布朗斯伯格自然公园早期人类活动的生态影响：基于植硅体与木炭分析的古生态学证据

《The Holocene》：The ecological impact of early human activity in Brownsberg Nature Park, Suriname

　　

摘要 人们日益认识到，前接触期（<1492 CE）与殖民期（>1492 CE）的人类遗产塑造了亚马逊森林的现代生物多样性。然而，过去的人类活动在该区域各地差异显著，并非总能产生持久的生态效应。此外，针对许多亚马逊森林的历史人类影响的特定地点评估仍然稀缺。本研究评估了布朗斯伯格自然公园（Brownsberg Nature Park，BNP）过去的人类活动是否导致了长期的生态变化。植被与火历史分别通过植硅体（phytolith）和木炭（charcoal）分析进行重建。研究采用多元与非参数检验评估公园内植被动态的空间与时间变化。结果表明，BNP自至少公元670年左右便已有原住民居住，然而数千年来森林经历了极少的毁林。森林管理、小规模/局部化栽培活动、割胶及燃烧事件共同促进了现代森林的发展，其特征为：（i）棕榈丰度较高，（ii）树木植硅体变化指示了干扰—恢复轨迹，（iii）局部出现瓜杜阿竹（Guadua）斑块。这些不同响应表明环境条件与人类活动之间存在强烈相互作用，共同塑造了森林组成，并凸显了保护BNP森林的生态与文化价值。

布朗斯伯格自然公园早期人类活动的生态影响：基于植硅体与木炭分析的古生态学证据

一、研究背景与问题

生态遗产（ecological legacy）指过去干扰事件对当前生态系统结构与功能产生的持久影响，在塑造热带森林的功能与恢复力方面发挥着重要作用。热带森林的演替轨迹跨越数十年至数百年，并随干扰类型与强度而变化。尽管针对刀耕火种等小规模干扰后森林恢复的研究已有大量积累，但多数工作仅覆盖数年至数十年的时间尺度，长期生态遗产仍缺乏充分研究。在亚马逊地区，人类居住历史超过一万年，前接触期人口可能通过农业和农林复合经营增加了有用树种丰富度与丰度，但此类生态遗产的空间范围与变异性仍存在不确定性。欧洲殖民者到达后，原住民人口因疾病、冲突与流离而急剧崩溃，殖民时期的土地利用也以更大规模的方式改变了亚马逊森林。苏里南的生态遗产研究尤为匮乏，尽管考古证据表明该地区具有悠久的人类居住史。布朗斯伯格自然公园（Brownsberg Nature Park，BNP）兼具相对未受干扰的森林与受前接触期和殖民期干扰的次生林，为研究过去人类活动的长期生态影响提供了理想场所。研究人员据此提出假设：（i）竹林斑块与两片棕榈优势森林分别反映前接触期的火烧与富集活动；（ii）若干成熟森林未检测到前接触期或殖民期人类活动的持久遗产；（iii）与历史割胶活动相关的森林样地包含殖民期遗产。

二、研究设计与主要方法

研究人员在BNP沿四条小径（Pedreku Pasi、Witi Kreek、Jeep trail、Ston Val trail）采集了7根土壤柱芯，每处采集1个表层样品和1根土壤柱芯，按10 cm间隔取样至最大深度80 cm或直至基岩，共61个样品。植被历史通过植硅体分析重建，火历史通过木炭分析重建。植硅体鉴定依据最新文献与命名体系，按分类群分组；木炭分析计算了木炭体积与表面积。三个木炭碎片被送往荷兰格罗宁根同位素研究中心进行¹⁴C AMS放射性碳测年，采用IntCal20校准曲线。数据分析采用去趋势对应分析（Detrended Correspondence Analysis，DCA）评估植硅体组合的时空差异，并计算趋势变化（TOC）与变化幅度（MOC）以比较不同土壤柱芯间主要植硅体类群的变化。

三、研究结果

木炭分析结果： 61个样品中有54个含有木炭，7根柱芯均检测到木炭。放射性碳测年表明，火灾发生在前接触期约公元670年至公元1265年之间。各地点木炭颗粒中值大小存在显著差异，JT1的中值（186 mm2）显著高于JT2（49.1 mm2）。与Boven Suriname地区相比，BNP的木炭中值体积普遍更高。

植硅体分析结果： 共鉴定出85种植硅体形态型。PP1以树木植硅体为主，各深度组合相似，未发现栽培作物；PP2树木植硅体丰富，基底样品中鉴定出玉米（Zea mays）植硅体；BB3（标记橡胶树旁）中SPH_ECH棕榈植硅体从基底至20 cm深度增加，表层减少，1–10 cm深度鉴定出香蕉（Musaceae）植硅体；WK1与WK2（棕榈森林）中SPH_ECH棕榈植硅体从基底向表层增加，圆锥形棕榈植硅体同样增加；JT1（竹林斑块）中禾本科植硅体从基底3%增至表层87%，其中竹亚科（Bambusoideae）占44%；JT2树木植硅体从基底67%降至表层45%，华丽球形植硅体从8%增至21%。DCA结果表明JT1与其他柱芯差异最大，其上层样品以禾本科植硅体为主导。

四、讨论与结论

放射性碳测年结果证实了棕榈森林与竹林斑块在前接触期约公元670年和公元1265年曾有原住民居住。JT1在历史时期曾为森林覆盖，反复火烧事件将森林景观转变为竹林斑块，表明过于严重或频繁的干扰可阻碍森林恢复并导致生态临界点。WK1与WK2的棕榈植硅体随时间增加，且最大棕榈增加与最高木炭体积对应，表明棕榈可能因耐火特性而对火烧产生响应。JT2虽未发现栽培作物植硅体，但干扰指示性植硅体的存在表明火烧事件后植被组成发生了改变。PP2基底样品中的玉米植硅体表明前接触期曾有小规模栽培活动，但未产生持久的棕榈富集等生态遗产。PP1是唯一未显示人类活动持久遗产的地点，其变化可能属于自然森林动态。BB3中香蕉植硅体的发现表明殖民期除割胶外还存在栽培活动，且殖民期活动可能覆盖了前接触期的生态遗产。

研究结论表明，BNP所在区域具有悠久的人类历史，但伴随极少的毁林。原住民与非洲裔社群适应环境，将狩猎与森林管理和小规模栽培相结合。部分区域受到更强烈的改造，反复火烧导致Jeep trail附近出现竹林斑块。这些历史干扰相较于现代金矿开采造成的生态系统破坏、生物多样性丧失与文化遗产生态遗产的损毁而言仍然轻微。本研究提供了小规模、本地化、可持续森林管理实践可支持包容性保护的对比视角，凸显了保护BNP森林生态与文化价值的重要性。