近日，中國科學院海洋研究所萬世明團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS,Proceedings of the National Academy of Sciences）發表了題為“Onset of extensive human fire use 50,000 y ago”的重要研究成果。該研究基于海洋沉積物中的黑碳記錄重建了過去30萬年以來東亞北部的古火演化歷史，結合歐洲、東亞、東南亞及澳大利亞區域的記錄以及考古遺址大數據，發現現代人類的大規模用火始于約5萬年前。

圖1?研究站位IODP U1429、火與東亞季風氣候的關系及晚更新世人類走出非洲的路線

火是地球生態系統中的一種自然現象，其存在可追溯至志留紀時期，對植被的演化進程、動物的行為模式以及地表碳循環過程均產生了極為深遠的影響。在長達數億年的漫長歲月里，火的發生主要受到植被分布、溫度變化和干濕狀況等生物因素與氣候因素的共同制約。然而，自第四紀伊始，人類逐漸掌握了用火技術并開始頻繁使用火，進而成為影響火活動發生與蔓延的重要因素?？脊艑W研究發現，人類最早的用火記錄可追溯至約170萬年前?；鹪谌祟愡M化歷程中發揮了間接的推動作用，它改善了早期人類的飲食結構，助力他們適應寒冷的氣候環境，并為抵御野生動物的侵襲提供了有效保護。與此同時，火的使用還促進了人類制作工具技術的進步與發展?？脊艑W與遺傳學證據表明，自中更新世以來，不同人類群體之間的頻繁互動與交流，可能推動了用火技術的復雜化，同時也促使人類用火頻率的增加。當前，針對人類用火歷史的研究主要依賴于考古遺址的發掘與分析。然而，由于考古遺址分布較為分散，且年代框架存在間斷性，這給獲取人類用火歷史的連續、高分辨率記錄帶來了巨大挑戰。因此，關于人類究竟何時開始大規模用火的問題，目前仍難以給出確切的答案。

圖2?30萬年以來東亞古火演化歷史及其與季風氣候和人類活動的聯系

黑碳是生物質及化石燃料燃燒過程中所生成的一系列含碳化合物的統稱。鑒于其芳香族結構具備高度穩定性，黑碳能夠在沉積環境中得以長期留存。以大河作為主要沉積物源區的邊緣海，其沉積物中的黑碳很大程度上能夠反映大陸尺度的火活動狀況。尤為關鍵的是，大河流域是人類文明孕育與發展的重要區域，人類在河流流域內的火活動所產生的信號，能夠被黑碳記錄下來并最終被輸送至邊緣海中沉積下來?；诖?，本研究依托來自東海東北部國際綜合大洋鉆探計劃（IODP）U1429站位沉積物中的黑碳記錄（圖1），成功重建了過去30萬年以來東亞北部的古火演化歷史。

研究結果顯示，在30萬至5萬年前這一時段內，東亞季風氣候是主導古火演化的關鍵因素，冷干氣候時期火活動更強，暖濕期則較弱。然而，自5萬年前至今，火強度出現了大幅升高的現象，呈現出與季風氣候脫耦的趨勢。這一變化正好對應了東亞地區人口的急劇擴張時期，表明人類大規模用火所產生的顯著影響（圖2）。研究進一步對全球其他區域的古火證據進行了綜合對比，發現5萬年前在歐洲、東南亞以及巴布亞新幾內亞-澳大利亞等地區，均出現了火強度急劇升高的現象（圖3）。研究認為，5萬年前的冰期，現代人類開啟了第二次走出非洲的遷徙歷程。冰期海平面下降，印太暖池區大面積的陸架出露為陸地，雨林屏障作用減弱，使得人類在不到一萬年的時間里就迅速擴散至東亞、東南亞乃至澳大利亞（圖3）。人口的急劇擴張極大地促進了用火頻率的上升。此外，冰期氣候寒冷，食物資源相對匱乏，人類對用火的需求也隨之大幅增加。這些因素最終共同促成了5萬年前人類開始大規模用火的關鍵時間節點。這也進一步表明，人類可能在末次冰期就已經通過用火在全球碳循環演變中留下了深刻的印記。

圖3?五萬年前人類開始大規模用火的記錄及現代人類擴張路線

論文第一作者為中國科學院海洋研究所博士生姜壽恕和副研究員趙德博，通訊作者為趙德博副研究員和萬世明研究員。該研究獲得了國家自然科學基金項目、中國科學院戰略先導專項、國家重點研發計劃等的聯合資助。