《Anthropocene》：Impacts of the humid climate on the development of two ancient civilizations on the northeastern margin of the Qinghai–Xizang Plateau
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气候变迁对河西走廊撒哈拉与沙井文化的影响研究。通过分析三个湖泊沉积剖面及伴生考古遗存，结合古气候重建和碳十四测年数据，揭示晚全新世期间东侧受东亚季风，西侧受西风带影响的湿润期促进了农业与畜牧业的分化发展，而干旱化趋势导致文化衰落。研究证实湿润气候与西北地区古代文明兴衰存在显著相关性。
高明军|李宇|席婷婷|赵家瑞|张占森|段俊杰|薛亚欣|尚浩|刘世宇
中国西部环境系统重点实验室（教育部），兰州大学地球与环境科学学院，兰州730000
摘要
气候变化对全新世人类社会发展及文明演变的影响已得到广泛认可。在全新世晚期干旱条件下，西坝文化和沙井文化在青藏高原东北边缘的河西走廊繁荣发展。这种繁荣可能与短暂的湿润气候密切相关；然而，全新世以来河西走廊的气候变化模式及其对人类的可能影响仍不明确。本研究获取了河西走廊的三个湖泊沉积物样本，并结合周边地区的古气候记录、人类和动物骨骼的放射性碳测年数据以及考古遗址中的植物遗存，探讨了人类活动与河西走廊气候变化之间的关系。结果表明，河西走廊东西部地区在中全新世不同时期经历了湿润期，这些湿润期受到东亚夏季风和西风带的影响；而全新世晚期河西走廊的气候总体较为干旱。约4300至3700年前，湿润气候和文化交流的增强促进了河西走廊西部地区的农业和畜牧业发展，西坝文化在此期间达到鼎盛。约2500至2300年前，河西走廊东部地区出现了短暂的湿润期，为沙井文化的畜牧业发展提供了条件。我们的研究表明，在干旱和半干旱地区，湿润气候与古代文化的繁荣之间存在密切关联。
引言
甘青地区（GQR）包括甘肃省和青海省，位于青藏高原的东北边缘，处于中国东部季风区、青藏高原区和西北干旱区的交界处，受到东亚夏季风和西风带的共同影响。该地区地形多样，包括山脉、草原、沙漠和盆地，对气候变化极为敏感。研究人员对该地区的早期人类社会模式、生活方式和定居形式进行了大量研究，重建了长达6000年的考古文化序列（Li等人，2010年）。其独特的地理位置、连续的文化序列和多样的文化类型使甘青地区成为研究中国西北部乃至欧亚大陆东部早期人类活动的理想场所。
大迪湾文化（距今8200-7400年）是甘青地区最早的新石器时代文化之一，主要分布在渭河流域（图1a）（国家文物管理局，2011年；甘肃省文物考古研究所，2006年）。他们从事原始的旱地农业，采集和狩猎仍占重要地位。同一时期，黄土高原的仰韶文化带来了先进的小米种植技术（图1a）（王，2012年）。随后，这种农业技术沿河谷向西传播至甘肃东部和河湟地区（黄河和黄水河流域）。由于海拔较低且水源丰富，人们集中在河谷阶地上从事早期农业生产（王，2012年）。约5000年前，仰韶文化适应了甘青地区的高原环境，创新发展为马家窑文化，标志着当地化的完成（图1b）。马家窑文化延续并强化了仰韶文化的定居农业模式，小米种植技术得到充分发展，成为经济支柱，同时大规模饲养猪（董等人，2013a）。为了利用河谷农田和山地草原，人们开始向更高海拔地区扩展，如山坡、上游支流流域和更高阶地（图1b）。齐家文化的出现标志着甘青地区正式进入青铜时代（图1c）（陈，2013年）。齐家文化以混合农业和畜牧业为主，核心区域位于甘肃中部。家畜驯养技术和早期冶金技术源自欧亚草原文化，促进了畜牧业的发展和铜器的广泛使用（董等人，2022a）。齐家文化衰落后，甘青地区分化出多个区域性青铜文化。在黄水河流域，新田文化和卡约文化在低洼河谷从事农业，以小米为主；畜牧业更为重要（董等人，2013b）。在河西走廊的中部和西部，西坝文化发展了绿洲农业，种植大麦以适应干旱环境，并同时发展畜牧业（周等人，2016年）。中晚期青铜时代，甘青地区进入文化衰退期，考古遗址数量显著减少（图1d）。诺木洪文化、沙井文化和山马文化以畜牧业为主，形成了适应高原、草原和沙漠绿洲等多种环境的多样化经济模式（马等人，2022年）。
新石器时代和青铜时代甘青地区的古代文化遗址分布直接反映了生计方式的变化。新石器时代的聚居地主要集中在低海拔的肥沃河谷阶地上；青铜时代，聚居地向山坡扩展，以适应农业和畜牧业的发展（杨等人，2020年）。晚期青铜时代，聚居地遍布高原、山区、湖泊边缘和高山阶地，这些地区适合畜牧业发展（董等人，2022b）。这些变化表明从定居农业向畜牧业的转变，最终塑造了中国西北地区的独特史前文明。
过去三十年间，文明演变与气候变化的关系一直是学术研究的重点（Tsonis等人，2010年；Manning等人，2017年；Steel等人，2022年；Ding等人，2023年）。古气候学和考古学的进步使我们更全面地理解了气候变化与全球人类社会演变之间的复杂互动，尤其是在气候转型期（Chen等人，2019a；Li等人，2023a）。总体而言，极端寒冷和干旱事件对农业生产及文化延续的负面影响是古代文明区域性衰退的关键因素，而持续温暖湿润的气候则是人类社会发展的重要驱动力（Chen等人，2019b；Weiss等人，1993年；Tung等人，2016年）。
河西走廊位于青藏高原的东北边缘，在史前时期是农业群体迁移、农耕习俗传播以及东西方文化交流的重要通道（Yang等人，2020年）。本研究主要关注该地区的西坝文化和沙井文化。西坝文化见证了河西走廊的农业革命，以小麦、大麦和小米的混合种植为特征，推动了东亚农业的结构变革（Zhou等人，2016年）；同时，西坝文化也标志着畜牧业的开端。沙井文化代表了河西走廊地区畜牧业的最终阶段，彻底改变了该地区的生计方式，结束了自新石器时代以来的农业传统（Liu等人，2019年）。全新世晚期以来，青藏高原东北边缘的干旱趋势已得到广泛认可（Li等人，2020a；Li等人，2020b）。在这种背景下，这两种考古文化的繁荣更加引人关注。我们在河西走廊采集了三个湖泊沉积物样本：两个位于沙井文化的主要分布区——沙洋河流域，一个位于西坝文化的主要分布区——黑河河流域。我们使用AMS ^{14}C 测年技术和多种古气候指标，结合周边地区的资料，重建了全新世中期的气候变化情况。此外，通过141个放射性碳测年数据、39个植物考古数据和6个动物考古数据，探讨了气候变化对西坝文化和沙井文化的影响。
研究区域
河西走廊位于青藏高原的东北边缘。沙洋河、黑河和疏勒河发源于祁连山脉，在下游汇合形成完整的内陆河流域。这三条内陆河流的径流是河西走廊草原和农田的主要水源，历史上这里曾孕育过农业和游牧文明（张等人，2015年）。
年代学
利用R环境中的Bacon模型（Blaauw和Christen，2011年），对现有年龄数据进行了拟合，建立了本研究的年龄框架（补充表2、3）。生成了YA1剖面的年龄-深度拟合曲线（图4），以深度（x）和年龄（y）为坐标轴，并包含95%置信区间。从粒径曲线可以看出，363-147毫米的粒径范围变化较大，而0-147毫米的粒径范围变化较小，这可能表明两种不同的沉积过程。
河西走廊湖泊与气候的演变及其可能原因
YA1和BHZ的古气候指标表明，河西走廊在全新世期间气候湿润，但全新世晚期趋于干旱，尽管湿润期的具体时间因地区而异（图8）。河西走廊及其周边地区的全新世气候演变过程已有大量研究，提供了高分辨率的记录。
结论
古气候和考古证据的综合分析表明，全新世期间河西走廊出现的百年尺度湿润期与社会经济转型相吻合。这些短期湿润期为农业和畜牧业的快速发展提供了机会，促进了文化交流和人口增长；然而，对资源的依赖增加也加剧了社会的脆弱性。
作者贡献声明
高明军：撰写 – 审稿与编辑；撰写 – 原稿；数据分析。李宇：资金筹集。席婷婷：方法论设计。赵家瑞：研究监督。张占森：研究监督。段俊杰：方法论设计。薛亚欣：数据管理。尚浩：研究监督。刘世宇：研究监督。
致谢
本研究由中国国家自然科学基金资助（项目编号42371159）
