中西部曾经是墨西哥以北最繁华的地方。1250年，卡霍基亚定居点，位于密西西比河对岸，就在今日密苏里州圣路易斯市附近，其人口超过了伦敦。但在100年内，该地区大部分被废弃，其原因一直是个谜。如今，古老的粪便分子正在帮助科学家们了解当时的气候变化如何可能在卡霍基亚的衰落中发挥了作用。
去年，一个气候科学家和考古学家团队分析了卡霍基亚人居住的伊利诺伊州西部马蹄形湖（Horseshoe Lake）底部的沉积物。通过比较沉积物每层中的粪便分子数量与表明干旱和洪水的环境指标，该团队能够更好地理解古代气候变化——如干旱和洪水时期——是如何导致人们要么迁移到该地区的高地，要么完全离开卡霍基亚的。 他们的研究发现 已于昨天发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。
气候科学和考古学在历史上一直是分开进行的，并且在当时环境事件与人口之间的相关性是通过比较同一地区但并非完全相同地点的两个数据集得出的。例如，科学家们从湖泊样本中获得了气候数据，但从陆地上的文物中获得了人口数据。这为许多猜测留下了空间。
在这种情况下，这两个学科的科学家从同一个样本中获得了各自的信息，这既新颖又至关重要，在此案例中，对于正确地建立人类与环境变化之间的相关性至关重要。
“此前对卡霍基亚的研究是基于考古遗迹，如柱洞和烧毁的木材来确定人口下降的日期，但气候数据是基于与考古遗迹无关的树木年轮和湖芯，”加州州立大学长滩分校的古气候学家、该研究的合著者Lora Stevens说。“考古数据和气候数据相关的日期都存在不确定性，这降低了我们匹配这些记录的信心。我们的记录，从洪水到干旱再到人口下降，都来自同一个湖芯，所以我们知道人口下降与这些环境压力源之间的确切关系。”
气候科学家长期以来一直使用湖芯来研究环境事件。Stevens和AJ White，后者作为加州州立大学长滩分校的一名研究生领导了这项研究，并是合著者，他们检查了湖泊的沉积物，这些沉积物揭示了不同时期的水位情况，这将有助于他们确定是否有干旱期紧随洪水期。与此同时，考古学家则研究了这些相同样本中化石粪便分子的数量：沉积物中粪便越多，当时居住的人口就越多。住在湖泊周围的人越多（也拉屎越多），就越多的粪便会流入水中，因此在卡霍基亚人口最多的年份形成的湖泊沉积层中，出现人类肠道分子的可能性就越大。
将这两个记录（沉积物层和化石粪便分子）结合起来，科学家们推断，卡霍基亚人口开始萎缩的同时，夏季降雨量也随之减少。“卡霍基亚人受到如此强烈影响的一个原因是他们依赖玉米。当群体和社会变得专业化时，他们就变得更加脆弱，”Stevens说。
由于密西西比文化人——居住在卡霍基亚的人——严重依赖玉米，干旱年份可能迫使他们从卡霍基亚地区迁移到能够种植更多食物的地方。即使在800年后，对这种环境压力的反应仍然与人类息息相关。
“在古代世界，人们有其他可以迁移到资源更丰富的地方，”威斯康星大学麦迪逊分校的人类学家、该研究的合著者Sissel Schroeder说。“在现代世界，我们正经历着同样的压力，但找到尚未被人类占据的资源丰富地区的难度越来越大。”
Stevens表示，卡霍基亚在当时是先进的，正如我们今天一样，这就是为什么他们能够种植玉米，也是为什么我们能够将水引入建造在水资源稀缺地区的城市。
“记录显示，美国曾经历过影响几乎所有地区的特大干旱。当这种情况发生时，如果到处都缺水，无论我们能否将水从北向南或从东向西输送，都没有意义，”Stevens说。
Schroeder和Stevens都预计，随着全球人口越来越意识到并担心如何适应我们自身的气候变化，气候科学家与研究人类行为的科学家之间的合作将会增多。
“我认为这让我们能够洞察一个已经面临气候变化后果的城市的长期趋势，”Schroeder说。“考古记录可以告诉我们人类是如何应对的，以及他们是如何具有韧性的。”
