古代粪便帮助考古学家了解中西部城市的消亡

中西部曾是墨西哥以北最热闹的地方。1250 年，位于密西西比河对岸、与现代密苏里州圣路易斯相望的卡霍基亚定居点的人口比伦敦还多。但在 100 年内，该地区基本被废弃，而这种废弃的原因仍然是个谜。现在，古老的粪便分子正在帮助科学家了解当时的气候变化可能在卡霍基亚的灭亡中扮演了怎样的角色。

去年，一个由气候学家和考古学家组成的团队分析了伊利诺伊州西部马蹄湖底部的沉积物，卡霍基亚人就住在那里。通过将每层沉积物中存在的粪便分子数量与表示干旱和洪水的环境指标进行比较，该团队能够更好地了解古代气候变化（例如干旱和洪水时期）如何导致人们要么搬到该地区的高地，要么一起离开卡霍基亚。他们的研究结果于昨天发表在《美国国家科学院院刊》上。

历史上，气候科学和考古学是分开进行的，环境事件与当时人口之间的关联是通过比较来自同一地区但并非完全相同地点的两组数据集得出的。例如，科学家从湖泊样本中获取气候数据，但从留在陆地上的文物中获取人口数据。这为大量猜测铺平了道路。

在这种情况下，两个学科的科学家从同一样本中获取了各自的信息，这既新颖又至关重要，在这种情况下，可以正确地得出人类与环境变化之间的相关性。

“之前对卡霍基亚的研究基于柱洞和烧焦的木材等考古遗迹确定了人口下降的时间，但气候数据则基于与考古遗迹无关的树木年轮和湖心样本，”加州州立大学长滩分校古气候学家、这项研究的合著者洛拉·史蒂文斯 (Lora Stevens) 说道。“与考古数据和气候数据相关的日期都存在不确定性，这降低了我们在将这些记录匹配在一起时的信心。我们的记录，从洪水到干旱再到人口下降，都来自同一个湖心样本，因此我们知道人口下降与这些环境压力因素之间的确切关系。”

气候科学家长期以来一直使用湖泊岩心来研究环境事件。史蒂文斯和 AJ 怀特是加州州立大学长滩分校的研究生，他们领导了这项研究，也是论文的合著者，他们检查了湖泊的沉积物，这些沉积物揭示了不同时期水体的充盈程度，这将有助于他们确定是否有干旱期之后发生洪水。与此同时，考古学家观察了同一样本中粪便分子化石的数量：沉积物中的粪便越多，意味着当时生活在那里的人越多。湖边居住和排便的人越多，流入水中的粪便就越多，人类肠道分子在卡霍基亚人口最多时期形成的湖泊沉积层中出现的可能性就越大。

通过综合分析这两份记录（沉积层和粪便分子化石），科学家们推断，夏季降雨量减少的时间与卡霍基亚人口开始减少的时间大致相同。“卡霍基亚人受到如此严重影响的原因之一是他们对玉米的依赖。当群体和社会变得专业化时，他们就更容易受到伤害，”史蒂文斯说。

由于密西西比人（居住在卡霍基亚的人们）严重依赖玉米，多年的干旱可能迫使他们从卡霍基亚地区迁往可以种植更多粮食的地方。应对这种环境压力的做法在 800 年后仍然引起人类的共鸣。

“在古代世界，人们可以迁移到其他资源更丰富的地方，”威斯康星大学麦迪逊分校人类学家、这项研究的合著者西塞尔·施罗德 (Sissel Schroeder) 表示。“在现代世界，我们面临同样的压力，但要找到尚未被人类占领的资源丰富地区变得越来越困难。”

据史蒂文斯说，卡霍基亚在当时是一个很先进的城市，就像我们今天一样，这就是为什么他们能够种植玉米，以及为什么我们能够为在水资源匮乏的地区建造的城市提供水源。

“记录显示，美国曾经历过几乎所有地区同时受灾的特大干旱。当这种情况发生时，如果到处都缺水，那么我们能否将水从北向南或从东向西调动都毫无意义，”史蒂文斯说。

由于全球人口越来越意识到并越来越担心我们将如何适应自身的气候变化，施罗德和史蒂文斯都希望看到气候科学家和人类行为研究人员之间有更多的合作。

“我认为它让我们了解了一座已经面临气候变化后果的城市的长期趋势，”施罗德说。“考古记录可以告诉我们人类是如何应对的，以及他们是如何恢复的。”