青藏高原牦牛驯化的考古学与遗传学研究进展及展望

家牦牛在史前人类定居青藏高原的过程中起到了巨大作用,但牦牛的驯化过程仍存在诸多未解决的科学问题.本文梳理了牦牛驯化的考古学和遗传学研究进展,展望了开展牦牛驯化与人类定居青藏高原过程研究的未来方向.家牦牛最早的考古学证据来自距今3750年前的青藏高原南部拉萨河谷,但现代遗传学研究显示,牦牛的驯化可追溯至全新世中期,驯化地点最有可能位于西藏东南部的昌都地区,其种群数量增长与人类大规模长年定居青藏高原高海拔地区的历史高度相关,且黄牛的基因渗入对牦牛的驯化过程产生了深刻影响.基于现有研究进展,本文建议:(1)针对青藏高原考古遗址开展系统性的动物考古学研究;(2)应用ZooMS和古DNA技术筛选和鉴定牦牛骨骼遗存,结合古环境DNA进行遗传学研究,追溯牦牛驯化的时间和地点;(3)开展野牦牛与黄牛的杂交驯化模式研究,理解牦牛驯化及其扩散对史前人类在青藏高原生存和发展的促进作用.     

本期专题简介

<正>人类社会演化的过程及其影响因素一直是学术界和公众广泛关注的重大科学问题。本期特组织了四篇相关的文章以飨读者。开卷第一篇研究了史前人类向青藏高原扩散的历史及其主要的影响因素,对认识和理解人类对高寒缺氧极端环境的适应机制具有重要价值。随后的三篇专题文章首先探讨了黄河流域新石器文化的扩张过程及其动力,有助于探索中华文明的起源;接着介绍了源于西亚的小麦如何与面条在中国完美结合并造就了今天的许多美     

中药灵芝使用的起源考古学

通过实地考察,从浙江3个新石器时期遗址中共发现了5份疑似史前灵芝样本(G1~G5),且均出土于文化层灰坑.经~(14)C放射性同位素质谱分析,证实田螺山遗址出土的G1样本距今约6817±44年,余杭南湖遗址出土的G2样本距今约5379±59年,千金塔地遗址出土的G5样本距今约4508±50年,分别属于河姆渡早期和良渚文化时期.经环境扫描电子显微镜和光学显微镜观测,根据担孢子表观形态鉴定G1~G5样本为担子菌纲灵芝属真菌.河姆渡是中华文明的发祥地之一,史前灵芝与双鸟木雕头饰、玉器等巫用文物一起出土,推测当时巫已经在使用灵芝.史前灵芝样本的发现将人类使用灵芝的时间从汉朝推进到距今6800年,伴随着早期农业的形成,人们对具有灵芝外观的真菌进行了持续的探索和利用.     

10000a BP前后北京斋堂东胡林人的生态环境分析

距今10000年前后旧石器文化向新石器文化的过渡,是人类历史上一次重大的事件.北京斋堂东胡林遗址属于新石器早期人类遗址,其文化面貌具有明显的新旧石器文化过渡的性质.同期墓葬中还出土有多具古人骸骨,被称为东胡林人.配合考古发掘,在东胡林遗址进行了地貌第四纪调查和相关沉积物的分析,就东胡林人的生存环境进行了初步的探讨.结果表明,东胡林人主要生活在11100～9600cal a BP期间,对应于新仙女木事件结束之后的升温期,当时气候环境发生了明显的改善,出现了温和较干的温带草原与较为温暖湿润的温带草甸草原交替的植被环境.文化遗迹的分布部位表明,东胡林人主要活动在河漫滩平原上,地势平坦、水热条件较好、植被比较茂盛的河漫滩平原适宜于史前人类生活.这一研究有助于重建10000aBP前后北京地区的人类生存环境,也有助于加深对华北地区新旧石器文化过渡时期环境背景的了解.     

奇和洞古人类头骨面貌的三维虚拟复原

2011年福建漳平发现的距今1万年左右保存完整的"奇和洞人"头骨(附下颌骨)化石,因兼有更新世晚期人类和全新世南、北方居民的混合体质特点而备受关注,为探讨华南地区新石器早期人类的体质特征和人群的迁徙、扩散提供了重要的研究材料.采用高分辨率CT对奇和洞人的头骨及下颌骨进行了扫描和三维重建,根据其不同于现生人的超长的脑颅、较大的颅容量、高而狭窄的面部、宽阔而低矮的鼻部和长而低矮的眼眶,提出了一种基于最小二乘回归和面貌统计形状模型约束的颅面交互复原方法,实现了奇和洞人生前面貌的三维虚拟复原.依据三维复原面貌并结合美工绘画技巧,生动形象地再现新石器早期人类的脑颅及面部的形态特征.此项技术为古人类颅面复原的研究提供了技术支持和参考资料.     

黄河流域新石器文化的空间扩张及其影响因素

黄河流域的新石器文化的发展为中华文明起源奠定了重要的基础。考古资料显示黄河流域新石器文化的发展主要经历了三个阶段：前仰韶时期(9 000~7 000 BP,BP表示距今年代,这里指距1950年)遗址数量少且分散;仰韶时期(7 000~5 000 BP)遗址数量显著增加,分布范围扩张至黄河及支流谷地;龙山时期(5 000~4 000 BP)遗址分布空间进一步扩张至丘陵地带。对比古气候和农业考古研究进展,显示黄河流域新石器时代粟黍农业的发展是推动文化扩张的主要动力,气候变 化则在此过程中起到了促进作用。     

重写北美土著人历史的DNA样本

随着美国俄勒冈州距今约1.43万年的史前人类DNA样本被发现,教科书上有关美洲大陆人类最早祖先的历史将被改写.科学家说,这些DNA样本比以前由克劳维斯人(1.31万年前生活在美洲大陆)制作的人类史前古器物提前了大约1200年.     

中国北方新石器时代农业强化及对环境的影响

人类世是当前备受关注的热点科学问题,尚存在较多争议.研究不同时空尺度人类活动对环境的影对探讨该问题具有重要意义.本研究系统总结了中国北方新石器时代植物考古、骨骼碳同位素和碳十四测年的究进展,并与古环境记录中黑炭研究进行对比,梳理了中国北方新石器时代粟黍农业强化和扩张的时空过程,其对环境的可能影响.结果显示,距今10000~7000年前,中国北方整体处于原始粟黍农业阶段,距今7700年之在内蒙古东部出现最早粟黍农业经济的迹象;距今7000~6000年前,粟黍生产中心转移至关中地区,是粟黍农建立的过渡时期;距今6000~4000年前,粟黍农业在中国北方广泛扩张,推动了新石器晚期文化的繁盛和人口显著增长.中国北方新石器时代黑炭指标(EC-soot)的时空变化过程与粟黍农业强化和扩张过程有很好的对应,示粟黍农业生产活动对火灾频率产生了重要的影响.本研究为理解新石器时代粟黍农业发展历程和人与环境的互作用,深入探讨人类世问题提供了重要的研究案例.     

泥塑的恢弘魅力

泥塑,即用黏土塑制成各种形象的一种民间手工艺,在民间俗称彩塑、泥玩。它以泥土为原料,经手工捏制成形,或素或彩,以人物、动物为主。泥塑取材简洁、造型生动、想象大胆夸张,深受人们的喜爱。我国泥塑艺术可上溯到距今4000～10000年前的新石器时期。史前文化地下考古就有多处发现:浙江河姆渡文化遗址出土的陶猪、     

青藏高原念青唐古拉峰冰川区夏季风期间大气气溶胶元素特征

为了研究夏季风期间青藏高原冰川区的大气气溶胶元素特征及其来源, 于2006年6~10月, 在青藏高原南部念青唐古拉峰扎当冰川垭口(30°28′N, 90°39′E, 5800 m a.s.l.)采集了7个大气总悬浮颗粒物样品, 利用ICP-MS测定了样品中27种元素的含量. 结果表明, 垭口冰川区大气气溶胶的元素浓度, 特别是典型地壳元素的浓度不仅低于同时期该地区较低海拔的气溶胶元素值, 而且远低于青藏高原其他较低海拔地区(如五道梁、瓦里关站等)的值. 因而冰川区的气溶胶代表了青藏高原对流层中上部大气的本底状况. 元素富集因子的研究表明, 与人类活动密切相关的元素(如B, Zn, As, Cd, Pb, Bi)有较高的富集, 由于夏季青藏高原南部大气环境主要受西南夏季风影响, 气团轨迹也显示该时期的气团来自南亚大陆, 因而推断南亚的污染物在夏季风期间影响了青藏高原冰川区的大气环境.     

青藏高原大气污染科学考察与监测

青藏高原平均海拔4 000 m以上,独特的地理位置和特殊的气候环境效应,以及高原上相对稀少的工农业等人类活动,引发了科学界对其大气环境研究的浓厚兴趣。青藏高原大气污染科学考察起步较晚,主要还集中在珠峰等关键地区。中国于20世纪90年代起陆续在瓦里关、纳木错、珠峰等地设立了台站,并在拉萨等城市开展了大气环境常规监测。目前,已经在温室气体监测,大气沙尘传输,臭氧低谷,气溶胶污染物化学及传输,城市大气环境监测和室内空气污染等领域取得了一系列研究成果。青藏高原大气污染科学研究的深入持续开展,将为了解和保护人类生存环境、推动当地经济社会可持续发展和深入研究大气环境科学做出积极贡献。     

青藏高原隆升与哺乳动物演化

独特的现代青藏高原哺乳动物群中的多数成员在高原上具有悠久的生活历史,表明它们在高海拔的高原范围内经历过长期的适应过程。哺乳动物对生态系统的变化非常敏感,能够指示气候环境和地形地势的变化,所以,研究青藏高原腹地及周边的哺乳动物化石的演化历史能够反演新生代时期高原的隆升过程及其对气候环境变化的重大影响。     

青藏高原冰冻圈变化及其对区域水循环和生态条件的影响*

以青藏高原为中心的冰川群是中国乃至整个高亚洲冰川的核心,由于全球变暖,青藏高原冰川自20 世纪90年代以来呈全面、加速退缩趋势。作为全球最主要的高海拔冻土区,青藏高原近几十年气候变暖是冻土退化的基础因素,人为活动在局部加速了冻土退化,推测未来几十年内冻土退化仍会保持或加速。过去50 年,青藏高原积雪面积总体呈减少趋势。由于气温升高,青藏高原处于降雪和积雪临界状态的区域大大增加,导致青藏高原积雪期开始时间的推迟和结束时间的提前。冰川加速消融退缩,融水在逐年增加,冰川变化引发的水资源时空分布和水循环过程的变化,无疑将给青藏高原社会经济发展带来深刻影响。冻土及其孕育的高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统具有显著的水源涵养功能,是稳定江河源区水循环与河川径流的重要因素。青藏高原江河源区近几十年来生态退化和河流、湖泊、沼泽、湿地等水文环境的显著变化就与冻土退化密切相关。过去十年来由于冻胀和融沉破坏,青藏公路已经进行了多次全线性大规模的整修。在未来几十年内多年冻土的主要退化形式为地下冰的消融和低温冻土向高温冻土转化,这一过程将引起热融滑塌、热融沉陷等冻土热融灾害。为应对气候变化对青藏高原冰冻圈影响,应加强冰川融水对地表水和冰川融水补给河流的水文过程与预测研究,针对未来可能出现的各种灾害,要在科学预测和普查的基础上评价灾害风险。     

中国新近纪哺乳动物演化对重大气候环境变化的响应

新近纪是全球环境发生重大变化的时期,而青藏高原的形成与演变是亚洲乃至全球气候环境变迁的重要驱动力。认清新近纪哺乳动物从青藏高原到蒙古高原的分布规律和生态特征,是了解青藏高原隆升对我国地貌和气候的改造及其对全球气候格局的影响的重要手段。哺乳动物对气候环境的变化非常敏感,而中国在新近纪哺乳动物方面有着得天独厚的优势。临夏盆地和蒙古高原中部分别处于青藏高原隆升的堆积区和影响区,有广泛发育的能够反映隆升和古气候的沉积物,地层出露完好,保存有非常丰富的哺乳动物化石。在两个地区进行对比研究的结果对于理解全球新近纪一系列重大环境和生态事件,特别是青藏高原隆升以及亚洲季风形成和生物交流等问题具有重要科学意义。     

“六畜”的起源和传播历史

通过总结对比欧亚大陆考古遗址出土的猪、狗、黄牛、羊、马和鸡的遗存鉴定结果和年代,梳理了我国"六畜"的起源与传播的历史。10 000~9 000 BP(Before Present,距1950年),猪和狗驯化于中国北方;约10 000 BP,黄牛和羊最早驯化于西亚地区,4 500 BP前传入中国;约5 500 BP驯化的马出现在中亚地区,在夏商时期传入中国;鸡的起源问题争议较大,在3 600 BP之前出现在中国北方。在汉代之前,"六畜"已成为中国广泛利用的家养动物资源。     

青藏高原主要生态系统变化及其碳源/碳汇功能作用*

根据NOAA/AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration/Advanced Very High Resolution Radiometer)卫星归一化植被指数(NDVI)数据和CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型的计算结果,过去30 年间(1982-2011 年),青藏高原生长季植被覆盖度和植被净初级生产力(NPP)呈总体上升态势, 植被总体变好。青藏高原生态系统碳汇功能增强,占全国增加碳汇的10%左右。气候条件的变化是青藏高原植被总体变好的最为重要的驱动因子,退牧还草等大型生态工程的生态效应也比较显著。青藏高原植被总体变好的同时,存在着区域不平衡。植被变差的区域主要集中在海拔较高的、生态更为脆弱的藏北高原、西藏“一江两河”和三江源的部分地区,尤其是藏北高原西部的高寒草原和高寒荒漠出现了较为严重的草地退化,其原因是气候变暖变干叠加人类活动(如超载放牧等)的影响。为了应对气候变化和人类活动对青藏高原植被的影响,应该加强青藏高原生态系统变化长期监测系统与平台建设,加大生态补偿和大型生态工程的实施力度。     

青藏科学研究范式与效应

20世纪50 年代以来中国青藏高原综合科学考察,取得了举世瞩目的成就,在世界自然科学考察的历史上有它自己的地位。青藏高原科学研究范式的特点是：长期基础研究的平台,传播知识的过程,出成果又出思想。青藏科学研究范式产生了明显的结果,即探索自然奥秘的凝聚效应、不同学科的相互渗透效应、人才涌现的催化效应和不断扩展的社会效应,可称之为“青藏效应”。上述青藏科学研究范式是在国家支持、组织体制改革、学术自由以及国际合作等文化氛围下形成的。蕴藏在“青藏效应”中的精神内涵包括：创新意识,瞄准国际前沿;立足实地,取得原创信息;提倡协作,加强综合集成;结合实际,服务高原建设;持之以恒,献身青藏事业。     

晚渐新世-早中新世青藏高原隆升与东亚季风演化

晚渐新世-早中新世是东亚环境格局从行星风系气候格局向类似于现今的季风气候格局转变的关键时期。最新的地质证据表明,高原东北部在25～22 Ma发生了显著的构造抬升,与亚洲内陆荒漠和东亚季风系统起源的时间基本一致,支持气候模拟所揭示的东亚季风起源与青藏高原北部隆升的密切关系。     

青海昆仑山山口发现的细石器考古新材料

2009年考古学家在通往青藏高原腹地, 亦即藏北高原的昆仑山山口地区的野牛沟新发现了一处(海拔3800 m)早期人类活动细石器地点. 该地点尚有两处保存完好的火塘遗存, 对火塘灰烬进行AMS ¹⁴C测年, 其时代为7500 a BP左右, 这不仅意味着该地区细石器年代的确认, 同时也为普遍见诸青藏高原而又缺乏地层与断代的细石器地点提供了可靠的年代参照. 在火塘周边还发现一定数量的细石器, 包括细石核、石叶、刮削器以及用于加工石器的残石块. 石器的质料、组合以及类型等都反映出一定的权宜性, 结合火塘的临时性, 初步分析认为这是一处全新世早中期游动至此的、主要以采集狩猎为目的的随机性食物搜寻者的遗存.