2018, Vol.38
2 中国科学院地球环境研究所, 黄土与第四纪国家重点实验室, 陕西 西安 710061;
3 Anthropology, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana 61801, USA)
长期以来，科学家一直在探索地球环境和人类及哺乳动物进化之间的关系[1~4]。这个问题的解决需要跨学科的综合研究，涉及古人类学、古生物学和地球科学。地质研究从人类和动物化石的地质时代和环境背景角度涉及到这一问题，并发挥了重要作用[5~9]。
更新世是地球环境和生物演化史上的关键转折期之一，特别是晚上新世-早更新世的人属出现及扩散使得其精彩纷呈。欧亚大陆西伯利亚南部的大部分地区都发现了古人类的遗迹，古人类的活动范围贯穿整个欧亚大陆(中国北部-塔吉克斯坦-格鲁吉亚-西欧)，从低纬地区到北纬40°~53°范围，有一个重要的问题需要确定，那就是他们是否一直居住在这广阔地区，或者是只在气候环境条件有利的时候才会出现[10~13]。特别是在高纬度大陆地区，古人类会遇到剧烈的轨道尺度的大陆气候波动，导致较长时间的低温期和强烈寒冷的冬季环境，古人类是否会缺乏渡过寒冷期的食物和遮蔽物？在尚未掌握生火技术条件下，此地区人类连续生存的可能性有多大？目前一些学者对该区域泥河湾盆地出土的早更新世哺乳动物化石及旧石器的研究认为“石器能出现在这个纬度意味着东亚地区早更新世人类能够适应不同气候”和“在中更新世高强度气候振荡之前古人类能够存活至少500 ka”[14~16]。Liu等[17~18]也认为“早期人类可能长期在旧大陆东边的高纬度温带地区进行活动，例如在早更新世时期的泥河湾盆地”。但也有学者认为如果气候和环境条件保持不变的情况下，上述解释合理；在气候变化频繁的地区，地质序列中出现大量的人类活动遗址，也有可能表明是在条件有利气候环境时期，人类一连串的短暂居住[19]。这引发了学术圈的各种推测与争论，古人类在华北的出现到底是定居还是一种季节性的迁移活动仍然不清楚。
中国北方黄土高原及周边的盆地地区自20世纪20年代以来发现一系列早更新世古哺乳动物群化石遗址(图 1)。伴随着该区域近几十年哺乳动物群磁性地层年代的精细化，区域古气候研究取得巨大进展，厘定这些哺乳动物群的时间序列将为研究气候环境变迁和哺乳动物演化关系提供可能。这种气候环境-哺乳动物演化的关系的理解也有助于我们探讨早更新世我国北方人类活动模式[19]。因为气候环境恶化及突发自然灾害造成的哺乳动物大规模减少和/或灭绝事件在末次冰期时期已有报道[20~24]。若在华北早更新世气候环境逐步恶化时也存在前述哺乳动物大量减少的情况，那么将迫使早期人类在气候恶化时期的动物食物资源的可获取性极大降低，不可避免会对早期人类获得产生影响[25~29]，可能最终导致适应能力的增强或向南方迁移。
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图 1 华北早更新世古人类遗迹及哺乳动物群化石遗址分布图 DD——稻地(Daodi)，HY——红崖(Hongya)，XSG——下沙沟(Xiashagou)，HBG——花豹沟(Huabaogou)，YSZ——扬水站(Yangshuizhan)，SSZ——上沙嘴(Shangshazui)，MJG——马圈沟(Majuangou)，XCL——小长梁(Xiaochangliang)，XT——仙台(Xiantai)，BS——半山(Banshan)，FL——飞梁(Feiliang)，MDG——麻地沟(Madigou)，SSMZ——山神庙咀(Shanshenmiaozui)，DGT——东古坨(Donggutuo)，CJW——岑家塆(Cenjiawan)，HJD——霍家地(Huojiadi)，ML——马梁(Maliang)，SSC——上陈村(Shangchencun)，GWL——公王岭(Gongwangling)，WC——午城(Wucheng)，ZKD18——周口店第18地点(Zhoukoudian18)，LY——临猗(Linyi)，XHD——西侯度(Xihoudu)，dd——东洞(Dongdong)，YG——阳郭(Yangguo)，HXG——会兴沟(Huixinggou) Fig. 1 Distribution map which present Early Pleistocene ancient human remains and mammalian fossil sites in North China |
本文首先详细阐述华北地区早更新世时期出现的古人类活动遗址和/或哺乳动物群，然后根据磁性年代归纳哺乳动物群和古人类活动的时间序列，并利用哺乳动物化石重建的气候环境状况与区域和全球气候环境进行对比，最后探讨华北地区早更新世气候环境状况和古人类活动及哺乳动物群的关系。
1 早更新世华北地区哺乳动物群和古人类/旧石器遗址(按时间先后顺序) 1.1 泥河湾盆地 1.1.1 稻地动物群稻地(DD)位于泥河湾盆地壶流河西岸，河北省阳原县辛堡乡稻地村西北约750 m处。出土哺乳动物化石的剖面又叫老窝沟剖面，1984年蔡保全[30]用湿筛法筛洗了两个层位，2002年张兆群等[31]对此剖面进行了补充筛选，又发现了几个新层位，这些层位共发现哺乳动物化石29种[32~33] (表 1)。Ao等[34]2013年对稻地剖面进行古地磁测年研究，DD1(约122 m)、DD2(约109 m)和DD3(约88 m)哺乳动物的层位处于Gauss-Matuyama极性时边界与Olduvai亚极性时下界之间，这段时间内沉降速率的线性插值表明，DD1的年龄为约2.54 Ma，DD2和DD3的年龄为约2.34 Ma和2.02 Ma；DD4(约79 m)、DD5(约75 m)和DD6(约64 m)哺乳动物层位于Olduvai亚极性之中，这段时间内沉积速率的线性插值表明，其年代分别约为1.92 Ma、1.90 Ma和1.84 Ma；最年轻的DD7化石层位于Olduvai亚极性时的顶部，其年代估计为约1.78 Ma，故推测稻地动物群生活在距今2.54~1.78 Ma[34]。另外，前人[30~33]通过对这些哺乳动物属性的分析可知，河狸、轴鹿、鹿和大量鼠科的存在指示了林地环境，大量食虫类的出现指示了林地或灌丛环境，鼢鼠、跳鼠和鼠兔的出现指示的是开阔草原环境，综合起来，稻地动物群所处的环境是一种林地、草原和灌丛相间的景观(图 2)。
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图 2 华北早更新世哺乳动物群类型分析及模拟景观图(以泥河湾盆地景观为主) Fig. 2 Statistical analysis according to different environmental indicator types of mammalian fauna during Early Pleistocene in North China and diagrammatic representation of analogy landscape, and the landscape of Nihewan Basin is dominant |
红崖村(HY)位于河北省阳原县白水泉乡，壶流河西岸，在该村南乱石屹塔沟发育着一套砂质泥岩及砂砾层。1973年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所泥河湾新生代地层小组对泥河湾、下沙沟、石匣里、大黑沟、郝家台、红崖村、虎头梁、三马坊、井儿沟等地作了一次新的勘探，并采集了一些哺乳类和鱼类化石。在该村南乱石屹塔沟发育着一套砂质泥岩(或砂质粘土)及砂砾层，总厚达20~30 m，在砂质泥岩中采集到三趾马(Hipparion sp.)和犀类(Chilotherium sp.)化石[35](表 2)，后邱占祥等[36]认为此三趾马标本属于中国长鼻三趾马(Hipparion Proboscidipparion sinense)，质疑其极有可能是从上覆的泥河湾层中滚落下来。这两种动物都属于草原型动物，其层位处于Gauss-Matuyama极性时边界与Olduvai亚极性时下界之间，这段时间内沉降速率的线性插值表明，其古地磁年代为距今2.4 Ma[34, 37]，由于其动物种类太少，对古环境指示意义不大(图 2)。
1.1.3 下沙沟动物群下沙沟(SXG)剖面位于泥河湾盆地东缘，主要由河湖相及冲-洪积相沉积地层组成[38]。20世纪20年代发现的3个化石层位位于剖面的220~140 m处的粉砂、砂和砾石层中[38~39]，其中包括的动物种类有43种[40~42](表 2)。在这些动物中，森林型动物较草原型稍多，其层位位于极性柱Jaramillo亚极性时底部与Gauss极性时的上部，将Olduvai亚极性时包括在内，根据古地磁测年获得其生存年代为距今2.2~1.7 Ma[43]。由此可以推测在早更新世时期，泥河湾下沙沟的环境背景是森林和草原共存的景观(图 2)。
1.1.4 花豹沟动物群花豹沟(HBG)位于河北省蔚县北水泉镇西窑子头村西北，壶流河西岸。1980年夏，王安德[44]在泥河湾及蔚县一带进行地震地质及古地理的调查过程中，在此发现不少层位含有脊椎动物及软体动物化石。在花豹沟剖面中发现两层化石层，其中花豹沟Ⅰ动物群位于剖面74~80 m处，包含动物有7种；花豹沟Ⅱ动物群处于剖面83~90 m处，出土动物9种[38](表 2)。根据其出土层位在古地磁极性柱上的位置(花豹沟Ⅰ位于Olduvai亚极性时的顶部，花豹沟Ⅱ位于Olduvai亚极性时内)，可知花豹沟Ⅰ动物群和花豹沟Ⅱ动物群年代分别为距今1.7 Ma和1.9 Ma[34, 37]，均为更新世早期动物。对花豹沟剖面的两个动物群的习性分析[38]可知，这两个动物群中的大多数动物都属于草原型生活习性，据此推测在该区域1.9~1.7 Ma时，景观以草原为主，间有稀疏森林(图 2)。
1.1.5 扬水站动物群扬水站(YSZ)位于泥河湾盆地东北部，位于红崖村和北水泉村之间，隶属于河北省阳原县。2013年，Ao等[45]在红崖村附近的一个废弃的扬水站北侧山坡上采集古地磁样品时发现了一处哺乳动物化石地点，因其位于扬水站附近，故称之为扬水站化石点。2013年6月，在卫奇的建议下，泥河湾国家级自然保护区管理处组队对该地点进行了野外发掘。根据Ao等[45]的描述，在扬水站剖面39~40 m(YSZ Ⅰ)处发现一个完整的黄河马(Equus huanghoensis)头骨、貉(Nyctereutes sp.)和猎豹(Acinonyx sp.)，在剖面49.5~50.5 m(YSZ Ⅱ)处发现了6颗三门马(Equus sanmeniensis)的牙齿以及马和象类的骨头(表 2)。据古地磁测年可知YSZ Ⅰ层(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)的年代为距今1.6 Ma，YSZ Ⅱ层(Olduvai亚极性时内)的古地磁年代为距今1.8 Ma[45]。但由于出土动物种类太少，故无法仅凭几种动物的生活习性去推断当时的古环境状况。
1.1.6 上沙嘴动物化石/旧石器遗址1972年中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的盖培和卫奇先生在泥河湾村西北侧的上沙嘴(SSZ)发现了一具完整的纳玛象(Palaeoloxodon namadicus)头骨化石与1件石制品，随后又在该地点陆续发现了共34件石制品[46]。盖培和卫奇[47]于1974年提出了其技术类型类似Oldowan的技术，上沙嘴旧石器时代遗址的年代被推断为早更新世；1975年的进一步挖掘出土了3种类似石片的工具，这些工具由优质燧石制成。经过古地磁方法测年，上沙嘴地点的地层位于Olduvai正极性时之上的高斯负极性，其年龄为1.7~1.6 Ma[48]。
石制品包括石核5件，石片14件，石器4件，断块11件，其原料绝大部分是属于燧石的火山角砾岩(28件)，还有少量白云岩(4件)、石英(1件)和花岗片麻岩(1件)[49]。上沙嘴的石制品岩性、大小、形态和重量与泥河湾盆地发现的早更新世旧石器遗址的标本大致相仿[49]。与出土石制品伴随的动物化石有鸵鸟蛋(Strathiolithus)、鼠兔(Ochotona sp.)、纳玛象(Palaeoloxodon namadicus)、马(Equus sp.)、披毛犀(Coelodonta antiquitatis)、原始牛(Bos primigenius)，还有大量软体动物的蚌壳化石[49](表 2)。其中鸵鸟、鼠兔、马、披毛犀、原始牛指示开阔的草原环境，而纳玛象代表的是一种森林生境；另外，剖面中大量的软体动物的蚌壳化石则反映了当时有湖泊或河流的存在[49]。结合两者，可以推测该地区在早更新世1.7~1.6 Ma期间是以开阔草原为主，伴生一些斑块森林及河湖(图 2)。
1.1.7 马圈沟Ⅰ~Ⅲ动物化石/旧石器遗址1992年发现的马圈沟(MJG)旧石器遗址位于河北阳原县泥河湾盆地，桑干河南岸岑家湾村西南马圈沟内。1993年李珺和谢飞[50]发掘了马圈沟遗址Ⅰ约20 m22001年，蔡保全和李强[51]在该遗址Ⅰ下8 m处的马圈沟遗址Ⅲ做了化石筛洗工作。2001年9月至2005年11月、2014年、2016年和2017年，河北省文物部门在马圈遗址Ⅰ和Ⅲ之间又发现了马圈沟遗址Ⅱ及更多的文化层并对这些层位进行多次较大规模的发掘。
马圈沟遗址出土了大量的石制品(马圈沟Ⅰ~Ⅲ)及动物化石(马圈沟Ⅲ)。石制品类型包括石核、石片和刮削器等[50~51]；哺乳动物共20种，其中一些动物可与狭义的泥河湾动物群、甘肃灵台文王沟93001地点剖面上部及欧洲有关动物群进行对比[52](表 2)。马圈沟遗址Ⅲ的动物组合也与山西榆社盆地海眼组下部的动物组合[53]十分相似，后者位于松山反向期的下部，未到Olduvai正极性事件。依据生物地层判断，马圈沟遗址Ⅲ的时代为早更新世[51~52]。
Zhu等[16]对遗址做了古地磁测年工作，并计算出马圈沟遗址Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的年代分别为1.55 Ma、1.64 Ma和1.66 Ma。这些动物中大部分都是草原型动物，小部分反映森林生境(图 2)。与早更新世的上沙嘴动物群所反映的古环境状况类似。
1.1.8 小长梁动物化石/旧石器遗址小长梁(XCL)遗址位于河北省阳原县官厅村，1978年中国科学院古脊椎动物与古人类研究所尤玉柱、汤英俊、李毅在官厅村北小长梁的早更新世地层中发现了石制品和哺乳动物化石，当时发掘了804件石制品[63]；1990年至1997年期间，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所进行了5个季度的发掘工作，收集了1258件石制品[64]；1998年由复旦大学主持的发掘工作，再次发现了901件石制品，故目前总共在小长梁遗址发现石制品共2963件[65]。研究者们从石料、打片方法、二次加工和废片分析等方面对小长梁发掘的石制品分别予以讨论[66~67]，认为小长梁古人类基本上是就地取材，采集遗址附近河流中冲来的岩块；打片方法仅表现为锤击和砸击两种，且以锤击为主，砸击为辅；二次加工器类主要是形体较大的砍砸器和有修整痕迹的石片；废片分析的结果可以看到，小长梁旧石器工业拥有比例非常低的完整石片和比例极高的碎屑块，这进一步验证了劣质石料对小长梁旧石器工业性质和结构的重大制约和影响。
小长梁遗址中出土的哺乳动物化石共有12属，能鉴定到种的有6种，另外还有龟类的甲片及大量碎骨和无脊椎动物化石[54~56](表 2)。在这些动物中，绝大多数为草原型动物，小部分为森林型，据此可以判断当时的环境(图 2)。后经生物地层及古地磁定年法(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)，获知小长梁遗址的旧石器点与哺乳动物群生活的年代为距今1.36 Ma，即属于更新世早期[14]。
1.1.9 仙台动物化石/旧石器遗址仙台(XT)(又称大长梁)旧石器地点位于官亭村西北、小长梁遗址西南侧的大长梁西南坡，隶属于河北省阳原县大田洼乡。2000年中国科学院古脊椎动物与古人类研究所泥河湾课题组的调查队员们在对泥河湾盆地东端大田洼台地西北部进行早更新世人类活动遗迹的调查时，在小长梁遗址西南仙台的泥河湾层的下部层位发现一处旧石器地点，随即进行了试掘。这次发掘出土了33件石制品，22件哺乳动物化石及5件淡水双壳类软体动物化石[57]。
仙台的石制品包括刮削器1件、石核4件、石片16件和断块12件，这些石制品以小型为主，加工成型的工具很少；原料以燧石为主，碎裂岩、硅质白云岩、火山熔岩、脉石英和玉髓少量，这些原料均取自附近出露的基岩，其组合与小长梁石制品大体一致，这充分反映了该遗址古人类选取石料所采取的因地制宜、就地取材的策略；加工石器的方法为锤击法。从以上特点可大致看出，该地点的石制品工业面貌与附近小长梁遗址大体相似，属于华北旧石器时代早期文化传统[57]。
在仙台发现的动物化石材料，除少量淡水双壳类壳体碎片外，共有哺乳类标本22件包括牙齿或牙齿碎片3件，肢骨19件；能鉴定到属种的很少，多数标本为靠近关节的部位，绝大多数是小型的碎骨片[57]。因哺乳动物无法鉴定种属，故无法从动物生活生境上来推断当时的环境状况。
Deng等[58]在仙台遗址点文化层及其上下各20 cm处采集了孢粉样品，对其进行分析发现这些样品中以草本植被为主，只有少量的乔木和灌木出现；这些孢粉学特征表明了仙台遗址文化层和其下部的沉积层在当时为草原环境，文化层上方的沉积层为荒漠草原环境。根据古地磁测年法(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)，得到仙台旧石器遗址点的年代为距今1.36 Ma[58]。综上，在早更新世的仙台地区，古人类及动物生活在与草原和荒漠草原有关的较干燥的气候条件下。
1.1.10 半山动物化石/旧石器遗址半山(BS)位于河北省张家口市阳原县泥河湾盆地东端的大田洼乡。1990年3~7月，在美国加利福尼亚大学伯克利分校人类学系J. Desmond Clark教授的支持下，对泥河湾盆地进行了早更新世旧石器遗址调查，在东谷坨遗址附近的下方泥河湾层里发现一处旧石器遗址，因遗址暴露在泥河湾层的陡壁上，所以取名为半山遗址；同年9月，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所对这个遗址进行了小规模的试探性发掘，发现了大量的石制品及动物化石材料[59]。
半山遗址出土石制品共95件，包括精制品2件，粗制品18件，石核8件，石片42件，断块25件；石制品的原料主要以燧石为主，其次是石英、矽质灰岩、石英岩、玛瑙等，石料均来自于遗址附近[59]。石制品以小型和中型标本为主，磨蚀情况说明半山的石制品大多数是原地堆积或只遭受流水轻微的搬运作用，而少量的标本是经过一定距离或较远的搬运受到了不同程度的磨损[59]。
在半山遗址发现的动物化石材料，除少量的瓣鳃类和鱼类的化石外，有哺乳动物化石130件，其中牙齿或牙齿碎片32件，骨碎片98件，从中可鉴定出的动物有犬(Canis sp.)、象类(Elephantids)、马(Equus sp.)、犀类(Rhinocerotids)、鹿类(Cervids)[59](表 2)。其中马、犀类和鹿都时典型的草原型动物，剩下的象和犬分别为森林型动物和广栖型动物。结合之前发表的古地磁年代研究(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)，可知在距今1.32 Ma时半山遗址的景观为开阔草原伴生小片森林[16](图 2)。
1.1.11 飞梁旧石器遗址飞梁(FL)位于泥河湾盆地东缘，这里的泥河湾组厚度为30.9 m，是一个河湖相沉积层，主要由灰黄色和灰绿色的粉质粘土、淤泥和沙质淤泥组成[68]。飞梁遗址由河北省文物研究所谢飞研究员于1985年发现，1990和1996年进行系统发掘，处在早期人类在泥河湾盆地活动的密集分布区，3000余件石制品和动物化石出土于下更新统泥河湾河湖相地层内。飞梁遗址的遗物埋藏于湖滨相粉砂和粘土层内，石制品和动物化石表面新鲜，是揭示早期人类遗址成因和石器技术的难得材料[69]。
研究人员基于出土石制品类型组合与外表磨蚀状况、废片大小的区间分布、石制品空间聚集特点、拼合标本空间分析等指标，结合遗址地层的粒度分析，对飞梁遗址探方进行系统研究。结果表明[69]，古人类活动于泥河湾古湖的边缘，石制品制作完成后原地埋藏，与动物化石一起经历了湖滨片流改造，其改造程度微弱。通过对石制品类型及个体大小、原料利用、剥片模式、废片类型与技术以及修理策略等相关指标进行统计分析发现，古人类因地制宜获取遗址周边震旦系的燧石和白云岩、侏罗系的火山岩等石质资源进行剥片和加工石器，剥片类产品均属于早期人类的Oldowan石核或石核工具类型[69]。古地磁年代测定表明(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)，古人类在该遗址活动的时间为距今1.2 Ma[68, 70~72](图 3)。
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图 3 华北早更新世古人类遗迹及哺乳动物群磁性年代序列(a，b)及其与区域(c)和全球气候(d)对比[71~72] Fig. 3 Magnetostratigraphic chronology sequences of ancient human remains and mammalian fauna in North China during the Early Pleistocene[71~72] |
麻地沟(MDG)位于泥河湾盆地东部岑家湾台地西北缘，处在古人类活动集中区内。1996~1997年间，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所卫奇和河北省文物研究所谢飞等与美国印第安纳大学Nicholas Toth、Kathy Schick等先生在发掘东谷坨和飞梁遗址期间，在麻地沟西侧进行试掘，发现了麻地沟A、B和C共3个古人类活动的层位，确认麻地沟为早期人类活动遗址[73]；2007年春夏，中国科学院古脊椎动物与古人类所裴树文等[74]在该区域进行了旧石器考古调查，并在麻地沟两侧的泥河湾地层中发现了9处古人类活动地点；2012~2014年正式发掘了3处旧石器地点分别为E5、E6和E7，出土了石制品362件及动物化石碎片48件[75~76]。
其中E5点石制品组合以各类废石片为主，石核25件，石器仅5件，其原料以硅质白云岩为主，其次为燧石、角砾岩、安山岩、玄武岩、凝灰岩等，仅有5件石制品为花岗岩和石英等；石制品个体总体以中型为主；石制品由硬锤法直接锤击而成，剥片简单，石核利用率相对较低。总体看来，E5点石制品组合显示早期Oldowan工业的特点[75]。E6点出土石制品127件，其中石核44件，石器仅1件，余下的是废石片和断块；E7点出土石制品92件，大部分为废石片和断块，石核5件，石器2件[76]。E6和E7两处遗址的石制品原料均以燧石和白云岩为主，还有些角岩和火山岩等，这些原料的获取均在方圆1 km范围内；石制品个体以中小型居多，但存在较大变异；剥片和修理技术均为硬锤直接打制且简单随意；石核类型为旧石器时代早期Oldowan的石核或石核工具类型。综合起来，两处遗址石制品面貌类似Oldowan工业体系[75~76]。
麻地沟遗址中出土的48件动物化石碎片，仅能鉴定出一种动物即马(Equus sp.)，其他都因破碎程度高或风化程度强而无法鉴别[75~76](表 2)。
Li等[77]对2011~2012年发掘剖面的花粉、沉积物粒度、磁化率、同位素(13C和18O)和氧化铁进行分析，确定了泥河湾组的5个环境变化阶段。其中有石制品出土的3个层位的气候特点分别是：早期相对干冷，形成开阔草原和稀疏草原；中期相对暖湿，出现树木茂盛的草原；晚期相对干冷，又回到开阔稀疏的草原环境。基于与附近剖面的地层对比及初步古地磁资料(位于Jaramillo亚极性时底部)，推测麻地沟遗址的年代在距今约1.2~1.07 Ma[77]。综上可知，人类在早更新世的麻地沟经历了从树木茂密的草原变为稀疏草原为主的生态系统(图 2)。
1.1.13 山神庙咀动物化石/旧石器遗址山神庙咀(SSMZ)位于河北省阳原县大田洼乡官厅村，1994年以来，卫奇等[78~79]在泥河湾盆地小长梁附近发现此遗址并进行试掘，出土了一些石制品及少量的哺乳动物化石。2006~2008年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的同号文等[60]对山神庙咀遗址进行了正规发掘，在原发现石制品位置的西侧数米远处发现了大量保存完好的哺乳动物化石，目前已鉴定出的主要有15个种属(表 2)。通过对这些动物的习性分析可知大部分为草原型生境动物，据古地磁年代测定(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)该动物群生活的年代为距今1.2 Ma[80](图 2)。
1.1.14 东谷坨动物化石/旧石器遗址东谷坨(DGT)位于桑干河盆地东北端，隶属河北省阳原县大田洼乡。东谷坨遗址是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所裴文中在1981年组织考察小长梁的地层时，由河北省阳原县虎头梁村民王文全发现。遗址发现后立即进行了考古地质勘探，实地布置5个探坑，出土1443~1676件石制品(各位研究者统计的数字有异)[81~83]；后又经过3次大的发掘，于1997年及2000~2001年分别出土石制品702件和974件。最近发表的对东谷坨石制品的研究只包括了1997年及之前的材料，最后一次2000~2001的发掘成果还未进行详细分析[84~85]。1997年及之前东谷坨遗址共出土了2315件石制品，其中石核310件，石片680件，精制品432件，其余为碎片等，其石制品原料以燧石为主，包括白云岩、石英细砂岩、玛瑙、石英等，这样的石料在遗址附近作为岩体或沉积物分布，据此推测当时先民在这里不仅获取饮食，也就地采集石料和就地加工石制品；石制品类型以小型为主；其剥片基本采用硬锤直接打击技术[86]。
东谷坨遗址还出土了大量的动物化石碎片，又加之风化严重，故能鉴定出的只有几种动物，分别是中华鼢鼠(Myospalax fontanieri)、犬(Canis sp.)、古菱齿象(Palaeoloxodon sp.)、三门马(Equus sanmeniensis)、披毛犀(Coelodonta antiquitatis)、野牛(Bison sp.)和羚羊(Gazella sp.)[61](表 2)。从这些动物的属性来看，大部分都是草原型动物[61]。裴树文等[61]对东谷坨遗址2000~2001年发掘剖面上的孢粉、粒度、磁化率和氧化铁的分析表明，该遗址总体上来说反应了湖滨沉积环境。根据古地磁测年(位于Jaramillo亚极性时底部)可知古人类在此活动的时间发生在距今1.1 Ma的早更新世[37, 87]，古人类集中活动于湖平面相对较低的时期，依次经历了温暖湿润的森林草原环境、温凉湿润的森林草原环境及温凉较干的森林草原环境(图 2)，生存方式也由零星的石制品打制向原料采集最后到集中的石器制作、狩猎并肢解动物的活动转变[61]。
1.1.15 岑家湾旧石器遗址岑家湾(CJW)旧石器点位于河北省阳原县大田洼乡岑家湾村南，该地点发现于1984年，河北省文物研究所谢飞等[88~89]分别在1986年、1992年和1994年对此点进行了3次发掘，共出土1625年石制品及哺乳动物化石257件。在这些石制品中有石核36件，石器33件，石片178件，剩下的都是残片和断块。加工石器的原料有火山角砾岩、石英和硅质灰岩三大类，根据岩石质地、色泽、包含物及表面性质判断，它们是从附近山坡上采集的天然石块；打片的方法也较为单一，都是使用锤击法；石器类型都比较单一且数量少，全部为刮削器，加工比较粗糙；石片也以小型居多。出土的257件哺乳动物化石都较为破碎，大部分为象的齿板碎片、头骨碎片，象和马的肢骨碎片较少，还有一件马的残破下颌骨和鸟类的骨骼，其他都无法鉴定到种属[90~91]。
经过古地磁测年及与附近已经获得古地磁年代(位于Jaramillo亚极性时底部)的地层进行对比，岑家湾旧石器地点的年代为距今1.1 Ma[92](图 3)，与东谷坨旧石器地点的时代相当[62，87]。
1.1.16 霍家地旧石器遗址霍家地(HJD)旧石器地点处于桑干河右岸，行政区划属河北省阳原县大田洼乡东谷坨村。1997年7~8月，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所在河北省阳原县东谷坨旧石器遗址进行发掘的同时，对该遗址附近的不同地层进行了调查，在东谷坨遗址T1发掘探坑北侧约120 m处发现了一处新的石器地点，该地点所在的山坡曾被东谷坨村一霍姓人家租种过，故取名为霍家地，经试掘出土了60件石制品与少量破碎的哺乳动物化石，难以鉴定种属。石制品中包括4件石核、12件石片、24件石器和20件有人工痕迹的石块，石器中包括刮削器20件，尖状器2件，石锥、雕刻器各1件，石制品原料以燧石为主，取材于附近的石料产地；从石核和石片的特征来看，生产石片时主要采取锤击法[93]。由于出土的石制品较少，材料有限，难以确切说明霍家地旧石器遗址点的文化性质。加之出土的哺乳动物化石过于破碎，无法鉴定种属，故通过动物属性来判断当时生境亦是不可为之。
古地磁学结果表明霍家地遗址位于Jaramillo亚极性时内，其年代为距今1.0 Ma[17](图 3)。
1.1.17 马梁动物化石/旧石器遗址马梁(ML)旧石器遗址与东谷坨旧石器遗址都位于东谷坨剖面上，处于桑干河盆地东北端，隶属河北省阳原县大田洼乡。马梁遗址中共出土石制品约200件，石器的主要原料由黑色燧石与深灰色硅质岩组成，石器上有轻微的磨损，可能曾经被流水冲刷搬运[94]。与石制品一起出土的还有一些哺乳动物化石，能鉴定到的有古菱齿象(Palaeoloxodon sp.)、马(Equus sp.)和披毛犀(Coelodonta antiquitatis)[94](表 2)。
由古地磁定年(位于B/M界限处)可知，其年代为0.78 Ma，处于早更新世与中更新世的转折点[62, 95]。从能鉴定到以上的这3种动物来看，只有古菱齿象属于森林型动物，其他两种都是草原型动物(图 2)。
1.2 华北其他地区 1.2.1 蓝田公王岭上陈村旧石器遗址上陈村(SSC)位于公王岭北部约4 km处，是Zhu等[96]于2004~2017的调查中发现的一个新的旧石器地点，剖面为从L5到L28厚约74 m的黄土(相当于深海同位素阶段12到阶段80)。在此剖面的S15至L28层里发现石制品96件，年代从1.26 Ma到2.12 Ma。石制品最多的地层为S22(1.54~1.57 Ma)，S22以下共发现28件石制品(25件石片，3件未修理)；在S23(1.59~1.65 Ma)中发现了1件石片和1件石片碎屑；在S24(1.71~1.73 Ma)中，有1件凹缺器、1件刮削器、1件石核和2件石片碎片；在L25(1.73~1.80 Ma)中，有1件刮削器、1件石锤和2件石片碎片；在S26(1.89~1.95 Ma)中，1件卵石；在L27(1.95~2.09 Ma)中，有1件卵石和1件碎片；S27(2.09~2.12 Ma)，发现6件人工制品(3件石核，1件石核和/或刮削器，1件尖状器和1件石片工具)；在对S27和L28的挖掘中，在S27/L28界线附近发现了1件石核和1件石片工具，在L28(大约2.12 Ma)中发现了6件手工制品，即3件刮削器、1件尖状器、1件尖状器片和1件石片。还发现了一具鹿类的下颚骨碎片，一种牛和其他化石骨骼碎片[96]。根据高分辨磁性地层学结果，L28的上半部介于Olduvai和Réunion之间的人工制品和化石层，可以追溯到2.12 Ma[96]。
这是首次在严格的地层框架内，建立了黄土高原早更新世早期的人工制品的时代。这17个黄土-古土壤层的人工制品年代跨度约为0.85 Ma，表明在1.26 Ma到2.12 Ma之间的中国黄土高原已经被原始人类占领。在上陈村最古老的人工制品年龄大约是2.12 Ma，这意味着原始人类离开了非洲，这比由德马尼西(大约1.85 Ma)最早的古人类活动证据[9]还要早。这就使得我们有必要重新考虑早期原始人类走出非洲的时间[97]。
1.2.2 周口店第18地点动物群周口店地区位于北京市房山区，距离北京城约52 km，包括娄子水河以东、凤凰山以南、房山区以西和周口店镇以北。自1918年以来，周口店地区共发现和研究过有科学价值的上新世和更新世洞穴地点30处以上[98]。第18地点(ZKD18)由裴文中和贾兰坡发现，位于门头沟区的军庄灰峪；该地点为一裂隙，发育在奥陶系的灰岩中，裂隙中充填有红色含石灰岩角砾的粘土及含页岩角砾的粘土，并在红色粘土层中发现了较丰富的哺乳动物化石[99]。
从地层的岩性特征来看，该地点为灰岩中的裂隙重力堆积[98]，化石主要产自剖面的第2层和第3层，共计26种[99](表 3)。第3层化石层主要为大型的哺乳动物化石，除Equus cf. sanmeniensis和Hyaena sp.外，其余皆为森林-灌丛型动物，且以灌丛型占优势，而无茂密森林型，如虎、豹、象等，化石层中主要是由广布型或喜凉型动物组成，没有典型的喜暖或喜湿的动物；上新世广布华北和西北的喜暖种类在动物群中也没有残留下痕迹，如爪兽、象、猎豹等，反而出现了如Martes sp.和Mustela cf. M.altaica 这类相对喜冷或喜凉分子，这表明气候开始恶化，森林植被开始退缩[100]。第2层化石层不同于第3层化石层，大型哺乳动物大量减少，而小型哺乳动物含量增加，并占据优势，干旱草原型动物大量发展，而森林型动物只占有很少的份量[100]。根据古地磁测年数据，其动物群化石层位于Olduvai亚极性时的底部，推测其年代为1.9 Ma[101]。结合两层化石层组合特征，我们可知第18地点动物群的特征是森林或林边类型少，而草原类型占优势，干旱地区的种类较多，可见当时周口店地区森林植被不甚发育，草原明显扩展，气候转冷[98]。
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表 3 华北地区其他早更新世动物群列表[99, 102~113] Table 3 The list of Early Pleistocene faunas in North China except Nihewan Basin |
鼢鼠Allosiphneus arvicolinus午城动物群(WC)位于山西省隰县午城镇柳树沟，此处黄土成塬，不整合覆盖在上新世砾岩之上，剖面发育完全，层位清楚，化石丰富，是黄河中游黄土区的标准剖面[114]。午城动物群化石产自黄土剖面L15至黄土底界地层，相当于磁性地层序列Matuyama负极性带下段，古地磁年龄为1.9~1.2 Ma[115]，其包含动物21种[102](表 3)。从这些动物组成可以看出，更新世早期的午城地区是一片开阔的草原间有小片森林的自然景观(图 2)。
1.2.4 公王岭动物群/古人类遗址公王岭(GWL)位于灞河南岸、秦岭山前的斜坡黄土裸地带，距离蓝田县城东北约17 km。公王岭剖面总厚度50 m，在西坡可以观察到剖面上部的黄土地层和下部30 m厚的砾石层陡壁[103]。公王岭动物群发现于蓝田公王岭黄土剖面下部砂质黄土中，动物群中除直立人类化石外，包括41个属种[104~105](表 3)。与公王岭动物群一起出土的还有石制品26件，其中石核12件，石器6件，石片8件，原料多为石英岩[116~118]。
公王岭动物群中有一定数量的第三纪残余属种存在，如蓝田剑齿虎、爪兽等，使其具有古老的性质；其中又含有约占种类30 %的南方动物，如大熊猫、剑齿象等，使其带有强烈的南方动物群的色彩[103]。根据最新的古地磁测年(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)数据可知此动物群生活年代为距今1.63 Ma[119]，反映出早更新世早期，蓝田公王岭地区雨量充沛，气候温热，森林茂密，有着与今天亚热带相近的气候环境(图 2)。
1.2.5 临猗动物群临猗(LY)剖面位于山西省运城市临猗县角杯乡吴王村。地貌上剖面处于运城盆地和侯马盆地间北东-南西走向的峨眉台地上。黄河切穿台地，出露较为清晰的第四纪地层，剖面附近地表地貌景观由于冲沟发育，切割形成沟谷纵横的较为破碎的黄土梁和黄土峁[106~107]。临猗剖面厚170 m，由上部黄土-古土壤层与下部河湖相层组成，动物化石层位于剖面124~127 m的砂层中，由古地磁测年(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)可知其年代为距今1.6~1.5 Ma，为早更新世时期的动物[108]，出土动物26种[106~107, 109](表 3)。在这些动物中，草原型习性动物稍多于森林型习性动物，可推测出当时的景观是以开阔草原为主间或小片森林(图 2)。
1.2.6 西侯度动物化石/旧石器遗址西侯度(XHD)位于山西省芮城县风陵渡镇以北，地处黄河左岸丘陵地带，是我国旧石器时代早期遗址，其于1959年、1961至1962年在山西省考古所王建的带领下先后进行了两个年度的发掘工作。《西侯度》报告[120]中报道了32件石制品，其中有21件标本有可能是断块或有人工痕迹的石块，其属性尚需进一步认定，只有11件可以作为石制品来描述；另外还有3件未曾报道的标本，西侯度遗址有石制品14件，包括石核1件、石片10件和精制品3件[110]。西侯度遗址中与石制品同层出土的还有一些动物化石，除了鲤、鳖和鸵鸟外，还有21种哺乳动物[110~111](表 3)。这些动物中绝大部分属于草原型动物，也有一些适于丛林和森林生活，从动物的特征和生活习性来看，当时的西侯度及其附近区域应为疏林草原环境，其气候比现在要干燥凉爽些(图 2)。
结合古地磁测年(位于Jaramillo亚极性时底部与Olduvai亚极性时的顶部)数据、生物地层年代及10 Be测年数据，西侯度旧石器遗址与动物群年代应为距今1.4~1.27 Ma[15, 112](图 3)，说明早更新世西侯度地区的古人类及动物生活在疏林草原相对干燥凉爽的气候条件下。
1.2.7 周口店地区东洞动物群东洞(dd)位于太平山北坡大砾岩山下，是曹伯勋等[121]于1985年发现的，其海拔高度约150 m；该地点为洞穴洼地堆积，沉积物保存在唐县期残余侵蚀面上奥陶系马家沟组灰岩的溶洞洼地内。其化石层主要产自剖面的7、8两层，共计28种，以早更新世分子占绝对优势，但也残存少量的上新世分子及一些现生种或现生种的相似种[113]。东洞动物群是一个以喜冷、干旱草原类型占绝对优势的小型哺乳动物群[100]。根据动物群的组成(草原分子含量高达80 %，小型哺乳动物占92 %)[101]及化石层位中发现古冰楔遗迹[121]，可以肯定地指出，该动物群记录了一次显著的、快速降温事件。再据孢粉分析，化石层只含少量Pinus、Betula、Artemisia和Ephedra[122]，这表明当时的周口店自然景观荒凉，为干冷草原，在山地上有很少量的针叶树分布。
据曹伯勋等[121]和程捷等[101]对此剖面的磁性地层研究，认为此剖面的形成时间为1.67~0.97 Ma，结合生物地层，推测东洞动物群的年代为距今1.2 Ma。
1.2.8 阳郭动物群阳郭(YG)西岔湾剖面位于陕西渭南阳郭西岔弯公路旁，黄土-古土壤序列清晰，出露厚度约12 m，阳郭动物群就位于此黄土剖面的S9~L12中，根据古地磁测年其年代为1.0~0.9 Ma[123]，动物化石包括21种[102~103](表 3)。其中猞猁、豹及熊等是森林动物，黑鹿、麋鹿喜居于河湖沼泽地带，鼠、马、羚羊、牛等为草原动物，反映了当时该地区气候较为温和湿润，是一个有一定森林的草原环境(图 2)。含化石的厚层红色古土壤也反映了一个湿热的环境[102]。
1.2.9 三门峡水沟和会兴沟旧石器遗址水沟和会兴沟(HXG)是河南三门峡市东北面会兴镇和上村之间的两条流入黄河的冲沟，1963年中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的黄慰文先生在此进行野外调查时，在这两条冲沟沟口的地层中发现了石器[124]。从水沟和会兴沟地点一共收集了94件石制品，有石核25件，打击痕迹比较清楚的石片48件，另有二十多件经过第二步加工的石器，包括手斧、薄刃斧、砍砸器、尖状器、石球等；这些石制品大部分原料为火成岩，也有部分来自其他岩石，如石英岩、石英和砂质灰岩；再从石制品的磨损程度来看，大部分都保有锋利的棱角，不似被水流长距离搬运，是在当地制作而成；石器一般用砾石或厚大的石片制成，体积较大[125~127]。从石器工业技术类型来看，此地出土的石器是明显的Acheulian技术[128~130]。
经古地磁测年(位于B/M界限与Jaramillo亚极性时上部之间)可知其年代为距今约0.9 Ma[131](图 3)，早于华南百色盆地出土的Acheulian石器(约0.8 Ma)[132]。
2 早更新世动物群组成、演化与气候环境之间的关系根据古地磁年代结果综合厘定了华北地区哺乳动物群和古人类遗迹的地质时代并初步建立了它们的年代序列(表 1、2和图 3)。泥河湾盆地的哺乳动物化石年代按照时代先后排序如下：稻地动物群年代为2.54~1.78 Ma[34]，红崖动物群为约2.4 Ma[34, 37]，下沙沟动物群为2.2~1.7 Ma[43]，花豹沟Ⅱ动物群为1.9 Ma[34, 37]，花豹沟Ⅰ动物群为1.7 Ma[34, 37]，扬水站Ⅱ和Ⅰ动物群分别为1.8 Ma和1.6 Ma[45]，上沙嘴动物群为1.7~1.6 Ma[48]，马圈沟Ⅲ动物群年代为1.66 Ma[16]，小长梁动物群为1.36 Ma[14]，半山动物群为1.32 Ma[16]，麻地沟动物群[77]和山神庙咀动物群[80]均为1.2 Ma，而东谷坨动物群[37, 87]和马梁动物群[62, 95]分别为1.1 Ma和0.78 Ma。华北其他地区动物群的年代结果(表 3和图 3)包括了周口店第18地点动物群为1.9 Ma[101]、午城动物群为1.9~1.2 Ma[115]、公王岭动物群大致1.63 Ma[119]、临猗动物群为1.6~1.5 Ma[108]、西侯度动物群为1.4~1.27 Ma[15, 112]、周口店地区东洞动物群1.2 Ma[101, 121]及阳郭动物群在1.0~0.9 Ma[123]之间。
我们就哺乳动物于环境的偏好喜爱大致将其划分为森林型动物、草原型动物和广栖型动物三类，并依据各哺乳动物群的发掘报道情况进行数量统计并绘制百分比图(图 2)。总体来看，泥河湾盆地早更新世动物群组成基本都具备这3种类型。正如邱占祥[42]分析狭义的泥河湾动物群时，曾指出泥河湾动物群生态习性并不一致，其中三趾马、旋角羚羊、中国羚羊、蒙古仓鼠等是属于草原型或森林草原型动物；山西轴鹿、姬鼠、中华拟蹶鼠属于森林型动物；而跳鼠、拉氏鼠兔、鼠兔是适应于干燥草原或荒漠草原中的动物，据此推测当时泥河湾应有森林、有草原，为森林草原植被类型，气候为温暖半湿润。而华北地区其他地点早更新世哺乳动物群也基本都呈现出了这一特点。例如，周口店第18地点中下化石层主要为大型的哺乳动物化石，主要是由广布型或喜凉型动物组成，上化石层大型哺乳动物大量减少，而小型哺乳动物含量增加，并占据优势[100]。结合两层化石层组合特征，第18地点动物群的特征是森林或林边类型少，而草原类型占优势[98]。在其西南部的午城动物群中，一大半为生活于干旱草原环境的鼠及兔类，小部分为体型较大的动物，其中鹿、貉、熊等几类为林栖动物[103]。临猗动物群中森林型生境动物约占总体的42 %，草原型与广栖型动物各约占39 %和19 % [106~109]，这说明当时的气候环境较为适宜，有斑块森林的存在。与之相近的西侯度动物群[110~111]，同样是森林型动物所占比例较大(约48 %)。公王岭动物群[104~105]包括41个属种，金丝猴、大熊猫、东方剑齿象、巨獏、貘、中国爪兽、毛冠鹿、苏门羚等都是东洋界种类，是森林型动物；另外也含有大量其他两种类型动物。阳郭动物群[102~103]邻近公王岭地区，其时代晚于公王岭动物群，其中猞猁、豹及熊等是森林动物，黑鹿、麋鹿喜居于河湖沼泽地带，鼠、马、羚羊、牛等为草原动物，反映了当时该地区气候较为温和湿润，有一定森林草原环境。
我们进一步将华北早更新世各动物组成按照其时代，对比黄土磁化率、深海氧同位素指示的区域和全球冰期-间冰期气候环境，发现泥河湾盆地早更新世动物群表现出在森林草原大背景下，喜暖湿种属、森林型动物不断减少，而耐干寒种属、草原型动物逐渐增加的时间变化规律；华北其他地区的动物群也总体上表现出这一趋势。
自2.5 Ma以来，黄土高原存在三十多个温暖的土壤形成期和寒冷的黄土沉积期旋回，长期气候环境趋向干旱，冰期-间冰期增大叠加在此长期趋势之上[133~134]。具体的古气候环境波动振幅与周期，在早更新世的不同时期具有不同的特点：土壤化在1.6 Ma之前较之后为强，古土壤多发育，冰期-间冰期振幅比之后要弱[135]。从2.5 Ma至1.5 Ma，共有10个古气候旋回，其中除L32~S30、L27~S26与S25~L25等几个旋回具有较大的振荡幅度外，余下几个旋回振荡幅度很小，它们表现为薄层风化较强的黄土母质与成土作用不太强的古土壤层相结合(图 3)。从1.5 Ma至0.8 Ma，即S20底部至S7，共有14层古土壤，时间跨度约为0.7 Ma，这一阶段冰期间冰期之间的气候波动相比早更新世早期(2.5~1.5 Ma)要剧烈(图 3)。这是由于在早更新世的晚期，有一系列复杂的变化，包括中更新世过渡时期(Mid-Pleistocene Transition，简称MPT)的全球的变化，以及1.1 Ma时青藏高原北部地区高达3 km的隆起导致了冬季风的增强和黄土通量的大量增加[136]。这些变化还包括：毛乌素沙漠(1.2 Ma)的逐步向南迁移[137]；此外，中国西北部的古尔班通古特、腾格里和巴丹吉林沙漠在此时间段的形成，加剧了华北地区的干旱[138~139]。这些气候环境特点都影响了华北早更新世哺乳动物群的演化特点。
另外，一些极端的气候环境事件会对哺乳动物的生存产生较为剧烈影响。黄土地层中普遍发育的L15和L9是堆积厚层粗颗粒的强粉尘通量期[140]。根据Guo等[140]研究认为，L9和L15是在极其寒冷和干旱、半沙漠条件下形成的，年平均降雨量仅有150~250 mm，年平均温度为1.5~3.0 ℃。这将使华北地区变得不适宜喜暖湿动物的生存，尤其是冬季的季风强度非常大的时期。从我们分析的哺乳动物群证据来看，这两个时期的化石证据较为缺乏，仅有秦岭以北黄土高原南部报道的阳郭动物群化石[102~103]。研究表明[141]，利用软体动物的分析认为L9实际显示了一个多变的气候环境，在MIS 24和MIS 22晚期一般都是冷和干的，但是在MIS 23和MIS 22的中期却是温和潮湿的，而黄土的粗化只是表明了更丰富的尘埃来源。
总的来说，动物群的类型能大致反映当时的气候环境状况，在气候适宜期间冰期时生存的动物群会相应的增加。但因为缺乏精确年代的制约及化石采集的不连续性等一些原因，其与非生物气候代用指标所获得的连续曲线对比，不可能完全重合。另外，我们还需注意各动物群所处地理位置与地貌特点。例如，泥河湾位于季风-干旱过渡区附近[142]，对季风的强弱变化十分敏感，当夏季风强盛时，气候温暖湿润、森林扩张、喜温湿的、林栖的动物增加；反之，当冬季风强盛时，气候干冷、林地缩小、草原扩张，甚至出现沙漠。这是本区哺乳动物化石成分频繁变化的根本原因[103]。但又由于该盆地周边地貌上比较复杂，既有山地(东南部、盆地周围、冀北山地)，也有平原(西北部雁北温带干草原)，还有湖泊水体，因此森林(山地)草原(平原)动物几乎贯穿始终，只是其比例随着气候环境变化而波动，且在这个大背景下，当冬季风强盛时会有沙漠成分的加入，如骆驼、鸵鸟、跳鼠等，暗示沙漠的存在与扩张[103]。又如，公王岭动物群的产地位于黄土高原东南缘秦岭北坡脚下，生物面貌及与之相应的气候环境受到中国南方及秦岭北坡热带、亚热带潮湿森林环境影响，故动物群中出现南方物种，带有浓厚的南方色彩，如金丝猴、大熊猫、东方剑齿象、巨獏、貘、中国爪兽、毛冠鹿、苏门羚等都是东洋界种类，而且都是森林型动物[103~105]。
3 对华北地区古人类活动的指示意义华北地区之前发现最老的旧石器点为上沙嘴遗址及马圈沟Ⅲ遗址，它们的年代分别为距今1.6~1.7 Ma和1.66 Ma[16, 48]，这是东亚高纬度地区最早的人类活动证据。最近于陕西蓝田上陈村发现新的旧石器遗址点，将此年代推至2.12 Ma，使其成为目前为止中国发现最老的旧石器遗址点[96]。从这些最老的旧石器点，到公王岭遗址[104](1.63 Ma)、马圈沟Ⅰ(1.55 Ma)和马圈沟Ⅱ(1.64 Ma)[16]遗址、西侯度遗址[15, 112](1.4~1.27 Ma)、小长梁和仙台遗址[14, 58](1.36 Ma)、半山遗址[16](1.32 Ma)、飞梁[68, 70]、麻地沟[77]及山神庙咀遗址[80](1.2 Ma)、岑家湾[62, 87, 92]和东谷坨遗址[37, 87](1.1 Ma)、霍家地遗址[17](1.0 Ma)、会兴沟水沟遗址[131](0.9 Ma)及马梁遗址[62, 95](0.78 Ma)，这一系列的遗址点表明了古人类在早更新世期间在华北地区持续的活动。这些古人类遗迹大部分位于华北地区的泥河湾盆地，只有上陈村遗址、公王岭遗址、西侯度遗址及会兴沟水沟遗址位于泥河湾盆地以外的黄土高原东南部。所以从现有证据来说，泥河湾盆地是华北地区早更新世古人类活动最为集中和频繁的地区，但从泥河湾早更新世古人类遗址点中直接获得的古气候与古环境资料仍然较少，目前只有仙台、麻地沟、飞梁、东谷坨和岑家湾等少数几个点的环境资料。Deng等[58]在仙台遗址点文化层及其上下各20 cm处采集了孢粉样品，对其进行分析发现这些样品中以草本植被为主，只有少量的乔木和灌木出现。这些孢粉学特征表明了仙台遗址文化层和其下部的沉积层在当时为草原环境，文化层正上方的沉积层为荒漠草原环境。Li等[77]对2011~2012年发掘的麻地沟剖面的花粉、沉积物粒度、磁化率、同位素(13 C和18 O)和氧化铁进行分析，确定了泥河湾组的5个环境变化阶段。其中有石制品出土的3个层位的气候特点分别是，早期相对干冷，形成开阔草原和稀疏草原；中期相对暖湿，出现树木茂盛的草原；晚期相对干冷，又回到开阔稀疏的草原环境。李月丛等[143]的研究表明，飞梁遗址文化层以草本植物花粉比例最大，达82 %以上，其中耐旱的草本植物如蒿和藜等的花粉含量最多，其次是禾本科，这说明当时的气候较为干旱，那时的古人类可能生活于干旱的草原生境下。裴树文等[61]对东谷坨遗址2000~2001年发掘剖面上的孢粉、粒度、磁化率和氧化铁的分析表明，该遗址总体上来说反应了湖滨沉积环境，古人类集中活动于湖平面相对较低的时期，依次经历了温暖湿润的森林草原环境、温凉湿润的森林草原环境及温凉较干的森林草原环境。岑家湾遗址点文化层中孢粉以草本植物花粉为主，但是含有较多的阔叶树花粉，表明当时的古人类生活在以草原为主伴生少量阔叶树的环境之中[144]。这些遗址点直接反映的当时古环境结果，与我们从伴生的哺乳动物群的动物类型比例来推测的当时的泥河湾古环境状况基本上是相符合的。
总之，利用上述建立的早更新世哺乳动物群的磁性年代序列及推测的古环境结果，对比华北古人类活动，探讨他们之间的联系。我们发现：1)2.6~ 2.0 Ma时，冰期和间冰期气候波动剧烈，该区域目前只有陕西蓝田上陈村[96](2.12~1.26 Ma)一处旧石器遗址点，同时发现的哺乳动物群少，森林型和草原型所占比例相当。这段时期的动物群较少，目前只发现一处古人类遗迹，推测当时华北地区可能仅存在有限的古人类活动；2)2.0~ 1.5 Ma，古人类遗迹渐渐开始增多，除了上陈村[96](2.12~1.26 Ma)之外还有位于泥河湾盆地的上沙嘴与马圈沟(约1.7 Ma)[16, 48, 53]旧石器遗址；而最近蓝田公王岭古人类化石年代被修正为1.63 Ma，更直接显示了直立人在区域内的活动[119]。此阶段是整个早更新世冰期和间冰期气候波动最为平缓的一个时期，哺乳动物群和古人类遗迹也逐步增多，表明古人类活动在该时期呈进一步扩张趋势；3)1.5~ 1.1 Ma，哺乳动物群与古人类遗迹较多，且大多数情况下是相伴而生，古人类活动较为繁盛；4)1.1~ 0.78 Ma，这一时期是全球的中更新世气候转型期，气候周期从渐渐从以4万年主导周期转变为10万年主导周期[133]，华北地区在该时期仍然存在大量的古人类活动，表明早期人类已具有适应气候大幅波动的能力。尤其是在非常寒冷的L9时期，在三门峡地区存在会制造阿舍利文化的人群[131]，表明了早期人类对恶劣环境的极强适应能力。这一系列证据表明伴随着第四纪气候环境的不断变化，早期人类的适应能力是不断增强的，人类活动的范围也是不断扩张的。
4 总结根据哺乳动物群和古人类遗迹在早更新世华北地区出现的时间以及对哺乳动物群中动物类型的分析可知(图 2和3)：气候变化规律与生物的生存阶段是较为一致的，气候适宜期时生存的动物群与古人类活动都会相应的增加。特别是表现在2~1.5 Ma时期，华北地区古人类遗迹范围的扩大，伴随着2 Ma以来大量增加的哺乳动物，为古人类最终在此地区的活动提供了丰富的食物资源。华北地区古人类在1.7~0.78 Ma这大约90万年的时间内长期活动在东亚高纬度地区，这说明他们可能已经具有适应东亚高纬度地区冬季风增强、夏季风减弱且干旱化趋势增加的严酷的环境条件的能力[145~146]。动物性食物的利用可能也增强了早期人类适应严酷环境的能力[16, 25~29, 69]。即使在1.1~0.78 Ma全球早中更新世气候转型期，气候周期从4万年主导周期转变为10万年主导周期[133]，华北地区在该时期仍然存在为数不少的古人类活动，表明早期人类已具有适应气候大幅波动的能力，只是在气候波动较大、环境不利的条件下，可能会影响其活动范围和强度。
致谢: 非常感谢舒培仙博士的支持帮助，也感谢三位审稿老师提出的富有建设性的意见和建议，使得本文得以完善；另外，十分感谢编辑杨美芳老师的辛勤工作。
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2 State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology, Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences, Xi'an 710061, Shaanxi;
3 Anthropology, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana 61801, USA)
Abstract
The Pleistocene is a critical transition period in the history of geological and human evolution. This period is of great interest because it holds important information about climate developments that shaped modern climate, terrestrial environments, ecosystems, fauna and hominoids. Abundant evidence for Early Pleistocene human occupation and relevant mammalian fossils sites have been reported in North China since the 1920s. The progresses of magnetostratigraphy and paleoclimate recoustruction in recent decades in North China, which provide an excellent opportunity for studying the relationship between mammalian, human evolution and environmental adaptation in the Early Pleistocene. Here, we synthesize the magnetostratigraphic dating of Early Pleistocene human habitats and mammalian fossil sites in Northern China and combined reconstructed regional paleoenvironmental background to reveal that the time and space pattern of early human habits and mammal fauna sites and their environmental background. It reveals that the number of mammal fauna sites decreased during harsh periods, and almost absent in the two extremely cold and dusty environmental periods(L9 and L15), which indicating that mammalian activities are closely linked to climate and environment change pattern. While quite more early human activities and habits have been found in harsh climate and environment conditions during the mid-Pleistocene transition(MPT, 1.1~0.78 Ma) compare to Early Pleistocene period(2.5~2.0 Ma), which points to that early human had high adaptation to the harsh climate and environment conditions and the abrupt fluctuation change during the MPT.