信息Bzj

图7危地马拉Peten Peten- itza湖岩心经过平滑的5点运行平均值，氧同位素(518O)记录与14C年b.p.进行了对比，并基于两种腹足类动物(Cochliopina sp.和Pyrgophorus sp.)和两种介形虫(Cytheridella ilos-vayi，(实线)和Candona sp.，(开圈)。(摘自Curtis, J. H.， et al.(1998)，经允许。)

等人，1994年)，扎卡普盆地，约1000 14C B.P.(公元1020年)(梅特卡夫，1995年)。

6.1.3.安第斯高原

我们关注的是玻利维亚Altiplano地区(图3)，它围绕着的的喀喀湖南部盆地(Lago Wiñaymarka)(南纬16°20′，西经68°50′)(图2a和2b)，位于北纬3800 - 4200米之间。raybet雷竞技最新的的喀喀湖流域的气候条件给安第斯的农民们带来了特殊的挑战。在的的喀喀湖盆地边缘海拔很高(-5100米)的山峰上，年平均气温<0°C就妨碍了农业的发展(Roche等，1992年)。的的喀喀湖的面积(8560平方公里)和体积(-900 X 109立方米)(Wirrmann, 1992)及其相对温暖的水温(10°-14°C)对流域产生了深远的热效应，有助于将湖周围的年平均温度维持在7°- 10°C之间(Roche et al.， 1992)。尽管如此，该湖附近的月平均最低气温在7月份，约为1.8°C。在南方的冬天，农作物有夜间结冰的危险。

长期以来，整个的的喀喀湖盆地的年降雨量平均约为758毫米/年，但在空间上变化很大，并受到湖泊效应和地形的影响(Roche等，1992年)。数值范围从远离湖泊的-500毫米/年到水体上的>1000毫米/年。降水的高原主要来源于东北风风将亚马逊盆地的潮湿空气输送到东部科迪勒拉山脉。降雨具有很强的季节性，潮湿期集中在1月，从12月延伸到3月。6月是旱季的中期，旱季从5月持续到8月。季节性降雨在安第斯高原的降水与北半球玛雅低地的降水时间不一致。Altiplano地区的年降水量变率最好用4个月的雨季(70%)、4个月的旱季(5%)和两个中间的2个月期间(25%)输送到的的喀喀湖盆地的年降雨量的百分比来表示(Roche et al.， 1992)。月平均蒸散量超过3月至12月的平均降雨量，导致土壤水分亏缺和盐渍化(Binford et al.， 1997)。

高原地区的年际气候变化表raybet雷竞技最新现为年降水量，而年降水量受夏季强度的控制季风环流， ITCZ的位置，以及厄尔尼诺Niño/南方涛动(ENSO)事件。强厄尔尼诺Niño年与Altiplano地区的干燥条件有关(Roche et al.， 1992)。的的喀喀湖自1914年以来一直在秘鲁的普诺测量水位。虽然湖泊阶段和降雨之间的关系有些混乱的输入冰川融水在美国，湖泊水位可以很好地代表降雨量，并说明降水量的年际变化。Río Desaguadero的湖泊流出河床高度为3804米，测量期间(1914-1989年)的湖泊平均水位为-3809米。在测量期间的最低阶段是在1943年，比1986年测量的最高阶段低6.37米。20世纪30年代中期至40年代中期，湖面下降了近5米(Roche et al.， 1992)。降雨量和湖泊水位的快速变化给流域的农民带来了问题。作物在干旱时期得不到足够的水分，但在潮湿时期就会腐烂或被淹死。此外，广阔的近岸可耕种平原被淹没或暴露在仅几米的湖面上(图8[见颜色插入])。富含离子的湖水(电导率= 1400 ^S/cm)在干旱时期退缩，留下土壤上覆盖着盐。

Altiplano地区多岩石的高地土壤缺氮(Binford et al.， 1996)，在陡坡上容易受到侵蚀。由于固氮作用(Biesboer et al.， 1999)，垄沟淤泥和间歇性淹没土壤的总氮含量较高(Bin-ford et al.， 1996)。蒂瓦纳库人建造凸起的农田是一种同时解决治水、冻结、土壤肥力和盐碱化问题的战略。在卡塔里盆地和蒂瓦纳库山谷联合的史前凸起的田地覆盖了130平方公里(Kolata和Ortloff, 1996)，证明了这种集约化农业实践的有效性。广泛的使用和长期的持久性(约。

公元600-1100年)这种农业技术的发展证明了它的重要性。

在更新世晚期，14C . 13000 - 12000 B.P.(公元前13500 - 12050年)，的的喀喀湖比现在更深更新鲜(P. Baker，个人交流)。广泛的古湖泊，或称陶卡阶段，是由于Altiplano地区降水增加了30-50% (Hastenrath和Kutzbach, 1985)。在公元前1.2万14摄氏度左右，干涸趋势开始，喀喀湖的水位因此下降了85米(Seltzer et al.， 1998)。湖Wiñaymarka基本上是干燥的，只留下分散的，充满水的洼地。低阶段持续到约3600年14C B.P. (1930

(Mourgiart et al.， 1995;Wirrmann等人，1987,1992)。从晚更新世到全新世中期的研究也推断出E/P的增加趋势冰川退缩和更高的雪线(Seltzer, 1992)，以及东部科迪勒拉山脉的湖泊沉积物记录(Abbott等人，1997b)。正如日照强迫所预测的那样，安第斯高原的长期水分可用性历史与北半球玛雅低地的条件不一致。

全新世晚期的的的喀喀湖水位的变化是从对湖泊沉积物岩心的古湖泊学研究中推断出来的，并可作为对过去-350014C年间高原水分可用性的代理估计。在整个Winaymarka湖的6个地点采集了岩心(图2)。提取的湖泊沉积物来自海拔3804米的湖泊出口以下-0.5至14.5米的海拔高度。湖泊阶段的重建基于岩心的岩石地层和在侵蚀表面附近发现的腹足类贝壳和莎草(Schoeno-plectus tatora)瘦果上的60个AMS14C日期(Abbott et al.， 1997a)。的的喀喀湖的硬水湖年代测定误差显示为约250年(Abbott等，1997a)，该值从使用CALIB 3.0校准日期前的14C年龄中减去(Stuiver和Reimer, 1993)。

从Winaymarka湖收集的所有岩心都显示了覆盖在灰色粘土土壤上的层状湖泊沉积物(Binford et al.， 1997)。下伏的粘土沉积是由灰化作用形成的，这意味着土壤是在缺氧、渍水条件下发育的。这一结论得到了在粘土/有机沉积物边界存在的滨海S. tatora瘦果的支持(Abbott等，1997a)。在所有6个取心点，在漫长的低期期之后，湖相沉积开始于公元前3560年至3160年14C B.P.(公元前2030-1420年)(Binford et al.， 1997)。湖泊水位上升的时间与Wirrmann等人(1987)的早期发现一致。在全新世晚期湖泊水位上升到目前的高水位之间，有四次湖泊水位下降的干旱期(图9):2900-2800、2400-2200、2000-1700和900-500卡B.P. (Abbott et al.， 1997a)。

在全新世早期和中期，由于普遍的干旱条件，高原地区的河岸农业被排除在外。大约在公元前1raybet雷竞技最新500年(公元前3210年至公元前14年)，随着气候的改善，Chiripa文化在盆地中出现。大约在公元前400年，蒂瓦纳库文明开始发展，并在公元600年建立了高地耕作。农业技术在公元800年在该地区广泛传播，并一直持续到约公元1150年的蒂瓦纳库崩溃。高地地区的考古发掘表明，该技术在公元1150年之后就被废弃了，这与Lago Winaymarka的沉积物记录中记录的Altiplano的干旱条件相吻合(Kolata和Ortloff, 1996) (Abbott等人，1997a;Binford et al.， 1997)和秘鲁Quelccaya冰帽的冰芯记录(Thompson et al.， 1985)。

在蒂瓦纳库四世晚期和蒂瓦纳库五世前后

图9 Winaymarka湖在过去3600年的水位记录相对于里约热内卢Desaguadero(3804米)的出口标高绘制。文化序列是在公元前/公元尺度上绘制的，以显示与湖面曲线的相关性。从公元600年到1150年，Ti-wanaku凸起的田地被广泛使用。随着有记录以来最后一次低水位事件的发生，农田被废弃，种群数量减少。(修改自Abbott et al.， 1997。)

图9 Winaymarka湖在过去3600年的水位记录相对于里约热内卢Desaguadero(3804米)的出口标高绘制。文化序列是在公元前/公元尺度上绘制的，以显示与湖面曲线的相关性。从公元600年到1150年，Ti-wanaku凸起的田地被广泛使用。随着有记录以来最后一次低水位事件的发生，农田被废弃，种群数量减少。(修改自Abbott et al.， 1997。)

ods(公元600-1100年)，Catari盆地和Tiwanaku山谷的密集人口中心建立在高地复合体附近。在国家崩溃后，少量人口分散在土地上，与凸起的田地没有明显的关系(Kolata, 1993)。由于农业崩溃，人口数量下降(Ortloff和Kolata, 1993)，此后，蒂瓦纳库居民和后来的印加人口依赖于梯田还有平地种植。

高原地区长期的干旱状况持续了一个多世纪，对农田农业产生了负面影响。作物种植表面的低直接降雨使土壤湿度超过永久萎蔫点。地下水补给的缺乏减少或消除了流入灌溉农田之间沟渠的泉水和溪流的水流，加剧了作物面临的干旱状况。此外，管状干燥也失去了防冻固氮的效果。如果没有持续的冲洗，农田也容易发生土壤盐碱化。

6.1.4.raybet雷竞技最新环加勒比地区的气候强迫

对热带大西洋年际降水变率的现代研究表明，湿润年与年度周期的增强有关，这是由比正常夏季更大的北方驱动的

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图10 (a)过去20000历年玛雅低地(20°N)夏季(8月)和冬季(2月)日照曲线。(b) Ti-wanaku地区(15°S)近20000年来夏季(2月)和冬季(8月)日照曲线。数值来自Berger和Loutre(1991)。(c)北纬20°和南纬15°的季节日照差(夏季减去冬季)，说明了北纬20°和南纬15°之间季节日照的长期趋势北半球和南半球热带地区不一致。自更新世末期以来，20°N的季节性最大出现在全新世早期，而15°S的季节性最大出现在近千年。

图10 (a)过去20000历年玛雅低地(20°N)夏季(8月)和冬季(2月)日照曲线。(b) Ti-wanaku地区(15°S)近20000年来夏季(2月)和冬季(8月)日照曲线。数值来自Berger和Loutre(1991)。(c) 20°N和15°S的季节日照差(夏季减去冬季)，说明北半球和南半球热带季节日照的长期趋势不一致。自更新世末期以来，20°N的季节性最大出现在全新世早期，而15°S的季节性最大出现在近千年。

ITCZ和亚速尔-百慕大高压的迁移(Hastenrath, 1984)。因此，当亚速尔-百慕大高赤道一侧的海平面压力(SLP)较低时，就会出现湿润年信风是北纬10°至20°之间的海温sts变暖，辐合和云量增强(Hastenrath, 1984)。当年度周期减少时，就会出现干旱年，与前面描述的条件相反(Hastenrath, 1984)。Hodell等人(1991)认为，海地Miragoane湖稳定同位素记录的长期E/P变化是由太阳日晒的或位强迫(Milankovitch)变化驱动的，而太阳日晒变化反过来又控制了年度周期的强度。季节性日照的长期变化(图10)可能解释了晚更新世干燥和全新世早期湿润的一般模式circum-Caribbean．在México湾和加勒比地区，包括海地(Hodell et al.， 1991)的古湖沼学研究记录了干燥的晚更新世到较潮湿的全新世早期的过渡(Hodell et al.， 1991);Yucatán, México (Hodell et al.， 1995;white -more等人，1996);危地马拉(Leyden et al.， 1994);委内瑞拉北部(Bradbury等人，1981;莱顿,1985);佛罗里达州(Watts和Hansen, 1994)。然而，轨道强迫并不能完全解释磁场

晚更新世的干旱程度推断(Hodell et al.， 1991)，也不是全新世早期潮湿条件的突然出现(例如，Leyden et al.， 1994)。

米兰柯维奇迫使也被认为是全新世晚期年周期强度降低和随之而来的干燥趋势的原因(图10)。海地Miragoane湖报告了全新世晚期加勒比地区干旱的经验证据(Hodell et al.， 1991);Chichancanab, Yucatán Peninsula, México (Hodell et al.， 1995);以及委内瑞拉北部的瓦伦西亚(Bradbury et al.， 1981)。然而，年周期强度的逐渐减弱，不能解释Miragoane湖(Hodell et al.， 1991)和Chichancanab湖(Hodell et al.， 1995)的518O记录所记录的大约3400-3000 bbp的干燥条件的迅速出现。此外，轨道强迫不能解释在全新世晚期如此明显的十年至百年E/P波动古气候记录raybet雷竞技最新来自米拉古纳湖、奇干卡纳布湖和蓬塔拉古纳湖(柯蒂斯等人，1996年)。其他尚未解释的，强迫的因素是造成公元9世纪的玛雅农业学家遭受了如此毁灭性的后果的这种短期的水分可利用性变化的原因吗

6.1.5.raybet雷竞技最新安第斯高原的气候强迫

自更新世晚期以来，的的喀喀湖水位的长期变化是由日晒力驱动的，日晒力影响了年降雨量和降水量冰川推进和撤退。Altiplano北部的潮湿条件与玻利维亚高压有关，它是在冬季对流降水的结果南半球夏季(Aceituno and Montecinos, 1993;Lenters和Cook, 1997)。近日点发生在南半球的冬季(7月)，大约在公元前7500年(8450 14C B.P.)，相对于现在，季节性减弱了(Berger, 1988;Kutzbach和Guetter, 1986)。Abbott等人(1997b)认为，8450 14C B.P.的夏季日照减少和冬季日照增加将导致夏季更冷冬季更暖，大陆水汽输送减少，E/P净增加，后者主要是由降水减少引起的。Altiplano的夏季低日照持续时间约为10,000-7600 14C B.P.(公元前9160-6420年)(图10)。同样，在同一纬度，6月至8月的最高日照出现在约11000 -6600 14C B.P.(公元前11000 -5500年)，这可能导致冬季旱季冰川消融加剧。夏季降水减少和冬季冰川冰消失增加的共同作用导致了高原的冰消和全新世中期的干旱期(Abbott等人，1997b)。

在过去的-8000年历年里，Altiplano的南部冬季日照减少，夏季日照增加(图10)。较高的夏季日照伴随着较大的降水，这可以解释湖湖的填充Wiñaymar-ka约3600 14C B.P.。然而，轨道强迫并不能解释湖在过去三千年中所经历的水平衡的突然变化。湖泊水位已被证明与降雨量相关，在El Niño事件期间，降雨量往往较低(Roche等人，1992;Binford和Kolata, 1996)。长期强烈的El Niño活动，建立了其现代周期性约5000 cal. B.P. (Rodbell et al.， 1999)，可能是记录的低林分的原因。

6.1.6.两半球间的相关性

自晚更新世以来，环加勒比和安第斯高原地区水分有效性的长期模式已经不相一致，即负相关。低海拔、环绕加勒比地区的遗址的特征是，在冰期晚期干燥，全新世早期和中期潮湿，在过去-3000年里总体干燥趋势。相比之下，安第斯高原在后期相对湿润更新世时期，陶卡阶段。在全新世早期和中期，随着高原的变干，Winaymarka湖发生了干燥。潮湿的条件可能早在450014c B.P.就已经恢复(Baucom和Rigsby, 1999)。日照可以说是驱动因素背后的力量总体趋势，假设夏季日照增加和季节性增加的时期伴随着各自半球的更高降雨量。尽管如此，北部和赤道以南可能受到地理特征或过程的影响，如森林覆盖、地形和冰川融化。

久坐不动的农业发展于大约3000年前，当加勒比海周围的气候变得干燥，高原地区的气候变得湿润时，这两个文化地区就有了兴趣。raybet雷竞技最新虽然农业定居主义可能不是对气候变化的直接反应，但环境条件和农业创新促进了这两个地区的人口增长和文化发展。raybet雷竞技最新在随后的几个世纪里，高原地区的耕地技术和梯田种植提高了作物产量，并使种植地表的可持续耕作成为可能。在玛雅低地，密集的耕作方式，如凸起的农田建设，梯田，也许还有树木栽培(Puleston, 1978)补充了刀耕火种的产量。在这两个地区，农业可能都处于国家层面的控制之下，因为密集型技术需要基础设施和有组织的劳动力。创新技术大大提高了该地区的自然农业潜力。这些技术，加上储存和长途贸易，可能保护了人类免受农业产量的轻微中断。

6.1.7.突发性气候变化raybet雷竞技最新与文化反应

突然但持续的干旱与玛雅的崩溃有关(Hodell et al.， 1995;Gill, 2000)和Tiwanaku培养(Binford et al.， 1997)。两个文化地区全新世晚期干旱事件之间的一般时间相关性已在前面作了评论。Curtis等人(1996)注意到，在蓬塔拉古纳沉积物核心中同位素确定的公元-600年至1400年的几个干燥时期(图6)与秘鲁Quelccaya冰芯中高、大(>0.63 ^m)微粒(灰尘)浓度时期相关。冰芯中高浓度的微粒是由于在初始抬升场地施工期间暴露的土壤的风沙运输(Thompson et al.， 1988)，以及干旱事件期间土壤和干燥湖泊沉积物的长途运输。

Chepstow-Lusty等人(1996)指出，秘鲁安第斯山脉中部(13°3′S, 72°12′W) Marcacocha湖冰芯的孢粉学和沉积学变化与来自Quelccaya和Huascarán的秘鲁冰芯记录相关(Thompson et al.， 1989,1995)。这表明这些气候变化是区域性的。公元600年至700年间，泥沙和木炭流入马卡查湖，这可能与1500年的奎尔卡亚冰芯记录中公元620年记录的一次重大沙尘事件有关。奎尔卡亚冰芯显示了公元920年的第二次尘埃事件，这标志着公元1000年至1400年间普遍存在的干燥、温暖条件的开始中世纪暖期(MWP) (Lamb, 1982)。这段干旱期与蒂瓦纳库农业的衰落有关(Ortloff和Kolata, 1993;Binford et al.， 1997)。在Mar-cacocha，公元1040年之后Alnus的建立记录了这一气候事件。15000年Huascarán记录中的一次沙尘事件发生在2000年前，与Marcacocha剖面上的粉质、富含木炭的层有关，这是由洪水和河岸农业的影响造成的。在Quelccaya和Huascarán，相对枯竭的S18O值反映了小冰期(公元1490-1900年)。在Marcacocha，这段凉爽的时期以Alnus的下降为标志。Lago Wiñaymarka (Binford et al.， 1996)的D核介形类(Limnocythere)壳在公元1400年至1800年间测量的相对耗尽的S18O值也反映了LIA。

Chepstow-Lusty等人(1996)也指出，Marcacocha核的变化与剖面中记录的事件相关湖Chichancanab、墨西哥。在玛雅晚期前经典时期(公元前300年-公元250年)，大约公元1年，Chichancanab岩心出现了一段干旱时期，表现为高石膏浓度、相对富集的S18O值和甲形类类群的变化(图5)。Yucatán的这段干旱时期与Marcacocha富含碳的粉质层沉积同时发生，在此之上，适应寒冷的Plantago spp.得以建立。九世纪Yucatán半岛的干旱事件可能与秘鲁的变暖有关，这反映在公元1040年阿尔努斯略微延迟的扩张上。如果这些发生在赤道两侧遥远地点的气候事件被证明是同步的，这将表明全球范围内的大气和海洋领域的破坏。

在赤道南北的热带地区，气候干燥和文化崩溃之间的时间相关性给古气候学家和人类学家都提出了令人着迷的问题。这些数据表明，农业生产的气候阈值可能被超过，对人类造成灾难性后果。最近的古环境研究表明，全新世期间的气候意外，即显著的十年至百年气候变率，比以前认为的更为普遍(oraybet雷竞技最新verpeck, 1996)。古气象学家必须准确确定全新世晚期气候变化的日期，评估其原因，raybet雷竞技最新评估受影响地区的地理范围，确定干旱事件期间水分可用性的定量减少，并调查人类活动(如森林砍伐)在加剧气候变化影响方面的作用。社会科学家必须研究使文化抵抗或易受气候变化等环境扰动影响的因素。raybet雷竞技最新Sheets(2000)指出，简单社会比复杂社会更容易从环境压力(如火山爆发)中恢复过来。拥有国营贸易、农业、经济和其他设施的复杂社会，无法应对突如其来的、意料之外的环境扰动。玛雅文明和蒂瓦纳库文明建立了集约化的农业方法，克服了粮食生产的自然限制。这些技术提高了产量，促进了可持续性，使人口达到高密度，并创建了庞大的国家级基础设施。因此，集约化的农业方式可能最终导致了突然的、不可预测的气候变化所导致的文化崩溃。raybet雷竞技最新

来自玛雅低地和玻利维亚/秘鲁高原的古气候和考古信息为环境决定论的概念提供了新的启示。气候边缘的玛雅和蒂瓦纳库地区的水分有效性随着时间的推移有明显的波动，这表明过去的区域农业潜力不能通过使用现代气候变量来评估，而应该基于从古气候代用物推断的历史气候条件。raybet雷竞技最新古气候记录所揭示的十年至百年的E/P变化一定给前哥伦布时期的农业学家带来了严峻的挑战。raybet雷竞技最新根据记录在案的气候变化，文化的连续性为玛雅和蒂瓦纳库粮食生产系统的弹性和发展过程中的独创性提供了证据。研究人类与环境相互作用的多学科方法使我们能够证明，在高海拔的蒂瓦纳库地区和玛雅低地，长期干旱和文化崩溃之间存在强烈的时间相关性。干旱是这两个地区的主要压力源，导致了农业和随后的文化衰落。研究结果表明，文化的发展和生存深受环境条件的影响。

致谢

这项工作得到了美国国家海洋和大气管理局授予NA36GP0304, NA56GP0370和GC-95-174;美国国家科学基金会(NSF)资助ATM-9709314, DEB-9207878, DEB-9212641和BNS-8805490;国家人文捐赠基金R0-21806-88;以及国家地理学会的资助。我们感谢G. Seltzer的讨论，以及Sarah Metcalfe和Paul Baker对手稿的建设性和有益的评论。最后，我们非常感谢Vera Markgraf在委内瑞拉Mérida组织了出色的PEP 1会议，并邀请我们对本章做出贡献。

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