降雨增多;還有一些記錄如北大西洋的北部、羅德里格斯島的研究記錄并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的干旱化。這說明了4.2千年事件在全球的復(fù)雜表現(xiàn)，并不能一概而論。

　　(4)4200年前洪災(zāi)與大禹治水傳說

　　雖然學(xué)術(shù)界關(guān)于中國南北方在4200年前的濕潤和干旱氣候大背景仍存在爭議，但不同地質(zhì)記錄均顯示4200年前的氣候變化并不穩(wěn)定，發(fā)生了多次強(qiáng)降雨事件。與之相吻合的是在眾多河口地區(qū)的沉積序列中發(fā)現(xiàn)了4200年前留下的多個(gè)古洪水記錄，以及江漢平原云夢澤湖面的上漲，長江下游海平面的上漲。

　　這些強(qiáng)降雨/洪水事件與中國南北方的氣候背景，特別是北方的干旱氣候是否沖突呢?答案是否定的。譚亮成等介紹，“南濕北干”的“干”或“濕”指的是整體、相對(duì)長時(shí)間尺度的氣候背景，而強(qiáng)降雨/洪水事件是年代際到更短時(shí)間尺度的氣候變化，不過目前還不確定這兩大流域的洪水事件是否是同時(shí)發(fā)生的。

　　不管怎樣，這些洪水記錄不免使我們將其與大禹治水的傳說相聯(lián)系。從某種意義上說，它們應(yīng)該是相互印證的。但那么大的洪水，在史前技術(shù)落后的時(shí)代，大禹究竟有何種神功可以治水成功呢?

　　譚亮成等在甘肅烏鴉洞的研究或許可以為我們解答。他們用烏鴉洞石筍氧同位素重建了黃土高原地區(qū)過去6000多年的降雨變化，發(fā)現(xiàn)在4000年前左右，黃土高原發(fā)生了持續(xù)約20年的極端強(qiáng)降雨事件，這可能造成了黃河中下游大禹時(shí)代的大洪水。由于距今4000 48年的年代點(diǎn)與夏商周斷代工程所推斷的公元前2070年夏朝建立時(shí)間非常一致，石筍記錄和考古、歷史文獻(xiàn)記錄的一致性在一定程度上支持了洪水事件以及我國夏王朝的真實(shí)性。

　　記錄顯示之后該地區(qū)的降水開始下降，考慮到史前人類社會(huì)的生產(chǎn)技術(shù)水平低下，譚亮成等人認(rèn)為降雨的自然減少可能也是大禹治水成功的重要原因之一。

大禹治水想象圖

　　(5)新石器文化衰亡與氣候也有關(guān)

　　古氣候研究顯示，全新世中期(8000年前至4000多年前)，我國氣候適宜，為史前文化發(fā)展提供了極為有利的條件。新石器文化如雨后春筍般在我國大江南北生根發(fā)芽，不斷壯大。4500年前至4200年前，中國北方的文化如山西陶寺文化、山東龍山文化;南方文化如長江中游的石家河文化、長江下游的良渚文化等已臨近文明的門檻。其中良渚文化更是中華五千年文明的實(shí)證，得到了國際社會(huì)的認(rèn)可。

　　然而，除陶寺文化外，其他新石器文化在4200年前開始如繁星般隕落，如此同步的衰亡走勢，以及與全球三大古文明的同步衰亡，氣候變化在其中扮演的角色不可否認(rèn)。

　　4200年前，我國已然形成“南稻北粟”的農(nóng)業(yè)模式。當(dāng)北方降雨減少時(shí)，農(nóng)作物收成減少，人口壓力大，促成了北方文化的瓦解。而南方水稻雖然對(duì)水源的需求大，但南方地區(qū)降水量原本就比較多，且河網(wǎng)發(fā)達(dá)，干旱并不會(huì)限制南方水稻的種植，所以早期一些研究提出的中國南方干旱導(dǎo)致了水稻收成不佳、文化衰亡的觀點(diǎn)在某種意義上是站不住腳的。

　　譚亮成等在惹迷洞的研究，以及張海偉等在江西神農(nóng)洞的研究均認(rèn)為，是4200年前后的濕潤氣候以及洪澇災(zāi)害對(duì)長江流域的石家河文化和良渚文化造成了沉重打擊，這一觀點(diǎn)也得到了越來越多人的支持。說明在史前時(shí)期，干旱在某種程度上有利于南方地區(qū)的發(fā)展，濕潤多雨的氣候反而對(duì)南方地區(qū)的負(fù)面影響更大。

來源：北京日?qǐng)?bào)客戶端