英文题目：Climate-driven reduction in biomass production of the Eurasian steppe coincides with nomadic migration during the first millennium CE

中文题目：气候导致的欧亚大草原生物量减少与公元第一个千年的游牧迁徙同时发生

作者：F. Chen, X. Zhao, W. Yue, S. Wang, Y. Zhang, Y. Chen, M. Hu, J. Esper, U. Büntgen, F.C. Ljungqvist, A.E. Hessl, M.C.A. Torbenson, Y. Yuan, M.A. Hadad, F.A. Roig, H. Cao, H. Zhang, Y. Liang, & F. Chen

期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences

发表日期：2026年2月9日

摘要：

       尽管如今人们普遍认为气候和其他环境因素在不同时空尺度上影响了古代人类社会，但要确定其直接关联仍十分困难，且不应将相关性与因果关系混为一谈。本研究利用欧亚大陆腹地跨越数千年的树木年轮宽度网络，重建了公元前200年以来的净初级生产力（NPP）年度变化。研究发现，公元70-100年代、360-380年代及470-560年代出现的NPP下降期，很可能推动了中国西北和蒙古地区的游牧民族向西向南迁徙。虽然气候导致的数十年持续低NPP状态成为农牧生存系统的临界点，但游牧社群固有的流动性不仅使其能够适应恶劣环境，还促进了族群的广泛扩散。该研究以高时间分辨率的树轮资料为核心证据，重建了过去2200年以来的欧亚草原植被净初级生产力长期变化，为理解气候—生态—游牧民族社会变迁耦合机制提供新的量化依据。

研究背景：

       欧亚草原是全球最典型、最广袤的干旱—半干旱草原带之一，亦是历史上游牧文明长期繁衍、交流与融合的重要舞台。与传统农耕文明依山傍水以耕地为主不同，游牧民族的物质需求高度集中于草地生态系统的供给能力，即饲草产量主要取决于草地生产力，进而决定牲畜生产和部落生计韧性。植被净初级生产力作为植被通过光合作用固定的净碳量，是衡量生态系统能量与物质输入的核心指标，能够直接表征草地能够“生产多少生物量”。当区域气候出现持续性转冷或转干，尤其当极端气候强烈影响高海拔夏季牧场时，可能扰动草原系统的稳定性，从而触发人口迁徙、边境冲突、贸易与部落重组等一系列社会响应。高时间分辨率的古气候证据相对匮乏，使得“环境变化—资源压力—游牧民族迁徙”的证据链条长期缺少可被年尺度数据检验的关键环节。此外，当前欧亚草原正在经历显著的全球变暖与极端天气事件影响，未来升温幅度可能明显高于全球平均水平，这使得从长期视角识别草原生态系统变化的临界点和草原社会脆弱性尤为重要，不仅具有基础研究价值，同时对现代草地资源管理与加强社会韧性具有指导意义。

数据来源

      （1）树轮数据：研究选取了来自阿尔泰-萨彦岭8个西伯利亚落叶松站点、蒙古高原2个西伯利亚松站点以及祁连山-柴达木盆地9个祁连圆柏站点的树轮宽度数据。整合了大范围、多站点的树轮数据集，为跨区域、长时序的重建奠定了数据基础。

      （2）NPP数据：‌年度和月度净初级生产力数据（1982-2018年）来自全球陆表卫星产品。NPP 是指单位面积内植物光合作用固定的有机质扣除自身呼吸消耗后的剩余部分，直接决定草地的生物量供给能力，是衡量草原畜牧业承载力的核心量化指标，直接关联游牧社会的生存稳定。

      （3）重建方法：通过皮尔逊相关分析评估复合年表对NPP的响应，确定了重建的目标月份。使用逐步多元线性回归模型，将三个复合年表与1982-2018年期间三个区域的仪器观测NPP数据进行校准，建立了区域年度NPP重建序列。

研究内容：

     （1）研究从欧亚大陆三个典型区域—阿尔泰山、蒙古高原和祁连山—柴达木盆地出发，选取对气候敏感的树轮宽度长年表，构建覆盖欧亚内陆草原关键地带的树轮宽度网络。结合GLASS产品的植被净初级生产力数据进行校准与检验，进而重建过去两千年欧亚草原植被净初级生产力时空变化。研究在阿尔泰山、蒙古高原、祁连山—柴达木盆地分别开展独立的植被净初级生产力重建，并通过copula联合分布建模识别可能具有阈值效应的极端植被净初级生产力事件。研究引入古气候同化资料对低生产力时期的水热背景进行联合判别，并使用其他代理记录进行交叉验证。

图1 植被净初级生产力时空模式。a，自1982年以来网格月均植被净初级生产力数据与重建植被净初级生产力的空间相关性。b-d，过去两千年阿尔泰山、蒙古高原和祁连山—柴达木盆地的年分辨率植被净初级生产力重建。e-f，欧亚草原游牧民族迁徙的重要历史事件植被净初级生产力变化。

      （2）研究首次在欧亚草原地区给出过去两千年植被净初级生产力的年分辨率直接重建，为理解游牧社会赖以生存的草地资源如何在气候波动下发生结构性改变提供了关键证据。重建结果表明，植被净初级生产力存在显著的年际至年代际波动，尤其在第一个千年中经历了多个低植被净初级生产力阶段，且具有突出的“临界点”特征。低植被净初级生产力持续累积，草地供给能力下降可能跨越畜牧业稳定性的变化上限，对游牧民族造成系统性冲击。

图2 自公元前200年以来的15年低通滤波植被净初级生产力变化热图。箱线图和虚线展示了170s BCE，120s BCE，70–100 CE，180–210 CE，313 CE，368–388 CE，470–516 CE，531–561 CE，632–643 CE和787–834 CE的植被净初级生产力变化。

图3 a，PHYDA产品生成的70s–100s，360s–380s，和470s–560s温度变化相对于其前30年。b，CESM-LME模拟的拉尼娜与厄尔尼诺事件年的水汽输运和降水变化。c，欧亚草原系统概念模型。

研究结论：

      （1）气候变化和变异性只是影响人类生存条件的众多因素之一，人类社会也发展出了各种适应策略（如抗旱耐寒作物、节水措施、基础设施建设）和社会策略（贸易、赈灾、迁移）来提高韧性。然而，评估古代欧亚草原社区的气候韧性具有挑战性，因为其人口密度低、社会组织松散、文献记录稀缺。游牧部落的基本饲料需求无法满足时，他们面临生存威胁，被迫迁移并采取战争、掠夺、贸易和通婚等生存策略，这些行动显著促进了欧亚大陆的人类互动。

     （2）研究识别出公元70s–100s、360s–380s、470s–560s CE等多个显著的低植被净初级生产力窗口期，这些时段内植被净初级生产力变化与欧亚草原历史上多次重要游牧民族迁徙浪潮高度吻合。例如，东汉和北匈奴战争后北匈奴西迁（70s-100s CE）与欧亚草原低植被净初级生产力时段相匹配。干旱引起的草地资源下降对应蒙古帝国崛起时（1103-1211 CE）草原政治整合与扩张能力提升。

     （3）考虑到当时的农业耕作技术、道路条件以及我国王朝的出口禁令，草原文化依赖灌溉农业或长途粮食运输在逻辑上是不切实际的。长期的NPP低下有效地孤立了欧亚内陆腹地，迫使人们依赖稀缺的当地资源。因此，研究提出，由寒冷干燥气候条件触发的这三个极低植被生产力时期，是导致游牧民族大规模迁出欧亚草原的一系列综合情况中的重要因素。

研究意义：

       这项研究首次利用树轮年表重建了欧亚草原过去两千年的植被生产力变化，为理解气候环境变化与历史社会转型之间的复杂联系提供了高分辨率的定量证据。它强调了长期、多年代尺度的气候诱导低NPP时期作为农牧生计系统临界点的作用，同时指出游牧社区固有的流动性不仅使其能够适应不利环境，还促进了族群的广泛扩散。在当代气候变暖与极端事件增强的背景下，欧亚草原未来可能面临更频繁、更持久的生产力波动与生态风险。未来，将进一步推动多学科深度融合，结合考古与历史文献证据、人口与迁徙路线数据、以及地球系统模式模拟，构建从气候异常到生态冲击再到社会响应的完整证据链与可验证模型，为区域可持续发展与社会韧性提升提供更具前瞻性的科学支撑。

文献来源：S Chen, F., Zhao, X., Yue, W., Wang, S., Zhang, Y., Chen, Y., ... & Chen, F. (2026). Climate-driven reduction in biomass production of the Eurasian steppe coincides with nomadic migration during the first millennium CE. Proceedings of the National Academy of Sciences, 123(8), e2513573123.

DOI: /10.1073/pnas.2513573123

声明：以上中文翻译为译者个人对于文章的概略理解，论文传递的准确信息请参照英文原文。

撰稿：侯鹏飞

初审：任   杰

复审：杜   军

终审：鲁   鹏