根据德国Neumark-Nord 2遗址出土的马齿釉质中牙齿内部的氧、碳和氮稳定同位素数据重建的埃米安时期气候季节性变化

《Quaternary Science Reviews》：Eemian climate seasonality reconstructed from intra-tooth oxygen, carbon, and nitrogen stable isotopes in equid enamel from Neumark-Nord 2, Germany

基于德国Neumark-Nord 2遗址14个第三磨牙的稳定氧、碳、氮同位素分析，重建了121 ka前后的气候和植被。结果显示夏季温度较现代高5°C，冬季接近现代，年降水量增加25%，植被半开放。同位素数据表明饮食稳定，无季节变化，支持尼安德特人在此适应更季候性气候。

　　
### 尼安德特人适应环境的气候与植被重建研究——以德国Neumark-Nord 2遗址为例

#### 研究背景与意义
更新世晚期（约120,000年前）的Eemian期是地球史上最近一次大规模气候变暖的时期。这一时期的气候特征为研究人类适应自然环境的生理机制和生存策略提供了重要窗口。尼安德特人在欧洲的广泛活动（尤其是北欧地区）使其成为研究该时期人类与自然环境关系的关键对象。然而，关于Eemian期气候的细节、植被结构以及尼安德特人如何适应这些环境，仍存在诸多不确定性。本研究通过分析尼安德特人活动遗址中马匹牙齿的稳定同位素记录，首次实现了对Eemian期气候季节性变化的直接重建，并揭示了尼安德特人饮食的稳定性及其与气候的关系。

#### 研究方法与样本选择
研究团队以德国Neumark-Nord 2（NN2）遗址为对象，该遗址保存了尼安德特人活动的完整记录，包括石器工具、动物骨骼以及由浅湖沉积形成的理想稳定同位素档案。通过分析14枚马匹第三臼齿的连续切片样本，结合氧、碳、氮同位素数据，实现了对气候和植被的精细化重建。

**同位素分析方法**：
1. **δ1?O（氧同位素）**：通过分析牙齿釉质中的碳酸 fraction，结合现代气候模型，将δ1?O值转换为当地年均气温（MAT）和季节温差。牙齿釉质的高矿化率（约95%）和稳定结构使其成为气候记录的理想载体。
2. **δ13C（碳同位素）**：反映植物饮食的碳同位素组成，结合植物δ13C值与降水量的关系，重建植被类型和降水模式。
3. **δ1?N（氮同位素）**：通过氧化-脱氮化法分析牙齿釉质中的矿物结合有机氮，评估植物氮循环和土壤环境的影响。

**样本处理**：
- 避免传统骨胶原提取的局限性（保存时间短），直接对牙齿釉质进行切片分析，每片厚度约2毫米，覆盖牙齿发育期的34个月。
- 通过锶同位素（δ1?Sr/1?Sr）分析排除动物迁徙对水δ1?O的影响，确保气候记录的准确性。

#### 关键发现
1. **气候特征**：
- **年均温（MAT）**：约11°C，较现代水平（9°C）高1-2°C，与全球Eemian期气候模型一致。
- **季节温差**：夏季均温达24°C，冬季接近现代水平（0°C），季节温差达24°C，显著高于现代（约12°C）。
- **降水模式**：年均降水量约624毫米，较现代（497毫米）高25%，但夏季降水与冬季降水差异不显著，可能与半开放式植被覆盖相关。

2. **植被与饮食**：
- **植被类型**：δ13C值（-12.3‰）表明以C3植物为主（如森林树、草类），与花粉记录的“半开放”景观（阔叶林与草地交替）吻合。
- **饮食稳定性**：δ13C和δ1?N值全年波动范围小于2‰，显示马匹全年饮食结构稳定，未受季节性植被变化显著影响。
- **水生资源利用**：δ1?O数据表明马匹饮水主要来自湖体，但与现代观测对比显示δ1?O值范围更广，说明湖水补给可能涉及季节性蒸发与地下水循环。

3. **尼安德特人活动与气候适应**：
- **遗址使用周期**： NN2/2B层位沉积时间不足500年，表明尼安德特人持续在此区域活动。
- **工具与饮食关联**：遗址中发现的切割痕迹和骨脂提取证据显示，尼安德特人利用马匹作为重要资源，其饮食选择与气候波动无直接关联。
- **环境压力**：高季节温差可能对耐寒性提出挑战，但马匹全年稳定摄入C3植物（如橡树、桦树），表明植被资源在季节变化中仍能维持足够生产力。

#### 创新点与学术价值
1. **高分辨率气候重建**：
- 通过牙齿釉质切片（时间分辨率约1个月/层），首次实现了Eemian期北欧地区亚年尺度气候重建。传统方法依赖花粉或湖底沉积物，分辨率通常为百年尺度。

2. **饮食与环境关系**：
- 证明在极端气候波动下（夏季高温+冬季低温），马匹仍能维持全年稳定的饮食结构，暗示尼安德特人对资源的有效管理能力。
- δ1?N值与δ13C值的低相关性（r2<0.3），表明氮循环对植被类型选择影响较小，支持土壤氮输入的稳定供应。

3. **地质年代与气候模型验证**：
- 结合热释光测年（121±5 ka）与全球轨道参数模型（precession, obliquity），发现NN2的气候特征与中欧地区Eemian期模拟结果一致，验证了重建的可靠性。

#### 研究局限与未来方向
1. **样本局限性**：
- 仅分析马匹牙齿，未能直接关联尼安德特人食谱。需结合其他动物骨骼（如牛、鹿）的同位素数据完善食物网。
- 遗址位于现代气候过渡带（中欧干旱区），需补充其他区域（如地中海）的对比研究。

2. **技术改进空间**：
- δ1?N检测依赖新开发的氧化-脱氮化技术，需扩大样本量验证方法的普适性。
- 牙齿切片需更精确的矿物含量校正（当前数据表明碳酸含量7±0.6%），以减少δ1?O转换误差。

3. **理论延伸**：
- 气候变暖与尼安德特人灭绝的关系：需结合同期人类活动遗址（如工具类型、居所分布）进行多学科交叉研究。
- 对比末次冰期（ MIS 6）的气候：若存在更剧烈的温度波动，可能解释尼安德特人适应策略的多样性。

#### 结论
本研究通过牙齿同位素记录揭示了Eemian期北欧中部的气候特征：比现代高1-2°C的年均温、显著增强的季节温差（夏季高温达24°C），以及更湿润的植被环境。马匹作为尼安德特人的主要资源，其全年稳定的饮食结构表明人类已具备成熟的资源管理能力。这一发现为理解尼安德特人如何适应气候波动提供了直接证据，同时也修正了传统认知中Eemian期气候“温和稳定”的偏见。未来研究需结合多遗址数据（如法国Arcy、德国Hofheim）和古人类DNA分析，进一步解析气候-资源-人类演化三角关系。

（全文约2100词，不含公式与参考文献）