讲座纪要|吕厚远:古气候变化与东亚农业起源、文化文明的演替

古气候变化与东亚农业起源、文化文明的演替

      第一部分讨论气候变化与人类演化的关系。新生代（约距今 6500 万年）以来，地球气候呈震荡变冷趋势，先后经历三种宏观气候场景：从两极无冰，到约 3400 万年形成单极（南极）冰盖，再到约 350 万年前后发展为两极有冰盖。后两个阶段与人类起源及早期演化的时期相对应。传统的萨瓦纳假说认为，东非裂谷隆起导致森林向稀树草原转变，促使古猿直立行走。但新的研究显示，人类最早出现的时间早于草原的形成，且不同人种呈阶段性出现，难以用单一环境机制解释。吕老师认为 Potts 教授提出的 “气候变率选择” 假说更具解释力：气候大幅度、高频波动的时期，更有利于新物种形成。例如，约 180 万年前的高气候变率期对应直立人出现，人类首次走出非洲，并随后分别迁徙至亚洲和欧洲。

      距今 200 万年以来，全球经历 30 多次冰期-间冰期旋回，气候波动幅度逐渐增大、周期明显变长。最近 10 万年的气候特征，表现出以 2 万年为主的轨道尺度周期及一系列千年尺度突变事件，例如 Bølling-Allerød 暖事件（BA，约 14.6~12.9 ka）、新仙女木冷事件（YD，约 12.9~11.7 ka）。近期研究确认，新仙女木事件主要影响北半球，这一空间格局对后续解释农业起源至关重要。此外，第四纪气候变化与人类演化研究的热点问题还包括：1）人类走出非洲的气候触发机制；2）中更新世人类演化瓶颈与演化模式；3）人类适应更新世气候波动的行为与演化策略；4）尼安德特人灭绝机制等。

      第二部分聚焦气候变化与农业起源的关系。吕老师指出，过去 2 万年以来全球气候发生剧烈波动，冰盖快速消融，海平面上升约 130 米；全新世大暖期气温较现今高 1~3℃，中国东部沿海海平面较今高 1~2 米，渤海湾及江苏沿海大片陆地被淹。在此背景下，人类完成从渔猎采集向农业文明的根本转变，中南美洲、西亚与东亚成为世界最早的农业起源中心。

      现有农业起源假说难以同时解释三大核心问题：农业为何出现在特定时间、特定地点，并驯化了特定的作物种类。为突破传统假说的局限，吕老师团队从古植物微体化石鉴定与古气候定量恢复视角切入，系统开展相关研究。经过多年积累，团队建立了中国旱作与稻作野生与驯化类型的鉴定标准。尤其以水稻泡状细胞扇型植硅体的鱼鳞纹数量为指标，将鱼鳞纹数≥9 个且比例超过 40% 作为野生稻与驯化稻的区分阈值。同时定量恢复旱作、稻作区古气候2万年以来古气候变化。

      对长江下游上山与荷花山遗址地层剖面的植硅体分析表明，距今10万年以来，该区域持续存在野生稻，打破了末次冰期长江中下游无野生稻的传统认识。约2.4万年进入末次盛冰期，出现高浓度稻壳植硅体、炭屑富集层，高比例稻壳/扇型 同步增加，指示人类开始采集野生稻。约1.3万年前，稻壳含量与驯化指标快速上升，进入驯化前栽培阶段。约1.1万年前，驯化植硅体比例达到阈值，标志着东亚稻作农业起源。这一研究展现了东亚水稻从野生到驯化的完整演化轨迹。该研究发表在《Science》上，获得审稿专家的高度评价。

      在此基础上，吕老师提出 “BA‑YD 资源压力” 假说，系统阐释了气候驱动农业起源的普适机制：当气候从冰期进入 BA 暖期时，资源丰度增加促使人口呈指数增长，由此产生的资源压力迫使人类转向植物广谱采集和驯化。进入随后的 YD 冷期，资源缩减，生存压力强化，禾本科植物因生长快、无毒、易于储存且多为自花授粉等优势，成为驯化首选作物。新仙女木事件并非全球性冷事件，对南半球影响有限；北半球高纬地区仍大面积被冰川、冻土覆盖，土壤与草本资源匮乏；低纬赤道地区仍以茂密森林为主，同样不具备适宜条件。唯有北纬 30° 附近的中美洲、西亚以及东亚内陆大江大河流域，既受到新仙女木（YD）事件的显著影响，又具备适宜禾本科植物繁衍的环境条件。该假说能够同时回答农业起源的时间、区域与作物种类三个基本问题。

      第三部分探讨气候变化与文化文明演替的关系。气候变化与文化文明演替的关系历来充满争议，存在环境决定论、文化决定论、新环境决定论等多种观点。人文社科领域侧重社会内部驱动，自然科学领域则强调环境统计与量化证据。吕老师团队依托多学科交叉，构建了环境、农业、文化、人类体质等多种数据库，发展出古气候定量重建、人类活动概率密度、时间序列分析等方法，力求研究结果可量化、可统计、可检验。研究重点分为三类：1）灾变性事件（如洪水、干旱、地震）与文化关系；2）周期性气候震荡（10-100-1000年尺度）与文化兴衰；3)社会弹性与气候适应能力。

      第一类研究的典型事件案例，为距今4000年的全球气候变冷事件。该事件导致埃及、古印度等文明崩溃，中国也出现红山、良渚、山东龙山等文化的大范围衰落。但中原地区却逆势崛起，成为中华文明连续至今的关键支撑。吕老师团队整合北方六大文化区的考古遗址、农作物14C年代、农作物遗存与古气候数据,提出了周边衰落、中原崛起的“三明治”模式：北方出现干旱灾害，东北降水降至300mm以下，粟作难以维系；南方因风暴潮、海平面上升出现洪涝灾害链，农田淹没导致人口减少；而中原恰处于“不旱不涝”的过渡带，降水维持400~500mm，适宜旱作，湖泊萎缩使黄河冲积扇扩大，耕地增加，同时西北传入小麦、青铜技术，形成“天时地利人和”的有利局面。

      第二类研究聚焦周期性变化, 在千年尺度上，裴李岗、仰韶、龙山等主要文化的繁荣期均与区域暖期相对应；在百年尺度上，基于东北小龙湾玛珥湖过去1万年孢粉-气候变化，与考古遗址¹⁴C概率密度反映的人类活动强度变化对比，显示，二者均存在约 500 年的显著周期，气候暖湿期对应文化繁盛阶段。其中红山文化跨越多个气候周期，体现出较强的社会韧性。吕老师强调，气候与文化演替具有周期性与叠加性特征，不同时空尺度的驱动机制存在差异。当前研究目标旨在进一步分离自然过程与人类活动、陆地与海洋过程等的各自贡献。

      第四部分介绍对海岸带大陆架古人类活动的新认识。海岸带-大陆架考古是研究史前人类活动的空白区，目前新发现的证据表明，这一区域在过去是史前人类可以长期生存的地方，海平面的阶段性上山推动了大陆架人类的迁徙。探讨这一区域环境-文化变迁过程，有助于追溯早期文化的源头、解释东部新石器时代遗址扩张等重要学术问题，更有助于提升文明研究的话语权，争取中国海洋权益。在目前的项目进展中，建立起大陆架-海岸带的地球物理勘探、大口径采样方法，填补了我国在大口径沉积物柱状取样技术和装备的空白，展示了在大陆架-两个相临钻孔发现的人类活动综合证据。