黑色虚线圈出了卡霍基亚地区和马蹄湖流域，地势较高的深棕色区域主要为河流断崖，黄色表示密西西比河的泛滥平原。马蹄湖湖心用红星表示。黑色矩形标示了土丘的位置，其周围的大圆近似于卡霍基亚文明的领地。黑点标示了同时被卡霍基亚文明占领的马蹄湖流域其他土丘的位置。
据美国phys.org网站2月25日消息，一项基于古代人类粪便的新研究表明，气候变化可能是卡霍基亚文明衰落的原因之一。卡霍基亚是一座著名的史前城市，位于现今的美国圣路易斯附近。在这项于2月25日发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中，研究人员通过一份独特的粪便记录，将卡霍基亚的人口规模变化与环境数据直接联系了起来。
“重建古代人口通常需要考古数据，这与气候科学家研究的数据是不同的。”第一作者AJ White解释说，他在加州州立大学长滩分校读研究生时完成了这项工作。“考古学需要挖掘和调查考古遗迹，而气候学需要湖心的信息。我们通过观察来自同一湖心的两种数据将两者结合起来。”
去年，White和他的团队，包括加州州立大学长滩分校古气候学和古湖沼学教授Lora Stevens，以及威斯康星大学麦迪逊分校人类学教授Sissel Schroeder，检测了在离卡霍基亚著名的土丘不远的马蹄湖中收集的湖心沉积物中发现的人类粪便特征——粪便固醇（这是人类消化过程中在肠道中产生的分子，从粪便中排出）。当卡霍基亚人在陆地上排便时，其中一些可能被冲进湖里。在那里生活和排便的人越多，湖泊沉积物中的粪便固醇就越多。由于湖泊的沉积物是分层堆积的，因此科学家可以通过沉积物岩心来捕捉一个地区历史上的时间快照。较深的层形成的时间较早，同一层中的所有物质的年代大致相同。
White发现，马蹄湖的粪便中固醇浓度的变化，与利用更完善的考古方法对卡霍基亚人口数量的估计类似。研究卡霍基亚地区的学者Schroeder说，对卡霍基亚及其附近房屋的挖掘显示，公元600年前后，人类对该地区的占领有所加剧，到1100年，这座6平方英里的城市达到了人口高峰，人口数以万计。
考古证据还显示，到1200年，卡霍基亚的人口开始减少，1400年，该地被密西西比的土堆居民遗弃。科学家们已经发现了它最终被遗弃的许多原因，包括社会政治动荡以及环境变化。例如，2015年，这项研究的合著者、东北大学教授Samuel Munoz，首次收集了马蹄湖的沉积物岩心，他发现的证据表明，附近的密西西比河在1150年左右发生了严重的洪水。
White的最新研究将考古学和环境证据联系在一起。他说：“当我们使用测量粪便固醇的方法时，我们可以将其与环境条件进行比较，但我们目前还无法做到这一点。”研究小组利用Munoz收集的岩心和White从马蹄湖中收集的另一份岩心，测量了沉积物中人类粪便固醇的相对含量。他们将这些数据与已知的来自土壤细菌的固醇水平进行了比较，以确定每一层的基准浓度。
他们检查了湖心，寻找洪水泛滥的证据，同时也在寻找气候指标，以判断气候条件是相对湿润还是干燥。这些指标，即重氧与轻氧的比值，可以显示蒸发和降水的变化。Stevens解释说，当水蒸发时，轻的氧气随之蒸发，重的氧气则会浓缩。结果显示，夏季降水量可能在卡霍基亚衰落前后就开始下降，影响了人们种植主要作物玉米的能力。
Schroeder解释说，考古记录显示1150年左右卡霍基亚发生了许多不同的变化，包括房屋的数量和密度，以及工艺生产的性质。这些都是“某种社会政治或经济压力刺激了某种重组”的指标，她说。“当我们看到这些指标与气候的相关性时，一些考古学家认为气候与之无关，但当气候发生重大变化的证据表明人们正面临新的挑战时，这种观点就很难站住脚了。面对气候变化，文化可以有弹性，但弹性并不一定意味着没有变化。人类可以进行文化重组，或者做出搬迁的决定。我们今天可能也会有类似的压力，但很少再选择搬迁了。”
总的来说，这项研究强调了许多文化中共同存在的细微差别和复杂性，并展示了环境变化如何影响已经发生的社会变化。
编译：花花
审稿：三水
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