孢粉分析与环境考古介绍
2015-10-27 20:01阅读：
孢粉分析与环境考古
前言
孢粉是指植物孢子和花粉的简称。孢子植物的孢子和种子植物的花粉都是植物进行有性生殖的繁殖细胞。孢粉分析是环境考古学研究的重要手段，也是目前重建古气候环境最好的代用指标。本文旨在通过笔者目前对孢粉、孢粉分析方法以及孢粉分析在环境考古中的应用等方面的认识，对这一科技考古方法作一个认识性总结，也是作为学习科技考古这门课的作业。
一、什么是孢粉与孢粉分析
自然界的植物分为孢子植物和种子植物两大类。其中,种子植物又包括裸子植物和被子植物。孢子植物与被子植物的繁殖细胞分别是孢子和花粉,简称孢粉。孢粉学是研究植物孢子和花粉的一门新兴的边缘科学,孢粉分析是孢粉学中最重要的应用研究部分。孢粉的体积小，重量轻，但产量很大。据日本学者中村纯研究发现,每朵水稻花可产生8000粒花粉;这些花粉大多数以花粉雨的形式降落到地面，在土壤中保存下来，成为指示地层历史的化石。除此之外，由于不同植物种属的孢粉粒,在大小、形状、壁的结构(如萌发孔、壁的分层和纹饰)方面,一般都有所不同。所以我们根据孢子花粉形态判断古代植物种属，求得花粉谱，建立区域花粉序列，花粉谱的序列反映整个植被状况的变化，花粉谱中不同数值的变化反映植被成分的变化，而植被成分的变化通常由气候变化和人类活动引起。从孢粉和孢粉组合的花粉谱可以推断遗址附近的基本面貌以及人类对植物的利用状况，进而重建古环境和探讨古代人地关系。
二、孢粉分析在考古中的应用
孢粉的产量很大,且具有抗酸、碱,抗高温的能力,可较好地在地层中聚集、保存下来。所以我们可根据地层中所含的孢粉种类,推测当时遗址存在时的植被面貌及那些植物所适应的气候、生态特征。这就是用孢粉分析的手段来进行环境考古。具体说来，孢粉分析的应用体现在以下几个方面：
1.
据孢粉分析确定考古遗址的年代
全新世的孢粉研究十分详细,布列特(A.Blytt)和色尔南德尔(R.Sernander)曾根据泥炭层的花粉分析结果将全新世自老至新分为前北方期、北方期、大西洋期、亚北方期、亚大西洋期5个时期,且每个期都有相应的孢粉带,根据14C年代测定的资料知道各个时期的具体年代。如在年代未知的遗址文化层中发现了另一已知年代遗址文化层的孢粉组合,那么,根据孢粉组合的特点可以确定此遗址文化层和已知年代的文化层时代相当。有效的案例如我国沧源崖画的年代测定，孢粉工作者用孢粉分析方法,对崖画的年代及其古代自然环境进行了考证。分析了融合在崖画颜料中的孢粉,发现其中木本植物花粉中以栎属居首位,占木本植物花粉总数的32%,其次有松属和紫杉属植物,分别占18%和11%,草本植物中以蒿属植物最多,还发现少量的硅藻。据布列特—色尔南德尔的冰后期气候和森林演化分层,崖画颜料中的孢粉组合属亚北方期,说明沧源崖画产生的年代为青铜器时代,距今3
000年左右,由此进一步确证了崖画年代。
2.
根据孢粉组合推断古代人类的生存环境，重建古气候状况
一定的植物要求有一定的生态环境,在一定的气候环境条件下生长着一定类型的植被,一定类型的植被具有一定形态的孢粉组合,因此,根据孢粉组合可以恢复古植被面貌,进而可以推论古气候、古地理环境。如在北京周口店的北京猿人同一地层里,发现有水牛、大象等喜温暖的动物化石,同时也有披毛犀、洞熊等生活在寒地的动物化石。由于两类不同化石的存在,当时的气候难以断定。后来孙孟蓉、孔昭宸等在此地层中发现一些花粉,其中松、杉类耐寒的针叶树花粉很少,大多是性喜温暖的桦、朴等阔叶树花粉,从而证实了当时的气候比较温暖；王开发等曾对上海亭林遗址文化层作了孢粉研究,得出当时人类活动是在海滨；李月丛老师对泥河湾飞梁遗址的孢粉分析，揭示了植被由稀树草原变为森林草原,气候由温和半干燥变为温凉半湿润的过程，为遗址石器和动物遗存的变化发展提供了古环境背景，解决了许多难题。
3.
利用孢粉分析资料阐述古代社会的农业信息
利用孢粉分析资料,有时能够指示农作物种类、农田位置、耕作范围、农业起源与发展等与农业有关的经济活动及古代人类的生产方式,进而阐述古代社会的文化发展。对农作物起源的研究可直接证实古代社会文化发展的水平,据美国贝科斯河的新墨西哥萨勒保垒南约2
4公里的遗址堆积中的花粉分析发现,禾本科花粉在文化层上部显著增加,并在几个层位中发现很多玉米花粉,由此证明在1
2 0
0年后当地居民由原来的狩猎生活逐渐转为栽培种植生活。在我国浙江余姚河姆渡遗址(公元前4
5 0 0- 5 0 0
0年)的第四文化层孢粉组合中发现有大量的栽培水稻花粉,从而有力地证明了亚洲水稻起源于我国,而不是印度。此后的公元前6
8 0 0- 5 7 0 0年的河南贾湖遗址及距今1 0 0 0
0年的湖南玉蟾岩遗址中的栽培水稻遗存,更有力地证明了上述观点的准确性。不过依靠孢粉分析结果讨论古人类对周围植被的利用问题,目前仍存在一定的难度。孢粉分析结果只能提供人类可能利用的木材种类及采集植物种类等植被资源,但是我们认为人类对周围自然资源的选择利用受很多因素的制约,如自然崇拜、营养需求、宗教信仰、生活习惯、传统观念、禁忌等都有可能影响到人类对自然资源的利用范围。我们不能根据现代人对某种植物的认识来断定古代人类的食物结构及植物用途,因此,我们揭示古人类对周围植被的利用问题时,除了进行孢粉分析外,还应进行遗址植物遗骸的浮选、木材鉴定、植物硅酸体分析、人骨的食性分析等研究。
4.
了解古人类活动对自然环境的影响，探讨人地关系。
古代人类生存依赖于自然环境,但人类活动也不断地影响和改变自然环境。陆地上的森林系统自有人类活动以来一直受到人类活动的影响。
1941年埃沃森(Iversen)通过孢粉分析发现,丹麦新石器时代先人曾大量砍伐森林用以烧火取暖、建房避寒,开垦土地用以放牧和耕作。而那处遗址被放弃之后,森林又重新出现。日本学者安田喜宪对日本大版府东大阪市弥生时代前、中期爪生堂遗址进行了孢粉分析,在弥生时代人类居住以前,遗址周围生长着以青冈属(Cy-clobalanopsis)、Shiia、栗(castanea)为主的森林,至弥生时代人类居住时,由于人类活动大量砍伐森林,遗址周围已发育为禾本科(Gramineae)和水龙骨科(Polypodiaceae)为主的草原。弥生时代末期,遗址被放弃后,周围森林再度恢复,但这时的森林与弥生人类居住以前的青冈属、Shiia、栗为主的常绿阔叶林有所不同,除了青冈属外,还增加了Gryptjomario、松(Pinus)等再生性很强的树种。王丽娟等对广西甑皮岩洞穴遗址的孢粉分析得出结论：全新世早期该洞穴即为古人穴居生活的重要场所,虽然几遭洪水漫灌,但只形成部分堆积,古人仍可在内继续生活居住,到了早全新世晚期和中全新世早期,由于当时气候变得暖热潮湿,雨量充沛,特大洪水时有发生,从而造成洞穴大量堆积,以致最后将洞穴完全堵塞,原穴居在洞内的古人只好迁徙他地而留下这个至今保存完好的历史遗址。从以上例子看出人类活动对自然的影响以及自然活动对人类活动的影响。
三、孢粉分析方法操作及其应用状况
（1）
操作方法：科学采样，然后通过对土样进行各种化学处理,加入比重适当的重液,再用离心机将土样中的孢粉分离出来,用生物显微镜或电子显微镜观察鉴定种属、统计数量。然后分析数据，通过花粉组合状况分析，即可据此对当时遗址周围的植被面貌及那些植被所适应的气候、生态特征进行推测;得出研究结论。
应用概况：孢粉分析作为恢复考古遗址古生态环境的一门重要技术被广泛运用并得到较大发展是在80年代以后。
（3）孢粉分析方法本身的缺陷：
1
孢粉--植被之间的定量关系。花粉产量高的植物并不一定指示植被概度高。
2
孢粉的搬运、迁移和损失。留在地层中并保存下来的孢粉情况能否指示埋藏地的古植被。
3 孢粉分析大多只能鉴定到科属级别。如何更确切地确定属种是个难题。
4
地层孢粉样很难得到10年级别的高分辨率。汪品先指出,十年与年际等级的气候变化，对于人类具有更加直接的意义。如何提高古气候高分辨率的研究,需要研究方法上的改进。
由于孢粉的产量、传播、散布、搬运、沉积、保存等一系列问题的复杂性与多变性,使得孢粉与植被和气候的关系成为孢粉学理论上和应用中最基本也最困难的研究内容之一,世界各国学者都在以不同的方法和途径试图解决这一问题。而能否正确地利用孢粉资料解释环境、恢复古植被与古气候,在很大程度上取决于孢粉资料的准确性。所以亟待解决影响孢粉应用可靠性的这些问题，如果花粉的产量和植被的关系搞懂了，花粉迁移范围与指代性的问题解决了，花粉的可鉴定精度提高了，地层孢粉分析的时间间隔缩短了，孢粉分析将在地质学、考古学、环境学、植物学、古地理学方面发挥更为重要的作用。
总结
随着环境危机的加剧,人类越来越关注环境与人类的关系,而这可以看成是考古学学科发展的一个新机遇。环境是人类生存和生产活动的基本条件,植被是环境研究的综合体,是气候变化的晴雨表。研究历史时期的气候变化,可以更好地预测未来。考古遗址中的孢粉组合是研究古植被、古气候及与人类活动关系的重要资料,但易受当时及后期人类活动的影响,因此孢粉资料所反映的古植被、古环境势必存在一定误差。那么,怎样消除误差或使误差达到最小,使孢粉资料可以更客观地反映当时的植被气候特征,是考古孢粉学今后的重点研究内容之一。
总之，世界上任何一种方法都有其局限性，最好的办法就是把多种方法相结合，在方法间取长补短，发挥综合力，为我们的考古目标服务。我们的学习也是，不应该局限在专注分段考古的某一段，甚至不应该仅仅关注考古学科。未来的趋势已经表明，只有融合百家之长的学科才能更有生命力，只有融汇贯通“百家”学科的学生才能走得更远！这也是科技考古给我们最大的启示，最大的思想解放！
日期：2015年7月18日
参考文献：
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杨晓燕、夏正楷《中国环境考古学研究综述》
(《地球科学进展》第16卷第6期
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汪达华
《大窑遗址四道沟地点的孢粉分析》
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附：花粉图及剖面采样图
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