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孢粉·气候·人类活动

来源:  发布时间:2020-07-10

 

——记兰州大学环境资源学院教授黄小忠
  
谢更好

  
  
  他,是西北的胡杨。1996年从四川到兰州读书,再没有离开这片土地,常年扎根西北地区开展艰苦的野外工作,从湖泊沉积物中寻找过去气候环境变化的证据,探究气候环境变化与人类活动的相互作用,获得了大量的第一手数据。他的部分成果入选国家自然科学奖和高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖,为推动古气候研究的“西风模式”做出了贡献。
  他,关注人地关系的探索。从研究自然环境的变迁到人与环境的关系,希望揭示人类与环境相互作用的古老规律,为人类社会未来发展提供启示。近年来的研究中,他揭示了多时间尺度气候环境变迁对于黄土高原、中原地区以及丝绸之路河西走廊地区的人类活动的影响,也发现了人类农牧活动在全新世晚期对湖泊生态、草原生态的影响,引起国内外学者的关注。
  他叫黄小忠,兰州大学环境资源学院教授,致力于揭开晚第四纪以来古生态、古气候演化历史以及过去人-地相互作用的更多奥秘。
  
人地关系的探索:从丝绸之路到青藏高原
  楼兰古城位于罗布泊边缘,《汉书》记载,繁盛时期的楼兰王国有1570户人家。其生态环境,“地沙卤少田,寄田仰谷分国。国出玉、多葭苇、枝柳、胡杨、白草。民随畜牧,逐水草。有驴马,多骆驼。能作兵,与?羌同”。
  关于楼兰古城消失的原因众说纷纭,有的认为其毁灭于战争中,有的认为是干旱、缺水、生态恶化导致,还有的认为与罗布泊的南北游移、丝绸之路北道的开辟、瘟疫、游牧民族入侵等有关。德国的一位研究者则认为,楼兰古城的消失是过去的“咸海危机”,即近2000年,前塔里木盆地周边大量的灌溉导致下游缺水。黄小忠和他的研究团队通过研究孔雀河源头的博斯腾湖沉积的硅藻、粒度等指标发现楼兰消亡的时段正是湖泊变浅、水质变咸、风沙活动增强的时段,上游的博斯腾湖尚且如此,下游的楼兰自然无法避免自然环境恶化的胁迫而走向消亡的命运。因此,气候干旱和频繁的风沙活动可能才是楼兰消亡背后的原因。
  敦煌是丝绸之路上的文化瑰宝,历史上却曾被废弃。着迷于人类与环境的关系,黄小忠的探索停不下来。他开展了祁连山西段晚全新世气候变化与丝绸之路人类活动的关系研究,希望探知气候环境变化对丝路变迁、古城兴废的影响。结合地球化学指标和孢粉的蒿藜比值,重建了区域3500年来的干湿变化历史,发现干旱事件与历史时期河西走廊古城的兴废有重要影响,如敦煌古城在明代的弃置则是发生在区域气候相对干旱的时段。
  不仅环境变化对人产生了重要的影响,人对自然环境的影响同样也广泛而深刻。青藏高原被称为世界屋脊,其东北缘地区自旧石器时代晚期就有人类活动。那么,人类对青藏高原地区的环境,尤其是植被生态产生了哪些影响,成为黄小忠关注的问题。共和盆地的孢粉记录显示,卡约文化时期狼毒花粉开始明显出现;到唐代时狼毒花粉出现峰值。现代草原生态学认为,狼毒的出现和增多是草原退化的标志,是由过度放牧引起的。因此黄小忠及团队推测狼毒花粉的增加与卡约文化及吐蕃时期发展农牧业有关。这一发现与历史文献记载的唐代在这一地区有大量的放牧活动相一致。该研究证实了青藏高原东北缘共和盆地晚全新世人类活动导致了区域植被退化,这一发现将普遍认为的人对青藏高原植被生态影响的历史大大提前,对于今天的高原草原生态环境保护无疑也是有启示的。
  
阿尔泰山及周边植被的变迁
  黄小忠的研究是从植被环境变化视角开始的,他说,“地质记录的载体可以帮助我们从过去的变化中寻找规律”,“植被是地球系统中一个非常重要而且变化活跃的因素,尤其是在干旱-半干旱地区,它的变化能影响到地表的反照率,影响大气的碳循环及生物气溶胶,还影响动物的种群分布,通过复杂的反馈其实影响到了包括人在内的整个地球系统”,一提起植被,黄小忠总是很兴奋。
  说是植被,其实黄小忠研究的是从湖泊等沉积物中提取出来的植物的花粉。“花粉的产量很大,它的很少一部分用于繁殖,大部分落在地表,然后保存在地层里。从湖泊中提取出这些花粉,可以推测不同时期植被的变化,这也是目前能够可靠推断过去植被环境演化的方法。”黄小忠拿出一截正在研究的岩芯,详细地告诉记者。
  新疆阿勒泰地区的喀纳斯湖海拔1370m,面积44.78km2,是位于阿尔泰山南坡的大型淡水湖泊。由于喀纳斯湖沉积环境稳定,植被覆盖度高,是研究古植被、古气候的理想材料。为了阐明阿尔泰山喀纳斯湖地区两万年以来泰加林演化的动态过程,研究区域的水文、冰川变化过程,黄小忠于2011年、2013年、2014年、2015年、2016年和2019年多次深入阿尔泰山湖区进行了考察采样,在喀纳斯湖以及湖西岸的铁外克湖获得了一系列珍贵的湖泊沉积物样品。“岩芯钻取最基础,必须获得完好样品”黄小忠的导师、中国科学院院士陈发虎的谆谆教导让他对野外工作不敢有丝毫的懈怠。在喀纳斯湖区,黄小忠和他的团队进行了密集取样,以获得可靠沉积序列。
  根据阿尔泰山周边地区的表土花粉和喀纳斯湖的全新世地层花粉记录,黄小忠及其团队定量重建了全新世研究区域的降水变化,也显示出早全新世相对的干旱和晚全新世波动的降水情况。此外,他们还讨论了1500年前蒿属花粉增加可能与突厥人迁移至这一区域进行放牧活动有关。其研究结论支持在千年时间尺度上“温度升高会导致内陆干的地方更干,湿润的地区更适宜于森林生长”;因此,在未来增温背景下,阿尔泰山南部森林下限和东部偏干旱区域的森林面临森林死亡率增加的风险。该成果发表在了地学顶级期刊Geophysical Research Letters上。
  古生态与古气候、人类活动与早期人类世是黄小忠和他的研究团队孜孜以求的领域。提到未来,黄小忠充满期待,“人类活动对当时的生态系统产生了哪些影响?”“早期的狩猎采集对动物种群有什么影响?”“北方农牧交错带人类活动究竟发生怎样的故事?”这些奥秘正等待他和团队一起去解答。
  

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2024年4月

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