前言

漫長46億年的地球演化過程，歷經各種的地質作用如板塊運動、造山運動、火山噴發、隕石撞擊與行星軌道變化等等突發或劇烈作用的事件，使得地球環境一直不停的變遷，形成了寒冷的冰河期及炎熱的間冰期，同時也造成海面升降與海陸消長的變化。

過去海面升降的變動有受板塊運動影響呈現百萬年的長周期變化，也有受行星軌道變化影響呈現數萬年的短周期變化。海面升降最直接反應在海陸面積的消長，而影響到陸地與海洋生態的改變。尤其距今最大的海面變動事件，是發生在27000-18000年間的末次最大冰期至18000年前至今的間冰期，海面上升了約120公尺（圖1）。冰河時期形成海面大幅下降，及北極冰棚成長，造成陸地面積闊大，使得各大陸或與島嶼之間形成連接的陸橋。生物與人類為了因應寒冷的氣候，在冰河時期就會大規模遷移到緯度低的溫暖地區，並藉由陸橋而擴散到全球各地或現今許多鄰近大陸的島嶼。約15000年前，人類藉由冰凍白令海形成的陸橋，從亞洲遷移至北美大陸。約30000-15000年前，也造成鄰近臺灣地區的古地理與生態發生重大的變化，來自亞洲北方大量的冰原動物與舊時器時代人類也都藉由澎湖陸橋遷徙到臺灣。

第四紀氣候與海面變遷

第四紀以來（258.8萬年至今），全球氣候開始呈現規律性變動，260-100萬年前之間的氣候呈現4萬1000年的冷暖周期變化，100萬年前至今則轉變為10萬年的周期（圖1）。這規律的氣候變動是受到地球公轉軌道偏心率、自轉軸傾角與自轉軸擺動的變化周期所影響，稱為米蘭科維奇周期（圖2）。冰河時期，全球溫度下降，南北極冰原以及高山冰川逐漸的擴大，導致海水減少而形成海面大幅的下降。末次最大冰期時冰原覆蓋地球面積約8%（佔陸地面積約25%），之後當間冰期氣候逐漸溫暖時，冰原逐漸融化縮小，現今覆蓋地球面積約3%（佔陸地面積約10%）；18000年前之後冰原逐漸的縮小也伴隨著海面上升。

周期愈長反應了冰期與間冰期的溫度差異愈大，海面升降的變動也越大，10萬年周期造成海面變動幅度可以達到一百多公尺。27000-18000年前的末次最大冰期期間的海面較現在還低約120公尺，導致現今全球的大陸棚約有一半的面積露出海面形成陸地（圖3），包括平均水深約80公尺的臺灣海峽也在冰河時期變成陸地。

臺灣海陸變遷

臺灣位在亞洲大陸東緣的陸棚上，數百萬年以來冰期與間冰期冷暖變化，導致海面反覆的升降，使得大陸棚面積隨著氣候變化而縮減或擴張。當溫暖的間冰期，海面上升較高時（如現今環境），海水便淹沒整個大陸棚（臺灣海峽），這時候的臺灣就與亞洲大陸分離成為東亞陸棚上孤立的島嶼。當冰河時期海面大幅下降時，海水退出臺灣海峽，原來的大陸棚變成廣闊的平原，臺灣便與亞洲陸地相連，此時臺灣便成一座聳立在平原上的高大山脈（圖4）。

末次最大冰期以來，海進與海退造成環境與海陸變遷的紀錄都被埋藏在海峽與平原底下，為解開海陸變遷的歷史，就必須依靠在西部平原的數百口鑽井取得的岩芯，進行古代環境與年代分析，才能夠重建27000年前以來的海陸變遷史。

從西部平原區的鑽井岩芯發現27000-15000年前，現今的西部平原以及可能包括海峽區域都已曝露海面成為陸地（圖5a）。15000年前之後，海水才逐漸覆蓋到西部平原（圖5b）。11000年前，海峽北側可能還留有小範圍的陸橋，北臺灣與福建之間的陸地還連接著。但是10000年前之後，海水已完全淹沒臺灣海峽與現今的西部海岸平原，海岸線已經前進到山麓前緣（圖5c）。直到6000年前，臺灣的陸地還持續維持著沒有寬闊平坦的平原，這段時期雖然全球的海面還持續上升，但是海岸線沒有太大的變動。18000至6000年前，是全球海面快速上升的海進時期，臺灣在這期間再一次成為東亞陸棚上的島嶼（圖5d）。6000年前至今，由於氣候已經逐漸地穩定下來，全球海面不再產生變動，但是從中央山脈侵蝕下來大量沉積物堆積在海岸，逐漸地擴展成為寬闊平坦的海岸平原（圖5e）；現今全球的海岸平原也都在這時期擴展形成（圖5f）。

冰期至今，從臺灣遺留的化石與近代的生物來看，可以發現其間的物種呈現很大的變化。冰河時期臺灣海峽形成陸橋，北方動物群為了避寒與覓食而大舉向南遷移，部份遷徙到臺灣與海退之後由大陸棚轉變成為的平原區域；這期間也包括八仙洞遺址發現最古老的舊石器時代史前人類（30000-15000年前）。臺灣海峽中經常發現30000-10000年前種類與數量眾多的澎湖海溝動物群，計有十數種的猛獁象、菱齒象、德氏水牛（圖6）、楊氏水牛、四不像鹿、浣熊貉、棕熊、鬣狗、虎、馬、野豬、鹿與鯨豚等。顯然在末次最大冰期到末次冰期（稱為新仙女木事件，冰期年代12800-11500年前；圖1）期間，大規模的北方動物遷徙到臺灣與海退形成在東亞大陸邊緣的海岸平原。但是5000年以來在史前遺址中或近代生活在臺灣島的動物都未曾發現澎湖海溝動物群，而且許多屬於冰河時代動物如猛獁象與菱齒象都已經在地球上滅絕消失。

從澎湖海溝動物群最後生存年代約10000年前來看，此時期的海面已經完全覆蓋臺灣海峽（圖5c），全球的溫度也已經轉變得溫暖，即使有部份的澎湖海溝動物群還遺留在臺灣島上，也會因為10000-6000年間持續的海進，造成鄰近臺灣地區原屬於草原與沼澤濕地都被海水淹沒（圖5d），除了植物族群生態的改變之外，沼澤濕地與草原遽變的消失也是導致這些草食性的大型哺乳動物無法生存在以高山與丘陵地地形為主的臺灣島。

海岸變遷與臺灣史前人類遺址分布的關係

臺灣地處地形陡峭的山脈，颱風與季風降下高雨量的影響，每年頻繁發生的洪水與土石流，以及迅速變動的地形，使得高山地區成為不適合人類居住的環境。反而，海岸平原區雖然偶有洪水氾濫，但是鮮少發生致命的土石流侵襲，而且洪水帶來的細緻沉積物，卻也成為發展農業最佳的環境。因此早從數千年前史前人類就已經大規模定居在臺灣西部的海岸平原地帶，年代最早可溯至4,800年前的大坌坑文化，乃至近代漢人開發。

5000年前至2000年前，臺灣史前遺址大多分布在海岸平原，但2000年前之後的金屬器時代，人類獲得鐵器而利於狩獵與開墾時，就開始有大量遺址分布在高山地區（圖7）。從遺址分布顯示2000年之前，臺灣史前人類生活以農耕、採集與補魚為主；之後的金屬器時代，部份史前人類進入高山地區轉變為以採集與狩獵的生活方式；但是各時期的遺址還是主要分布在海岸平原區。臺灣西部沿岸屬於潮間帶環境，因此人類在獲取海洋生物（蛋白質）極為方便。從西部平原區的遺址中出現大量的貝塚，就可以了解史前人類的蛋白質食物來源主要來自潮間帶的生物。因而鄰近海岸的高地上，分布許多5000年前以來各時代的史前遺址。6000年前以來，由於沉積物快速堆積，海岸線明顯且快速地朝海側遷移，平原面積也逐漸地闊大，遺址也隨著海岸移動而朝西遷移且增多，顯然史前人類與海洋有密不可分的關係。

自1980年代以來，30多年期間全球溫度上升約0.6℃，使得南北極與格陵蘭冰河急速的融化，造成海面升高約0.2公尺；這因為人類活動導致地球溫度約100年上升2℃。近年地球暖化的速率，相較地球歷史中的氣候變化的速率為何？從最近一次最大的氣候變遷事件作比較，就可以清楚了解近年來氣候暖化的速率為何了。末次最大冰期之後，地球溫度開始上升，約在18000到6000年前期間，溫度上升約6℃，並導致海面上升120公尺，可見在這12000年期間，溫度升高的速率約100年上升0.05℃。可以想像30多年以來，因為人類活動造成溫度上升的速率，相較末次冰期以來因自然氣候變化的速率還快了40倍。過去數億年以來，地球發生無數的氣候變化事件中，少有的自然作用可以快過於人類造成的改變。未來若還處在如此快速暖化速率的作用下，地球將會面臨如何的環境改變？其結果最終將如何衝擊到人類的生活？相信目前科學家還無法準確地預測未來地球的環境變遷，但可以確信的是未來數百年之內，若無法有效控制二氧化碳的排放量，地球溫度將會持續且快速的升高，人類將面臨急遽變動不可預測的環境變化。
撰文、圖片：陳文山（臺灣大學地質科學系教授）