古植被与古气候的研究以辽东半岛南端, 河北东部平原, 鲁西北平原, 庙岛群岛, 胶东半岛北部的蓬莱北王绪等, 胶州湾钻孔, 淮北平原等的研究为代表.下面分述之.

上世纪70年代, 学者们根据辽宁南部地区全新世沉积物的沉积层序, 孢粉组合和放射性碳年龄的分析, 建立了全新世地质年表, 恢复了距今10, 000年来自然环境的演变轮廓(中国科学院贵阳地球化学研究所第四纪孢粉组¹⁴C组, 1977).根据植被变化将全新世划分为3个气候期.早全新世普兰店期(10, 000--8000¹⁴C a BP), 开始进入冰后期的气候转暖阶段, 含有榆和桦的阔叶桦木林迅速发展, 作为温带阳性树种的榆和桦, 在水分适中的条件下发展较快.桦木林现今生长在中国东北部大兴安岭中段, 南段至围场一带, 而榆林在西辽河较多见, 估计当时辽宁南部的气候可能相当于现代的西辽河到围场一带, 年平均温度6℃ 左右, 干燥度1.50左右, 属中温带半湿润半干旱气候, 平均气温低于现代2~4℃ , 是温和, 干燥的气候.中全新世大孤山期(8000--2500¹⁴C a BP), 气候进一步转暖, 桦木林被以栎和桤木为主的阔叶林所替代, 估计当时辽宁南部的气候与现代的山东半岛比较接近, 该阶段气候进一步划分为前, 后两期.前期(8000--5000¹⁴C a BP)气候最为温暖湿润, 属暖温带湿润气候, 是冰后期气候最温暖湿润阶段; 后期(5000--2500¹⁴C a BP)阔叶林中松的成分增加, 比较干燥, 但仍是温暖气候, 属暖温带半湿润半干旱气候.晚全新世庄河期(2500¹⁴C a BP以来)主要发育针阔混交林, 与目前该地区发育的松, 栎林大致相似, 气候条件接近现代, 基本上属于暖温带湿润半湿润气候区的北界.期间仍有冷暖, 干湿的气候波动, 前期比较湿润, 后期更加干燥.

对白洋淀沉积物的孢粉分析重建了该地区全新世以来的气候环境变化过程(许清海等, 1988), 共分为4个阶段.古全新世(11 000--9000(8500)¹⁴C a BP), 以松为主的针阔混交林--草原景观, 表明气候已经开始好转; 早全新世(9000(8500)--7500¹⁴C a BP), 发育以松, 蒿, 藜科植物为主的植被, 表明气候转凉偏干, 出现气候波动; 中全新世(7500--3000 ¹⁴C a BP), 发育以栎, 胡桃, 榆, 榛, 柳, 臭椿等喜温的落叶阔叶植物群落, 还有水蕨孢子, 可能表明当时的气温比现在高2~4℃ , 是全新世温度最高阶段; 晚全新世(3000¹⁴C a BP), 发育以松, 蒿, 藜科, 狐尾藻, 禾本科植物为主的植被, 气候显然趋向温凉偏干.

对华北平原多个钻孔(濮阳, 青县, 天津, 宝坻一线)资料的综合分析表明, 该区10 000年以来气候经过了多次波动(童国榜等, 1991).10, 000--9000a BP 年, 是温暖气候阶段, 平均气温比现在高1℃ 左右, 发育以松, 桦为主要成分的针阔混交林, 水生植物大量出现; 9000--7500 ¹⁴C a BP, 气候转冷, 植被组合中松等针叶成分显著增多, 阔叶植物减少, 此时正值北半球第一新冰期(8000--7200¹⁴Ca BP); 7500--5000¹⁴C a BP, 温暖湿润时期, 植被组合中以栎, 桦, 榆等阔叶树为主, 香蒲及莎草等湿生和水生植物大量出现, 当时的气温可能比现在高3~4℃ , 孢粉组合还显示在这个气候温暖的阶段, 中间还出现了短暂的降温过程; 5000--2500¹⁴C a BP, 气候逐渐变冷干, 植被组合中, 松的含量增加, 草本植物增多, 而阔叶树减少, 发育稀树草原或松林--草原植被.

对山东莘县, 禹城县, 惠民县3个钻孔孢粉资料的分析表明, 全新世以来, 鲁西北平原地区的环境经历了4个大的发展阶段(许清海等, 1991).11000--8000¹⁴C a BP, 孢粉类型增多, 木本植物中喜温的阔叶树较多, 有栎, 榛, 柳, 桦, 榆, 胡桃, 栗, 椴, 鹅耳枥等, 草本植物除蒿属, 藜科, 禾本科外, 还有麻黄, 菊科, 旋花科, 败酱科, 茜草科, 百合科, 毛茛科和蕨类植物, 属于典型的针阔混交林的森林草原景观, 气候迅速变暖; 8000--5000¹⁴C a BP, 喜温的阔叶树花粉大量增加, 栎高达38.7%, 椴46.2%, 桦15.4%, 榆, 胡桃, 榛, 鹅耳枥等也有一定数量, 此外, 还出现了一些现生长在亚热带地区的树种, 如枫香, 枫杨等, 草本植物花粉大量减少, 蕨类孢子中出现了现生长在亚热带地区的水蕨孢子, 香蒲, 莎草科等水生湿生植物花粉较多, 表明当时平原上存在很多湖沼, 孢粉组合表明气候进一步变暖, 降水量明显增加, 是冰期后气候最适宜期; 阔叶林为主的森林草原植被, 气候温暖湿润, 1月平均气温可能比现在高2~4℃ , 年降水量比现在多100~200, mm左右, 为冰后期最温暖湿润时期; 5000--2500¹⁴C a BP, 植物花粉含量下降, 虽然亚热带成分的存在反映当时气候仍然比较温暖, 但耐旱的蒿属, 藜科植物花粉的增加, 表明气候变干, 降水量减少; 2500 ¹⁴C a BP以来, 草原面积进一步扩大, 表明气候变凉, 变干, 可能人类活动也对植被产生了一定的影响.

庙岛群岛黄土堆积提供了全新世古气候与环境演化的地质记录(曹家欣等, 1993).对该地区全新世黄土研究表明, 全新世早期(10000--8000¹⁴C a BP), 气候开始转暖; 全新世中期(8000--2500 ¹⁴C a BP), 分两个阶段, 8000--6000¹⁴C a BP, 黑垆土发育从微弱到成熟, 5600--2500¹⁴C a BP, 黑垆土发育成熟, 黄土中花粉含量高, 从草原景观向针阔叶混交林及草原景观发展, 大部分时间的年平均温度高于现代2℃ 左右, 是全新世最温暖的时期; 全新世晚期, 黑垆土发育接近尾声, 花粉含量减少, 为少量的蒿属, 松, 鹅耳枥等, 气候有干湿冷暖波动, 但总的趋势是比从前冷干.

王永吉和李善为(1983)通过对胶州湾钻孔的分析, 认为该地区全新世时期植被经历了少量针阔叶树的森林, 阔叶林, 阔叶树为主的针阔混交林, 针阔混交林, 针叶树为主的针阔混交林的演变过程.

图3

Fig.3

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	图3 山东日照两城镇遗址木材显微结构照片 照片放大倍数:横切面60倍, 径切面和弦切面130倍; a--麻栎横切面; b--麻栎径切面; c--麻栎弦切面; d--辽东桤木横切面; e--辽东桤木径切面; f--辽东桤木弦切面; g--杜梨径切面; h--杜梨弦切面; i--刚竹横切面Fig.3 Micromorphology of charcoal at Liangchengzhen site in Rizhao of Shandong Province

考古学家在山东日照两城镇遗址的发掘中发现了丰富的生物遗存, 其中的木炭和浸水保存的木材标本是恢复龙山文化时期聚落植被和区域气候的理想材料(靳桂云等, 2006).对部分木炭和木材标本进行的树种鉴定显示, 龙山文化时期, 两城镇聚落周围生长着麻栎, 辽东桤木, 杜梨和刚竹等树种(图 3), 如果聚落中出土的炭化刚竹代表当时聚落周围有刚竹林生长, 就说明, 龙山文化时期气候比现在温暖湿润, 因为现在刚竹林分布的最北界限在安徽的滁州和江苏南京一带(中国科学院中国植被图编辑委员会, 2001).龙山文化的繁荣发展, 可能与这种适宜的气候环境有关.距离两城镇东北大约60, km的胶州湾全新世沉积物孢粉分析结果也显示, 在5000 ¹⁴C a BP前后, 阔叶树花粉组合中栎属花粉含量较高(王永吉和李善为, 1983).这说明, 在包括青岛等地区在内的鲁东南丘陵地区, 中全新世普遍发育栎林及伴生植物.

在海岱地区新石器时代环境与气候变迁的研究中, 还有一种考古遗址中的材料需要给予关注, 就是在山东汶上和兖州的距今7000--6000年前后的考古遗址中出土的比较多的扬子鳄遗骸(图 4).

图4

Fig.4

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	图4 海岱地区新石器时代考古遗址扬子鳄遗骸位置 北辛文化早期:1--兖州西桑园, 王因; 2--汶上东贾柏; 大汶口文化:3--泰安大汶口; 4--莒县杭头; 龙山文化:5--泗水尹家城; 6--临朐西朱封Fig.4 Location of alligator remains unearthed from the Neolithic sites in Haidai Region

山东地区考古遗址中出土的扬子鳄遗骸有2种类型:(1)在兖州王因(中国社会科学院考古研究所, 2000), 西桑园(高广仁和胡秉华, 2000)和汶上东贾柏(中国社会科学院考古研究所山东工作队, 1993)遗址中出土的扬子鳄遗骸, 其类型和出土状况表明, 这种爬行动物当时就生活在聚落附近.这些遗址中的扬子鳄遗骸具有共同的特征, 首先, 这些扬子鳄遗骸均出自北辛文化早期到大汶口文化早期的灰沟和灰坑中, 王因遗址大汶口文化早期(6000 ¹⁴C a BP左右)地层, 遗迹内共出土20具以上的扬子鳄遗骸; 其次, 所有扬子鳄骨骼都和其他动物骨骼(特别是鱼, 龟, 鳖, 蚌等水生动物)一起出自灰坑或地层中, 有些被火烧过; 再次, 扬子鳄的个体大小不等.根据上述特点判断, 这些扬子鳄一定是当时该地区动物群中的成员, 扬子鳄就生活在距离遗址不远的河流和湖泊中.(2)在泰安大汶口(山东省文物管理处和济南市博物馆, 1974), 莒县杭头(山东省文物考古研究所, 1988), 临朐西朱封(中国社会科学院考古研究所山东工作队, 1990), 泗水尹家城(山东大学历史系考古专业教研室, 1990; 中国社会科学院考古研究所, 2000)等遗址出土的扬子鳄遗骸, 全部出自高等级墓葬, 而且是经过人类加工的鳞板, 在墓葬中有固定的随葬位置, 上述迹象表明, 这些扬子鳄遗骸是作为社会上层人物的一种随葬品进入聚落的, 再加上当时的遗址灰坑或者地层中没有发现任何扬子鳄遗骸, 推测大汶口文化及以后时期墓葬中出土的扬子鳄骨骼, 是从外地作为奢侈品被贸易到海岱地区的.

现代的扬子鳄生活在长江中游地区, 大约在东经118° ~120° , 北纬30° ~31° .这种两栖动物所需要的生存环境是临近水域, 林木杂草丛生, 气候温暖湿润, 降水多.距今7000--6000年前后的北辛文化和大汶口文化早期, 汶泗流域有扬子鳄生存, 可能反映当时该地区的气候环境类似现代的长江中游洞庭湖地区.大汶口文化中晚期和龙山文化时期, 汶泗流域不再有扬子鳄生存, 可能与气候变化及由此导致的河流湖泊等生存环境变化有关, 因为海岱地区其他地点古环境研究结果也显示, 距今6000年以后气候发生了向干冷的转变.

作者承认, 数千年的气候环境变迁对爬行动物发育系统不会产生显著的影响, 但是, 爬行动物的发育系统和其生存的分布范围是两个问题, 气候变化对发育系统可能不会产生强烈影响, 但对其分布范围则会有影响.最大的可能性是, 在大汶口文化早期(就是王因遗址出土扬子鳄遗骸的阶段)或者更早阶段, 山东兖州王因一带是扬子鳄分布的最北界(作者在以北地区确实没有发现任何早于距今6000年的扬子鳄遗骸), 这就决定了其数量有限, 而这些数量有限的扬子鳄在经历了一些自然环境的变化后, 到大汶口文化中晚期已经寥寥无几了.这种自然环境的变化是什么呢?可能是由于气候变干冷导致的扬子鳄生存环境的变化.现代扬子鳄生活在河流, 湖泊, 丘陵山涧的河漫滩芦苇及竹林丛中, 其穴居和冬眠的地点必须是沼泽附近, 就是说适合扬子鳄生存的环境除温度条件外, 大面积水域几乎是必要条件, 既然山东王因一带是其分布北界, 那就说明一旦水域面积有所减少, 就会威胁到扬子鳄的生存.

在王因遗址, 还出土了长吻鮠, 圆吻鲴, 南方大口鲶, 丽蚌某些种, 楔蚌, 尖嵴蚌等动物遗骸, 这些动物现在生存界限也偏南至洞庭湖周围(中国社会科学院考古研究所, 2000).上述资料都说明, 北辛文化时期和大汶口文化早期阶段(8000--6000¹⁴C a BP), 山东汶泗流域的气候相当于现代的长江中下游一带, 当时的年平均气温可能比现在高2~3℃ .

安徽蒙城尉迟寺遗址从大汶口文化晚期到龙山文化时期出土动物骨骼种类变化不大, 说明自然环境的格局基本相似, 但从不同种类动物骨骼所占比例变化可以看到一些不同, 如麋鹿的比例由大汶口文化时期的16%下降到10%, 獐从5%下降到1%, 而梅花鹿则由大汶口文化时期的11%升高到13%.这可能说明, 到龙山文化时期, 生活在沼泽, 湿地等环境的动物数量减少, 而生活在平原, 山地的动物增加, 这可能是多种原因造成的, 但很可能与遗址周围水域面积缩小有关(袁靖和陈亮, 2001).

对安徽萧县黄口钻孔孢粉分析结果显示, 距今12000--7500年, 气候温凉偏湿, 植被是以针叶林为主的针阔混交林和草原, 含栗, 栎, 柳等阔叶树种的针叶林成片分布, 由蒿, 藜组成的草原分布面积广; 距今7500--5300年, 气候温暖潮湿, 植被为含针叶林成分的落叶阔叶林, 以栗, 栎为优势种, 夹有亚热带的珙桐, 鹅耳枥等; 距今5300--4000年, 气候温暖偏干, 植被组合为针阔叶混交林和草原, 林地稀疏, 草原广布, 以蒿, 藜为主(黄润等, 2005).距今7000年左右, 建湖--阜宁一带发生全新世第一次海侵, 6500--4500年为最大海侵, 海水已到达淮安流均地区(赵希涛等 1990; 勾韵娴等, 1992, 1999; 唐领余等 1993).

综观上述, 可以发现, 海岱地区全新世气候环境的变化趋势大体一致.11000--8000 ¹⁴C a BP, 气候从末次冰期向全新世转化, 表现为气温升高和降水增多, 气候波动明显, 比现在冷干; 8000--5000¹⁴C a BP, 是气候迅速转暖时期, 当时的平均气温比现在高2~5℃ 左右, 是全新世气候最温暖湿润的阶段; 5000--2500¹⁴C a BP, 气候变得温暖干燥, 气温仍比现在高; 2500¹⁴C a BP以来, 气候特点是冷干, 接近现代的气候.当然, 作者也注意到区域差别, 比较明显的就是庙岛群岛全新世剖面记录的古气候变化, 明显滞后于其他剖面的记录, 这可能与其海洋性气候特点有关.

3.3.1 海岸线变迁

海岸线变迁研究是海岱地区古环境研究中介入最多, 成果最丰富的一项.早期的研究多依据地质或考古证据, 晚期的研究则注重将地质与考古证据相结合, 对全新世海岸线变迁进行复原.

辽东半岛南部沿岸的海岸线变迁过程是:1000--8000¹⁴C a BP(全新世早期), 海水淹没范围基本上没有超过现代海陆分界线, 8000--5000 ¹⁴C a BP, 冰后期海侵达到最高峰, 海水淹没了鸭绿江河口三角洲和大片沿岸地段; 5000¹⁴C a BP以来, 总体上是海退时期, 在4300¹⁴C a BP, 3400¹⁴C a BP, 2000--1000¹⁴C a BP有3次海退停止发生(中国科学院贵阳地球化学研究所第四纪孢粉组¹⁴C组, 1977).

山东半岛的海岸线变迁研究, 以北岸和胶东半岛海岸线变迁为主.在半岛北岸, 结合地质和考古证据, 复原了全新世的3条海岸线, 分别为距今6500--5000年, 4500--4000年和3400--2100年, 它们大致与大汶口文化早中期, 龙山文化时期和商周文化时期相当.其中大汶口早中期处于海侵最盛期, 以后进入海面下降的海退期.在大汶口早中期以前, 距今10000年前后, 海水刚刚侵入渤海海峡, 距今8000 年前后抵达现今海底10m附近.整个胶东半岛海岸线变迁过程如下:全新世初期, 海面急剧上升, 距今9000 年前后, 海水推进到现代海岸线位置; 距今8000年左右发生海退, 在莱州湾东岸西由附近, 海岸线至少退至低于现代水深11, m以下; 距今7300--7000年前后海岸线推进到现代海岸线位置; 距今6000--5000年前后为最高海岸线时期; 在莱州湾沿岸深入陆地30, km多, 基岩港湾的海平面与5, m等高线一致; 距今4500年前后海岸线开始后退; 距今4000--3000年降到现代海平面以下; 3000年以来达到现代海平面高度并上下浮动(齐乌云和袁靖, 1999).胶州湾地区古地理研究则发现, 8000 ¹⁴C a BP 前后胶州湾形成(韩有松和孟广兰, 1986).应该指出, 目前关于山东半岛海岸线变迁的研究, 还有一些问题需要深入, 如基岩港湾海蚀是什么时代的?是构造还是气候造成的?因此, 尚需要寻找更多的证据.

3.3.2 河湖变迁

在海岱地区, 辽东和山东沿海低山丘陵地貌在全新世没有发生显著变化, 但是黄淮海平原地区的河流湖泊变迁地貌变化十分显著.

河北任丘剖面古环境研究显示, 全新世以来该区经历了3次湖泊扩张时期, 分别为9500--9050, 8110--7240, 5670--3300cal.a BP, 两次河道前进事件分别发生在9050--8110, 6700--6500 cal.a BP(崔建新等, 2005).第一次湖泊扩张表明全新世早期气候变得湿润, 在任丘剖面附近的肃宁剖面也发育两层早全新世泥炭, 其测年结果分别是8500 , 8000 ¹⁴C a BP(殷春敏等, 2001).这说明当时气候比较温暖湿润.第二次湖泊扩张持续时间为800年左右, 发育了泥炭层, 反映了温暖湿润的气候条件.白洋淀的孢粉分析结果显示, 此时为以松为主的针阔叶混交林--草原植被, 同时水生植物大量增加(王会昌, 1983).最后一次湖泊扩张也反映了温暖湿润的气候, 3300 cal. a BP以后, 泥炭沉积结束.在肃宁剖面的4600± 190, 3470± 125 a BP也发育两层泥炭.

对鲁北地区沉积物的分析获得了关于黄河变迁历史的基本认识.对沉积物各种化学指标的分析发现, 距今7000年前后黄河就曾流经黄骅地区, 距今4000年前后, 在陆上三角洲平原中发育了一层比较稳定的盐泥沉积, 分布范围较广(周永青和任于灿, 1995).小清河流域的湖泊在全新世也经历了从鼎盛到逐渐消退与衰亡的变化(张祖陆等, 2004).

在总结海岱地区新石器时代气候与环境演化研究结果时, 作者发现一个十分显著的问题就是, 目前关于古气候与环境研究, 多数都是用的 ¹⁴C 年龄, 而没有校正为日历年龄.而考古学研究方面用的年龄都是日历年龄.一些作者在探讨海岸线变迁与古文化关系(主要是古遗址分布位置)时, 没有对这两种年龄结果进行统一, 所以, 得到的研究结论显然是不科学的, 因为即使在全新世时段内, ¹⁴C年龄与日历年龄之间也是有显著差别的.当然, 并不是说所有的古气候与环境研究都要用日历年龄, 但如果探讨环境与考古学文化之间的关系, 则必须将两种年龄结果统一起来.

在海岱地区新石器时代气候与环境研究中, 关于海岸线变迁的研究, 最受科学家的关注, 然而, 也正是对于这个方面的研究, 争论最多.综合起来考虑, 作者认为, 就目前的科学手段来讲, 海岸线变迁研究有明显的局限性:首先是新构造的影响与实际的海平面变化之间的关系比较复杂; 其次, 从目前的结果看, 差距比较大, 互相之间印证的效果不理想, 这可能主要是因为(1)对材料的认识不同, 解释不一样; (2)测年结果不一致.一方面有方法本身的误差, 也不排除材料本身的问题, 作者发现有很多是用牡蛎礁测年, 也有用泥炭, 还有用其他材料的.这些不同类型的材料, 测年结果之间是什么样的关系?如何能使不同材料测年结果之间可以进行对比?这是进行海岸线变迁研究需要解决的问题.同时, 考虑到海岸线研究中的这些局限性, 需要将海岸线研究结果与其他的研究结果对比, 如陆地泥炭等研究结果.

在新石器时代海岸线变迁研究中, 考古学资料也是非常有价值的, 有时考古遗址的分布能够为认识海岸线变迁提供十分重要的参考.日照的东海峪, 吴家台等龙山文化时期的遗址, 即使是现在的海平面水平, 大潮的时候都能被淹没, 更何况在龙山文化时期, 如果按照多数观点认为海平面一直处于下降过程, 那么龙山文化时期海平面要比现在高, 高多少才能保证这些处在海岸边上的龙山文化遗址免受海水淹没?

在古气候与环境研究的基础上, 已经有一些学者关注海岱地区气候环境演化特别是海岸线变迁对古文化的影响(高广仁和胡秉华, 2000).但是, 不论是研究古气候与环境变迁, 还是环境与人类文化的关系, 都不能忽视人类对环境的影响.人类自出现就与环境发生着密切的关系, 到新石器时代, 由于农业等经济活动的发展, 人类对环境的影响越来越显著, 这在气候与环境研究中是要引起关注的.

在新石器时代气候与环境研究中, 研究人员必须意识到, 用来研究气候与环境演化的材料, 必须是能够反映自然环境变化的载体, 如果材料本身已经明显地受到人类活动的影响, 那么, 对这些材料分析的结果, 就不能完全反映自然的变化过程.对青海丰台卡约文化遗址的文化层及遗址周围现代表土花粉的研究发现, 在遗址文化层中沉积的花粉不能真实地反映遗址使用时期自然植被状况, 因为花粉中有些是人类在农业经济活动中带入遗址中的, 反映的是人类活动的特点(靳桂云等, 2006).