1839年,英國地質學家查爾斯·萊爾首次提出「更新世」一詞,描述西西里島的地層,其中至少70%的軟體動物仍然存活,有別於更古老的上新世。萊爾起初認為上新世是最年輕的化石岩層,後來改稱更新世,意為「最新」。「更新世」(Pleistocene)一詞源自希臘語「πλεῖστος」(pleîstos,意為「最多」)和「καινός」(kainós,意為「新」)。這一名稱與「上新世」(Pliocene,意為「較新」)和「全新世」(Holocene,意為「完全新」)形成對比。
2009年,國際地質科學聯合會(IUGS)正式將更新世與上新世的分界調整為距今258.8萬年(BP),並確立格拉斯期為更新世的起點。此前,更新世的起點被認為是距今180.6萬年(BP),因此早期文獻中可能存在不同的定義。更新世的結束標誌着最後一個冰期的終結,同時也意味着舊石器時代的結束。
更新世的時間跨度為距今約258萬年(±0.005)至約1.17年(BP)。更新世經歷了多次冰川期,直到新仙女木冷期在公元前9640年(約11,654個日曆年BP)結束,標誌着全新世的開始。儘管全新世是一個新的地質年代,但其氣候特徵與更新世的間冰期相似。國際地層年代表將更新世劃分為四個階段:格拉斯期、卡拉布里亞期、千葉期(曾稱「中更新世」)和晚更新世。某些地區還採用地方性劃分。在此期間,歐洲經歷了七次主要冰期:拜伯冰期、多瑙冰期、群智冰期、哈斯拉赫冰期、民德冰期、里斯冰期和玉木冰期(Würm冰期)。
上新世末期,北美洲和南美洲通過巴拿馬地峽相連,促使兩大洲動物交換並改變海洋環流模式,導致約270萬年前北半球開始形成冰川。更新世的生物群與現代相似,許多現存生物屬,如松柏科植物、被子植物、昆蟲、軟體動物、鳥類和哺乳動物,均在這一時期出現。人類也首次在此期間出現。早更新世(258萬年至80萬年前),非洲的古人類(Homo屬)開始向亞非歐大陸擴散。隨着早更新世的結束,冰期循環從41,000年一周期轉變為不對稱的100,000年周期,氣候變化更加劇烈。更新世期間,早期新近紀的乾燥化和降溫趨勢持續,氣候因冰期循環而出現顯著波動。冰期頂峰時,海平面比現今低約120米(390英尺),亞洲和北美洲通過白令陸橋相連,北美洲北部的大部分地區被勞倫泰德冰蓋(Laurentide Ice Sheet)覆蓋。晚更新世見證了現代人類走出非洲、其他人類物種的滅絕,以及人類首次擴展到澳大利亞和美洲,伴隨着這些地區大型動物的滅絕。
古地理和氣候
現代大陸在更新世期間基本處於現有位置,自該時期開始以來,其所處的板塊相對移動的距離不超過100公里(62英里)。在冰川期,海平面下降至比今天低120米(390英尺),暴露出大片現今大陸架的乾燥土地。
根據英國作家馬克·萊納斯(Mark Lynas)在其著作《改變世界的6℃》中的研究數據,更新世的氣候可視為持續的厄爾尼諾現象。此期間,南太平洋信風減弱或轉向東,秘魯附近暖空氣上升,溫暖水流從西太平洋和印度洋向東擴散,呈現出其他厄爾尼諾特徵。
更新世氣候的主要特點是反覆的冰川循環,部分地區的大陸冰川擴展至第40緯度。估計在冰川達到最大擴展時,地球表面約30%被冰覆蓋。此外,永久凍土帶從冰蓋邊緣向南延伸,在北美洲和歐亞大陸各有數百公里。冰緣地區的年均氣溫約為−6°C(21°F),而永久凍土邊緣的年均氣溫則為0°C(32°F)。
每次冰川推進都將大量水儲存於厚達1,500至3,000米(4,900至9,800英尺)的大陸冰蓋中,導致全球海平面暫時下降超過100米(300英尺)。在間冰期(如現今)時,淹沒的海岸線很常見,部分地區因等靜壓或其他上升運動而減輕影響。
冰川化的影響是全球性的。南極洲在更新世及前一個上新世期間一直被冰覆蓋,安第斯山脈南部則覆蓋着巴塔哥尼亞冰蓋。新西蘭和塔斯馬尼亞同樣有冰川,現在正在退化的肯尼亞山、基利曼傑羅山和魯文佐里山脈的冰川規模更大,埃塞俄比亞山脈和阿特拉斯山脈西部也存在冰川。
在北半球,許多冰川融合成一個整體。科迪勒拉冰蓋覆蓋北美西北部,勞倫泰德冰蓋覆蓋東部,芬諾-斯堪的那維亞冰蓋位於北歐,包括大部分英國,阿爾卑斯山則覆蓋着阿爾卑斯冰蓋。散布在西伯利亞和北極大陸架上的穹頂冰川,北海則被冰層覆蓋。
在冰蓋南部,因排水口被堵塞而積聚了大量湖泊,冷空氣減緩了蒸發。當勞倫泰德冰蓋退卻時,北中美洲被阿加西湖完全覆蓋。現今乾涸或幾乎乾涸的超過一百個盆地,曾是北美西部溢出的湖泊,例如,博內維爾湖曾位於現今的大鹽湖所在位置。歐亞大陸因冰川的徑流形成了大湖,河流變得更大,流量豐沛,呈現出支流交錯的特徵。非洲的湖泊更加充盈,顯然是由於蒸發減少,而沙漠則更為乾燥且面積更大。降雨量較低,主要因為海洋和其他地方的蒸發減少。
估計在更新世期間,東南極冰蓋厚度至少減薄了500米,自最後一次冰川最大值以來的減薄量則不足50米,並可能在約14,000年前開始。
生物
海洋和大陸的動物群大體上與現代相似,但出現了更多大型陸地哺乳動物,如猛獁象、乳齒象、雙門齒獸、劍齒虎、老虎、獅子、原牛、短面熊、地懶和巨猿。在孤立的地區,如澳大利亞、馬達加斯加、新西蘭和太平洋島嶼,也出現了大型鳥類和一些爬行動物,如象鳥、恐鳥、哈斯特鷹、昆坎鱷、古巨蜥和卷角龜。
冰河時代劇烈的氣候變化對動植物群產生了重大影響。隨着冰川的推進,大陸大片地區變得無人居住,植物和動物不得不向南退避,面臨生存壓力。這些壓力主要來源於劇烈的氣候變化、棲息地減少和食物短缺。到了更新世晚期,許多大型哺乳動物(如猛獁象、乳齒象、劍齒虎、雕齒獸、披毛犀、各種長頸鹿科動物、西瓦鹿、地懶、大角鹿、穴獅(cave lions)、洞熊、嵌齒象、美洲擬獅、恐狼和短面熊)相繼滅絕。這一滅絕事件從更新世晚期開始,持續到全新世,尼安德特人也在此期間消失。
隨着最後一個冰期結束,冷血動物、小型哺乳動物(如小林姬鼠)、遷徙鳥類以及更為迅速的動物(如白尾鹿)逐漸取代了巨型動物並向北遷移。晚更新世的大角羊相較於今天的後代更為瘦長,腿部更長。科學家認為,晚更新世的滅絕事件改變了捕食者的動物群,促使這些物種為了增強力量而非速度進行適應。
這次滅絕事件對非洲的影響微乎其微,但對北美尤為嚴重,本土的馬和駱駝都被消滅。
在更新世早期,傍人(Paranthropus)仍然存在,早期人類祖先也出現,但在更新世的大部分時間內,化石記錄中僅發現直立人。
約180萬年前,隨着直立人的出現,阿舍利石器文化取代了較為原始的奧都萬文化,後者曾被南方古猿和最早的智人所使用。
4萬至5萬年前,明確出現與現代人類行為相關的文物[8]。
根據線粒體計時技術,現代人類在中更新世的Riss冰期後從非洲遷徙,並在晚更新世時遍布全球的無冰地區[9][10]。
2005年的一項研究提出,在遷徙過程中,人類與已在非洲之外的古人類形式進行了雜交,古人類的基因物質被融入現代人類的基因庫中[11]。
參見
參考文獻
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