[科普中國(guó)]-更新世

簡(jiǎn)介

這一時(shí)期絕大多數(shù)動(dòng)、植物屬種與現(xiàn)代物種相似。顯著特征為氣候變冷、有冰期與間冰期的明顯交替。此時(shí)，歐洲發(fā)生過(guò)五大冰期：多瑙冰期、群智冰期、民德冰期、里斯冰期和玉木冰期。人類(lèi)也在這一時(shí)期出現(xiàn)。

更新世的生物群（Biota) 都非常接近現(xiàn)代的形態(tài)——許多“屬”一級(jí)的生物，甚至包括裸子植物、被子植物、昆蟲(chóng)、軟體動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳動(dòng)物和其他生存到今天的生物，已經(jīng)在此時(shí)出現(xiàn)。

更新世是冰川作用活躍的時(shí)期，開(kāi)始于 1 806 000年（±5000年）前，結(jié)束于11 550年前，是構(gòu)成地球歷史的第四紀(jì)冰川的兩個(gè)世中較長(zhǎng)的第一個(gè)世。在此期間發(fā)生了一系列冰川期和間冰川期氣候回旋。地層中所含生物化石，絕大部分屬于現(xiàn)有種類(lèi)。更新世中期是全球氣候和環(huán)境變化的一個(gè)重要時(shí)期，當(dāng)時(shí)氣候周期轉(zhuǎn)型，全球冰量增加，海平面下降，哺乳動(dòng)物遷徙或滅絕。

年代1932年國(guó)際第四紀(jì)會(huì)議確定將更新世劃分為早、中、晚3期。其地層稱(chēng)更新統(tǒng)，下限迄今尚無(wú)一致意見(jiàn)。1948年國(guó)際地質(zhì)學(xué)大會(huì)建議以意大利維拉弗朗層（villafranchian）作為更新統(tǒng)與上新統(tǒng)的分界。中國(guó)以泥河灣層為更新統(tǒng)底界。經(jīng)絕對(duì)年齡測(cè)定，維拉弗朗層的年齡為160～180萬(wàn)年。1977年國(guó)際第四紀(jì)聯(lián)合會(huì)（INQUA）又建議以意大利弗利卡（Vrica）剖面為更新統(tǒng)下限，其絕對(duì)年齡為250萬(wàn)年左右，相當(dāng)于中國(guó)第四紀(jì)黃土開(kāi)始堆積的年代。此外，也有參照古地磁的高斯正極性世和吉爾伯特倒轉(zhuǎn)極性世的分界，將更新統(tǒng)下限年代定為距今330～350萬(wàn)年的方案。

氣候更新世是地球上氣候發(fā)生劇烈變化的時(shí)代。北半球的高、中緯度地區(qū)以及低緯度地區(qū)的一些高山，在這時(shí)期出現(xiàn)過(guò)大規(guī)模的冰川活動(dòng)。冰川的前進(jìn)和退縮，形成了寒冷的冰期和溫暖的間冰期的多次交替，并導(dǎo)致海平面的大幅度升降、氣候帶的轉(zhuǎn)移和動(dòng)蕩、植物的遷徙或絕滅。這些事件對(duì)早期人類(lèi)文化的發(fā)展產(chǎn)生過(guò)巨大的影響。因此，許多學(xué)者主張采用冰期序列作為更新世分期的主要標(biāo)準(zhǔn)。

歐洲的冰川研究基礎(chǔ)較好，19世紀(jì)已在歐洲形成多冰期的概念。1877年英國(guó)學(xué)者蓋克（G.Geikie）在東英吉利（East Anglia）發(fā)現(xiàn)四次冰川作用。1909年德國(guó)地貌學(xué)家彭克（A.Penck）和布呂克納（E.Brunckner）根據(jù)阿爾卑斯山北坡冰磧地層和相應(yīng)的階地地貌，建立了以多瑙河的支流命名，在阿爾卑斯山建立了由老到新的貢茲（Günz）、民德（Mindel）、里斯（Riss）、武木（Würm）等4個(gè)冰期。1930年埃伯爾（B.Eberl）又發(fā)現(xiàn)了貢茲冰期之前的冰川作用遺跡，劃為多瑙冰期（Donau），并將各個(gè)冰期劃分成若干亞期。第四紀(jì)的四次冰期說(shuō)，被廣泛接受，蘇聯(lián)歐洲部分也劃分了敖德薩、白俄羅斯、中俄羅斯、瓦爾代等4個(gè)冰期。中國(guó)第四紀(jì)冰川研究由著名地質(zhì)學(xué)家李四光開(kāi)創(chuàng)，并以廬山冰川研究為基礎(chǔ)，于1934年劃分了鄱陽(yáng)、大姑、廬山、大理等4個(gè)冰期。

西太平洋

來(lái)自西太平洋“暖池”的關(guān)于“更新世”氣候變化的第一個(gè)高分辨率記錄，為氣候變化提供了重要信息，它對(duì)于我們了解地球的氣候是怎樣進(jìn)入持續(xù)了80萬(wàn)年的冰期模式的將具有參考價(jià)值。該記錄采用浮游生物有孔蟲(chóng)類(lèi)體內(nèi)的Mg/Ca比例作為過(guò)去175萬(wàn)年間海洋表面溫度的一種代理指標(biāo)。新的研究結(jié)果顯示，該地區(qū)有一個(gè)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定期，這與大氣中CO2濃度逐漸減少是冰川融化的誘因的觀點(diǎn)是不一致的。相反，通過(guò)區(qū)域環(huán)流的變化實(shí)現(xiàn)的太平洋表面溫度的重新分布有可能影響全球氣候。這個(gè)結(jié)論支持了科學(xué)家對(duì)熱帶地區(qū)、對(duì)未來(lái)氣候變化響應(yīng)的擔(dān)憂(yōu)。1

冰川更新世是冰川作用活躍的時(shí)期，1846年福布斯（E.Forbes）又把更新世稱(chēng)為冰川世（Glacial Epoch）。在更新世幾次冰期的最高峰，全球陸地面積的30%以上都有冰川覆蓋著。被冰川覆蓋的只有10%，而且大部分都在較高的緯度上。間冰川期的情況有大致一樣。

1934年，中國(guó)地質(zhì)學(xué)家李四光建立了可以和阿爾卑斯冰期對(duì)比的中國(guó)東部冰期序列,依次為鄱陽(yáng)、大姑、廬山、大理等4個(gè)冰期，每?jī)蓚€(gè)冰期之間同樣為間冰期。

此時(shí)，歐洲發(fā)生過(guò)五大冰期：依次由老到新的多瑙（Donau）、貢茲（Günz）、民德（Mindel）、里斯（Riss）、武木（Würm）等5個(gè)冰期。

蘇聯(lián)歐洲部分則分為敖德薩、白俄羅斯、中俄羅斯、瓦爾代等4個(gè)冰期。2

物種這一時(shí)期絕大多數(shù)動(dòng)、植物屬種與2012年的物種相似。顯著特征為氣候變冷、有冰期與間冰期的明顯交替。人類(lèi)也在這一時(shí)期出現(xiàn)。

植物更新世的植物開(kāi)始同現(xiàn)代的植物相似，被子植物特別是落葉的種類(lèi)在溫和的和較冷的區(qū)域中迅速繁殖。熱帶森林縮小，草原在酷寒的北方高緯度地區(qū)發(fā)展，繁殖出現(xiàn)地衣、苔蘚、侏儒菅茅以及小型柳樹(shù)和樺木等適應(yīng)酷寒的植物群落。

陸棲動(dòng)物寒冷的冰川氣候迫使北半球的蜥蜴、蛇類(lèi)和滑體兩棲動(dòng)物向南遷徙，并發(fā)展出多種有皮毛、更能適應(yīng)寒冷氣候的大型哺乳動(dòng)物，其中包括新的猛犸象、巨型犀等。而新的人種也在今天的非洲、歐洲和亞洲出現(xiàn)，并開(kāi)始影響大型動(dòng)物的多樣性。

那時(shí)，猛犸、駱駝、馬、巨型河貍、狼和短面熊等適應(yīng)寒冷氣候的動(dòng)物，在整個(gè)冰期都生活在亞洲、歐洲和美洲大陸。 更新世晚期，距今約2萬(wàn)年前，現(xiàn)代人類(lèi)經(jīng)白令海峽進(jìn)入美洲。最新理論認(rèn)為，人類(lèi)帶到美洲大陸的疾病導(dǎo)致猛犸等大型哺乳動(dòng)物滅亡，而人類(lèi)獵手也可能使這一過(guò)程加速。

在整個(gè)更新世，化石亞種大熊貓分布相當(dāng)廣泛，幾乎遍布中國(guó)東部和南部，北至北京周口店，南至臺(tái)灣島及緬甸、越南、泰國(guó)北部。當(dāng)時(shí)的大熊貓與劍齒虎、劍齒象以及北京猿人、南方猿人一起生活，構(gòu)成典型的更新世大熊貓──劍齒象動(dòng)物化石群。就在更新世中晚期，秦嶺及其以南山脈出現(xiàn)大面積冰川等自然環(huán)境的劇烈變化，特別是在距今約1萬(wàn)8千年前的第四紀(jì)冰期之后，大熊貓──劍齒象動(dòng)物群衰落，大部分動(dòng)物滅絕，僅留下無(wú)數(shù)化石表明它們?cè)?jīng)存在。北方的大熊貓絕跡，南方的大熊貓分布區(qū)也驟然縮小，進(jìn)入歷史的衰退期。3

海洋動(dòng)物更新世時(shí)，由于海平面下降，珊瑚和其它造礁動(dòng)物都受到影響，并且由于全球的氣溫較低，寒帶水鳥(niǎo)和海洋哺乳動(dòng)物的分布范圍比要大得多。如今這類(lèi)動(dòng)物僅見(jiàn)于極地水域。

人類(lèi)據(jù)生命演化的歷史，第四紀(jì)是人類(lèi)經(jīng)歷了早期猿人、晚期猿人、早期智人、晚期智人階段，進(jìn)入迅速發(fā)展的時(shí)代。在更新世晚期，大約2萬(wàn)年前現(xiàn)代人類(lèi)通過(guò)白令海峽進(jìn)入美洲。

更新世的幾個(gè)人屬種類(lèi)中，智人適應(yīng)能力最高，也是進(jìn)化最成功的一種。它們可能已經(jīng)具有了比較復(fù)雜的語(yǔ)言和文化?，F(xiàn)代人類(lèi)所屬的人種就是智人。4

舊石器地球歷史上的更新世和考古學(xué)上的舊石器時(shí)代相當(dāng)。根據(jù)動(dòng)物群的性質(zhì)、堆積物的特點(diǎn)和其他環(huán)境變化的因素，可以把更新世再劃分為早、中、晚3期。一些學(xué)者將早更新世的起訖，定在距今300萬(wàn)至100萬(wàn)年，相當(dāng)于舊石器時(shí)代早期的最早階段;中更新世定在距今100萬(wàn)至10萬(wàn)年，相當(dāng)于舊石器時(shí)代早期的中、后階段；晚更新世定在距今10萬(wàn)至1萬(wàn)年，包括了舊石器時(shí)代的中期和晚期，在中國(guó)又以距今4萬(wàn)年作為晚期的起點(diǎn)。另外一些學(xué)者則提出，更新世大約從距今240萬(wàn)年開(kāi)始；早、中更新世的界限為距今約73萬(wàn)年；中、晚更新世的界限為距今約12.8萬(wàn)年或晚一些。

滅絕原因冰河帝國(guó)在距今2萬(wàn)年到1萬(wàn)年前的某段時(shí)期，歐亞大陸北部、大洋洲、美洲馬達(dá)加斯加的數(shù)十種大型動(dòng)物走向滅絕，北美遭受的打擊最為嚴(yán)重，70%的大型哺乳動(dòng)物在距今大約1.1萬(wàn)年前突然消失。這些大型動(dòng)物的消失，一直是科學(xué)家爭(zhēng)論的話(huà)題。但據(jù)《新科學(xué)家》2008年的報(bào)道，俄羅斯生物學(xué)家正在設(shè)想有可能在某一天再現(xiàn)更新世的面貌，他們?cè)诙砹_斯西伯利亞修建一座“更新世公園”，希望以此來(lái)說(shuō)明氣候突變不應(yīng)該是更新世大型動(dòng)物滅絕的元兇。

大多數(shù)人認(rèn)為，更新世末期冰河時(shí)代的消退引起氣候和植被的劇烈變化，寒冷、干旱的草地讓位于溫暖濕潤(rùn)的苔原和森林，大型草食類(lèi)哺乳動(dòng)物無(wú)法適應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的這種劇變，于是走向末路。隨著大型草食動(dòng)物的消失，依靠捕食這些動(dòng)物的大型肉食動(dòng)物也隨之很快滅絕，包括劍齒虎和洞穴獅子。

還有一種理論將動(dòng)物滅絕的責(zé)任歸罪于智人（現(xiàn)代人的學(xué)名）的大肆捕殺。這種“閃擊式捕殺假說(shuō)”的支持者認(rèn)為，動(dòng)物的滅絕和早期現(xiàn)代人大舉遷向受影響的地區(qū)并非巧合，這些外來(lái)的智能動(dòng)物利用手中的石制標(biāo)槍和“協(xié)同作戰(zhàn)”的圍捕方式，大肆捕殺行動(dòng)緩慢的獸群。北美洲的動(dòng)物損失最為嚴(yán)重，當(dāng)?shù)厝祟?lèi)獵手在距今1.5萬(wàn)年到1萬(wàn)年前穿過(guò)白令大陸橋，尋找動(dòng)物資源豐富且尚未遭到屠宰的大陸。

觀點(diǎn)氣候突變

俄羅斯科學(xué)院東北科學(xué)站設(shè)在薩哈共和國(guó)的切爾斯基伊，茲莫夫是這里的主管，尤其對(duì)更新世末期西伯利亞?wèn)|北部的動(dòng)物滅絕現(xiàn)象感興趣。他堅(jiān)持認(rèn)為“閃擊式捕殺假說(shuō)”是有說(shuō)服力的，認(rèn)為自己可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，氣候突變不應(yīng)為動(dòng)物滅絕負(fù)責(zé)。

在更新世晚期，西伯利亞?wèn)|北部是世界上最大的生態(tài)系統(tǒng)的一部分，這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)從歐洲西部跨越白令海峽一直延伸到加拿大；從北極一直延伸到中國(guó)北部，約占地球大陸總面積的一半。這些地區(qū)大部分被冰川重復(fù)侵襲，西伯利亞?wèn)|北部至今仍殘留著大量無(wú)冰地帶。由于冰川運(yùn)動(dòng)，寒冷干旱的遼闊草原和起伏的草地開(kāi)始出現(xiàn)大量成群的食草動(dòng)物，例如長(zhǎng)毛象（猛犸）、野牛、麋鹿、多毛犀牛、牦牛、賽加羚羊、馬、馴鹿、麝牛和駝鹿。茲莫夫?qū)⑦@一生態(tài)系統(tǒng)稱(chēng)為“長(zhǎng)毛象草原”。

長(zhǎng)毛象草原在距今大約1萬(wàn)年前突然消失，絕大多數(shù)大型動(dòng)物滅絕———只有馴鹿和駝鹿幸存下來(lái)，提供食物的草地也隨之突然消失，取而代之的是森林和苔原。到底是什么導(dǎo)致這場(chǎng)災(zāi)難呢？茲莫夫認(rèn)為，首先是由于人類(lèi)的大肆捕殺，動(dòng)物開(kāi)始滅絕，動(dòng)物的滅絕又引發(fā)地貌變化。換句話(huà)說(shuō)，維持長(zhǎng)毛象草原正常運(yùn)轉(zhuǎn)的是草食動(dòng)物，而不是其他生物。它們啃食牧草，排泄的糞便讓土壤更加肥沃，不斷“踐踏”苔蘚和灌木叢，成群的草食動(dòng)物有效阻止了苔蘚的蔓延。

茲莫夫指出，今天的中非大草原就是一個(gè)很好的例子，證明成群的大型草食動(dòng)物能夠維持草原生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。他說(shuō)：“雖然我們沒(méi)有親眼目睹人類(lèi)如何在北西伯利亞消滅大型動(dòng)物，也沒(méi)有找到直接的證據(jù)，但那里的氣候突變不應(yīng)該是這些動(dòng)物滅絕的元兇。好好想想吧，人類(lèi)到底消滅了多少物種，我們懷疑長(zhǎng)毛象草原生態(tài)系統(tǒng)也是被我們的祖先破壞掉的。”

茲莫夫認(rèn)為，更新世末期的氣候突變沒(méi)有一次造成植被變化。

茲莫夫表示，有很多理由讓我們相信單是氣候改變不能解釋“長(zhǎng)毛象草原”為什么突然消失。首先，更新世末期的氣候突變并不是一次性的。從冰冷干旱到溫和濕潤(rùn)，類(lèi)似這樣的變化在冰河時(shí)期發(fā)生了無(wú)數(shù)次，但沒(méi)有一次造成植被變化，以至發(fā)生草食動(dòng)物滅絕的災(zāi)難。此外，據(jù)最近的碳14測(cè)年數(shù)據(jù)顯示，某些大型哺乳動(dòng)物在更新世末期依然幸存下來(lái)。直到大約4000年前，長(zhǎng)毛象還生活在東西伯利亞海的弗蘭格爾島，而這也恰恰是人類(lèi)首次登上這塊土地的時(shí)間。這很自然地讓人將人類(lèi)登島與長(zhǎng)毛象滅絕聯(lián)系起來(lái)。

在阿拉斯加，野生牦牛在更新世末期也存活了很長(zhǎng)時(shí)間，直至人類(lèi)獵手開(kāi)始“大清洗”行動(dòng)。茲莫夫說(shuō)：“當(dāng)?shù)氐拈L(zhǎng)者現(xiàn)在還講述著祖先如何享受牦牛肉的故事。”阿拉斯加已成功再引入野牛。同樣，在過(guò)去的100年左右時(shí)間里，麝牛也完成從冰冷干旱的加拿大北極島嶼到溫暖濕潤(rùn)的阿拉斯加的遷居，種族開(kāi)始興旺。茲莫夫認(rèn)為，所有這些現(xiàn)象說(shuō)明，更新世的動(dòng)物完全能夠適應(yīng)溫暖濕潤(rùn)的氣候，只要沒(méi)有被捕殺的危險(xiǎn)，它們就可以成長(zhǎng)、繁衍下去。

古人類(lèi)化石的發(fā)現(xiàn)出版的《公共科學(xué)圖書(shū)館—綜合》（PLOS ONE）上，刊發(fā)了中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所副研究員吳秀杰等人的一篇論文。通過(guò)對(duì)中國(guó)更新世晚期許家窯（也叫侯家窯）古人類(lèi)的研究，研究人員指出更新世人類(lèi)具有異常高的罕見(jiàn)疾病發(fā)病率，為探究更新世古人類(lèi)絕滅或被替代的原因提供了新證據(jù)。

許家窯人類(lèi)化石，被發(fā)現(xiàn)于河北省張家口市陽(yáng)原縣侯家窯村西側(cè)的長(zhǎng)形溝，地質(zhì)時(shí)代推斷為晚更新世較早時(shí)期，距今10.4萬(wàn)年到12.5萬(wàn)年之間。

此次報(bào)道的個(gè)體，為許家窯11號(hào)化石標(biāo)本，屬于一個(gè)成年人的雙側(cè)頂骨中后部殘片。這件標(biāo)本有一個(gè)不同尋常之處：骨壁后方有一個(gè)很明顯的、兩厘米左右的異常穿孔。這一不同尋常之處，吸引了研究人員的注意。在排除了創(chuàng)傷等其他原因后，鑒定結(jié)果顯示，穿孔為一種罕見(jiàn)的巨頂孔病癥。巨頂孔病，是先天形成的血管系統(tǒng)異常，許家窯11號(hào)標(biāo)本是首次在更新世古人類(lèi)中發(fā)現(xiàn)的巨頂孔病例。

新華網(wǎng)鄭州3月7日電（記者桂娟）洛陽(yáng)市文物考古研究院日前在孫家洞遺址發(fā)現(xiàn)中更新世時(shí)期古人類(lèi)化石，這也是河南境內(nèi)首次在洞穴中發(fā)現(xiàn)中更新世直立人（猿人）化石，為東亞地區(qū)人類(lèi)起源及演化研究提供了重要材料。

河南省文物局邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所、中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古研究所、北京大學(xué)等相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者赴現(xiàn)場(chǎng)考察座談。專(zhuān)家認(rèn)為，出土的古人類(lèi)人牙化石層位明確可靠，保存完好，同意將其定為“直立人欒川種”，簡(jiǎn)稱(chēng)“欒川人”。

孫家洞舊石器遺址位于欒川縣伊河南岸的一個(gè)崖頭之上，此次發(fā)掘出土了古人類(lèi)化石、石制品、河卵石以及豐富的動(dòng)物化石、動(dòng)物糞便化石等。

洛陽(yáng)市文物考古研究院院長(zhǎng)史家珍介紹說(shuō)，尤為重要的是發(fā)現(xiàn)6顆古人類(lèi)牙齒，其中有2顆為幼年個(gè)體的牙齒、1顆門(mén)齒和3顆臼齒，且包括2個(gè)殘破的牙床。整體來(lái)看，牙齒保存比較完整，磨耗得不是很厲害，有的甚至是幼年個(gè)體，牙齒還在牙床中沒(méi)有長(zhǎng)出來(lái)，無(wú)論是大小，還是咬合面的形態(tài)，保存下來(lái)的形態(tài)學(xué)信息清楚。

河南省文物考古研究所研究員李占揚(yáng)說(shuō)，從出土化石的種類(lèi)看，欒川人的年代應(yīng)與北京猿人相當(dāng)，屬于地質(zhì)時(shí)代的中更新世。假如這個(gè)遺址和周口店北京猿人遺址是同期的話(huà)，北京猿人遺址最高測(cè)年距今73萬(wàn)年，欒川人的測(cè)年可能不晚于北京猿人，如果這樣，中原地區(qū)有古人類(lèi)生存的歷史就大大提前了。

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所研究員高星認(rèn)為，雖然中更新世直立人階段的化石在中國(guó)、世界各地均有所發(fā)現(xiàn)，但實(shí)際上材料非常少，很多時(shí)段、很多區(qū)域都是空白。孫家洞遺址的發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了中原地區(qū)的空白，還會(huì)使人類(lèi)鏈條變得更加完整，更加重要的是，這批材料信息非常豐富、確鑿，學(xué)術(shù)價(jià)值十分明確。

專(zhuān)家認(rèn)為，孫家洞遺址出土了幾十種脊椎動(dòng)物化石，有望成為中國(guó)境內(nèi)重要的動(dòng)物化石群之一，這對(duì)研究中國(guó)第四紀(jì)古生物的演化，古氣候環(huán)境的變化等都有著十分重要的意義；欒川地處中國(guó)南北地理分界線附近，對(duì)于研究中國(guó)中更新世時(shí)期該過(guò)渡區(qū)域動(dòng)物群的種類(lèi)及特征有著重要作用，同時(shí)為動(dòng)物地理區(qū)系演化及古氣候環(huán)境變遷提供重要信息。

據(jù)李占揚(yáng)研究員介紹，直立人俗稱(chēng)猿人，非洲、亞洲和歐洲都有直立人化石出土，大家最熟悉的如北京猿人，也叫直立人北京種。直立人生活階段，是從200多萬(wàn)年前到20萬(wàn)年前左右，屬于地質(zhì)年代的更新世，主要分布在中更新世。5