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气候变化如何塑造了人类

研究过去的艰难时期能否教会我们如何应对未来的全球变暖?

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在气候研究人员努力完善其不断变化的气候预测并预测这些变化对社会的影响之际,越来越多的科学家意识到,过去可能包含着关于我们未来的宝贵经验。

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人类以前曾经历过环境变化。事实上,这些变化塑造了生活的方方面面——可以种植的食物、所需的衣物和住所的类型、生产的商品——并且很可能在决定哪些文明兴盛、哪些文明消亡方面发挥了作用。在遥远的过去,气候变化甚至可能塑造了我们物种的本质。地球科学家和气候学家正在与考古学家和人类学家联手,以全面理解写在我们自身过去的が气候记录。“气候变化是人类历史上最被忽视的方面之一,”撰写了多本该主题书籍的人类学家Brian Fagan说。“现在我们正在获得工具来研究它对人类社会的影响。”

这项工作建立在古气候学线索的研究基础之上——例如树木年轮冰芯蛤蜊壳,甚至鱼的内耳——这些线索被用来重建古代的温度和湿度,从而对地球过去的状况进行广泛的审视。更先进的仪器和技术为这些分析带来了前所未有的精确度,使研究人员能够聚焦于与理解气候对人类人口影响相关的、日益缩小的时标。

例如,蛤蜊在其生命中几乎每天都会在壳上添加一层微小的碳酸盐,它们的生命通常可持续两到九年。利用一种新的微钻技术,可以从壳上采集薄样本,科学家们可以探测每层中的一种特定氧同位素,这种同位素随温度变化而变化,基本上提供了蛤蜊生命周期的每日天气报告。加拿大萨斯喀彻温大学的地质学家William Patterson说:“我们正朝着能够观察古天气——夏季有多热,单次主要风暴——而不仅仅是古气候的方向发展。”他开发了这项技术。通过分析在加拿大梅尔维尔岛出土的蛤蜊壳,他可以精确地确定该地区可追溯到 3.7 亿年前的特定夏季。

Patterson 的最新研究着眼于一个更近的时期。他分析了蛤蜊壳,以了解维京人——他们在哥伦布之前几百年从欧洲大陆移民到冰岛、格陵兰和北美洲东北部地区。Patterson 于三月份发表的研究结果表明,冰岛的维京定居者在公元 970 年左右,也就是他们到达后仅几十年,气候变冷时遇到了麻烦。那里的夏季气温下降了 9 华氏度。

文字证实,这段时期对该地区北欧定居者来说是艰难的,以毁灭性的农作物歉收为标志。一位当时的记述写道:“男人吃狐狸和乌鸦……老弱者被杀死并扔下悬崖。”Patterson 说:“我们有可以根据物理证据的‘冰冷事实’进行评估的书面记录,这使得科学家们能够首次量化寒冷期。”Patterson 说,维京人的经历表明,“当气候变化时,最脆弱、最边缘的环境首先会失败。”

他的研究加入了大量记录气候在古代文明兴衰中的作用的研究。在另一项三月份的研究中,哥伦比亚大学的树木气候学家Brendan Buckley研究了提供线索的树木年轮,这些线索揭示了现在柬埔寨曾经繁华的城市吴哥的命运。吴哥曾繁荣了五个世纪,然后于 15 世纪神秘地崩溃。Buckley 对该地区一种柏树的树木年轮分析显示,在 760 年的记录中,40 年中最干旱的年份中有 13 年集中在 14 世纪末和 15 世纪初。他意识到,这些干旱与吴哥的衰落时期相吻合。

历史学家将这座城市的灭亡归因于战争和社会冲突。气候可能只是导致其灭亡的众多因素之一,但长期的干旱可能加剧了政治和社会问题。Buckley 说,虽然吴哥被几十年规模的气候变化所压垮,但“一个更灵活的社会可能能够做出适应性反应。”

更进一步,布法罗大学的Ezra Zubrow正在俄罗斯、芬兰和加拿大地区开展一项庞大的研究项目,旨在了解当地居民如何适应约 5000 年前发生的快速升温。Fagan 说:“这可以让我们对人们如何应对一个更干燥的变暖世界有所了解。如果不回顾过去,就无法理解现在和未来。”

其他研究人员正在探索更长的时间尺度,寻找气候对我们进化起源的影响。三月份,美国国家研究委员会(NRC)发布了一份报告,敦促进行更多研究,以确定“人类进化和行为发展的关键转折点是否受到人科动物进化区域的环境特征的影响。”报告强调了大约 280 万年前非洲向更干燥条件戏剧性转变的证据。不久之后,我们属的成员Homo开始使用石器。

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包括我们自己Homo sapiens在内的各种人类物种,都经历过冰河期和变暖时期,以及洪水和干旱。这些起伏可能迫使我们的祖先迅速适应;在大脑发达的人类可能在一个不稳定的环境中具有生存优势。NRC 报告的合著者、哥伦比亚大学古海洋学家Peter deMenocal说:“我们对人类进化在非洲气候剧烈变化背景下的研究表明,我们的物种是通过气候塑造而成的。”

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碳酸盐一种以碳酸根离子 CO32- 为基础的矿物质。许多无脊椎动物拥有碳酸钙的壳,这些壳承载着它们形成时的物理条件的证据。

微钻一种用于获取薄切片的技术。萨斯喀彻温大学开发的一种新的机器人微钻设备,每毫米材料可以采集 20,000 个切片。

古气候古代地质时期的气候条件。

树木气候学家一位利用树木年轮研究气候记录的研究人员。

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