更新世

更新世

更新世亦稱洪積世(從2,588,000年前到11,700年前),地質時代第四紀的早期。這一時期絕大多數動、植物屬種與2012的物種相似。顯著特徵為氣候變冷、有冰期與間冰期的明顯交替。此時,歐洲發生過五大冰期:多腦冰期、群智冰期、民德冰期、里斯冰期和玉木冰期。人類也在這一時期出現。 更新世的生物群(Biota) 都非常接近現代的形態——許多“屬”一級的生物,甚至包括裸子植物、被子植物、昆蟲、軟體動物、鳥類、哺乳動物和其他生存到今天的生物,已經在此時出現。 地質年代名稱,更新世亦稱洪積世,英國地質學家萊伊爾1839年創用,1846年福布斯又把更新世稱為冰川世。更新世是冰川作用活躍的時期,開始於 1 806 000年(±5000年)前,結束於11 550年前,是構成地球歷史的第四紀冰川的兩個世中較長的第一個世。在此期間發生了一系列冰川期和間冰川期氣候迴旋。地層中所含生物化石,絕大部分屬於現有種類。更新世中期是全球氣候和環境變化的一個重要時期,當時氣候周期轉型,全球冰量增加,海平面下降,哺乳動物遷徙或滅絕。

定義

更新世與舊石器更新世與舊石器

更新世,英國地質學家萊伊爾(C.Lyell)1839年創用。屬地質年代名稱。第四紀的第一個世,距今大約200萬年至1萬年前。地層中所含生物化石,絕大部分屬現有種。更新世是冰川作用活躍的時期,1846年福布斯又把更新世稱為冰川世。

更新世亦稱洪積世,開始於1806000年(±5000年)前,結束於11550年前,是構成地球歷史的第四紀冰川的兩個世中較長的第一個世。在此期間發生了一系列冰川期和間冰川期氣候迴旋。地層中所含生物化石,絕大部分屬於現有種類。更新世中期是全球氣候和環境變化的一個重要時期,當時氣候周期轉型,全球冰量增加,海平面下降,哺乳動物遷徙或滅絕。

更新世占第四紀的大部分,即占第四紀約200萬年中除去最後1萬年(全新世)外的所有部分。正是處於大冰河時期。即把從冰河期開始到終了算為更新世,但實際上確定其界限是有許多困難的。在生物界最顯著和重要的事件是包括人類在內的哺乳動物的繁盛。很早以來,人們就認為人類出現在這個更新世之初,舊石器時代也大體上在此世終了時結束。因為反覆經歷了六次冰期和五次間冰期,所以寒紀和暖紀的生物群的消長甚為明顯,而現在的生物地理區的起源也被認為始於這個時代。當時生物界的大部分與現生的無大差別,但到更新世末,哺乳類中的長鼻類、貧齒類和其他大形獸類已顯著地趨於絕滅。

年代

1932年國際第四紀會議確定將更新世劃分為早、中、晚3期。其地層稱更新統,下限迄今(2010年)尚無一致意見。

1948年國際地質學大會建議以義大利維拉弗朗層(villafronchian)作為更新統與上新統的分界。中國以泥河灣層為更新統底界。經絕對年齡測定,維拉弗朗層的年齡為160—180萬年。

1977年國際第四紀聯合會(INQUA)又建議以義大利弗利卡(Vrica)剖面為更新統下限,其絕對年齡為250萬年左右,相當於中國第四紀黃土開始堆積的年代。

此外,也有參照古地磁的高斯正極性世和吉爾伯特倒轉極性世的分界,將更新統下限年代定為距今330—350萬年的方案。

氣候

更新世是地球上氣候發生劇烈變化的時代。北半球的高、中緯度地區以及低緯度地區的一些高山,在這時期出現過大規模的冰川活動。冰川的前進和退縮,形成了寒冷的冰期和溫暖的間冰期的多次交替,並導致海平面的大幅度升降、氣候帶的轉移和動盪、植物的遷徙或絕滅。這些事件對早期人類文化的發展產生過巨大的影響。因此,許多學者主張採用冰期序列作為更新世分期的主要標準。

更新世化石更新世化石

歐洲的冰川研究基礎較好,19世紀已在歐洲形成多冰期的概念。1877年英國學者蓋克(G.Geikie)在東英吉利(East Anglia)發現四次冰川作用。1909年德國地貌學家彭克(A.Penck)和布呂克納(E.Brunckner)根據阿爾卑斯山北坡冰磧地層和相應的階地地貌,建立了以多瑙河的支流命名,在阿爾卑斯山建立了由老到新的貢茲(Günz)、民德(Mindel)、里斯(Riss)、武木(Würm)等4個冰期。1930年埃伯爾(B.Eberl)又發現了貢茲冰期之前的冰川作用遺蹟,劃為多瑙冰期(Donau),並將各個冰期劃分成若干亞期。第四紀的四次冰期說,被廣泛接受,蘇聯歐洲部分也劃分了敖德薩、白俄羅斯、中俄羅斯、瓦爾代等4個冰期。中國第四紀冰川研究由著名地質學家李四光開創,並以廬山冰川研究為基礎,於1934年劃分了鄱陽、大姑、廬山、大理等4個冰期。

西太平洋

來自西太平洋“暖池”的關於“更新世”氣候變化的第一個高解析度記錄,為氣候變化提供了重要信息,它對於我們了解地球的氣候是怎樣進入持續了80萬年的冰期模式的將具有參考價值。該記錄採用浮游生物有孔蟲類體內的Mg/Ca比例作為過去175萬年間海洋表面溫度的一種代理指標。新的研究結果顯示,該地區有一個持續很長時間的穩定期,這與大氣中CO2濃度逐漸減少是冰川融化的誘因的觀點是不一致的。相反,通過區域環流的變化實現的太平洋表面溫度的重新分布有可能影響全球氣候。這個結論支持了科學家對熱帶地區、對未來氣候變化回響的擔憂。

主要物種

更新世北美大陸的主宰——巨型短面熊更新世北美大陸的主宰——巨型短面熊

這一時期絕大多數動、植物屬種與現代相似。顯著特徵為氣候變冷、有冰期與間冰期的明顯交替。人類也在這一時期出現。

植物

更新世的植物開始同現代的植物相似,被子植物特別是落葉的種類在溫和的和較冷的區域中迅速繁殖。熱帶森林縮小,草原在酷寒的北方高緯度地區發展,繁殖出現地衣、苔蘚、侏儒菅茅以及小型柳樹和樺木等適應酷寒的植物群落。

動物

寒冷的冰川氣候迫使北半球的蜥蜴、蛇類和滑體兩棲動物向南遷徙,並發展出多種有皮毛、更能適應寒冷氣候的大型哺乳動物,其中包括新的猛獁象、巨型犀等。而新的人種也在今天的非洲、歐洲和亞洲出現,並開始影響大型動物的多樣性。那時,猛獁、駱駝、馬、巨型河狸、狼和短面熊等適應寒冷氣候的動物,在整個冰期都生活在亞洲、歐洲和美洲大陸。 更新世晚期,距今約2萬年前,現代人類經白令海峽進入美洲。最新理論認為,人類帶到美洲大陸的疾病導致猛獁等大型哺乳動物滅亡,而人類獵手也可能使這一過程加速。

更新世北極熊與短面熊大小比較更新世北極熊與短面熊大小比較

在整個更新世,化石亞種大熊貓分布相當廣泛,幾乎遍布中國東部和南部,北至北京周口店,南至台灣島及緬甸、越南、泰國北部。當時的大熊貓與劍齒虎、劍齒象以及北京猿人、南方猿人一起生活,構成典型的更新世大熊貓──劍齒象動物化石群。就在更新世中晚期,秦嶺及其以南山脈出現大面積冰川等自然環境的劇烈變化,特別是在距今約1萬8千年前的第四紀冰期之後,大熊貓──劍齒象動物群衰落,大部分動物滅絕,僅留下無數化石表明它們曾經存在。北方的大熊貓絕跡,南方的大熊貓分布區也驟然縮小,進入歷史的衰退期。

海洋動物

更新世時,由於海平面下降,珊瑚和其它造礁動物都受到影響,並且由於全球的氣溫較低,寒帶水鳥和海洋哺乳動物的分布範圍比現在要大得多。如今這類動物僅見於極地水域。

人類

據生命演化的歷史,第四紀是人類經歷了早期猿人、晚期猿人、早期智人、晚期智人階段,進入迅速發展的時代。在更新世晚期,大約2萬年前現代人類通過白令海峽進入美洲。更新世的幾個人屬種類中,智人適應能力最高,也是進化最成功的一種。它們可能已經具有了比較複雜的語言和文化。現代人類所屬的人種就是智人。

舊石器

地球歷史上的更新世和考古學上的舊石器時代相當。根據動物群的性質、堆積物的特點和其他環境變化的因素,可以把更新世再劃分為早、中、晚3期。一些學者將早更新世的起訖,定在距今300萬至100萬年,相當於舊石器時代早期的最早階段;中更新世定在距今100萬至10萬年,相當於舊石器時代早期的中、後階段;晚更新世定在距今10萬至1萬年,包括了舊石器時代的中期和晚期,在中國又以距今4萬年作為晚期的起點。另外一些學者則提出,更新世大約從距今240萬年開始;早、中更新世的界限為距今約73萬年;中、晚更新世的界限為距今約12.8萬年或晚一些。

滅絕原因

冰河帝國

在距今2萬年到1萬年前的某段時期,歐亞大陸北部、大洋洲、美洲馬達加斯加的數十種大型動物走向滅絕,北美遭受的打擊最為嚴重,70%的大型哺乳動物在距今大約1.1萬年前突然消失。這些大型動物的消失,一直是科學家爭論的話題。但據《新科學家》2008年的報導,俄羅斯生物學家正在構想有可能在某一天再現更新世的面貌,他們在俄羅斯西伯利亞修建一座“更新世公園”,希望以此來說明氣候突變不應該是更新世大型動物滅絕的元兇。

大多數人認為,更新世末期冰河時代的消退引起氣候和植被的劇烈變化,寒冷、乾旱的草地讓位於溫暖濕潤的苔原和森林,大型草食類哺乳動物無法適應生態系統的這種劇變,於是走向末路。隨著大型草食動物的消失,依靠捕食這些動物的大型肉食動物也隨之很快滅絕,包括劍齒虎和洞穴獅子。

還有一種理論將動物滅絕的責任歸罪於智人(現代人的學名)的大肆捕殺。這種“閃擊式捕殺假說”的支持者認為,動物的滅絕和早期現代人大舉遷向受影響的地區並非巧合,這些外來的智慧型動物利用手中的石制標槍和“協同作戰”的圍捕方式,大肆捕殺行動緩慢的獸群。北美洲的動物損失最為嚴重,當地人類獵手在距今1.5萬年到1萬年前穿過白令大陸橋,尋找動物資源豐富且尚未遭到屠宰的大陸。

觀點

氣候突變

俄羅斯科學院東北科學站設在薩哈共和國的切爾斯基伊,茲莫夫是這裡的主管,尤其對更新世末期西伯利亞東北部的動物滅絕現象感興趣。他堅持認為“閃擊式捕殺假說”是有說服力的,認為自己可以通過實驗證明,氣候突變不應為動物滅絕負責。

晚更新世人類牙晚更新世人類牙

在更新世晚期,西伯利亞東北部是世界上最大的生態系統的一部分,這個生態系統從歐洲西部跨越白令海峽一直延伸到加拿大;從北極一直延伸到中國北部,約占地球大陸總面積的一半。這些地區大部分被冰川重複侵襲,西伯利亞東北部至今仍殘留著大量無冰地帶。由於冰川運動,寒冷乾旱的遼闊草原和起伏的草地開始出現大量成群的食草動物,例如長毛象(猛獁)、野牛、麋鹿、多毛犀牛、氂牛、賽加羚羊、馬、馴鹿、麝牛和駝鹿。茲莫夫將這一生態系統稱為“長毛象草原”。

長毛象草原在距今大約1萬年前突然消失,絕大多數大型動物滅絕———只有馴鹿和駝鹿倖存下來,提供食物的草地也隨之突然消失,取而代之的是森林和苔原。到底是什麼導致這場災難呢?茲莫夫認為,首先是由於人類的大肆捕殺,動物開始滅絕,動物的滅絕又引發地貌變化。換句話說,維持長毛象草原正常運轉的是草食動物,而不是其他生物。它們啃食牧草,排泄的糞便讓土壤更加肥沃,不斷“踐踏”苔蘚和灌木叢,成群的草食動物有效阻止了苔蘚的蔓延。

茲莫夫指出,今天的中非大草原就是一個很好的例子,證明成群的大型草食動物能夠維持草原生態系統的正常運轉。他說:“雖然我們沒有親眼目睹人類如何在北西伯利亞消滅大型動物,也沒有找到直接的證據,但那裡的氣候突變不應該是這些動物滅絕的元兇。好好想想吧,人類到底消滅了多少物種,我們懷疑長毛象草原生態系統也是被我們的祖先破壞掉的。”

茲莫夫認為,更新世末期的氣候突變沒有一次造成植被變化。

茲莫夫表示,有很多理由讓我們相信單是氣候改變不能解釋“長毛象草原”為什麼突然消失。首先,更新世末期的氣候突變並不是一次性的。從冰冷乾旱到溫和濕潤,類似這樣的變化在冰河時期發生了無數次,但沒有一次造成植被變化,以至發生草食動物滅絕的災難。此外,據最近的碳14測年數據顯示,某些大型哺乳動物在更新世末期依然倖存下來。直到大約4000年前,長毛象還生活在東西伯利亞海的弗蘭格爾島,而這也恰恰是人類首次登上這塊土地的時間。這很自然地讓人將人類登島與長毛象滅絕聯繫起來。

在阿拉斯加,野生氂牛在更新世末期也存活了很長時間,直至人類獵手開始“大清洗”行動。茲莫夫說:“當地的長者現在還講述著祖先如何享受氂牛肉的故事。”阿拉斯加已成功再引入野牛。同樣,在過去的100年左右時間裡,麝牛也完成從冰冷乾旱的加拿大北極島嶼到溫暖濕潤的阿拉斯加的遷居,種族開始興旺。茲莫夫認為,所有這些現象說明,更新世的動物完全能夠適應溫暖濕潤的氣候,只要沒有被捕殺的危險,它們就可以成長、繁衍下去。

公園

新世公園。

茲莫夫並不滿足於用空想方式為氣候突變作無罪辯護。他希望將“閃擊式捕殺假說”付諸實踐,用科學實驗加以證明。道理很簡單:如果動物滅絕是由人類大肆捕殺造成的,人們就可以利用相反的方式“贖罪”;如果草食動物能夠幫助維持長毛象草原生態系統,人們可以通過再引入讓這個生態系統重新興旺起來。

更新世公園規模還很小,只有一個50公頃的牧場,裡面有6匹馬、3頭駝鹿。茲莫夫承認:“你很難將這么小的區域稱為一個生態系統。”但他表示,他的小組正在修建一個1600公頃的牧場,周圍架設了結實的護欄,可以容納300隻到400隻動物。如果按計畫進行,公園在將進入下一步發展階段,為長毛象生態系統中依然存活的大型草食動物或是它們的近親———修建新的牧場。首批將引入20匹馬和20頭馴鹿。茲莫夫還一直努力引入加拿大森林野牛,這種野牛與已滅絕的草原野牛血緣關係。麝牛和駝鹿將成為下一批居民。

出版的《公共科學圖書館—綜合》(PLOS ONE)上,刊發了中科院古脊椎動物與古人類研究所副研究員吳秀傑等人的一篇論文。通過對中國更新世晚期許家窯(也叫侯家窯)古人類的研究,研究人員指出更新世人類具有異常高的罕見疾病發病率,為探究更新世古人類絕滅或被替代的原因提供了新證據。

許家窯人類化石,被發現於河北省張家口市陽原縣侯家窯村西側的長形溝,地質時代推斷為晚更新世較早時期,距今10.4萬年到12.5萬年之間。

此次報導的個體,為許家窯11號化石標本,屬於一個成年人的雙側頂骨中後部殘片。這件標本有一個不同尋常之處:骨壁後方有一個很明顯的、兩厘米左右的異常穿孔。這一不同尋常之處,吸引了研究人員的注意。在排除了創傷等其他原因後,鑑定結果顯示,穿孔為一種罕見的巨頂孔病症。巨頂孔病,是先天形成的血管系統異常,許家窯11號標本是首次在更新世古人類中發現的巨頂孔病例。

新華網鄭州3月7日電(記者桂娟)洛陽市文物考古研究院日前在孫家洞遺址發現中更新世時期古人類化石,這也是河南境內首次在洞穴中發現中更新世直立人(猿人)化石,為東亞地區人類起源及演化研究提供了重要材料。

河南省文物局邀請中國科學院古脊椎動物與古人類研究所、中國社會科學院考古研究所、北京大學等相關專家學者赴現場考察座談。專家認為,出土的古人類人牙化石層位明確可靠,保存完好,同意將其定為“直立人欒川種”,簡稱“欒川人”。

孫家洞舊石器遺址位於欒川縣伊河南岸的一個崖頭之上,此次發掘出土了古人類化石、石製品、河卵石以及豐富的動物化石、動物糞便化石等。

洛陽市文物考古研究院院長史家珍介紹說,尤為重要的是發現6顆古人類牙齒,其中有2顆為幼年個體的牙齒、1顆門齒和3顆臼齒,且包括2個殘破的牙床。整體來看,牙齒保存比較完整,磨耗得不是很厲害,有的甚至是幼年個體,牙齒還在牙床中沒有長出來,無論是大小,還是咬合面的形態,保存下來的形態學信息清楚。

河南省文物考古研究所研究員李占揚說,從出土化石的種類看,欒川人的年代應與北京猿人相當,屬於地質時代的中更新世。假如這個遺址和周口店北京猿人遺址是同期的話,北京猿人遺址最高測年距今73萬年,欒川人的測年可能不晚於北京猿人,如果這樣,中原地區有古人類生存的歷史就大大提前了。

更新世更新世

中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員高星認為,雖然中更新世直立人階段的化石在中國、世界各地均有所發現,但實際上材料非常少,很多時段、很多區域都是空白。孫家洞遺址的發現不僅填補了中原地區的空白,還會使人類鏈條變得更加完整,更加重要的是,這批材料信息非常豐富、確鑿,學術價值十分明確。

專家認為,孫家洞遺址出土了幾十種脊椎動物化石,有望成為中國境內重要的動物化石群之一,這對研究中國第四紀古生物的演化,古氣候環境的變化等都有著十分重要的意義;欒川地處中國南北地理分界線附近,對於研究中國中更新世時期該過渡區域動物群的種類及特徵有著重要作用,同時為動物地理區系演化及古氣候環境變遷提供重要信息。

據李占揚研究員介紹,直立人俗稱猿人,非洲、亞洲和歐洲都有直立人化石出土,大家最熟悉的如北京猿人,也叫直立人北京種。直立人生活階段,是從200多萬年前到20萬年前左右,屬於地質年代的更新世,主要分布在中更新世。

地質時代百科


地質年代參照表

宙|宙年代開始
百萬年前(GSSP)
主要事件
顯生宙新生代新近紀全新世0.011430 ± 0.00013人類繁榮
更新世1.806 ± 0.005冰河時期,大量大型哺乳動物滅絕
人類進化到現代狀態
上新世5.332 ± 0.005人類的人猿祖先出現
中新世23.03 ± 0.05
古近紀漸新世33.9 ± 0.1大部份哺乳動物目崛起
始新世55.8 ± 0.2
古新世65.5 ± 0.3
中生代白堊紀99.6 ± 0.9恐龍的繁榮和滅絕
白堊紀-第三紀滅絕事件,地球上45%生物滅絕
有胎盤的哺乳動物出現
侏羅紀199.6 ± 0.6有袋類哺乳動物出現
鳥類出現
裸子植物繁榮
被子植物出現
三疊紀251.0 ± 0.7恐龍出現
卵生哺乳動物出現
古生代二疊紀299.0 ± 0.8二疊紀滅絕事件,地球上95%生物滅絕
盤古大陸形成
石炭紀359.2 ± 2.5昆蟲繁榮
爬行動物出現
煤炭森林
裸子植物出現
泥盆紀416.0 ± 2.8魚類繁榮
兩棲動物出現
昆蟲出現
種子植物出現
石松和木賊出現
志留紀443.7 ± 1.5陸生的裸蕨植物出現
奧陶紀488.3 ± 1.7魚類出現;海生藻類繁盛
寒武紀542.0 ± 1.0寒武紀生命大爆炸
元古宙新元古代埃迪卡拉紀630 +5/-30多細胞生物出現
成冰紀850發生雪球事件
拉伸紀1000羅迪尼亞古陸形成
中元古代狹帶紀1200
延展紀1400
蓋層紀1600
古元古代固結紀1800
造山紀2050
層侵紀2300
成鐵紀2500
太古宙新太古代2800第一次冰河期
中太古代3200
古太古代3600藍綠藻出現
始太古代3800
冥古宙早雨海代地球上出現第一個生物---細菌
酒神代古細菌出現
原生代地球上出現海洋
隱生代地球出現

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