三、晚更新世的生态环境
晚更新世山西的自然环境大体可分为两个时期。早期为湿润期,相当于全球性的末次间冰期,时间距今约 12.8—7 年;后期为干燥寒冷期,相当于
全球性的末次冰期,也称武木冰期,在我国称大理冰期,时间大约距今 7—1 万年。
在晚更新世早期,随着全球性气温的增高,海洋气团侵入内陆,整个大陆内部湿润程度增加,加之新构造运动活跃,整个山西境内中部断陷盆地两侧山区继续隆起,遭受风化剥蚀。汾河及其他一些河流发育趋于定型,流水侵蚀作用加强,在河谷低洼地区广泛发育了河湖相沉积的砂砾石夹粘土层沉积,含丰富的脊椎动物化石及旧石器时代的古人类遗址,而在河流两岸及丘陵山区地带马兰黄土底部则普遍形成一层红棕色古土壤层,标志着当时气候普遍温和湿润,与晚更新世后期马兰黄土堆积时干燥寒冷的气候环境形成鲜明的对比。
山西襄汾县丁村一带的“丁村组”河流相砂砾层,是晚更新世前期河谷低洼地区的代表地层。在这套地层中有砂的交错层及砾石层特征,指示当时古汾河水流量极大,流速很急,砂砾石层中含丰富的古脊椎动物、软体及介形类化石,是一种比较温暖湿润的气候环境。根据推测,当时河流两岸及山前平原地带生长着大量由松、桦等树种构成的森林,湖滨沼泽地带生长着喜湿的香蒲和莎草,属落叶阔叶树种温暖性森林草原或灌丛草原生态环境。由于水草丰美,食料富足,使多种动物在草原上繁殖发育,代表喜温湿的动物有王氏水牛、纳玛象等。当时,汾河谷地仍然是生长着郁郁葱葱的树木,草原茂盛,湖沼水体广布,河水清澈,水量较大,在河湾及牛轭湖、堰塞湖中生长着丽蚌、鲤鱼等水生动物。“丁村人”就在这样的生态环境之中创造了灿烂的“丁村文化”。
此时,晋中东部昔阳一带是以松、云杉、冷杉为主,并含桦、栎、榆、鹅耳枥等阔叶树种的针阔叶混交林的森林或森林草原。从晋西马兰黄土底部
红棕色古土壤层中发现的花粉也反映出当时这里是森林草原生态环境。在北部大同盆地一带也出现过以松、冷杉为主的森林或森林草原。这说明山西境内在晚更新世早期,气候相对暖湿,植被繁茂,生态环境较今为好。
晚更新世早期之后,随之而来的是世界性的冰期气候,称之为“武木冰期”。此时,全球气温降低,海平面大幅度下降,陆地面积增加,西伯利亚蒙古高压增强并南伸,出现了寒冷干燥的气候。山西地处中纬度,在气候上正处于高压前沿地带和冷空气南下路径上,冰期时首当其冲受到西伯利亚蒙古高压的影响,境内气候更加寒冷干燥,大部分地区都堆积了代表干燥寒冷气候环境的马兰黄土,前期湿润气候条件下的森林大面积退缩,草原面积进一步扩大。此时山西境内基本上是以大量藜、蒿、禾本科为主的半干旱草原甚至荒漠草原生态环境。所发现这一时期的动物化石以啮齿类、偶蹄类为主, 亦有方氏田鼠和驼鸟蛋化石碎片,特别是鼢鼠化石较多,这也表明当时是以草原为主的生态环境。适应于干燥寒冷气候环境里生活的动物有野马、赤鹿、貘、披毛犀、驼鸟、红嘴鸭、野鸡、野鸽等。另外,从古生物方面及黄土地球化学性质方面也证实,当时华北正由森林草原向干草原转变,而且愈到晚更新世后期气候寒冷和干燥程度愈强。
受第四纪冰期和间冰期气候的交替影响,当来自北方的寒冷气候侵袭山西境内时,生态环境就发生急剧变化,尤其是在距今 2.3—1.5 万年前的末次冰期盛时,气候变得更加寒冷干燥,整个山西境内基本上是半干旱草原或荒漠的草原生态环境。在晋西北地区广泛堆积了含砂的黄土,在大同盆地等湖积平原、河流阶地及滨岸阶地上甚至发育有冰卷泥、砂楔等古冰缘现象。其中冰卷泥形成在平均气温-6—-8℃以下,冰楔形成环境要求气温至少在-15
—-20℃以下。而目前大同盆地的年平均气温为 8℃,可见在当时的年平均气温至少较今低 14—16℃ 冬季气温较今低 26—32℃。此时,动植物向南大幅度地迁移,寒温带的植物群南移距离达 1800 公里,北方型普氏野马到达北纬
24°左右的澎湖列岛,黄海、渤海等海平面较今下降约 130 多米,大陆架广泛出露,在风营力作用下就地起沙形成东南渤海、黄海和东海陆架区的埋藏沙丘群和巨大的沙质堆积体。新黄土的分布也在向南推进到现今长江中下游一带,形成南京的“下蜀黄土”,可见,距今大约 2.3—1 万年间,山西境内是极其单调荒凉的草原甚至漠荒草原生态环境,当时冻土地带曾由现在的北纬 48°南下到北纬 42°左右的大同盆地一带。
由于晚更新世后期气候进一步干燥寒冷,从而使晚更新世早期的一些宽广谷地内堆积的河湖相沉积物之上普遍堆积了由风力搬运来自北部和西北部沙漠中的粉沙及土粒物质,后经黄土化作用形成了马兰黄土。与此同时,汾河地堑谷地内河流冲积物代替了湖相沉积物,晚更新世期间仅在大同、太原、临汾、运城、忻定诸盆地内间断出现过湖盆。就是在如此严酷的生态环境中, 河谷平原地区仍有古人类古文化的遗址,如已经发掘出土距今约 2.8 万年前
的朔城峙峪文化遗址和距今 2.07—1.64 万年的沁水下川文化遗址,都说明人类不断地同大自然作斗争,终于克服和冲破了一切艰难险阻,在极其严酷的环境中生存下来,并得到了发展。
综观第四纪期间,山西境内早期自然环境中已形成暖温带落叶阔叶林, 主要树种有栎、榆、鹅耳枥等,其中混生有亚热带针叶树,如罗汉松、雪松、油松和阔叶树种的枫香、山核桃等,亚热带树种含量空间上从北往南,时间上从第四纪早期到晚期都呈逐渐减少趋势,现在已濒临绝灭。而喜冷针叶树
种冷杉、云杉和草本如藜科、蒿等随着气候的干冷数量逐渐增多,分布范围扩大。晚更新世马兰黄土堆积期间,整个山西境内草原面积十分辽阔,比过去任何时期都显著增大。
山西境内生态环境的演化除受构造运动的影响外,主要还受第四纪冰期和间冰期的控制。冰期时气候以寒冷干燥为特征,而间冰期时以温暖湿润为特征。冰期时,风的作用盛行和加强并导致黄土的堆积,而流水作用相对减弱;间冰期时,风的势力减弱而流水作用加强,使黄土发生侵蚀破坏,在河谷及低洼地带发生淤积。当然,这种气候环境的变化并不是简单的重复,生态环境的变化更不是前期的翻版,因山西高原本身的隆起及其周围环境的变化,使下次冰期变得比上一次更加干燥寒冷,而下一次间冰期又不及上次温暖湿润。尽管在冰期和间冰期中还存在若干次一级的波动,但这种总体变化形势使山西境内的生态环境从温暖湿润的森林或森林草原,向干燥寒冷的干草原甚至荒漠草原过渡。到了距今 1 万多年的时候迎来了全新世,生态环境的演化进入了一个新纪元。这时的动植物分布已基本上和现在相同,人类也从旧石器时代过渡到新石器时代,进入了有组织的原始社会团体,开始了“刀耕火种”的原始农牧业生产,人类征服自然、改造自然的能力不断得到提高。山西境内目前的生态环境就是在这样的地质构造背景和古气候背景下演变而来的。