编者按
考古学是一门从物质遗存来研究古代人类历史、生活方式以及社会变迁的学科，而生态学则关注影响人类或其他生物个体和种群外部因素的学科。考古学与生态学是在20世纪中叶才被考古学研究视为一种常规方法，其先声就是美国考古学家布雷德伍德和马克尼什分别在伊拉克和墨西哥进行的农业起源多学科研究。根据文化生态学的理论，越是原始的文化受生态环境的影响越大。因此了解古代人群的生存、技术、经济和社会结构，就必须了解他们所生活的环境。环境考古和生态物（ecofact）的收集和分析在我国考古研究中逐渐成为常态，但是这项研究还局限在了解考古学文化的生态背景上，没有从人地互动或文化适应来观察文化的变迁。本文介绍了生态学和考古学交叉所带来的新视野，而生态学背景对于考古学家来说不只是人类所依赖的动植物，还包括气候、水文、地貌、土壤和景观。这项学科交叉的研究告诉我们，古代人类不只是简单地适应环境，他们的活动也对生态环境产生了显著的改变和持久的影响，特别在农业起源之后。因此，今后我们的环境考古还应当从人地关系的互动来了解环境对文化以及对人类生存造成的长远影响，而真正的历史重建也应该结合生态环境的研究，才能对文化历史变迁的原因获得更加深刻的认识。
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过去的五十多年里，生态学家、考古学家和其他学科的学者逐渐摒弃了两个根深蒂固的理论概念。生态学家摒弃了“自然平衡”的概念。如今，他们将生态系统发展视为持久的生态过程与可能的历史事件包括人类活动之间的互动。同样，考古学家也已经摒弃了土著人群“与自然和谐共处”的神话。积累的证据表明在欧洲人定居之前的数千年里，人类已经从根本上改变了并且经常是破坏他们的环境。由于当前学科方法无法把握真实世界中社会生态系统的复杂性，摒弃这些概念对自然科学和社会科学都提出了挑战。我们主张，有力地整合跨学科研究对于了解人类与生态系统的互动必不可少。
生态学家和考古学家之间的合作研究能够以许多方式拓展我们对生态的了解。首先，考古学家可以为生态学家提供一种人类土地利用的长期视角。虽然生态学家都明白，生态系统的结构和功能会花上数十年乃至几百年时间来对干扰做出充分的反应，但是大部分生态学研究仅用数天或数年时间来观察生态系统的动力机制。虽然极少有百年规模的研究表明某些人类影响的持久性，但是有关人类土地利用的生态学整合研究没有超过200年的时间跨度。因此破解人类土地利用与生态系统结构及功能之间的关系，需要通过考古记录的时间长度来企及。其次，对于人地系统的深入了解能够显示，为环境变迁研究提供底线的“原初”环境，部分也为过去人类的改变所造就。第三，生物学家一直以历史学视角视“影响”为人类土地利用的直接产物，很少讨论人类通过多种途径导致景观改变的社会动力。人类的决策不仅是对自然环境所做的反应，而且也与诸如血缘关系、意识形态以及威胁和匮乏等社会条件有关。为了更好了解人地关系，我们必须论证人类做出的抉择以及影响这些抉择的因素。最后，一种长时段的尺度结合经济、政治和社会对土地利用多样性的详细了解，可以为生态学家提供一种前所未有的能力，来将人地互动作为一种复杂的动态系统建模。
由生态学家参与的跨学科方法对人类学来说同样关键。自1950年代以来，布雷德伍德和豪以及麦克尼什分别在近东和中美洲所进行的农业起源多学科先驱性研究,使得考古学利用环境资料变为常态。当考古学家试图重建某史前环境时，他们经常同自然科学家一起工作。然而，这类重建通常并不关注生态系统，而只是那些对人类经济十分重要的因素。直到最近,考古学家才意识到环境不只是一个人类活动发生的舞台，于是人类的影响成为考古探究的焦点。但是,这类研究缺乏人地互动递归的长时段分析,以及一种“影响”的生态学视角。人为动力的改变应根据人类需求的尺度而非生态系统的结构和功能来评估。
我们的课题立足于对长时段生态变迁全球性研究日益增长的兴趣，而这种变迁是由人类所造就。就这点而言，这类研究大多要么自今溯古，以了解历史变迁；要么像在美洲，设法证明在与欧洲人接触之前，人类已经根本改变了景观，特别是通过他们的农业实践。但是，对于在从生态学了解现代景观与人类长期利用这些景观历史的考古知识之间几乎还没有建立起沟通的桥梁。考古学家和生态学家合作研究，明确聚焦于导致今天景观的长期过程的论证仍然很少，尽管亚马逊地区的研究是一个重要例外。
我们研究所聚焦的美国西南部地区，有一段考古学家和土壤学家联袂在考古项目背景下进行合作研究的历史。这项工作表明，史前农业对现代土壤产生了持久的影响,并显示了生长于先前农田上的现代植被与农田外植被之间的区别(尽管这种区别未被量化)。这些研究成果大体发表在该考古项目的考古报告或其他考古出版物中,虽然有些研究发表在农学杂志上。
本文中，我们将结合植被和土壤材料，通过观察史前农业对美国西南部现代景观长期影响的个案来评估农业遗产的延续。在西南部地区，史前时期是指西班牙入侵即1539年之前。我们的个案研究将为一种新兴的文献做出贡献，以推动生态学和考古学的学科交叉。
我们聚焦于美国西南部两个干旱地区农业的长期作用:(1)洞溪（Cave Creek）,位于亚利桑那州中部凤凰城盆地北部边缘地区,在这里霍霍卡姆人开发了一个广泛的灌溉系统；(2)佩里台地（Perry Mesa）,位于凤凰城盆地北部的峡谷和台地区,在这里只能从事旱地农业。我们的成果支持了这样的观点:在这两个案例中，史前农业累积的影响是对当地生态系统结构和功能的永久性改造。而且，在这两个案例中，尽管存在历史时期的牛羊放牧，史前农业对生态系统的影响至今仍旧存在。
西南部的霍霍卡姆
直到公元15世纪末为止，亚利桑那州中部和南部的霍霍卡姆人在长达千年乃至更长的时间里一直居住在凤凰城盆地。沿盐河和吉拉河的霍霍卡姆农业的核心是其广泛的灌溉系统,其中包括数百公里的灌渠,有的仅长30公里。在我们洞溪遗址的研究中,我们将报道一个沿洞溪这样一条小河流域建造的霍霍卡姆灌渠如何依旧影响着当地近700年后的植被。
洞溪
洞溪研究范围位于亚利桑那州中部的凤凰城北部盆地内。洞溪的分水岭源于新河山脉，它向北流出山区，穿过山前冲积平原,最终汇入盐河。该区域史前农田的证据显示，栽培始于公元800-1200年。棉花、玉米、大豆、南瓜、烟草及大量草本植物被种植在沿洞溪的一系列农田里。这些耕地在公元1200-1250年间的某段时间被霍霍卡姆废弃。它们已经有将近750-800年的时间没有农业活动,虽然在过去150年里有当地的牛羊在此放牧。农业以及包括条形石垄、石堆、小蓄水池(穿越自然或者人工渠道的临时石砌水池)、沟渠、划分地块的灌渠。条形石垄是农田最显著的特点，其长度在5-140米不等。
洞溪遗址研究方法
洞溪植被和土壤都显示了典型的索诺兰沙漠低地的特征。为了评估霍霍卡姆农业对当地今天植被的影响，我们对三块农田测量了150个0.25平米样方的植物覆盖（每块农田取50个样方）。为了比较，我们在农田外的100米范围做了相同数量样方（150个）的采样。木本植物和仙人掌的覆盖率用中心点四分法对三块农田及与之地形学相似的农田外地块的三个条带进行测量决定。
我们也在农田里和农田外位置采集了土壤样本。10份农田外样本采自0-5厘米的深度，还有2份采自沟渠的侧壁，深度分别是50-60和60-70厘米。10份农田里样本采自0-5厘米深度，4份样本分别采自5-15、20-30、50-60以及60-70厘米深的沟渠侧壁。液体比重计法被用来评估土壤的质地。采用液体比重计设备测量土壤颗粒在水溶液中的沉降速度，该方法能够定量测定三种大小的基本土壤颗粒的自然比例。用1M盐酸预先除去无机碳酸盐后，通过使用Carlo-Erba NA 1500自动分析仪，利用耦合燃烧气相色谱的方法，用细磨和烘干（60°）的土壤次级样本分析有机碳和氮的总量。
我们收集了花粉样本以确定种植前(公元800年前)和农田种植期间的主要植被。我们特别关注任何驯化植物(如玉米)的存在。花粉采自7个1χ2 米农田内外的探沟(图1)。样本被送到亚利桑那州弗拉格斯塔夫市的北亚利桑那大学古生态学实验室进行花粉提取,然后被送到亚利桑那州坦佩市的考古咨询署做花粉鉴定。
洞溪研究结果
在洞溪,我们发现农田外植物物种几近农田内的两倍。农田外每样方平均有8.0(±0.68)个物种，而农田内仅为6.2(±0.66)。此外,引入的一年生植物和多年生植物的百分比覆盖率在废弃农田里更低。与农田外相比，农田里有更多的本地一年生植物。（图1）
在洞溪的废弃农田中，木本和仙人掌植被群落也有明显的差异。矮橡林是农田里唯一被统计出的木本或仙人掌物种,而农田外区域里却有7个物种,其中的优势种是豚草（Ambrosia deltoidea）。这7个物种包括3种灌木和4种仙人掌（图2)，农田内外三齿蒺藜（L tridentata）的空间分布也有重要的差异。农田外的三齿蒺藜个头比农田里的要大。并且农田里的三齿蒺藜也明显比农田外更加分散。
洞溪农业看来还改变了土壤的质地。废弃史前农田的土壤平均含32%沙、45%淤泥和23%粘土,而农田外土壤平均含69%沙、18%淤泥和13%粘土。土壤的化学成分也有所不同。农田内土壤中氮的总含量比农田外的土壤要大得多,碳的总含量也是如此。
从花粉记录鉴定出36个属,但大多数都不能鉴定到种，甚至一些花粉只能鉴定到科。在此我们仅介绍12个主要类型(表1)。在农田内外的不同地点，三齿蒺藜花粉百分比有巨大差异,它在史前废弃农田的花粉里仅为2.8%,而在农田外的花粉中占8.3%。研究中仅见的真正驯化物种——玉米,只见于史前废弃农田的土壤中,例外是农田土壤下10厘米处的一个样本。被鉴定出由霍霍卡姆“部分驯化”植物的数量在栽培期内有所增长,但没有统计学意义。但是这些数量，包括土荆芥和苋属植物，它们花粉散布很广。
佩里台地
我们研究的另一个遗址——佩里台地坐落于凤凰城盆地以北80公里的阿瓜弗里亚国家纪念地内(图3)。在大约公元1300年前的一段时间里，这片荒漠草地和河滨生态系统经历了一段相当长的农业栖居期。自19世纪中叶以来，该地区开始放牧。目前，半干旱草地覆盖了该区域的大部，其土壤大体源自玄武岩和花岗岩。
佩里台地最初的史前栖居可能只延续了不到100年,因此与更南部的霍霍卡姆栖居期间之末有所重叠。我们的研究区位于佩里台地考古区内,这个考古区有300多个遗址,记录了许多大型的有30到100个房间的普韦布洛石砌建筑,许多散布着1-10个房间的小村寨和岩画区。这里到处是旱地农业的特征,包括条形土壤和控水的特点(农田边界和梯田；图3 c),用于加工龙舌兰的石堆和明显清除了石头的农田。
在这批遗址之一的拉普拉塔普韦布洛遗址 (约100个房间),我们收集了有关史前农业与现代土壤性质和植被分布关系的数据。从我们测绘团队最近获得的墙体衔接和毗邻的材料表明，该普韦布洛从一个小的核心定期以添加4-6个房间的单元扩大。
为了评估该栖居对景观的影响,我们推定,史前人类活动的强度会随离开普韦布洛距离的增加而减弱。因此,我们从普韦布洛边缘开始建立起一个500米的条带。另一个条带以同样方向建立在南面大约1公里的台地上，以提供相同环境背景里史前人类活动减少的补充数据。
考古学和生态学资料的采样沿各条带集中在每隔50 米的中心点，在每个点上，我们统计所有的人工制品(陶片和打制石器)，并且估计1平米样方内石头覆盖的百分比。在条带的每个点上，记录10 x 15平米面积里所有木本植物的大小和数量。
拉普拉塔普韦布洛和附近其他两个大型普韦布洛的农业梯田被定位和测绘。2005年春，对农田里的草本植物构成做了测定。其土壤养分的数据(碳和氮)采用与洞溪研究相似的方法获得。我们还对具有相似土壤类型、坡度和地貌但没有明显农业的邻近地点的草本植物和土壤进行了采样。
佩里台地研究结果
不出所料，几乎所有的考古人工制品都发现在普韦布洛条带上；只有5件人工制品出土在1公里外的控制条带上（图4）。这支持了我们的推断，即该普韦布洛条带穿过的区域曾被史前人类较为强化的利用。而且，史前人类活动还改变了该景观里的石头覆盖率。在离普韦布洛的距离和普韦布洛条带石头覆盖率之间有着重要的关系。（图5a）在控制条带中，没有表现出石头覆盖率与从条带开始的距离之间的关系。总之，在普韦布洛条带和控制条带上，石头覆盖率有十分明显的区别（图5a）。
石头的分布对木本植物的分布有重要的影响。在普韦布洛条带上，木本植物数量（> 95% 是猫爪金合欢）与整个石头覆盖率之间有密切关联（图5b）。我们认为石头与木本植物之间关系，较可信的解释是，石头覆盖为木本植物提供了“安全”，以免受偶然横扫该地区野火的威胁。我们认为，古人对现生木本植物的影响是间接的。通过一系列活动（如搬运石头来建造普韦布洛或清理农田），他们以这样的方式改变了景观，以至于在普韦布洛被废弃近700年之后，仍然影响着现生植物的分布。
如图6a所示，草本植物覆盖数据的主构成轴2和3的散点图表明,梯田内外群落的构成并不相同。与洞溪不同,拉普拉塔普韦布洛遗址梯田内外的草本植物没有物种丰度、生长期(一年生和多年生)和来源(原生种和引入种)的区别。最后,在拉普拉塔遗址，我们没有发现土壤中氮总量或碳总量百分比的区别(图6 b)。这些结果表明，与洞溪史前农田相比，史前人类活动对拉普拉塔遗址梯田的影响较小。
遗赠还是早已存在的情况？
两个研究案例中的现象是史前人类对现代景观的遗赠？抑或这只是该景观里原来就有的区别？西南部的史前人类利用景观特点，包括土壤、植被和微地形，来挑选农田。桑多等人报道,在西南部至少有一个现存的印第安部落(祖尼人)拥有农业生态系统很有价值的知识。虽然民族土壤学调查表明，祖尼人对土壤的叫法不多，但每个术语都有丰富的含义，这种含义远远超出了对物质特征的描述，提供了对这些物质来源、土壤-地貌关系和各种过程的洞见。史前人类很有可能精确地知道把农田放在哪里能够让产量最大化。
于是，先前存在的情况说明了我们在洞溪废弃农田内外发现的一些区别。但我们也知道，洞溪史前农业的确在景观里留下了遗赠。构成农田的土壤(现在是索诺兰沙漠植被生长的土地)是史前灌渠沉积的直接后果(图7)。众所周知,霍霍坎卡姆建造的灌渠除带来了急需的水源,也将悬浮的泥沙带入农田当中(特别是在洪水期)，提供了必要的养分和土壤组成物质。这对于西南部来说极为重要,因为自然土壤的形成极其缓慢。
就佩里台地而言,我们认为，史前人类在景观里搬移大量石头，在拉普拉塔普韦布洛周边创造了一种生态遗赠。古代居民搬移石头部分是为了积聚建材(图3)，也可能是为了提高作物的产量。但根据我们目前收集的材料,我们无法看出拉普拉塔普韦布洛周围梯田的生态学遗赠。有可能我们今天发现的有关物种构成的区别(图6)，只不过是由于这些遗址的差异所造成，而与过去史前人类的活动无关。需要在这些遗址展开更多的研究(考古学家和生态学家的合作)。
经验总结与未来方向
那么我们从这两个案例中能学到什么？还有它们如何被用来进一步增进我们对生态学和考古学的知识呢？在史前大片农业实践地区进行研究的生态学家,在他们的研究设计中必须考虑这样的可能性，即他们研究地点的生态系统部分是由史前人类所创造的。生态学家应该与考古学家更密切地合作，以评估其研究地区以及周围地区史前农业的范围和影响。当然，这一建议并不限于北美。一些史前人类农业实践对生态系统造成的最显著影响最近出现在热带地区。比如在所罗门群岛的“原始”雨林中，最近考古研究表明，该雨林是在不到150年里再生的。在中非热带雨林以及巴西兴谷上部地区茂密雨林也有类似的研究。吉尔森和威尔士的文章讨论了欧洲、亚洲和澳大利亚的许多其他案例。
我们从佩里台地的研究结果中，发现了轻微的史前利用“印迹”，表明即使是相对较弱和短暂的农业活动也会对生态系统的改变产生长期影响。最后，正如本文开头所提到的，生态学家可以从人类土地利用的长时段视角而非他们先前采用的老办法中获益。
同样，考古学家也可以从与生态学家的合作中获益。通过利用强调生态系统过程的现代生态学视角，考古学家可以更好地了解和评估史前农业的长期影响。通过论证各种生物群落的影响，便能获得对生态学和考古学都有裨益的人类对环境影响的综合了解。因此，生态学家和考古学家一起工作以构建真正的跨学科合作，以及资助机构能认可这样的做法都必不可少。
我们建议，那些在史前农业区域进行研究的生态学家要将相关的考古研究纳入其研究地点的介绍之中。最后，在美洲工作的生态学家有必要放弃将“欧洲人定居之前”作为一个时间标尺。采用这条分界线是误导的，因为早在1492年之前，美洲土著利用那些被影响和被改造的美洲生物群落已有很长时间了。如德尔科特夫妇所说，“在北美，并不存在未被人类双手触碰过的“定居前”全新世自然环境”。生态学家必须认识到这种真正的长期影响。
原载：[美] 约翰·布里格斯等著、段继明译，陈淳校，为什么生态学需要考古学家，考古学需要生态学家。《南方文物》2017年第2期。
译自：Briggs, J.M. et al. Why ecology needs archaeologistand archaeology needs ecologist. Front Ecological Environment 2006, 4(4):180-188.
编辑：任小橘
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