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季风带来的降水以及这种从西到东直至太平洋逐渐倾斜的地形特征，造就了中国的河流水系，主要有北部的黄河，中部的长江以及黄河、长江之间的淮河，南部的西江。[4]所有这些河流在中国环境史中都扮演着重要的角色，在我们随后提到时会详加讨论。例如，黄河及其支流就是中国早期国家形成过程的一项重要内容，我们会在本章和下一章中有所涉及。
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大约一万三千年至八千年前，末次冰期结束，全球开始变暖，这对中国自然环境来说也是非常重要的事件。与欧亚大陆西部或北美洲不同，当时中国大部分地区并没有被冰原覆盖，很多冰期之前存在的物种都保存了下来，包括有2亿年历史的叶形奇特而美丽的银杏。末次冰期之后，这些物种在新的小生境中重新出现，增添了中国的生物多样性，形成了数量庞大的物种群。其结果是，在亚洲特别是中国，显得格外郁郁葱葱和富于生物多样性。例如，仅朝鲜半岛一地就拥有4 500个植物物种，是末次冰期时曾被冰原覆盖的英国的两倍多。[5]而在全世界225 000个植物物种当中，中国占有30 000个，是北半球最为丰富的地区。[6]
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在末次冰期时，北半球的冰川封固了地球上大量的水，海平面比现在要低很多，如今分隔北美洲和亚洲的白令海峡在当时是著名的“大陆桥”。还有一点也很重要，日本和朝鲜半岛也与大陆相连，因而当时中国的“海岸线”比现在要往东延伸很多。冰川的融化导致太平洋升高，淹没了“大陆桥”，也把日本与大陆分隔开来，中国的海岸线也随之向西退缩。从此我们今天称为“中国”的物理空间才开始形成。
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中国的地理区域
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中国极其丰富的生物多样性，当然是由于它极其多样化的地形、气候和土壤造成的。它在纬度和经度上分别跨越了50度和62度，垂直方向最低点接近海平面以下1 000英尺（吐鲁番盆地，位于现在中国西北部的新疆），最高点则为超过29 000英尺的世界最高峰珠穆朗玛峰。从地处热带的海南岛和华南地区（年均温度达到70华氏度，年均降水量80英寸），到寒冷的青藏高原（年均温度只有40华氏度，降水极少），再到针叶林覆盖的东北，中国拥有众多的气候类型。它还拥有世界上已知的大部分土壤类型。[7]
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借助于这种多样性，地理学家几乎已遍尝各种分类方法将中国分成不同的区域，其中大部分均分为8～15个地形/气候区。[8]不过出于本书的需要，我们会采取更为常用的划分方法，将中国分为东北、华北、华中、华南、东南、西南、西北等区域。我们关于人类和环境之间的故事将从中国西北的渭河流域开始展开，然后扩展到华北平原的黄河流域（第二章和第三章），同时也包括横亘东北和遥远西部之间、涵盖今日整个蒙古地区的欧亚大草原。第四章中会介绍位于中国中部和东部的长江流域、西部的四川盆地、南部的南岭和珠江流域以及东南沿海地区。西南的高原和雨林，还有西部偏远地带的草原和沙漠将是第五章的核心内容。而青藏高原会在第七章中进行探讨。随着中国国家组织的形成和从核心区域向外扩张，这些地区也需要有一个政治意义上的名称，为了叙述上的便利，我就直接使用了现代各省市区的名称。
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森林和生态系统
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我们会在这部分介绍和讨论几种类型的森林以及它们与人类遭遇的情况。现在，我们只需要知道，在中国历史上的绝大部分时期，森林及其动物的存在或消失可以看作中国人对环境影响情况的一个标志。这有两方面的原因。首先，中国东部的土地曾几乎完全为自然的森林所覆盖，其种类之丰富，用林业专家S.D.理查德森（Richardson）的话说，是“一个从南方的热带季雨林到北方的山地针叶林的完整序列组合”[9]。
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不过，由于进入内陆之后的季风降雨量迅速减少，孟泽思（Nicholas Menzies）认为：“中国的森林分布大部分局限在国家的东半部，草地和灌木丛主宰了干旱的西部地区，只在有冬雪消融提供丰沛水源的山区才能有针叶林的存在……历史地理学家文焕然结合影响主要植物群落的生物因素和森林开发史上的人类因素，将中国的森林划分为5个区域（不包括西部的草原和沙漠）：（大兴安岭北段的）寒温带林、（东北的）温带林、华北的暖温带林、华中和西南的亚热带林以及华南的热带林。”[10]
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由于中国最终建立了一个高效的农业社会，为了开垦农场和农田就必须清除森林以腾出土地。实际上，这个渐进式的森林清除过程用时相当长，从约一万年前农业发展起来并向外扩张之时即已开始。而到了20世纪，森林已如此之少，以至于研究者不得不去寻求一些新的方法才能重建这些地方曾经的景象。[11]由于森林具有毋庸置疑的重要地位，中国森林为何以及如何被逐渐清除也就成为本书叙述的一项主要和重要内容。
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森林并不仅仅意味着一片树木，而正如上文所述，它是一个“群落”。科学家现在已经认识到，森林是一个生态系统，它拥有种类众多的有机体，涵盖了从土壤里的微生物直到食物链顶端的哺乳动物——通常是食肉动物。它们相互依存并且彼此之间以及在与水、土壤和太阳能之间存在着频繁的互动。在生态系统中互动的动植物越多，这个生态系统也就越富于生物多样性和健康活力。
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生物学家E.O.威尔逊（Wilson）称那些处于食物链顶端的动物为“明星物种”，而将其他的称为“伞护种”。定义明星物种和伞护种的一个重要原因是它们的存在与否可以作为人类闯入和破坏自然环境的晴雨表。例如，亚洲象和虎都需要广袤的栖息地才能存活。象每天需要进食大量的树叶，象群一天内要在领地中边吃边走达数英里，因此当一个地方能够容纳象群时，意味着这里有足够多的树木来提供充足的树叶，也就是说，有象群的地方，就有森林。虎（过去）也是如此，它们在森林中栖息[12]，雌虎领地意识很强，而雄虎则四处漫游寻找猎物。支撑一只虎生存所需要的栖息地面积取决于其中大型猎物的密度——比如说，鹿越多，虎也就越多，最近的研究估计，生存条件良好情况下的20～100平方公里范围才能养活一只虎。[13]当虎和象这两种动物的栖息地面积不断减少时，它们的数量也就随之下降，这种情况在过去和现在都一样。威尔逊援引生物学方面的研究表明，在雨林面积的缩减和栖息其中的物种减少之间存在“紧密的关系”，当雨林减少90%时，物种数量会相应下降50%。[14]大多数中国史学者熟悉的传统资料现在已被用来标记虎和象的活动区域，我们至少可以通过这些观察者所注意和记录下的信息，为中国环境变化的时间和程度寻找更多的证据。[15]
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中国的气候
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今天，中国的北部和西北部可以划归温带，冬季寒冷（但少雪）而夏季温暖或炎热；中部地处亚热带，温度很少低于0摄氏度，夏季闷热潮湿；南部属于热带，冬季温暖（很少出现霜冻）而夏季酷热多雨。但就我们目前所知，过去的气候曾经有时比现在更冷，有时则更暖。根据气候学家的结论，整个北半球的气候条件是一致的，因此在欧洲或北美洲侦测到的变化同样也会波及东亚，反之亦然。
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气候学家已通过绝大部分为“代理变量”的数据——也就是间接的证据——重建了过去的气候，例如树的年轮、冰川内的冰层、湖底的沉积层、湿地、沼泽以及其他一些考古证据。[16]这些证据表明，在末次冰期之后，公元前6000—公元前1000年是以往一万八千年中最温暖、最潮湿的时段。从那时起直至20世纪，虽有一些波动，但随着东亚季风逐渐式微，中国整体上经历了一个越来越干燥且越来越寒冷的过程。这个气候变化过程当然会影响到森林内部的组成结构，同时也会波及生活在其中的动物种群。在公元前6000年的华北平原，温暖的气候条件下曾经生活着鳄鱼、犀牛、豺和亚洲象，另外还有大量的竹子——所有这些物种后来都要到南面很远的地方才能找到。[17]
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不过中国史学者并不需要完全依靠代理记录才能重建过去的气候。有些更直接的证据可以在文字记录中找到。在全世界所有的文明当中，中国拥有最长的不间断的文字记录。早在公元前1500年，当统治者想获知是否应该采取某种行动时，他会求助于占卜者，后者则声称能从烧裂的龟甲和动物肩胛骨的裂纹状态中读取确切的答案。有时这些问题和答案会被刻在龟甲或兽骨上，这就是所谓的“甲骨文”（见图2-1）。甲骨文于1899年被首次发现。两千年前，这些象形文字的书写已标准化，成为今天都能方便阅读的文字。此后的中国留下了大量的文字记录，修史者则定期将它们总结成王朝的历史。约一千年前出现了印刷术和书本，从那之后更多的文字史料被完整或部分地保存了下来。中国最后一个王朝清朝（1644—1911年），在位于故宫博物院内世界上最大的历史档案馆中留下了超过900万种独立文献。正是在充分利用这些文献的基础上，气候学家对中国历史上的气候状况进行了重建。[18]
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第一位利用这些资料重建起中国历史环境一个重要方面的学者是气象学家竺可桢。气候变化这一观点是晚近才提出来的，直到20世纪初，人们才对人类历史上的气候基本保持不变这一假设提出了质疑。困扰早期气候学家的一个问题是仪器记录的气象数据只能回溯到19世纪末。竺可桢（1918年获哈佛大学气象学博士学位）则将目光投向了中国浩瀚的历史资料，并在回国后开始了这项整理工作。此后的五十年中，竺可桢从多个方面研究了中国历史上的气候，研究成果于1972年发表并谦虚地题为《中国近五千年来气候变迁的初步研究》[19]。他的研究成果可总结为图2-2[20]，图中以20世纪中期平均温度（摄氏度）为标准，曲线显示了他所重建的历史上的气温与标准线之间的偏差。
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图2-1 甲骨文
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资料来源：维基共享资源，http：//commons.wikimedia.org/wiki/File%3AShang dynasty inscribed scapula.jpg.使用许可CC-BY-SA-3.0。
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这张图非常重要（也是实至名归），不仅因为这项研究的成果，还因为竺可桢利用中国文献史料的创新研究方法。[21]他将这些史料分成四个时段：
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图2-2 竺可桢重建的中国气候变迁过程
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资料来源：马立博：《虎、米、丝、泥》，第48页。