近日，国际权威期刊Nature Communications发表了题为“Arabian hydroclimate and hominin population dynamics over the last 500,000 years”的研究成果。该成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室姜兆霞教授团队及国内外合作者共同完成。周良博士后为论文第一作者，姜兆霞教授为论文通讯作者，由李三忠教授、西班牙纳瓦拉公立大学Juan Larrasoaña教授、澳大利亚国立大学Andrew Roberts教授、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所杨石霞研究员、南方科技大学刘青松讲席教授以及澳大利亚格里菲斯大学Michael Petraglia教授等共同合作完成。

在古人类“走出非洲”的扩散中，阿拉伯半岛是一个绕不开的地理节点。如今的阿拉伯半岛以广袤沙漠著称，它构成了非洲与欧亚大陆之间物种扩散的强大屏障。但在过去并非一直如此，考古遗迹与古湖泊、河流沉积物周期性的伴生出现，支持这样一种认识：轨道尺度季风降水增强的时期，湿地点缀的稀树草原景观遍布阿拉伯半岛，为古人类“走出非洲”提供了机会窗口。科学家将这些阶段称为“绿色阿拉伯”时期（Green Arabia periods，GAPs）。然而，随着近年来考古工作的深入，一些传统意义上的干旱期，如MIS 6和4等冰期阶段，同样发现了少量古人类活动遗迹存在，这对旧石器时代考古遗址及其环境气候背景的认知提出了挑战。厘清这一问题的困难在于，沙漠腹地的陆地记录并不连续，因为湖泊可能干涸，沉积物会被侵蚀，洞穴石笋也只有满足一定降雨条件才会生长。如果只依赖这些“碎片化”的地质载体，很难判断两个传统湿润期之间，究竟一直难以生存，还是曾有过短暂的有利阶段？

针对这一问题，姜兆霞教授团队将研究视角从陆地转向海洋，选取位于西赤道印度洋连续的海洋沉积岩心CJ02-08（图1），以期通过连续的区域风尘记录，重新审视气候与古人类活动的对应关系。该岩心位于现代阿拉伯风尘向海洋输运路径的下风向（图1），沉积物碎屑组分的Sr-Nd同位素组分特征支持其主要来源于阿拉伯半岛。综合环境磁学、漫反射光谱和元素地球化学等多种指标，包括赤铁矿（IRM_{1 T}@AF_{80 mT}）和针铁矿（I_Gt）含量，Mg/Al和Ti/Ca比值，构建了覆盖过去约50万年的高分辨率阿拉伯风尘记录。基于Min-Max归一化方法对这些独立的风尘记录进行标准化叠加，构建了一个更可靠、综合的阿拉伯半岛区域风尘指数（图2b）。通过与重建的源区化学风化强度（CIA和频率磁化率χ_fd%）、沉积物粒度（Zr/Rb）记录对比发现，赤道印度洋海洋风尘输入的变化主要反映了源区阿拉伯半岛干湿气候演化特征。

图1 CJ02-08岩心位置及印度洋夏季降水、风场及风尘通量空间分布图

这一连续的阿拉伯风尘指数揭示了过去50万年阿拉伯半岛的气候经历了多次干湿交替演化特征，识别出约480、410、330、315、245、205、125、105、80和10 ka左右的低风尘阶段（图2b）。它们多与北半球夏季日照量极大值、源区化学风化增强对应，支持非洲和印度夏季风环流深入半岛，降水和植被覆盖增加的解释。此外，这些低风尘时期还与已有石笋、古湖泊以及古人类化石和考古遗迹所限定的“绿色阿拉伯”时期具有良好的时间对应关系（图2）。通过对阿拉伯半岛古人类化石和考古遗迹记录的统计分析，过去约50万年间至少存在八次古人类向阿拉伯半岛定居的人口脉冲（图2f），每一次都对应风尘含量的降低。这些传统湿润期的扩散过程与区域气候变化紧密相关，西非季风、印度夏季风增强并向北扩展，造成阿拉伯、撒哈拉同步变绿，促成两个区域古人类种群之间的生物地理连通。湿润期海平面几乎与现代接近（图2a），非洲与阿拉伯之间始终有红海阻隔。因此，经西奈半岛进入黎凡特再抵达阿拉伯半岛的北部路线被认为是古人类在传统湿润期“走出非洲”的最可行路线（图3a）。

图2 多指标重建的风尘指数与阿拉伯半岛石笋、古湖泊和考古记录以及红海海平面对比

为了进一步评估“绿色阿拉伯”时期的环境生态承载能力，研究基于亚热带狩猎采集者人口模型与古气候模拟的降水-植被关系，对不同气候状态下阿拉伯半岛潜在的人口规模进行了粗略估算。结果显示，在约12.2-12.8万年前的末次间冰期，阿拉伯半岛大部分地区年降水量超过200 mm（图3a），估算潜在人口规模约为16.3万人；而在沙漠背景状态下，估算人口规模约为1.4万人，持续湿润期所造成的生态扩张可能使阿拉伯半岛古人类承载能力发生一个数量级以上的变化（图3）。这些数字仅为模型估算的潜在承载规模，并非当时真实人口的统计结果。但至少可以说明，传统湿润期内降水和植被变化，可能显著扩大古人类可利用的生存空间。

图3 阿拉伯半岛代表性湿润期和沙漠背景时期古降雨与植被带重建示意图

然而，在这些传统湿润期之间，古人类的活动并未就此隐匿，间断的陆地记录是否漏掉了冰期内环境气候波动信号？连续的风尘记录显示，这些有限的人类活动证据与快速增加的风尘信号相伴（图2b），这似乎与湿润期风尘更少的认知矛盾。关键的认识在于，海洋中沉积的陆源风尘含量并不只取决于源区有多干旱，还取决于能够被风带走的颗粒多少。短暂而强烈的降雨可增加地表有效湿度并促进古河湖‑冲积扇系统的物理侵蚀和可风蚀细颗粒物质的形成，在整体干旱的冰期背景下形成短暂的“湿润窗口”。此外，这些时期恰好与冰期低海平面相对应（图2a），此时红海大陆架大面积出露，曼德海峡更浅、更窄。出露的红海大陆架地形平缓，具备淡水与海岸海洋资源，可作为古人类在冰期“走出非洲”关键的扩散通道和生存区域。

本研究以独特的海洋风尘动力学视角为古人类在非传统湿润期“走出非洲”提供了区域气候背景，同时该成果有望将关注点引向红海地区水下考古工作，以探索潜在的保存早期人类扩散证据的水下景观。

论文信息：Zhou, L., Jiang, Z., Li, S., Larrasoaña, J. C., Roberts, A. P., Yang, S., Liu, Q., Chen, L., Yin, Z., Liu, W., Guan, Y., Zhang, Y. & Petraglia, M. D. Arabian hydroclimate and hominin population dynamics over the last 500,000 years. Nature Communications (2026).

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78983-y