研究论文 正式出版 版本 8 Vol 10 (1) : 12-26 2019
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河西走廊古遗址时空演变与环境变迁
Spatial and temporal variety of ancient sites in Hexi Corridor
: 2018 - 05 - 18
620 2 0
摘要&关键词
摘要:河西走廊在史前和历史时期是欧亚大陆东西方文化交流的重要通道。近年来考古调查、环境变化研究等方面取得明显进展,为研究局域地貌内遗址时空演变与环境变迁提供可能。通过整理河西走廊考古调查资料,应用文化分布界值、文化重心等方法综合分析该区古文化的时空演变过程,并应用GIS技术提取相应遗址点现今的环境(高程、河流、植被和沙地)信息,结合古人类生产生活方式推测该区古今环境变化及其原因。结果显示:3.5ka BP前,古文化主要由东南向西北方向扩散;3.5ka BP后古文化仅分布在河西东部地区;3-2.4ka BP骟马文化和沙井文化重新分布在河西的大部分地区;约4ka BP、3.6ka BP和3.0ka BP的极端气候使古遗址的高程分布发生显著变化,遗址点所在地的河流、植被、沙地均发生不同程度的变化;气候变化是河西走廊古文化时空演变的主要驱动力。
关键词:关 键 词:河西走廊;古遗址;环境变迁
Abstract & Keywords
Abstract: Background, aim and scope: Hexi Corridor, at prehistoric and historic era, is an important channel for the cultural exchanges between the East and the West in Eurasia. Progress on archaeological investigations and environmental changes studies of it in recent years has made it possible to study on its spatio-temporal evolution and environmental changes of local sites.Based on the archaeological survey data of Hexi Corridor, with the methods of cultural distribution boundaries、cultural center etc, a comprehensive analysis has been made on its spatio-temporal evolution process. Materials and methods: Site data using Gansu Institute of Cultural Relics and Archeology, Archaeological, Cultural Institute in Beijing University edition of the Report on prehistoric archaeological survey in Hexi corridor; The map data are based on China DEM with 90m resolution; China 1: 250,000 Grade 1, Grade 3, Grade 4 and Grade 5 river grading datasets; China 1: 4000000 vegetation datasets; China 1: 100,000 state desert datasets. With the aid of GIS extracting the environmental information (elevation, river, vegetation and sandy land) of corresponding sites in present time and taking the production and living style of ancient human into consideration, a prediction on the envitonmental change and its causes of ancient and present time has been concluded. Results: the Bronze culture after 3.5ka BP mainly spreads from west to east spread; during 3-2.4ka BP Shanma culture and Shajing culture are redistributed in most parts of the Hexi corridor The extreme climates of about 4ka BP, 3.6ka BP and 3.0ka BP have dramatically changed the ancients' elevation distribution. The river at the site of the site , Vegetation and sandy land all undergo different degrees of change. Discussion: By analyzing the relationship between the cultural evolution of ancient sites with environmental factors and considering the climate in the study area and its adjacent areas, This article discuss the dynamic mechanism of the evolution of the ancient culture in the Hexi Corridor. The Extreme Climate Events led to the evolution of ancient culture from a single Machang culture to Qijia culture and Siba culture in 4ka BP, from Qijia-Siba culture to Dongjiatai-Xindian culture in 3.6ka BP. and from Dongjiatai - Xindian Culture to Shanma-Shajing culture in 3ka BP. Conclusions: Climate change is the main driving force for the evolution of the ancient culture in Hexi Corridor. The replacement of ancient culture corresponds to a significant environmental changes. For example, significant short-term climate deterioration led to the collapse or transformation of ancient culture. While Factors such as the cultural exchanges, political groups and the immigration of overseas cultures have a major impact on the cultural distribution. Recommendations and perspectives: When discussing the motivation mechanism of cultural evolution, the impact of cultural evolution from Cultural exchange, political factors and the introduction of overseas culture should be considered.
Keywords: Hexi Corridor; ancient sites; environmental transition
古文化演化与气候环境的关系成为近些年研究的热点问题(Huang and Su,2009;Dong et al,2012)。通常认为(安成邦等,2006;侯光良等,2012;董广辉,2013),适宜的气候条件促进文化发展,气候恶化事件则导致文化衰退,基于此认为气候状况对人类活动进程有一定指示意义。气候条件发生变化,人类的生产生活方式也将随之改变,并通过载体(遗址)表现出来(王延龄,2007)。因此,根据古遗址的分布特征等,可反演出当时的环境特征以及人类活动受到环境何种制约(袁薇薇和韩茂莉,2013)。
甘肃、青海地区的古文化自新石器时代到战国时期,形成独具特色的甘青文化区。甘肃省河西走廊是史前时期欧亚大陆东西方文化交汇的主要区域(Yang et al,2016),该区古文化遗址丰富,从仰韶晚期文化到沙井文化,发展脉络较为清晰,是甘青文化区不可或缺的一部分(陈国科等,2014;韩建业,2013);加之本区处于青藏高寒区、西北内陆干旱区与东部季风区过渡带,对气候及环境变化响应敏感,是研究古文化演变与气候变化的理想地区。
目前河西走廊开展了大量考古调查、环境变化、农作物传播等方面的研究(甘肃省文物考古研究所和北京大学考古文博学院,2011;李育等,2014;李卓仑等,2014;王岳等,2017;安成邦等,2017;Dong et al,2017),为研究该区人地关系提供一定材料基础,但该区域的考古调查、环境变化、农作物传播等方面大多处于独立研究状态。尽管研究发现中国黄土高原西部的全新世古文化对气候变化的响应作用,进而阐明河西走廊气候变化的普遍性(吴永红,2006),但目前人们在研究河西走廊文化演变及环境变迁过程中,很少将河西走廊本区域内的古遗址与环境变化结合起来,尤其根据古文化演变反推环境变迁方面更为薄弱,因此该区人地关系尚不清晰;同时,“一带一路”战略的实施,使深入理解史前丝绸之路沿线地区的自然和社会演变规律至关重要,而河西地区正处于丝绸之路的沿线地带(陈发虎等,2017)。鉴于上述问题,本文系统总结了河西走廊全新世中晚期各文化类型的分布特征和演化规律,并结合古环境变化与农作物传播等研究进展分析了本区古遗址与高程、河流、植被、沙地的关系,进而认识该区古今环境变迁,在此基础上,结合环境变化及农作物传播等方面研究成果,详细分析了该区古文化演化的驱动机制。
1   研究区概况
1.1   研究区自然环境概况
河西走廊位于甘肃省西部,走廊(92°21′E–104°45′E, 37°15′N–41°30′N)东起乌鞘岭西北坡,西抵敦煌市,南北介于祁连山和北山山脉(马鬃山、合黎山和龙首山)之间,呈东南-西北走向。年均温6-11℃,年降水量30-160mm,年蒸发量1500-3000mm,是典型的干旱与极干旱区。海拔1100-1300m,境内盆地和冲积扇交错分布。自东向西发育有石羊河、黑河-北大河、疏勒河-党河三大水系,水系大都发源于南侧的祁连山地。总体来看,区内自然地理环境较复杂且区域间资源差异较大、文化交流频繁(李水城等,2010),是史前和历史时期跨欧亚交流的重要通道(Dong et al,2017)。


图1   研究区概况
Fig.1 The overview of study area
1.2   研究区古文化概况
河西走廊古文化序列完整,发展脉络清晰。具体为:仰韶晚期文化属新石器时代,活动年代约为5.5-5ka BP,以农业为主,畜养与狩猎业为辅(李水城等,2010);马家窑(5.3-4.5ka BP)、半山(4.5-4.3ka BP)和马厂文化(4.3-4ka BP)均属新石器文化,彩陶制作技术发达,都以农业为主,饲养业占有一定比例,并有一定的狩猎经济(谢端琚,2002);过渡类型遗存(4ka BP)介于马厂文化与四坝文化之间;齐家文化(4.1-3.6ka BP)为铜石并用的时代,最初由陇东地区演变而来,以农业为主,但畜牧业成分明显增加;四坝文化(3.95-3.55ka BP)是马厂文化与齐家文化过渡而来的青铜文化,经济方式为半农半牧,农牧成分因区而异;董家台文化(3.5-3ka BP)由齐家文化发展而来,以畜牧业为主;辛店文化(3.4-2.4ka BP)属青铜时代,以农业为主,畜牧、狩猎活动为辅;骟马文化(3-2.4ka BP)属青铜时代,以畜牧业为主;沙井文化(2.8-2.4ka BP)属铁器时代,以畜牧业为主,农业为辅(杨富学和陈亚欣,2016;董广辉等,2017)。
2   数据来源与方法
2.1   数据来源
(1) 遗址数据:甘肃省文物考古研究所和北京大学考古文博学院2011年编著出版的《河西走廊古考古调查报告》。
(2) 地图数据:来源于国家科技基础条件平台—国家地球系统科学数据共享服务平台(http://www.geodata.cn),包括:中国90m分辨率DEM;中国1:250000一级、三级、四级和五级河流分级数据集;中国1:4000000植被数据集;中国1:100000现状沙漠数据集。
2.2   方法
在统计河西地区遗址数量时,对包含多种文化类型的某一遗址,采用重复统计文化类型的方法,最终确定某一文化类型的遗址总数(表1);同时引入古文化分布的界值和文化重心的概念探讨文化演化。如表1中的界值可理解为:北纬最大值和东经最小值是指各文化类型最北界和最西界遗址的纬度和经度,它代表文化分布的北界和西界;文化重心即各文化类型所有遗址点的几何中心,具有活动中心的含义。
为了厘清研究区各时期遗址的环境变迁,根据考古学研究成果,推测不同文化类型过去的环境状况,应用GIS技术提取遗址点现今的环境信息(高程、距离河流远近、植被类型和沙地类型)来判断古今环境变迁,并结合研究区及邻近地区的古气候和环境记录分析其原因。
3   遗址的空间分布变化
应用GIS制图与分析,得到各文化类型的空间分布图(图2),并统计古文化分布的界值,应用GIS工具计算各文化类型的重心(表1),其计算方法为:
式中:代表文化的重心经度坐标;代表文化的重心纬度坐标;为遗址总数;为遗址,=1,2,…,代表第个遗址点的经度坐标;代表第个遗址的纬度坐标。
通过古文化分布的界值、文化重心指标并结合古文化遗址分布图,可说明古文化的空间分布变化规律。
从地域分布来看,本文所研究的董家台文化以前的文化类型逐渐向西、向北扩散,如四坝文化分布重心点是39°53′N,98°41′E,而仰韶晚期文化分布重心点是37°27′N,103°24′E。两种文化相比,四坝文化的文化重心点向北迁移约2.5个纬度,向西迁移5个经度,其文化的界值也均显示向西、向北扩散,在此期间半山文化和齐家文化时期遗址分布范围明显缩小,北界明显向南退缩;大致3.5ka BP开始,董家台、辛店文化的文化重心点由前一时期(四坝文化)的39°53′N,98°41′E分别变化为后期的37°29′N, 102°57′E、36°32′N,102°51′E,与四坝文化相比,董家台文化、辛店文化整体分别南移约4.4个纬度、3.4个纬度,东移约4.3个经度、4.2个经度,其文化分布界值也呈这种演变规律;大致3ka BP后骟马文化和沙井文化重新活跃在河西走廊的大部分地区,骟马文化主要分布在河西西部地区,沙井文化分布在东部地区。
从海拔分布来看,古遗址的平均海拔从新石器时代的1765m、青铜时代1749m到铁器时代的1455m,总体上呈下降趋势,但就青铜时代的董家台文化和辛店文化而言,遗址的平均海拔相对前期大幅上升,分别为2119m、2017m。


图2   河西走廊古遗址的空间分布
Fig.2 Spatial distribution of the ancient sites in the Hexi Corridor
  表 1 古遗址的文化时期划分及数量统计
文化类型
Cultural style
遗址数量Number of sites活动时间/ka BP
Data/ka BP
生产力
水平Productiv-ity level
文化的北界和西界
North and West of Culture
文化重心
culture center
北纬最大值North Latitude Maximum东经最小值East Longitude minimum纬度Latitude经度Longitude
仰韶Yangshao15.5-5新石器Neolithic37°27′103°24′37°27′103°24′
马家窑Majiayao275.3-4.5新石器Neolithic39°23′98°51′37°10′102°36′
半山Banshan104.5-4.3新石器Neolithic38°5′102°39′37°5′103°28′
马厂Machang1764.3-4新石器Neolithic40°16′94°4′37°41′102°19′
过渡类型Guodu Type14新石器Neolithic40°28′96°30′40°28′96°30′
齐家Qijia114.1-3.6铜石并用Bronze and Stone39°22′98°51′38°0′102°8′
四坝文化
Siba culture
673.95-3.55青铜时代Bronze41°49′94°47′39°53′98°41′
董家台Dongjiatai33.5-3青铜时代Bronze37°42′102°51′37°29′102°57′
辛店Xindian33.4-2.4青铜时代Bronze36°34′102°48′36°32′102°51′
骟马Shanma103-2.4青铜时代Bronze41°49′93°24′40°14′96°4′
沙井Shajing172.8-2.4铁器时代Bronze38°59′101°59′38°28′102°54′
4   遗址与环境因子的关系
4.1   遗址的高程分布特征
利用研究区DEM模型,提取遗址的高程数据并绘制遗址高程分布图(图3a)。依据人类对高山高原环境适应的难易程度(吴天一,2006),以500m为间隔,在垂直方向上将各时期的文化类型划分为4个高程区间,得到各个时期遗址的高程范围(表2)。由表可知:99%以上的遗址都分布在2500m以下;新石器时代古人类主要在1500-2000m的高程范围内活动,新石器时代之后,除董家台文化和辛店文化分布在稍高海拔外,古人类主要在低于1500m高程范围内活动。
表2   各文化时期遗址的高程数据统计
文化类型
Culture style
900-1500m1500-2000m2000-2500m≥2500m
遗址
数量
Number of sites
百分比(%)
Proportio-n
遗址
数量
Number of sites
百分比(%)
proportio-n
遗址
数量Number of sites
百分比(%)proportio-n遗址
数量Number of sites
百分比(%)proportio-n
仰韶
Yangshao
1100.0------
马家窑
Majiayao
518.51970.4311.1--
半山
Banshan
110.0880.0110.0--
马厂
Machang
158.512269.43721.021.1
过渡类型
Guodu Type
1100.0------
齐家
Qijia
218.2872.719.1--
四坝
Siba
4770.11826.923.0--
董家台
Dongjiatai
--133.3133.3133.3
辛店
Xindian
--266.7133.3--
骟马
Shanma
770.0330.0----
沙井
Shajing
1482.4211.715.9--


 
(a) 河西走廊古遗址高程分布;(b)距河流10km以外的遗址;(c)处在灌丛、荒漠中的遗址;(d)处在沙地、戈壁、盐碱地中的遗址。
(a) ancient sites elevation distribution in Hexi Corridor; (b) The site distancing from the river above 10km; (c) The site located in bushwood and wilderness; (d)The site located in Located in the Sandy ,Gobi and salineland.
图3   河西走廊古遗址与高程、河流、植被、沙地的关系
Fig.3 The relationship between ancient sites and elevation, river, vegetation and sandy land in Hexi Corridor
4.2   遗址与河流的距离分析
应用GIS工具,在研究区范围内作1km、2km、5km、10km河流缓冲区,并把各文化时期遗址在缓冲区内的数量进行统计(表3)。
已有研究表明(朱诚等,2007;侯光良等,2012;王亚娟和李晓刚,2014),水资源在史前社会因生产力水平低下而对河流的依赖性更加凸显,逐水而居是古人类主要的生活方式。根据图3b和表3,距离河流10km外的遗址明显与前人所研究的古遗址与河流的关系不相符合。换言之,距离河流10km外的遗址在先人活动时期可能有水源,而后由于某种原因使河流干涸,故本文对遗址距离河流大于等于10km缓冲区重点分析。因仰韶、过渡类型、董家台和辛店文化遗址样本量偏少,暂不作讨论,仅对马厂文化重点分析。结果表明:距离河流10km以上的的遗址中,以马厂文化最多,且主要集中在石羊河流域。
表3   各文化时期遗址的缓冲区分析统计
文化类型
Culture style
1km缓冲区1km Buffer1-2km缓冲区1-2km Buffer2-5km缓冲区2-5km Buffer5-10km缓冲区5-10km Buffer≥10km缓冲区≥10km Buffer
遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion
仰韶
Yangshao
1100--------
马家窑
Majiayao
829.6725.9414.9518.5311.1
半山Banshan110.0110.0110.0220.0550.0
马厂Machang4827.33519.82916.5169.14827.3
过渡类型Guodu Type------1100--
齐家
Qijia
327.2218.2218.2218.2218.2
四坝
Siba
1928.434.52943.3811.9811.9
董家台
Dongjiatai
----133.3133.3133.3
辛店Xindian133.3133.3--133.3--
骟马
Shanma
--330.0110.0110.0550.0
沙井
Shajing
317.615.9--317.61058.9
4.3   遗址与植被关系分析
应用GIS软件的提取分析功能,在1:400万中国植被图上提取对应点的植被类型,并绘制遗址所在地区植被类型数量及占比表(表4)。
根据不同文化时期的社会经济形态,对当时的自然植被进行还原。考古学研究显示(谢端琚,2002;任式楠和吴耀利,2010),西北地区新石器文化经济方式以种植业为主,先民生活环境应是森林草原或草原;而青铜和铁器时代是畜牧-种植等混合经济模式,生景面貌要差些,应是草原或荒漠草原。由表4发现:在河西地区,除过渡类型遗存外,其他文化类型均出现不同程度的植被退化现象,尤以马厂文化、齐家文化、沙井文化最为明显(图3c),均大幅退化为灌丛或荒漠植被类型,其中近90%的遗址分布在石羊河流域。显然,灌丛和荒漠的植被类型是不能满足当时经济生产方式的,据此推测古今环境发生过较大变化。
表4   各文化时期遗址植被类型统计
文化类型
Culture style
森林
Forst
草甸
Meadow
草原
Grass land
灌丛
Bushwood
荒漠
Wilderness
遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion
仰韶Yangshao------1100--
马家窑Majiayao1244.427.5--1244.413.7
半山Banshan880.0----220.0--
马厂Machang5631.9158.521.110157.421.1
过渡类型Guodu Type----1100----
齐家
Qijia
--218.2--981.8--
四坝
Siba
--2131.33958.234.546.0
董家台Dongjiatai------3100--
辛店Xindian3100--------
骟马Shanma--550.0330.0--220.0
沙井
Shajing
------17100--
4.4   遗址与沙地关系分析
应用GIS软件的提取分析功能,采用1:10万甘肃省现状沙漠图,提取遗址的沙地信息(图3d),并绘制各文化沙地类型数量表(表5)。考古学证据表明(谢端琚,2002),马厂文化是以种植业为主、四坝文化以牧业为主的经济生活方式,由图表可知:已发现的遗址中,部分遗址处于非沙地之外,然而由于非沙地之外受到气候及环境条件限制难以满足种植业、牧业生产的需要,显然不能满足古人类的生产生活需要,据此推测古今环境发生过重大变化。除仰韶、董家台和辛店文化的非沙地占比是100%外,其他几种文化类型均出现不同程度沙化及土地退化,马厂与四坝文化之后的土地沙化及退化最为严重。马厂遗址约有13.1%现在已严重退化,主要集中在河西东部;四坝时期的沙化更严重,约有44.8%遗址所在区域已经沙化,主要集中在河西西部。
表5   各文化时期遗址沙地类型统计
文化类型Culture style非沙地
Outside of the sand
固定半固定
沙地
Fixed semi-fixed desert
流动半流动
沙地
Mobile semi-mobile desert
盐碱地
Saline
戈壁
Gobi
遗址数量Numb-er of sites百分
比(%)propor-tion
遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分
比(%)propor-tion
遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion遗址数量Numb-er of sites百分比(%)propor-tion
仰韶Yangshao1100--------
马家窑Majiayao2281.513.7311.113.7--
半山Banshan10100--------
马厂Machang15386.9116.384.5--42.3
过渡类型Guodu Type--1100------
齐家
Qijia
981.819.119.1----
四坝
Siba
3755.22029.9710.4--34.5
董家台Dongjiatai3100--------
辛店
Xindian
3100--------
骟马
Shanm
220.0330.0330.0--220.0
沙井
Shajing
1164.715.9317.6211.8--
5   讨论
鉴于上述研究结果,我们进一步分析了遗址与环境因子分布特点的形成原因,并结合研究区及邻近地区的气候研究等方面的成果,系统分析了河西地区全新世期间古文化演化的驱动力。
5.1   遗址的高程分布特征成因
造成遗址高程分布特点的原因有三。第一:医学研究表明(吴天一,2006),人类在2000m以上会有缺氧反应,3000m以上时缺氧明显化,高海拔地区的缺氧环境迫使人类生活在海拔稍低地区,古人类同样面临着上述问题;第二:和农业生产方式有关,4ka BP前,以粟黍为主的马家窑文化传播到河西走廊中部地区(Liu et al,2014),而粟黍是温性耐旱作物,农业生产要求10℃积温必须在2000℃以上,较高海拔热量条件达不到,无法满足粟黍喜温作物的生长需要,决定了人类无法在更高海拔生存(Liu et al,2010)。上述证据致使古人类主要在2500m高程范围内活动。第三:和气候条件恶化有关,全新世中期以来,4.2ka BP气候事件被认为是较强的一次气候突变事件(王绍武,2010)。冰芯指示的温度在4ka BP左右骤然下降(图4c);石笋指示的季风降水剧烈波动(图4b和4d);石羊河流域的干旱化过程也主要出现在中、晚全新世的过渡期(李育等,2014)。上述记录均表明,4ka BP左右气候向冷干化方向发展,气温急剧下降、降水剧烈波动且总体下降。持续的冷干化气候导致对水热条件敏感的粟黍作物产量不稳定(柴岩,1999;王星玉,1996),影响古人类持续性生产生活,造成古人类食物短缺,迫使古人类寻找水热条件更好的低海拔地区,因此4ka BP后古人类整体向低海拔地区移动。


 
(a) 河西走廊古文化序列;(b)九仙洞石笋δ18O记录(Cai et al,2010);(c)普若岗日冰芯δ18O记录(段克勤等,2012);(d)山宝洞石笋δ18O记录(邵晓华等,2006)
(a) The ancient cultural sequence in Hexi Corridor; (b)The δ18O record from the Puruogangri ice core (Cai et al,2010); (c)The δ18O record from the Jiuxian Cave stalagmites(Duan K Q et al,2012); (d)The δ18O record from the Sanbao Cave stalagmites(Shao X H et al,2006)
图4   气候变化记录和文化序列
Fig.4 Records of climate change and sequence of culture
5.2   遗址距河流分布特征成因
河流的分布特征与4.2ka BP气候恶化事件有关,极端气候事件使得石羊河流域在4ka BP左右气候从相对暖湿进入凉干阶段。暖湿阶段,河流补给充足,先民生活在距离河流适中的位置;进入冷干阶段后,河流补给减少甚至干涸,先民被迫放弃原居住地,造成马厂时期遗址距河流10km以上最明显。
石羊河流域对气候变化响应敏感,季风的强弱会引起走廊南北两侧降水、湿度较大变化(陈发虎等,2012),河流的衰退一定程度上反映季风强度的减弱。现代气候学研究表明(Li et al,2011;Li et al,2012),河西走廊是现代亚洲夏季风水汽输送北部边界,石羊河流域所在的河西走廊东段属于季风分界线上(图3b),夏季降水受亚洲夏季风水汽输送影响;疏勒河流域所在的西段主要受到西风带的影响。与现代气候模式不同,4ka BP前,石羊河流域受季风影响更大,表现出季风变化的特征(王可丽等,2005;李万莉等,2008),亚洲夏季风区可能覆盖石羊河流域,占据主导地位,年降水量较大,河流补给充足,古遗址密集分布在距离河流适中的位置;4ka BP后,季风区南移,夏季风衰退,冬季风相对强势,年降水量减少,河流补给减少甚至干涸,到如今年均降水只有134mm。上述推测的季风变化特征与据河西走廊流域沉积物所反应的季风演化特征相一致(王岳,2017)。
5.3   遗址的植被分布特征成因
孢粉记录和炭屑化石显微结构表明:河西地区在4ka BP和2.5ka BP前后,植被发生重大变化。孢粉记录显示(孙爱芝等,2008;李育,2014;),约4ka BP前,黄土高原西部以森林草原景观为主,疏勒河流域以针叶树为主;4ka BP后,黄土高原西部呈荒漠和草原交替态势,疏勒河流域为草原植被,石羊河流域中白刺属(Nitraria)等喜干旱的植物孢粉含量升高,干旱化趋势明显;到2.5ka BP时,石羊河流域从之前的荒漠草原演变为荒漠(李佳佳,2006)。此外,炭屑化石显微结构表明(孙楠,2010),4ka BP时河西走廊西北部为乔灌木植被,而后由于大规模冶炼活动使得乔灌木消失(Dong,2017),植被盖度降低,生态环境遭到破坏。以上记录均表明:4ka BP左右植被由先前的森林或森林草原为主演变为草原为主的环境;2.5ka BP民勤地区由荒漠草原演变为荒漠。与此相对应,植被发生快速退化的4ka BP左右对应马厂文化之后、齐家文化稍后期,2.5ka BP对应沙井文化之后,因此植被类型以马厂文化、齐家文化、沙井文化的植被退化最为明显。而气候恶化和人类活动(冶炼活动)是导致河西地区植被退化的重要因素。
5.4   遗址的沙地分布特征成因
马厂、四坝文化时期的土地退化显然与邻近地区的沙漠沙化频繁有关。根据西北地区沙漠的形成原因(董光荣等,1997;杨东等,2006),气温降低期间 ,西伯利亚-蒙古高压及其反气旋系统增强,沙漠季风降水减少,风蚀、风积为标志的风沙地貌占据主导,沙漠扩张。孢粉记录表明(张虎才等,1998),4010-3590a BP期间,腾格里沙漠大幅降温,3.6ka BP以来,巴丹吉林沙漠沙质黄土和古土壤发育中断,风成砂广泛发育(刘子亭等,2010),沙漠中的湖泊群退缩乃至干涸(王乃昂,2016),沙地大大扩张。与此相对应,马厂文化在地域上更靠近腾格里沙漠,而四坝文化更靠近巴丹吉林沙漠,因此马厂文化与四坝文化后期的土地沙化分别与腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠扩张有关。
5.5   古文化演化驱动力分析
马家窑(马家窑、半山和马厂)文化时期,尽管气候趋于干旱(李育等,2014),但文化总体上呈发展趋势。经过4ka BP极端气候事件,古遗址数量急剧下降,由176处演变为79处,指示人类活动强度下降,文化由单一的马厂文化发展为齐家文化和四坝文化;至3.6ka BP左右,河西地区持续干旱,北半球中纬度气温降到全新世以来最低值(Marcoot et al,2013)。长期的冷干化使得人类社会缓冲能力耗尽,人类被迫向水热条件好的地区迁移(Yang et al,2016),河西地区出现文化断层(图4a),之后随着水热条件好转,少数董家台和辛店先民出现在河西地区。而巴丹吉林沙漠的扩张可能侵入低洼地区(刘子亭等,2010;王乃昂,2016),是造成董家台和辛店遗址分布在高海拔地区的直接原因;3ka BP左右,温度降水都跌到谷底,之后气温快速回升(图4c),环境相对好转,混合农业完全形成(安成邦等,2017)。骟马文化正是在这种背景下发展起来,沙井文化也可能从北方草原地区迁入,此时生产生活方式已从农业向农业生产的生存战略过渡(Yang et al,2016)。相对前一时期,此时人类对环境适应程度大大提高。
上述分析表明,每一次短期迅速的极端气候,均造成自然环境发生恶化,进而导致古文化发生更替。具体为4ka BP极端气候事件导致单一的马厂文化演化为齐家文化和四坝文化;3.6ka BP极端气候,造成古文化从齐家和四坝文化发展为董家台和辛店文化;3ka BP极端气候,古文化从董家台和辛店文化演变为骟马和沙井文化。
此外,由于河西走廊地理位置及环境的特殊性,使研究古人类活动具有复杂性。除气候变化对人类活动的影响外, 欧亚大陆的文化交流(麦类作物、家畜羊、青铜冶炼技术的传入)、战争战乱和境外文化的传入等可能对遗址分布区域产生重要影响。如小麦的传入使得先人适应环境的能力提高(Dong et al,2017),促使四坝文化在干冷环境背景下向西扩散(图2);三角城遗址四周城垣残高3-5米,墙基宽8-9米,顶部宽2.9米,酒泉干骨崖墓地出土兵器、权杖头,均表明该区文化演变受战争战乱因素影响明显(陈国科等,2014;李水城等,2010);与此同时沙井文化从北方草原迁入(Yang et al,2016),也可能改变该区文化分布格局。
6   结论
(1) 河西走廊古人类的时空演变:大致3.5ka BP以前,古文化主要由东南向西北方向扩散,在此期间半山文化和齐家文化的空间分布范围缩小;大致3.5ka BP后董家台文化、辛店文化仅分布在河西东部地区;大致3-2.4ka BP骟马文化和沙井文化重新分布在河西走廊的大部分地区,并且遗址的平均海拔相对前期下降。
(2) 遗址与环境因子的关系:①新石器时代古人类主要集中在2500m以下活动,青铜时代和铁器时代的环境恶化迫使先民向低海拔地区移动,而缺氧环境、气候条件恶化及高海拔地区生业模式的变化是其主要原因;②4ka BP左右的气候条件恶化使距离河流10km以上的遗址增多,且主要集中在石羊河流域,河流的衰退可能反映季风的减弱;③植被退化区域主要集中在石羊河流域,植被由4ka BP前的森林、草原景观退化为荒漠草原甚至荒漠,气候恶化和冶炼活动是其退化重要原因;④沙地退化区域主要发生在走廊东北部,其中马厂文化与四坝文化遗址点的土地退化最为严重,分别与腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠的沙化频繁有关。
(3) 气候变化是河西走廊古文化演变的主要驱动力。古文化更替时期,与显著的环境(恶化)变化相对应,短期显著的气候恶化,导致古文化奔溃或转型。而欧亚大陆的文化交流、政治集团和境外文化的迁入等因素对文化分布格局产生重要影响。
致谢
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稿件与作者信息
高靖易1
GAO Jingyi1
侯光良2*
HOU Guangliang2*
hgl20@163.com
兰措卓玛3
LANCHUO Zhuoma3
朱燕1
ZHU Yan1
侯小青1
HOU Xiaoqing1
基金项目: 青海省科技厅自然科学基金(2017-ZJ-903);国家自然科学基金项目(41761018)
Foundation Item : Natural Science Foundation of Qinghai provincial science and Technology Department (2017-ZJ-903); National Natural Science Foundation of China (41761018)
出版历史
出版时间: 2018年5月18日 (版本8
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地球环境学报
Journal of Earth Environment