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年的極端強降雨事件;4390年前至3800年前，漢江上游地區(qū)也記錄到了強降雨事件。
這一時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?我們約請研究團隊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，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，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，碳酸鹽優(yōu)先沉積作用減弱，或溶液酸性更強，單位時間內(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，譚亮成研究員團隊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(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)蒙古東南部渾善達克的沙漠化。
然而，對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證了這一點，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隊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，以便對中國的空間降水格局有更為清晰全面的認(rèn)識。
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、相對長時間尺度的氣候背景，而強降雨/洪水事件是年代際到更短時間尺度的氣候變化，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年的極端強降雨事件，這可能造成了黃河中下游大禹時代的大洪水。由于距今4000 48年的年代點與夏商周斷代工程所推斷的公元前2070年夏朝建立時間非常一致，石筍記錄和考古、歷史文獻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證，得到了國際社會的認(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，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，干旱并不會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，這一觀點也得到了越來越多人的支持。說明在史前時期，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南方地區(qū)的負(fù)面影響更大。
來源：北京日報客戶端
