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孢粉—古环境的记录者

2021-03-29 10:42:02    来源: 中国自然资源报    作者:杨振京 杨庆华 刘林敬

孢粉是植物孢子和花粉的总称,是植物繁衍的生殖细胞,包含了每种植物的DNA信息。植物学家在对大量孢粉的观察研究中发现,不同植物的孢粉具有不同形态,根据孢粉的几何形状、萌发器官及表面纹饰特征,就可以把植物的种类与孢粉形态一一对应起来,并进一步确认它是哪种植物产生的。

孢粉个体直径很小,一般介于10微米~100微米之间,多数为30微米左右,需要在显微镜下才能对其进行鉴定,但因其外壁成分非常奇特,且具有耐酸碱、耐高温、耐高压、抗氧化的性质,在几百万年前的地层沉积物中依然能保存完整的外壁形态结构。这为人们研究地质历史时期的古植被、古气候、古地理及古环境提供了极好的素材。根据沉积物中的孢粉信息与对应的现代植物生态习性进行研究,就可以把植物和植被类型与其特殊的生长气候条件和地理环境关联起来,恢复古植被面貌,推测古气候演变,探讨古环境变迁,从而了解古人类的生活环境。

比如:对上海马桥文化遗址的孢粉分析研究表明,良渚文化时期之前及初期,该区处于海滨地带,植物以常绿阔叶、落叶阔叶和针叶混交林为主,气候温暖湿润。随着长江三角洲向海洋推进,沉积物中水质淡化,遗址离海滨有一定的距离,植被类型为以松、栎为主的针、阔叶混交林,气候温凉略干,先人耕作活动频繁。之后,由于气候再度变暖,海平面上升,淹没部分先民居住区,造成部分文化层缺失。后期气候较稳定,三角洲持续大规模向海伸展,使马桥遗址距海较远,土壤中水质淡化,平原中湖沼纵横。继而温度升高,海水又向陆地扩展,遗址再次处于海滨环境,先人在地势较高的地区耕作。孢粉组合中大量的人工作物禾本科及十字花科花粉说明,在距今5300~4300年的良渚文化时期农业已有发展,而且耕种范围则随着海进海退而不断迁移。

对罗布泊孢粉分析结果表明,距今2万年以来,区域植被与气候没有发生明显变化。魏晋以前,鄯善国境内(相当于现在罗布泊地区)是一种河流泛滥平原的自然景象,水草丰盛,绿树成荫,很适合畜牧业的发展,鄯善国居民过着“民随畜牧逐水草”以牧为主的生活。公元6~10世纪,伴随着孔雀河改道,曾经繁华的楼兰王国开始走向衰落。

气候的冷暖变化直接影响着区域植被的演替。在全球气候变化影响下,随着冰期到来,原来适合喜湿热植物生长的地区,受寒冷干旱气候影响,该类植物逐渐衰退和灭绝,取而代之的是一些耐寒旱的植物类型。而这些变化信息都会被孢粉记录下来。

通过这些记录可以得知,黄河下游全新世气候环境的变化,深刻地影响着中原人们的生活与文化。距今8000~3000年的气候适宜期,黄河中下游为亚热带环境,古人多在河旁阶地或台地生息,由于地下水位较高,利于人类用水与耕作。在这样优越的环境条件下,古人创造了发达的新石器文化。随着距今3000年前后的气候变冷变干,河水减少、河流下切,地下水水位下降,耕地墒情变差,古人所住的阶地高出水面约10米。

有关禾本科的花粉形态对比研究发现,人工种植的水稻花粉个体要比天然野生的水稻个体大,通常大于40微米左右。在考古遗址沉积物所分析出的孢粉中,如果发现大量个体较大的禾本科花粉,则可推断为人工种植水稻的起源。对江西万年仙人洞孢粉的分析研究得出,古人在距今1万年时就开始种植水稻。这一结论也被长江下游的浙江浦江上山新石器遗址的稻作遗存、湖南道县玉蟾岩稻壳遗存、广东英德牛栏洞遗址的综合考古研究所证实。

(作者单位:中国地质科学院水文地质环境地质研究所)

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