考古与环境研究

一、何谓环境考古学

环境考古学是研究古代自然环境与人类文化的相互关系的学科。环境考古学主

要是通过对古文化遗址中所包含的能够反映环境的遗存研究，来恢复古代人类及其文化的生存环境，分析自然环境对人类文化的影响，探讨人类文化适应、利用自然环境过程中形成的特色和对环境的改造过程，最后对古代自然环境的变迁史和人类文化的发展史之间的关系做出全面的解释。严文明先生指出：" 从全球角度来看，环境考古应力求回答诸如人类是在什么地方，在什么样的环境起源的，农业为什么只在少数几个地方起源，那些地方的环境到底提供了哪些特殊条件使得农业有可能在那里发生而不是在别的地方发生。人类的早期文明又为什么只在少数几个地方发生，各自发生的环境条件又是什么？这是环境考古的最高层次。

" 现代考古学通过田野考古调查与发掘获得的研究资料与信息，大致包括了人

类文化的、人类体质的和人类生存环境的三个方面。然而，在考古学诞生之后的相当一段时间内，热衷于发掘并详细描述古代人类文化遗存的考古学家们，曾经把遗址中出土的动植物遗骸看作是与人类活动无关的" 自然遗物" 而没有给予十分的关注。

以后，随着考古学的发展和研究的不断深入，人们越来越感觉到，影响人类文

化的原因是多方面的，仅就自然环境而言，始终是人类文化存在的基础和影响人类文化发展的外部条件之一，不了解有关人类文化生存的自然背景，是很难全面恢复人类历史面貌的。

环境考古学的产生，有其理论方面的背景和科学技术方面的条件。首先，文化

生态学理论是环境考古学产生的理论基础。20世纪中期，美国著名人类学家斯图尔德（Steward.J .H，1902～1972）首先提出了文化生态学的概念。所谓文化生态学，

是研究人类适应和改造所处环境的所有方式的学问 .文化生态学概念的提出，引起

了考古学家们对文化与环境关系方面问题的关注，从而认识到对古代人类生存环境

考察的重要性和必要性。其次，科学技术的发展是环境考古学产生的技术条件。

二次世界大战以后，科学技术有了较大的发展，出现了一些新的方法与技术，

如新的测年技术和动植物、土壤显微分析技术等，使得从古文化遗址中获得的有关

古环境的信息量大为增加，从而使分析古文化与古代环境的能力大为增强。于是考

古学家与地质、地理、生物学等学科专家合作，开始了有关古文化与古环境关系方

面的研究。这样，大约在60年代，随着考古学的发展，环境考古学应运而生，并在考古学研究中日益占据重要的地位，成为考古学的一个重要分支学科。总之" 环境

考古学是一门新产生的交叉学科，它的任务不是单纯研究自然界的进化，而是研究

人与自然的关系。……环境考古学的目的就在于从历史的角度阐述人类依附自然、

利用自然、保护自然、最终回归自然的辩证关系".在中国，利用动植物遗存进行有

关人类生存环境的研究始于60年代。1960年，考古学家裴文中先生就曾利用动物化石对古人类的生活环境进行了研究 .不久，周昆叔先生对半坡遗址进行了孢粉分析

和古环境气候研究 .70年代，竺可桢先生应用考古、动植物和古文献资料，对中国

近五千年来的环境气候进行了研究，使得古文化环境研究受到了普遍重视。80年代，不仅孢粉分析普遍受到了考古学的重视，而且地质学、地理学、动物学等学科的许

多学者也逐渐加入到古环境研究的行列中，并在各自的研究领域内做出了一些新的

研究成果。1990年10月，在陕西省临潼县召开了第一届" 中国环境考古学术讨论会" ，标志着考古学的一个新的分支学科──" 环境考古学" 在我国正式建立。相信

今后随着各学科之间的交流与合作不断加强，必将促使环境考古学研究，向更高层

次发展。

二、环境考古学研究的理论

环境考古学研究的主要对象是自然环境与人类文化，自然环境是指人类以外的自然界，包括气候、地质、水文、动物、植物等因素。其中，气候（包括气温和降水）是自然环境中最活跃的因素，气候状况和变化会直接影响当时的地貌、土壤、动植物和人类。不同的地貌（平原、山区、海滨、草原等）

和土壤有着不同的动植物资源，直接影响古人类的生活方式；而动植物的生存、分布又受到气候、地貌、土壤、水文等因素的制约。因此，环境考古学实际上是把考古学、地学（包括地质学、地理学、土壤学）、动物学和植物学等学科结合在一起进行综合研究的学科。在研究过程中，上述学科的理论与方法均对环境考古学具有指导或实际应用的意义。

环境考古学的理论基础是文化生态学，而文化生态学理论又是在生物生态学理论基础上产生的，故生态学的一些基本概念对于环境考古学来说，是非常重要的。生态学是1866年由德国生物学家E.海克尔（E.Haeckel ，1834～1919）建立的，他把研究有机体与环境的科学命名为" 生态学" . 一般认为，生态学是研究活的有

机体及其生存条件，以及有机体赖以生活的环境之间的相互关系的科学。生态学以生物的以个体、种群、群落、生态系统为主要研究对象。

个体：是指生物活体的最小单位。任何一个生物种群，都是由许多个体组成的。个体并非恒定不变的，而是不断更替的，个体的更替表现为旧个体的死亡和新个体的出生。

种群：是指在一定时空范围内，由同一种的个体组成的集合体。每一种群都与一定的自然生态环境相适应，种群内的个体生活在相同的生态环境之中。

群落：是指在一定区域内或同一生态环境中，各生物种群相互松散结合的一种

结构单位。不同的生态环境，有着不同的生物群落组合；同一生物群落的每一种生物都占据着一定的生活空间。

生态系统：是指生物群落和其它生物及无生命的环境之间，由于不断进行的物

质循环（食物链、食物网）和能量转化过程而形成系统结构。自然界的生态系统有大有小，小到一片树林、一个池塘，大到广阔的草原和海洋，地球上最大的生态系统是生物圈。在一个生态系统内，各种生物相互依存，并随着环境气候的变化而演变。

生态系统概念的建立，对环境考古学来说，是一种极为有用的工具。基于生态

学理论而产生的文化生态学认为，人类也是生态系统的组成部分之一，同自然界的其它生物和无生命的环境之间有着密切的相互关系，自然的生态环境发生的任何变化，都可能对人类及其文化产生影响。但人类在许多方面同其它生物有着显著不同，因为" 在人类的生态系统中，信息、技术、社会组织等都起到了相当重要的作用。

人类无论个体或群体，都有以明确的目的对其资源进行配合的独特能力。他们

不仅有目的地考虑这种配合能力，而且还改造自然环境以达到其目的。……任何复

原史前环境的尝试都不仅要考虑环境资源及其限制，也要考虑人类利用资源、干预和改变环境的方式".人类并非像动植物一样只是被动地适应和利用环境，人类能够

通过文化来主动地改造环境来达到自己的目的，而在这一适应、利用和改造环境的过程中，技术、社会组织等文化方面的因素起到了相当重要的作用。任何复原史前环境的尝试，都不仅要考察自然生态环境等方面的因素，而且也要考虑人类文化对自然环境的积极反作用力。因此，基于文化生态学理论的环境考古学，是从人类文化和自然生态环境两个方面进行综合考察的，它的目的是探讨古代的自然环境和人类文化之间的相互关系。

第二节环境考古研究的方法环境考古学研究的时间范围主要是古代，对于古生

态环境的复原，主要依据对第四纪沉积物和各种古生物化石的分析研究，如无脊椎动物、脊椎动物的化石和植物的孢粉等。但对现代生物与环境关系的研究是认识过去的钥匙。由于第四纪的古生物属种中，大多数同现代属种相同或相近，而现代生物的生存与分布是与一定的环境气候条件相适应的。故各学科普遍应用" 将今证古" 的方法和原则，即根据现代生物与环境的关系去推论古代同一属种生物所反映的

气候及地理条件等。需要指出的是，无论以那一种化石为依据去分析复原古环境，都有其局限性，如无脊椎动物对环境的适应性较低，在确定古环境方面时很有用处，但它们形成化石的机会较少，尤其是陆生无脊椎动物，由于缺少硬体部分，很难形成化石。脊椎动物与人类的关系较为密切，保留下来并形成化石的机会相对较多，但由于动物的移动性较大，一个化石群中往往包含有两个或两个以上的生态环境成员，所反映的古环境状况较为复杂。植物由于其移动性较小而环境的适应性较差，故其孢粉常常被作为反映环境气候变化灵敏的" 温度计" ，但孢粉微粒很小，在风

的吹扬下能够被搬运到数十、数百公里甚至更远，从而给环境的分析带来很大的困难。因此，环境考古学研究，应尽可能综合各学科的研究成果，进行综合性分析研究，才有可能得出较为接近实际的结论。

一、地质环境考古学方法地质学是研究地壳的形成及其发展历史的科学。地质学、特别第四纪地质学同史前考古学的关系最为密切。第四纪是地质史上最新的一个时间单位，它包括了更新世和全新世两个阶段。由于人类是从第四纪开始出现的，故人类及其文化从一开始起，就同第四纪地质结下了不解之缘。仅就环境考古学研究而言，地质学对沉积物成因和第四纪气候演变的研究，对于恢复古人类的生存环境有着重要的作用。

由于不同的沉积物是在不同的环境气候条件下形成的，并在组成成分、颜色、

硬度、粒度等方面有所差异，通过对堆积成因的研究，可恢复堆积物形成时期的古环境、古气候、古地理特征。

冰川堆积物是在寒冷气候条件下形成的，对第四纪冰川及冰期间冰期的研究，

可建立大的气候变化的基本框架。在沼泽地带，植物繁盛，常有大量腐殖质沉积下来，形成黑色的有机质淤泥，甚至成为泥炭层。湖相沉积往往是在水下缺氧的环境中，低价铁的化合物和碳酸钙含量较高，故以灰白、灰绿、黄绿、灰蓝、灰黑等颜色为主，通过地质调查可搞清楚古代的河湖的位置、范围及水流方向等，从而复原古地理环境。

华北地区更新世以来，广泛堆积了巨厚的黄土，包括早更新世的午城黄土、中

更新世的离石黄土和晚更新世的马兰黄土（表2-1 ）。黄土主要是由细砂、粉砂和粘土构成的，组成黄土的物质均来西北干燥的荒漠地区，随着风力的搬运，均匀散布到黄河流域广大地区。因此，黄土的堆积过程反映的是干旱的草原环境。而黄土中红褐色的古土壤，是在气候变的较为温湿时，黄土堆积的速度减缓甚至中断，土层裸露地面，在水和生物的直接作用下而形成的。因此，埋藏在黄土中的古土壤，是温湿气候的标志；黄土和古土壤在地层剖面上多次叠覆出现，不仅反映了黄土堆积和间断的多次交替，而且显示干冷和温湿气候的多次波动，是气候变迁的可靠记录。近年来，我国第四纪地质学家对陕西洛川等地黄土剖面的研究，显示出更新世以来，黄土高原地区曾有过多次冷暖气候变化。

北方不同时代黄土沉积物的比较表2-1 比较项目午城黄土（Q1）离石黄土（Q2）马兰黄土（Q3）

颜色棕红色棕红黄色灰黄色胶结程度坚硬中等疏松孔隙度小中等多而大节理不

明显不发育发育古土壤 7～8 条 20 多条 2～3 条钙质结核有时呈板状出现较大，

有时紧密相连分散，豆状（据尤玉柱：《史前考古埋藏学概论》P ：209 ，表八）

在秦岭淮河以南，特别是华南、东南地区的低山丘陵和盆地之中，广泛发育有

红土堆积。红土的岩性特征是，含粘土量高，夹有少量的石英和云母成分；红土具有明显的酸性，而且一直处在强烈的化学作用状态之下。酸性地层很难保存化石，尽管可能原来有生物遗体埋藏于其中，但在强烈的化学作用下，多被腐蚀破坏而呈粉末状。故至今几乎没有在南方第四纪红土中发现过人类化石或动物化石，但发现过打制石器。考察红土的成因，是在气候炎热多雨的自然条件下，基岩表面经受长期风化（尤其是化学风化）形成的风化壳。在这种气候条件下，红土中的大部分元素都被淋失，只有铁的氧化物等不被溶解而残留下来，在高价铁和锰的浸染下，呈现红色。因此，红土堆积一般反映了热带、亚热带气候与环境。

二、动物环境考古学方法根据古文化遗址中保存下来的动物骨骼的研究，去推

断与这些动物共生的人类及其文化的生存环境，是动物考古学研究的主要内容之一。在自然界中，不同动物是适应不同环境而生存和发展的，某些动物的分布，受

到温度或纬度的限制，这种动物称为" 窄温性" 动物。如猛犸象是冰期时的动物，

仅见于我国东北地区、俄罗斯的西伯利亚和靠近极地的其它地区；披毛犀也是一种喜冷动物，在更新世时，大致分布在北纬33°～ 40 °、东径110 °～115 °之间

的地区；貘是一种喜暖动物，现在只见于热带的印度尼西亚苏门答腊半岛一带。有些动物可在不同的温度领域内生存，被称为" 广温性" 动物，如更新世时的鬣狗、虎、狼等，在我国南北各地均有分布。窄温性动物化石是判别古气候的标志，它们可分为" 示暖" 与" 示冷" 两种组合。如更新世时分布于我国东北地区的" 猛犸象

──披毛犀动物群" 是冰期或寒冷气候下的动物组合；华南的" 大熊猫──剑齿象

动物群" 则是典型的热带、亚热带类型。

不同的动物不仅是适应一定的温度和纬度，而且与一定的自然地理环境相适应，据此，我们可以根据动物化石推断古人类生存的古地理环境。如鸵鸟和骆驼适应于干旱的沙漠地带，猴、猿、虎、象、野猪等主要生活在森林中，大角鹿、野驴、野马等则是草原性动物，河狸、水獭、水牛等喜欢生活在水域附近。因此，动物化石又是复原古地理环境的重要依据之一。

早在60年代初，我国著名考古学家裴文中先生，就开始利用动物化石复原远古

人类的生活环境的研究，并根据哺乳动物的生活习性，将常见的动物化石分为五个大类，提出了利用动物化石进行古环境气候分析的简便方法：1.大北方喜冷动物群，主要成员有（种或属）：驯鹿驼鹿北极熊麝牛美洲黑熊狼獾猞猁雪兔旅鼠披毛犀猛

犸象2.温带森林─草原动物群（种或属）：野牛原始牛赤鹿梅花鹿扁角

鹿大角鹿狍子旱獭鼢鼠普氏野马野驴羚羊3.喜暖湿动物群（种或属）

弥猴长臂猿猩猩灵猫果子狸貘犀水鹿水牛云豹竹鼠豪猪剑齿象4.特殊类型的动

物（属）

①代表水域环境的动物河马河狸大河狸水獭②代表高山区的动物高山兔青羊北

山羊③反映竹林环境的动物大熊猫竹鼠④反映沙漠环境的动物骆驼（驼鸟）

5 ．不受气候条件限制的类型（属）

人虎狼棕熊

上述分类，给我们根据与人类共存的动物化石来探讨人类的生存环境带来很大

便利，但这种分类只适用于大区域性环境的分析。若要搞清小区域的生态环境特征，一项重要的工作就是，把一个遗址或一个地点的化石群严格地区分为流动种群和土著种群，前者是随着季节而流动的迁徙种；后者则是当地固有种，即很难在其它生

态环境中继续繁衍的土著种群。分析小的生态环境，土著种群具有更大的意义 .此外，虽然人们都希望用某个生物种来指示特定环境，但实际上这是不可能的。因为在一个生态环境中只被一种生物占据的情况几乎不存在。所以，在具体的分析中，应该用整个生物群落分析的方法，才有可能得出比较可靠的结论。如北京周口店动物群中既有北方种类，也有南方种类；既有栖息于森林中的动物，也有生活在草原、疏林、山地或河湖沼泽的种类。推测当时的气候较为温暖湿润，生态环境多样，适宜于人类的生存和发展。

除了大型的哺乳动物化石外，一些微体动物和小型的软体动物，由于对环境的

反映很敏感，也越来越受到环境考古学家们的重视。如有孔虫类是海生单细胞微体动物，对海洋环境反映灵敏，不同深度或不同温度的海水中有不同种属的有孔虫，据此可推测出古海水的深度和温度的变化。介形虫是一种微体节肢动物，有淡水类、半咸水类和咸水类等，对恢复古水文和气候很有用。各种软体动物如陆生的蚌类和海生的蛤类等则可反映古地理环境和古气候的变化。如胶东半岛的贝丘遗址的分布距现在的海岸线都有数公里之遥，贝丘遗址中有的是以生息于海湾沙滩的蛤仔为主，有的是以生存于河水与海水相交环境的蚬类为主，有的以生存于海进时泥沙混杂环境中的泥蚶为主，据此可恢复1 万年以来海岸线的变化过程和人类文化适应环境而形成的特色 .

三、植物环境考古学方法同动物相比，植物由于移动性小而对环境变化的适应

性差，对温度、降水、土壤等环境要素的变化更敏感，常被看作是地质时代的" 温

度计" 而用来判断第四纪古气候的变化。

利用古文化遗址中的植物遗存进行有关古植被和古气候研究，是植物考古学研

究的重要内容之一。由于植物的根、茎、叶和种子等易腐朽而能够保存下来成为化

石的很少，故古植被方面的研究，主要依靠对植物的微体化石的分析，如孢粉分析和植硅酸体分析等。

1 ．孢粉分析法孢粉分析法是一种利用埋藏在古地层中的植物孢子和花粉研究

古植被和古气候的方法。

自60年代首次对半坡遗址进行孢粉分析以来，孢粉分析成为环境考古研究最常

用的研究方法之一。" 孢粉" 是孢子和花粉的简称。孢子，是指苔藓、蕨类等植物

的繁殖细胞；花粉，是指裸子和被子植物的繁殖细胞。孢粉具有以下几方面的特点：首先，孢子和花粉具有体积小、重量轻、产量大的特点。一般一粒孢粉大小仅10 ～100 微米，重量不到10－9 克，通常用肉眼或放大镜看不见，只有用显微镜放大

几百倍甚至几千倍才能看清楚。据统计，一朵花序含有几千到十几万以上的花粉粒，如一朵枫树花有8000粒左右的花粉；一朵苹果树花有57000 粒左右的花粉；一棵松树在50年中，可产生3060亿粒以上的花粉。所以，孢粉易于被风吹扬，广布于各种类型的沉积之中。其次，不同植物的孢粉在大小、形状和结构上有所不同，使得有可能利用孢粉来判定其母体植株。再次，孢子和花粉虽小，但却具有一种坚硬、耐酸、耐碱、耐压的外壳，在埋藏的过程中，尽管时里面的有机质腐烂了，但外壳却能抵抗外界的腐蚀，长久保存，形成一种微体化石 .由于孢粉具有以上特点，使得

利用孢粉研究古植被成为可能。

植物的分布，与温度、降水量和土壤类型密切相关，并受到经度、纬度和高度

三个方面的控制。如在纬度方面，我国东部由南而北随着气候和降雨量的变化，分布着热带雨林、亚热带常绿阔叶林、暖温带落叶阔叶林、寒温带针叶林。在经度方面，我国的西、北部地势较高，降水量也较少，植被同东部明显不同。在黄土高原和蒙古高原东部主要是温带草原；内蒙古西部和新疆等地极端干旱，植被稀少，属

温带荒漠；青藏高原的高寒半干旱地区则分布着高寒草甸或草原。在高度方面，山

地的不同海拔地带的植被也有明显差异。如陕西太白山海拔1000米以下的低山带为阔叶树林，1000～ 2000 米左右为针阔叶混交树林，2000米以上为喜冷湿的云、冷杉，山顶为高山草甸和灌丛。

不同种属的植物对温度和降水有着不同的要求。如水生类的香蒲属（Typha ）、

水蕨属（Ceratopteris）、莲属（Nelumbo ）、浮萍科（Lemnaceae ）等植物孢粉

的存在反映当地应有一定的水面或沼泽；凤梨（Ananas comosus）、香蕉（Musa nana

）、枫杨（Pte rocarya）等植物适应热带或亚热带暖湿的环境；鹅耳枥（Parpinus turcza ninomii）、

栎属（Quercus ）、榆属（Ulmus ）、椴属（Tilia ）等植物适应暖温带温干的环

境；冷杉属（Abies ）、云杉属（Picea ）、桦属（Betula）和大部分松属（Pinus

）等植物适应北方或高山较为冷湿环境；蒿属（Artemisia）、藜科（Chenopodiaceae）等则是耐干旱的植物。

在考古发掘中，依据古遗址文化层的堆积序列分别采集孢粉分析样品。由于不

同植物孢粉的外表形态不同，故在显微镜下，可根据孢粉的形态判定出不同时期植

物的种类，进而根据植物群落的组合特征，依据现代植物分布与地理环境和气候的

关系，推断出各个时期的植被类型及其反映的气候和地理条件，进而综合地质学和

动物学有关环境的研究成果，复原史前人类生存的自然环境。

2 ．植物硅酸体分析法一般植物体的成份主要是有机质和水分，而无机质甚少。

一旦植物由于燃烧或其它原因变成朽灰，就很难从外形上判断它的种属了。但

学者们发现，沉积于某些植物体中的玻璃质的二氧化硅骨架耐酸碱、耐高温，具有

很大的稳定性，被称为植物硅酸体或植物蛋白石、植硅石。硅酸体多存在于植物的

细胞壁上，在植物体因种种原因被破坏后，仍可长期保存下来，并保持其原有的形

态不变，形成微体化石。植物硅酸体广泛保存在土壤中，不同植物硅酸体形态有所不同，故可根据植物硅酸体的形态进行古植物属种的鉴定。鉴定时，需将标本用800 ℃高温加热，烧成白色的灰份，在显微镜下观察硅酸体的形态，再同现代已知的植物硅酸体进行比较，即可做出判断。故植物硅酸体分析法也被称为" 灰像法" . 植

物硅酸体在禾本科植物（包括绝大多数农作物）的果实、皮壳和叶子中含量较高，故常用于禾本科农作物的鉴定。早在1929年，瑞典学者就曾对河南仰韶村遗址的遗物进行过检测，发现有稻的硅酸体。80年代以来，中国学者开始将这一方法应用于考古学研究，先后对陕西临潼姜寨、湖北枝江关庙山、青海乐都柳湾、河北武安磁山等史前遗址进行了植物硅酸体分析，取得了较为满意的结果。近年来，在陕西扶风县案板遗址的灰土中，发现有稻、粟、黍的灰像，从而确定了距今4500年前，陕西的关中地区的史前先民们已种植稻的事实 .特别重要的是在江西万年仙人洞和吊

桶环遗址发现了距今1 万年前的类似于水稻的植硅石 .这些研究成果不仅对于研究

的稻作农业的起源及其分布提供了重要资料，而且也为分析当时的古环境方面提供了重要的信息。现在，植物硅酸体分析法已成为环境考古学和农业考古学研究的重要方法之一