藏在硅藻里的人类迁徙“证据”

近日，兰州大学资源与环境学院黄小忠教授团队与英国诺丁汉大学弗吉尼亚·N·帕尼佐(Virginia N. Panizzo)博士团队以及中国科学院西北生态环境资源研究院博士陈雪梅等人合作，在《自然·通讯》上发表了题为《阿尔泰山全新世气候适宜期驱动中亚地区史前人类扩张》的研究论文。通过对阿尔泰山南坡的喀纳斯湖和铁外克湖(此湖原为铁外克村的无名湖泊，黄小忠团队将其命名为铁外克湖)中的沉积物进行采样，并结合硅藻硅同位素、生物硅、孢粉及全样碳、氮同位素等指标分析，创新性地从气候角度揭示了阿尔泰山地区全新世以来的温度变化历史，同时也进一步探究了温度变化对该时期人群迁徙的影响，为中亚地区史前人口扩张的驱动力研究提供了新视角和新证据。

湖底寻踪，找出颜那亚人的迁徙路线

全新世从约11000多年前开始。根据全球海洋和陆地温度记录的集成结果，在早中全新世(距今9000—7000年前)，全球气候相对温暖，随后全球逐渐变冷，工业革命以来全球再次变暖。而气候模型的模拟结果则显示，全新世以来全球年均温持续升高。为何地质记录与气候模拟存在差异？这一“全新世温度谜题”成了古气候学界最热门的研究课题之一，至今未有定论。

(相关资料图)

不同水体中的沉积物组成是不同的，因此也具有不同的同位素特征。湖泊流域的化学风化作用会导致聚集在沉积物中的同位素浓度和组成发生改变，从而反映出不同时期的温度变化。

早在2011年，黄小忠就来到新疆喀纳斯湖进行野外考察，希望通过孢粉测量研究，分析当地古环境变化。“喀纳斯湖中硅藻的硅同位素和生物硅等指标可以揭示该地区全新世以来的温度变化历史。”黄小忠解释，“在生物生长的过程中，硅藻会优先吸收较轻的硅同位素，而当温度升高导致湖水分层，暖水中硅藻大量生长，水中的溶解硅相对不足，硅藻就会开始更多地利用偏重的硅同位素。换句话说，气候环境越温暖，硅藻中的硅同位素就越重。”

地理学者总在寻找更加理想的研究对象。此后，铁外克湖进入黄小忠的视野。铁外克湖是一个被湿地包围的封闭小湖，周围的降水和积雪融水滋润了它。周围森林茂密，沉积环境更加稳定，为研究局地古环境气候变化提供了理想的条件。黄小忠等人先后3次前往铁外克湖进行实地勘测，提取沉积物档案。

此次研究显示，在6500—3600年前，阿尔泰山地区气候总体温暖，喀纳斯湖硅藻生长繁盛，其间，在4700—4300年前，气候异常温暖，硅藻中的硅同位素显著偏重。此研究结合铁外克湖钻孔孢粉、碳氮同位素等指标，并与区域湿度记录对比，显示在6500—3600年前，阿尔泰山地区的气候适宜，温暖湿润的气候可能吸引了在里海西北部暖干环境生活的颜那亚人。他们在5000年前左右迁移到西伯利亚南部及阿尔泰山地区，稍晚在更温暖的4800—4700年前，里海的水位因高温干旱变低，颜那亚人就迁徙到海拔更高的高加索地区以及纬度更高的北欧地区。

这与考古学和遗传学证据发现的——青铜时代早期颜那亚人在约5000年前从东欧草原东南部迁徙至南西伯利亚地区以及阿尔泰山西侧的推测不谋而合。虽然科学界在该时期人群远距离迁徙的驱动力上提出了多种假说，包括农业和语言的扩散与传播、马的驯化以及乳制品等次级动物产品的使用等。然而，气候背景因素尤其是温度变化历史及其对史前人群迁徙的影响显然也是重要一环。

持续追问，探索人类与环境的双向互动关系

在欧亚大陆内部核心地带阿尔泰山地区的北方泰加林到干旱区之间，有一片广袤的草原带。目前该区处于寒温带，却是史前亚洲中部草原丝绸之路的关键区域和早期东西方文明交流的重要通道之一。

根据历史学家的研究，5000—4000年前生活在东欧草原上的颜那亚人与欧洲文明渊源极深。现在几乎绝大多数欧洲人身上都有他们的祖先颜那亚人的基因。

在世界迁徙史上，人类几乎都是从资源低的地方向资源高的地方转移，颜那亚人的迁徙之路有点相反。“我们的研究证实，正是南西伯利亚和阿尔泰山地区温暖湿润的环境，促使颜那亚人在约5000年前从里海西北部一路向东迁徙过来，并孕育了铜石并用的阿凡纳谢沃文化，促进了农牧业的传播。”黄小忠说。

一直关注并指导这项研究的中国科学院院士陈发虎发现，气候环境变化对人类活动及文明演化的影响很大，在早期文明发展阶段影响更大。因此本项成果把气候环境变化和人类活动历史结合了起来，在探索跨大陆交流的环境动力等方面起到了关键证据作用。

“全新世跨大陆交流对欧亚大陆文明发展非常重要，这一时期人口数量更多，青铜、大麦、小麦、羊、马及东亚的粟作农业技术的东西向彼此传输，促进了欧亚大陆社会经济发展和新技术的使用。研究气候环境变化与人类活动的相互作用能够更好地帮助我们理解史前人类迁徙与跨文化交流。”陈发虎说，“下一步，团队会关注早期农业、游牧业建立后人类活动怎样影响环境、丝路沿线的文明发展。”