基于ORCHIDEE陸面過程模式構(gòu)建的全球植被-動(dòng)物-人類(狩獵采集者)相耦合的模型

生態(tài)系統(tǒng)-人類耦合模型揭示出：食譜中肉食占比(由動(dòng)植物資源的季節(jié)性相對豐度決定)的增加顯著降低單位NPP所能支撐的人口密度
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院：作為一個(gè)物種，人類如何養(yǎng)活自身并繁衍至今？揭示從狩獵采集這個(gè)最簡單的生計(jì)方式切入，或許可以洞察百萬年來人類與自然環(huán)境之間最底層的狩獵生態(tài)廈門美女啪啪啪（外圍資源）vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)關(guān)系。
狩獵采集是采集人類歷史上存在時(shí)間最久的生業(yè)模式。雖然在約一萬年前農(nóng)業(yè)起源之后，人口世界上多數(shù)地區(qū)，密度尤其是何受環(huán)境亞洲和歐洲的狩獵采集社會(huì)逐漸被農(nóng)業(yè)社會(huì)取代，但很多狩獵采集族群持續(xù)到了近現(xiàn)代。研究約束人類學(xué)研究者通過實(shí)地調(diào)查和文獻(xiàn)整理，揭示匯編了過去兩個(gè)多世紀(jì)存在的狩獵生態(tài)300余個(gè)狩獵采集族群的人口數(shù)量、分布、采集食譜、人口生活方式等重要資料。密度廈門美女啪啪啪（外圍資源）vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)這些族群分布在幾乎所有的何受環(huán)境大洲和氣候帶，為探討人口與生態(tài)系統(tǒng)的研究約束關(guān)系提供了寶貴的數(shù)據(jù)。
狩獵采集者直接從野生動(dòng)植物中獲取食物，因此其人口數(shù)量與當(dāng)?shù)貧夂蚝蜕鷳B(tài)系統(tǒng)參數(shù)緊密關(guān)聯(lián)。以往研究已發(fā)現(xiàn)，狩獵采集人口密度與生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)顯著相關(guān)，但單位NPP所支撐的人口密度在世界各地不同部族之間相差可達(dá)近3個(gè)數(shù)量級(jí)。其中的原因仍是一個(gè)未解的謎題。
為了探究生態(tài)系統(tǒng)通過什么樣的定量機(jī)制影響人口密度，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院朱丹研究團(tuán)隊(duì)在已有的陸面過程模式基礎(chǔ)上，構(gòu)建了首個(gè)全球植被-動(dòng)物-人類(狩獵采集者)相耦合的模型(圖1)：該模型在物質(zhì)能量守恒基礎(chǔ)上，通過描述人類每天根據(jù)動(dòng)植物資源的相對豐度選擇捕獵或采集來獲取食物等微觀過程，結(jié)合出生和死亡(營養(yǎng)狀態(tài)影響出生率和死亡率)等人口學(xué)方程，來模擬不同氣候和生態(tài)系統(tǒng)中的人口動(dòng)態(tài)。
這一基于過程(process-based)的機(jī)理模型涌現(xiàn)出重要的規(guī)律：在非生長季(冬季或旱季)較長的地區(qū)，由于可食用植物的季節(jié)性匱乏，狩獵采集者高度依賴由捕獵獲取的動(dòng)物作為食物來源；同時(shí)由于能量從低營養(yǎng)級(jí)向高營養(yǎng)級(jí)傳遞會(huì)產(chǎn)生大量損耗，對于食譜中動(dòng)物占比更高的族群，單位NPP所能支撐的人口密度遠(yuǎn)低于以植物為主要食物來源的族群。該機(jī)理模型涌現(xiàn)出的宏觀規(guī)律得到了觀測數(shù)據(jù)的支持(圖2)，進(jìn)而從機(jī)制上定量揭示了世界各地狩獵采集人口密度巨大差異的原因。
接下來，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將該模型應(yīng)用于過去近二十萬年，探究古氣候變化和生態(tài)系統(tǒng)演變?nèi)绾斡绊懝湃祟惖娜丝趧?dòng)態(tài)和遷徙，以及人類覓食、捕獵和擴(kuò)張如何反作用于生態(tài)系統(tǒng)，從而更深入理解人類演化和發(fā)展的自然影響因素以及史前人類對生態(tài)系統(tǒng)的長期影響。
該研究成果以“Global hunter-gatherer population densities constrained by influence of seasonality on diet composition”為題，于2021年9月9日在線發(fā)表于Nature Ecology & Evolution（《自然•生態(tài)與演化》）。北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院朱丹研究員為第一和通訊作者，合作者來自加拿大麥吉爾大學(xué)、西班牙巴塞羅那自治大學(xué)、法國氣候與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室。該成果得到了國家自然科學(xué)基金(41988101)項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41559-021-01548-3
相關(guān)報(bào)道：研究證實(shí)飲食結(jié)構(gòu)限制狩獵采集族群規(guī)模
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)科技日報(bào)（韓揚(yáng)眉）：人類作為一個(gè)物種，是如何養(yǎng)活自身并繁衍至今的？地球生態(tài)系統(tǒng)又是如何支撐或者制約人口的數(shù)量和密度的？近日，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院研究員朱丹團(tuán)隊(duì)在已有的陸面過程模式基礎(chǔ)上，構(gòu)建了首個(gè)全球植被—?jiǎng)游铩祟悾ㄡ鳙C采集者）相耦合的模型，從機(jī)制上定量揭示了世界各地狩獵采集人口密度巨大差異的原因。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然—生態(tài)與演化》。
“人類要生存，首先需要從環(huán)境中獲取食物，不同的生產(chǎn)方式肯定會(huì)改變環(huán)境的人口承載力。那么以狩獵采集這個(gè)最簡單的、在人類歷史上存在時(shí)間最久的生計(jì)方式作為切入口，或許可以更容易看清百萬年來人類與自然環(huán)境之間最底層的關(guān)系。”朱丹告訴《中國科學(xué)報(bào)》。
雖然在約一萬年前農(nóng)業(yè)起源之后，世界上多數(shù)地區(qū)尤其是亞洲和歐洲的狩獵采集社會(huì)逐漸被農(nóng)業(yè)社會(huì)所取代，但在美洲、非洲等地，很多狩獵采集族群持續(xù)到了近現(xiàn)代。
人類學(xué)研究者通過實(shí)地調(diào)查和文獻(xiàn)整理，匯編了過去兩個(gè)多世紀(jì)存在的300余個(gè)狩獵采集族群的人口數(shù)量、分布、食譜、生活方式等重要資料。這些族群分布在幾乎所有的大洲和氣候帶，為探討人口與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系提供了寶貴的數(shù)據(jù)。
狩獵采集者直接從野生動(dòng)植物中獲取食物，因此，其人口數(shù)量與當(dāng)?shù)貧夂蚝蜕鷳B(tài)系統(tǒng)參數(shù)緊密關(guān)聯(lián)。以往研究已發(fā)現(xiàn)，狩獵采集人口密度與生態(tài)系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）顯著正相關(guān)，但單位NPP所支撐的人口密度在世界各地不同部族之間相差可達(dá)近3個(gè)數(shù)量級(jí)，差異背后的原因仍是一個(gè)未解謎題。
朱丹表示，NPP是指植物通過光合作用固定的能量扣除植物呼吸消耗后的生產(chǎn)量，可以理解為供生態(tài)系統(tǒng)中包括人類在內(nèi)的所有生物利用的能量。
過去，人們通常將NPP作為評(píng)價(jià)人口承載力的指標(biāo)，但該研究發(fā)現(xiàn)，僅此單一指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。此外，以往大多數(shù)研究基于觀測數(shù)據(jù)采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立人口密度和環(huán)境變量之間的相關(guān)性，但統(tǒng)計(jì)方法存在局限性，比如不同統(tǒng)計(jì)模型存在結(jié)果差異、統(tǒng)計(jì)結(jié)果只能描述相關(guān)性而無法描述因果關(guān)系等。
因此，研究人員構(gòu)建了全球植被—?jiǎng)游铩祟悾ㄡ鳙C采集者）相耦合的機(jī)理模型。該模型在物質(zhì)能量守恒的基礎(chǔ)上，通過描述人類每天根據(jù)動(dòng)植物資源的相對豐度選擇捕獵或采集獲取食物等微觀過程，結(jié)合出生和死亡（營養(yǎng)狀態(tài)影響出生率和死亡率）等人口學(xué)方程，模擬不同氣候和生態(tài)系統(tǒng)中的人口動(dòng)態(tài)。
這一機(jī)理模型的結(jié)果顯示，在非生長季（冬季或旱季）較長的地區(qū)，由于季節(jié)性可食用植物的匱乏，狩獵采集者必須依賴捕獲的動(dòng)物作為食物來源；同時(shí)由于能量從低營養(yǎng)級(jí)向高營養(yǎng)級(jí)傳遞會(huì)產(chǎn)生大量損耗，因此對于食譜中吃肉更多的族群，相同初級(jí)生產(chǎn)力所能支撐的人口密度遠(yuǎn)低于以植物為主要食物來源的族群。為了求證這一模型預(yù)測的宏觀規(guī)律，研究者進(jìn)一步分析了當(dāng)代狩獵采集者的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)可以較好支持模擬結(jié)果。因此，該機(jī)理模型從機(jī)制上定量揭示了世界各地狩獵采集人口密度有巨大差異的原因。
“人口密度、人類生產(chǎn)生活可能比我們想象的要更加受到生態(tài)系統(tǒng)的制約。”朱丹表示，該研究是一個(gè)起點(diǎn)，接下來，他們會(huì)將該模型應(yīng)用于探究過去近20萬年古氣候變化和生態(tài)系統(tǒng)演變?nèi)绾斡绊懝湃祟惖娜丝趧?dòng)態(tài)和遷徙，以及人類覓食、捕獵和擴(kuò)張如何反作用于生態(tài)系統(tǒng)，從而更深入地理解人類演化和發(fā)展的自然影響因素以及史前人類對生態(tài)系統(tǒng)的長期影響。