地球环境所综述近2000年沉积物记录的中国区域人类活动历史及其对“人类世”确立的参考意义

  近数十年,人类活动深刻地干扰了自然环境,对人类自身也造成了不小的负面影响。有学者提出当今的地球系统的状态已不同于全新世,应该处于一个新的地质时代——“人类世,强调人类活动对地球系统的影响程度已和自然过程相当,甚至超过了自然过程。

  随着人类活动的逐渐增强,地球系统从20世纪中期(约1950 CECommon Era,公元年)开始发生全球尺度的加速变化,这个时间被称为“大加速”(the Great Acceleration),国际人类世工作组建议该时间为人类世的起始时间。但学术界对人类世起始时间仍有争议,主要是因为在此之前人类已通过农业生产、矿产开发、聚落建设等对地球环境造成了较大程度的干扰,中国的季风区尤其显著。

  中国占世界近20%的人口,是最大的发展中国家,了解中国区域人类活动的历史演变过程对“人类世”确立有着重要的意义。本文综述了中国52个陆地和近海沉积物样点、69条人类活动相关代用指标的历史记录。代用指标包括木本孢粉比率、磁化率、总有机碳及其同位素、总氮及其同位素、铅、黑炭、多环芳烃、人工放射性核素、新型材料等。参考胡焕庸线和古代中央王朝直接统治的疆域,将胡焕庸线以东、42°N以南定义为核心区,余下的区域定义为边缘区(核心区人口占中国总人口的约90%,但面积占不到40%,图1)。

   

  中国的核心区(红色区域)和边缘区(黄色区域)以及通过总结讨论得出的中国人类活动发展的四个历史阶段。图中的ka表示“thousand years before present”,地质学上“present”一般指1950 CE,如650 CE1950 CE前的1300年,可表示为1.3 ka

  总结发现,近2000年中国发展历史可分成四个历史阶段:(12.0~1.0 ka,(21.0 ka~1950 CE,(31950~1980 CE,(41980 CE以后(图1)。其中在2.0~1.0 ka,核心区样点的几种代用指标(包括木本孢粉比率、磁化率、有机碳同位素、铅含量)因人类活动的影响开始明显偏离自然背景,不同样点开始偏离的时间不同,指示人类活动有局地性增强的特征;1.0 ka~1950 CE核心区样点的以上指标整体显著偏离自然背景,指示人类活动在核心区有区域性的增强,而同时期边缘区的代用指标的大致保留在自然状态(图2)。1950~1980 CE有机碳(图3)、总氮及其同位素发生显著变化,核心区和边缘区样点无明显差异,指示了中国全区域人类活动明显增强,这些指标的变化主要是受农业、工业活动以及人口增长的影响;1980 CE后以上指标的变化进一步增强,同时铅、黑炭、多环芳烃含量急剧增长,反映出中国工业的快速发展以及农业的现代化。其中1950 CE中国核心区和边缘区的同步变化与全球“大加速”时间一致,该时间也是国际人类世工作组所建议的人类世起始时间。

  以上的四个时期的界线均可对应重大历史事件,同时也对应了生产力或生产关系的重大变革。比如,2.0 ka和秦统一六国(221 BCE, ~2.2 ka)后中国开始实行中央集权、车同轨政策开始实施时间相近;1.0 ka对应宋朝的建立(960 CE),当时中国建成了几乎覆盖整个核心区的水路交通网,中国的政治中心因东部运河交通的便利而发生东移;1950 CE可对应新中国的成立,同时期有全球“大加速”,之后经济逐步全球化;1980 CE则对应了改革开放,之后中国快速工业化和城镇化。我们提出交通网络和工业化在人类活动的区域影响方面有重要作用。

   

  部分核心区样点木本孢粉比率(绿色线,可反映植被变化)和磁化率(黑色虚线,可指示风化过程)在2.0~1.0 ka期间开始偏离自然背景(蓝色区),1.0 ka后整体显著偏离自然背景(黄色区);但边缘区样点基本保留在自然状态。

    

  3 部分样点的有机碳含量和有机碳同位素(可指示湖泊营养状况和碳循环动态)从1950 CE开始有明显变化(黄色区),1980 CE后变化加剧(红色区),核心区和边缘区的样点无明显差别。

  研究成果于2022825日在线发表在Science of the Total Environment,第一作者为博士生江鸿,通讯作者为韩永明研究员。本研究得到国家自然科学基金“人类世”重大基金(41991250)、中国科学院战略性先导科技专项(XDB40000000)的资助。

  原文详见:Hong Jiang, Yongming Han*, Meiling Guo, Xuehong Gong. Sedimentary records of human activities in China over the past two millennia and implications for the Anthropocene: A review. Science of the Total Environment, 2022, 851, 158149. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158149.

  原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722052482?dgcid=author


附件下载: