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更新世

更新世亦称洪积世(从2,588,000年前到11,700年前),英国地质学家莱伊尔1839年创用,1846年福布斯又把更新世称为冰川世。地质时代第四纪的早期。

这一时期绝大多数动、植物属种与现代物种相似。显著特征为气候变冷、有冰期间冰期的明显交替。此时,欧洲发生过五大冰期:多瑙冰期、群智冰期、民德冰期里斯冰期和玉木冰期。人类也在这一时期出现。

更新世的生物群(Biota) 都非常接近现代的形态许多“属”一级的生物,甚至包括裸子植物、被子植物、昆虫、软体动物、鸟类、哺乳动物和其他生存到今天的生物,已经在此时出现。

更新世是冰川作用活跃的时期,开始于 1 806 000年(±5000年)前,结束于11 550年前,是构成地球历史的第四纪冰川的两个世中较长的第一个世。在此期间发生了一系列冰川期和间冰川期气候回旋。地层中所含生物化石,绝大部分属于现有种类。更新世中期是全球气候和环境变化的一个重要时期,当时气候周期转型,全球冰量增加,海平面下降,哺乳动物迁徙或灭绝。

1932年国际第四纪会议确定将更新世划分为早、中、晚3期。其地层称更新统,下限迄今尚无一致意见。1948年国际地质学大会建议以意大利维拉弗朗层(villafranchian)作为更新统与上新统的分界。中国以泥河湾层为更新统底界。经绝对年龄测定,维拉弗朗层的年龄为160~180万年。1977年国际第四纪联合会(INQUA)又建议以意大利弗利卡(Vrica)剖面为更新统下限,其绝对年龄为250万年左右,相当于中国第四纪黄土开始堆积的年代。此外,也有参照古地磁的高斯正极性世和吉尔伯特倒转极性世的分界,将更新统下限年代定为距今330~350万年的方案。

更新世是地球上气候发生剧烈变化的时代。北半球的高、中纬度地区以及低纬度地区的一些高山,在这时期出现过大规模的冰川活动。冰川的前进和退缩,形成了寒冷的冰期和温暖的间冰期的多次交替,并导致海平面的大幅度升降、气候带的转移和动荡、植物的迁徙或绝灭。这些事件对早期人类文化的发展产生过巨大的影响。因此,许多学者主张采用冰期序列作为更新世分期的主要标准。

欧洲的冰川研究基础较好,19世纪已在欧洲形成多冰期的概念。1877年英国学者盖克(G.Geikie)在东英吉利(East Anglia)发现四次冰川作用。1909年德国地貌学家彭克(A.Penck)和布吕克纳(E.Brunckner)根据阿尔卑斯山北坡冰碛地层和相应的阶地地貌,建立了以多瑙河的支流命名,在阿尔卑斯山建立了由老到新的贡兹(Günz)、民德(Mindel)、里斯(Riss)、武木(Würm)等4个冰期。1930年埃伯尔(B.Eberl)又发现了贡兹冰期之前的冰川作用遗迹,划为多瑙冰期(Donau),并将各个冰期划分成若干亚期。第四纪的四次冰期说,被广泛接受,苏联欧洲部分也划分了敖德萨、白俄罗斯、中俄罗斯、瓦尔代等4个冰期。中国第四纪冰川研究由著名地质学家李四光开创,并以庐山冰川研究为基础,于1934年划分了鄱阳、大姑、庐山、大理等4个冰期。

西太平洋

来自西太平洋“暖池”的关于“更新世”气候变化的第一个高分辨率记录,为气候变化提供了重要信息,它对于我们了解地球的气候是怎样进入持续了80万年的冰期模式的将具有参考价值。该记录采用浮游生物有孔虫类体内的Mg/Ca比例作为过去175万年间海洋表面温度的一种代理指标。新的研究结果显示,该地区有一个持续很长时间的稳定期,这与大气中CO2浓度逐渐减少是冰川融化的诱因的观点是不一致的。相反,通过区域环流的变化实现的太平洋表面温度的重新分布有可能影响全球气候。这个结论支持了科学家对热带地区、对未来气候变化响应的担忧。 [1]

更新世是冰川作用活跃的时期,1846年福布斯(E.Forbes)又把更新世称为冰川世(Glacial Epoch)。在更新世几次冰期的最高峰,全球陆地面积的30-以上都有冰川覆盖着。被冰川覆盖的只有10-,而且大部分都在较高的纬度上。间冰川期的情况有大致一样。

1934年,中国地质学家李四光建立了可以和阿尔卑斯冰期对比的中国东部冰期序列,依次为鄱阳、大姑、庐山、大理等4个冰期,每两个冰期之间同样为间冰期。

此时,欧洲发生过五大冰期:依次由老到新的多瑙(Donau)、贡兹(Günz)、民德(Mindel)、里斯(Riss)、武木(Würm)等5个冰期。

苏联欧洲部分则分为敖德萨、白俄罗斯、中俄罗斯、瓦尔代等4个冰期。 [2]

这一时期绝大多数动、植物属种与2012年的物种相似。显著特征为气候变冷、有冰期间冰期的明显交替。人类也在这一时期出现。

更新世的植物开始同现代的植物相似,被子植物特别是落叶的种类在温和的和较冷的区域中迅速繁殖。热带森林缩小,草原在酷寒的北方高纬度地区发展,繁殖出现地衣苔藓、侏儒菅茅以及小型柳树和桦木等适应酷寒的植物群落。

寒冷的冰川气候迫使北半球的蜥蜴、蛇类和滑体两栖动物向南迁徙,并发展出多种有皮毛、更能适应寒冷气候的大型哺乳动物,其中包括新的猛犸象、巨型犀等。而新的人种也在今天的非洲、欧洲和亚洲出现,并开始影响大型动物的多样性。

那时,猛犸、骆驼、、巨型河狸、狼和短面熊等适应寒冷气候的动物,在整个冰期都生活在亚洲、欧洲和美洲大陆。 更新世晚期,距今约2万年前,现代人类经白令海峡进入美洲。最新理论认为,人类带到美洲大陆的疾病导致猛犸等大型哺乳动物灭亡,而人类猎手也可能使这一过程加速。

在整个更新世,化石亚种大熊猫分布相当广泛,几乎遍布中国东部和南部,北至北京周口店,南至台湾岛及缅甸、越南、泰国北部。当时的大熊猫与剑齿虎剑齿象以及北京猿人、南方猿人一起生活,构成典型的更新世大熊猫──剑齿象动物化石群。就在更新世中晚期,秦岭及其以南山脉出现大面积冰川等自然环境的剧烈变化,特别是在距今约1万8千年前的第四纪冰期之后,大熊猫──剑齿象动物群衰落,大部分动物灭绝,仅留下无数化石表明它们曾经存在。北方的大熊猫绝迹,南方的大熊猫分布区也骤然缩小,进入历史的衰退期。 [3]

更新世时,由于海平面下降,珊瑚和其它造礁动物都受到影响,并且由于全球的气温较低,寒带水鸟和海洋哺乳动物的分布范围比要大得多。如今这类动物仅见于极地水域。

据生命演化的历史,第四纪是人类经历了早期猿人晚期猿人、早期智人、晚期智人阶段,进入迅速发展的时代。在更新世晚期,大约2万年前现代人类通过白令海峡进入美洲。

更新世的几个人属种类中,智人适应能力最高,也是进化最成功的一种。它们可能已经具有了比较复杂的语言和文化。现代人类所属的人种就是智人。 [4]

地球历史上的更新世和考古学上的旧石器时代相当。根据动物群的性质、堆积物的特点和其他环境变化的因素,可以把更新世再划分为早、中、晚3期。一些学者将早更新世的起讫,定在距今300万至100万年,相当于旧石器时代早期的最早阶段;中更新世定在距今100万至10万年,相当于旧石器时代早期的中、后阶段;晚更新世定在距今10万至1万年,包括了旧石器时代的中期和晚期,在中国又以距今4万年作为晚期的起点。另外一些学者则提出,更新世大约从距今240万年开始;早、中更新世的界限为距今约73万年;中、晚更新世的界限为距今约12.8万年或晚一些。

在距今2万年到1万年前的某段时期,欧亚大陆北部、大洋洲、美洲马达加斯加的数十种大型动物走向灭绝,北美遭受的打击最为严重,70-的大型哺乳动物在距今大约1.1万年前突然消失。这些大型动物的消失,一直是科学家争论的话题。但据《新科学家》2008年的报道,俄罗斯生物学家正在设想有可能在某一天再现更新世的面貌,他们在俄罗斯西伯利亚修建一座“更新世公园”,希望以此来说明气候突变不应该是更新世大型动物灭绝的元凶。

大多数人认为,更新世末期冰河时代的消退引起气候和植被的剧烈变化,寒冷、干旱的草地让位于温暖湿润的苔原和森林,大型草食类哺乳动物无法适应生态系统的这种剧变,于是走向末路。随着大型草食动物的消失,依靠捕食这些动物的大型肉食动物也随之很快灭绝,包括剑齿虎和洞穴狮子。

还有一种理论将动物灭绝的责任归罪于智人(现代人的学名)的大肆捕杀。这种“闪击式捕杀假说”的支持者认为,动物的灭绝和早期现代人大举迁向受影响的地区并非巧合,这些外来的智能动物利用手中的石制标枪和“协同作战”的围捕方式,大肆捕杀行动缓慢的兽群。北美洲的动物损失最为严重,当地人类猎手在距今1.5万年到1万年前穿过白令大陆桥,寻找动物资源丰富且尚未遭到屠宰的大陆。

气候突变

俄罗斯科学院东北科学站设在萨哈共和国的切尔斯基伊,兹莫夫是这里的主管,尤其对更新世末期西伯利亚东北部的动物灭绝现象感兴趣。他坚持认为“闪击式捕杀假说”是有说服力的,认为自己可以通过实验证明,气候突变不应为动物灭绝负责。

在更新世晚期,西伯利亚东北部是世界上最大的生态系统的一部分,这个生态系统从欧洲西部跨越白令海峡一直延伸到加拿大;从北极一直延伸到中国北部,约占地球大陆总面积的一半。这些地区大部分被冰川重复侵袭,西伯利亚东北部至今仍残留着大量无冰地带。由于冰川运动,寒冷干旱的辽阔草原和起伏的草地开始出现大量成群的食草动物,例如长毛象(猛犸)、野牛、麋鹿、多毛犀牛、牦牛、赛加羚羊、马、驯鹿、麝牛和驼鹿。兹莫夫将这一生态系统称为“长毛象草原”。

长毛象草原在距今大约1万年前突然消失,绝大多数大型动物灭绝只有驯鹿和驼鹿幸存下来,提供食物的草地也随之突然消失,取而代之的是森林和苔原。到底是什么导致这场灾难呢?兹莫夫认为,首先是由于人类的大肆捕杀,动物开始灭绝,动物的灭绝又引发地貌变化。换句话说,维持长毛象草原正常运转的是草食动物,而不是其他生物。它们啃食牧草,排泄的粪便让土壤更加肥沃,不断“践踏”苔藓和灌木丛,成群的草食动物有效阻止了苔藓的蔓延。

兹莫夫指出,今天的中非大草原就是一个很好的例子,证明成群的大型草食动物能够维持草原生态系统的正常运转。他说:“虽然我们没有亲眼目睹人类如何在北西伯利亚消灭大型动物,也没有找到直接的证据,但那里的气候突变不应该是这些动物灭绝的元凶。好好想想吧,人类到底消灭了多少物种,我们怀疑长毛象草原生态系统也是被我们的祖先破坏掉的。”

兹莫夫认为,更新世末期的气候突变没有一次造成植被变化。

兹莫夫表示,有很多理由让我们相信单是气候改变不能解释“长毛象草原”为什么突然消失。首先,更新世末期的气候突变并不是一次性的。从冰冷干旱到温和湿润,类似这样的变化在冰河时期发生了无数次,但没有一次造成植被变化,以至发生草食动物灭绝的灾难。此外,据最近的碳14测年数据显示,某些大型哺乳动物在更新世末期依然幸存下来。直到大约4000年前,长毛象还生活在东西伯利亚海的弗兰格尔岛,而这也恰恰是人类首次登上这块土地的时间。这很自然地让人将人类登岛与长毛象灭绝联系起来。

阿拉斯加,野生牦牛在更新世末期也存活了很长时间,直至人类猎手开始“大清洗”行动。兹莫夫说:“当地的长者现在还讲述着祖先如何享受牦牛肉的故事。”阿拉斯加已成功再引入野牛。同样,在过去的100年左右时间里,麝牛也完成从冰冷干旱的加拿大北极岛屿到温暖湿润的阿拉斯加的迁居,种族开始兴旺。兹莫夫认为,所有这些现象说明,更新世的动物完全能够适应温暖湿润的气候,只要没有被捕杀的危险,它们就可以成长、繁衍下去。

出版的《公共科学图书馆综合》(PLOS ONE)上,刊发了中科院古脊椎动物与古人类研究所副研究员吴秀杰等人的一篇论文。通过对中国更新世晚期许家窑(也叫侯家窑)古人类的研究,研究人员指出更新世人类具有异常高的罕见疾病发病率,为探究更新世古人类绝灭或被替代的原因提供了新证据。

许家窑人类化石,被发现于河北省张家口市阳原县侯家窑村西侧的长形沟,地质时代推断为晚更新世较早时期,距今10.4万年到12.5万年之间。

此次报道的个体,为许家窑11号化石标本,属于一个成年人的双侧顶骨中后部残片。这件标本有一个不同寻常之处:骨壁后方有一个很明显的、两厘米左右的异常穿孔。这一不同寻常之处,吸引了研究人员的注意。在排除了创伤等其他原因后,鉴定结果显示,穿孔为一种罕见的巨顶孔病症。巨顶孔病,是先天形成的血管系统异常,许家窑11号标本是首次在更新世古人类中发现的巨顶孔病例。

新华网郑州3月7日电(记者桂娟)洛阳市文物考古研究院日前在孙家洞遗址发现中更新世时期古人类化石,这也是河南境内首次在洞穴中发现中更新世直立人(猿人)化石,为东亚地区人类起源及演化研究提供了重要材料。

河南省文物局邀请中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国社会科学院考古研究所、北京大学等相关专家学者赴现场考察座谈。专家认为,出土的古人类人牙化石层位明确可靠,保存完好,同意将其定为“直立人栾川种”,简称“栾川人”。

孙家洞旧石器遗址位于栾川县伊河南岸的一个崖头之上,此次发掘出土了古人类化石、石制品、河卵石以及丰富的动物化石、动物粪便化石等。

洛阳市文物考古研究院院长史家珍介绍说,尤为重要的是发现6颗古人类牙齿,其中有2颗为幼年个体的牙齿、1颗门齿和3颗臼齿,且包括2个残破的牙床。整体来看,牙齿保存比较完整,磨耗得不是很厉害,有的甚至是幼年个体,牙齿还在牙床中没有长出来,无论是大小,还是咬合面的形态,保存下来的形态学信息清楚。

河南省文物考古研究所研究员李占扬说,从出土化石的种类看,栾川人的年代应与北京猿人相当,属于地质时代的中更新世。假如这个遗址和周口店北京猿人遗址是同期的话,北京猿人遗址最高测年距今73万年,栾川人的测年可能不晚于北京猿人,如果这样,中原地区有古人类生存的历史就大大提前了。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员高星认为,虽然中更新世直立人阶段的化石在中国、世界各地均有所发现,但实际上材料非常少,很多时段、很多区域都是空白。孙家洞遗址的发现不仅填补了中原地区的空白,还会使人类链条变得更加完整,更加重要的是,这批材料信息非常丰富、确凿,学术价值十分明确。

专家认为,孙家洞遗址出土了几十种脊椎动物化石,有望成为中国境内重要的动物化石群之一,这对研究中国第四纪古生物的演化,古气候环境的变化等都有着十分重要的意义;栾川地处中国南北地理分界线附近,对于研究中国中更新世时期该过渡区域动物群的种类及特征有着重要作用,同时为动物地理区系演化及古气候环境变迁提供重要信息。

据李占扬研究员介绍,直立人俗称猿人,非洲、亚洲和欧洲都有直立人化石出土,大家最熟悉的如北京猿人,也叫直立人北京种。直立人生活阶段,是从200多万年前到20万年前左右,属于地质年代的更新世,主要分布在中更新世。 [5]

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