探索早期人类演化及其与气候环境变化的关系一直是古气候、古人类学领域的研究热点。前人在非洲东部地区开展的大量研究表明，更新世气候环境变化的长期趋势和/或气候环境变率可能对古人类演化产生了重要影响。然而，非洲以外早期人类活动的连续记录罕见，相关科学假说尚需进一步检验。近年来，我国科学家在中国黄土高原东南缘陕西蓝田县上陈剖面黄土-古土壤沉积中发现了早更新世以来的旧石器序列（Zhu et al., 2018），为重新评估非洲以外地区气候环境变化–人类活动的相互关系提供了契机。
太阳集团tyc539周斌副教授及其合作者利用有原位石器出土的上陈剖面黄土–古土壤沉积序列（图1），开展了黑碳、有机碳及其碳同位素组成，以及细菌膜脂化合物br-GDGTs等有机地球化学指标分析，重建了该地区~2.1–0.6 Ma间的气候和植被环境变化，并将之与该地点发现的石器记录对比，在上陈地区划分出了四个特征明显的气候–环境–人类活动阶段（2.1–1.8, 1.8–1.26, 1.26–0.9, 0.9–0.6 Ma）（图2）。
图1. 上陈剖面位于中国黄土高原东南缘、秦岭北部的蓝田地区，其他为文章中提及的遗址或研究剖面点(左图)；右图为上陈剖面照片（改自Zhu et al., 2018）
研究发现，自~1.26 Ma以来上陈地区的气候环境呈现长期冷干化 (图2c，f)、C4草本植物扩张趋势（图2d），而在中更新世转型期早期（简称MPT早期，~1.26–0.9 Ma）气候环境变率突然增高（如图2i-k所示，基于各指标记录插值后移动标准差的计算）。上陈剖面石器在MPT早期的突然消失表明，叠加于干旱化和C4草本植物扩张趋势的气候环境高变率可能导致了该地区此时期古人类的迁徙或灭亡。此外，通过比较0.9–0.6 Ma和1.8–1.26 Ma这两个阶段气候与石器变化，我们发现在气候环境变率均较低的情况下，长期干旱化及C4草地扩张趋势明显抑制了古人类活动的繁荣（图3中0.9–0.6 Ma石器明显变少）。
研究还发现，相距约20km的上陈与段家坡地区（图1左），具有几近一致的气候变化特征（图2e、2f），然而，两地的局域生态环境具有较大差异（图3e）。在早更新世时期，上陈地区更靠近河流，其地貌格局有利于斑块状森林-草原环境发育（图3f），丰富的食物和水资源可能吸引了古人类选择在此区域活动（图3g、h）。与黄土高原东北缘的泥河湾盆地对比发现，MPT早期的冷干化趋势导致了泥河湾古湖面积锐减，但这为古人类生活提供了更开阔的湖滨环境（图4e）。因此，尽管泥河湾古人类同样面临气候环境变率增高的生存压力，但在适宜的局域环境下，该地区古人类继续繁衍生息，且完成了石器技术的革新（图4c，d）（Yang et al., 2021）。
图2. 上陈剖面~2.1–0.6Ma气候环境指标记录（a-d, 及e、f中的绿点）、气候环境变率变化(i-k)及与深海氧同位素记录(g)、上陈石器序列（h）的对比
图3. 左图：上陈地区气候变化长期趋势及其驱动因素；右图：上陈及周边地区的植被环境及古生物、古人类活动情况
图4. 黄土高原东南缘上陈地区及东北缘泥河湾盆地气候环境变率变化与局域生态环境、人类活动关系
综上，本研究主要有两点创新性认识：1）首次检验了气候环境长期变化趋势及变率对中国区域早–中更新世古人类活动的影响；2）发现局域环境和地貌格局相对于区域气候对古人类活动具有区别且更直接性的影响。
相关成果以“Hominin Response to Oscillations in Climate and Local Environments During the Mid-Pleistocene Climate Transition in Northern China”为题，发表在地球科学国际权威Nature Index刊物《Geophysical Research Letters》上，太阳集团tyc539周斌副教授为第一作者及通讯作者，研究生王者、徐向春为共同第一作者。参与此项工作的还有太阳集团tyc539庞洋同学、Michael Meadows院士，澳大利亚詹姆斯库克大学的Michael Bird院士，陕西师范大学王斌副教授，及新加坡国立大学David Taylor教授。该研究受中国国家自然科学基金委重大项目（41991323）及面上项目（41977378，41977379）、中国科学院广州地球化学研究所相关项目（Y834019001）的资助，相关测试工作得到了太阳集团tyc539内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室、太阳集团tyc539表生地球化学教育部重点实验室及中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室的大力支持。
论文信息：Zhou, B., Wang, Z., Xu, X., Pang, Y., Bird, M. I., Wang, B., Meadows, M., Taylor, D. (2023). Hominin response to oscillations in climate and local environments during the mid-Pleistocene climate transition in northern China. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL104931. https://doi.org/10.1029/2023GL104931
