平粮台出土中国最早陶瓷排水系统，青少年吸烟相关脑区，冰川退去有花开 | 一周论文新鲜读

08.21

本周值得读

来自《自然》旗下期刊的最新发表，我们为您精选呈现。

1. 平粮台发现中国已知最早排水系统

2. 一个比太阳更热的褐矮星

3. 卡车编队可减排但会转移经济成本

4. 脑区大小与青少年吸烟行为

5. 变暖引发冰川退缩或创造新生态系统

6. 三叠纪弯刀形爪的蜥蜴

7. 古代海豹近亲或用胡须觅食

考古学 | 中国已知最早的陶瓷排水系统出土

Earliest ceramic drainage system and the formation of hydro-sociality in monsoonal East Asia

Nature Water

根据《自然-水》发表的一篇论文，中国已知最早的陶瓷排水系统在平粮台古城遗址出土。这一系统约有4000年历史，可能是对环境危机的早期社会和环境适应策略，体现了一个社会进行集体水管理的早期案例。

新石器时代晚期的平粮台古城遗址位于中国中原地带，这里是温带季风性气候，气温和降水量变化剧烈；夏季降雨每月可达500毫米。平粮台位于洪泛区，很容易获得水，但也面临气候不确定性的威胁。过去对亚洲各遗址的研究认为，在水利基础建设发展和社会等级之间存在相关性。但水管理的多种演变方式不一定在等级制权力结构之下形成，人们对此了解不多。

中国北京大学的张海、英国伦敦大学学院的庄奕杰和同事分析了平粮台所在淮阳地区的147个沉积物岩芯，发现证据表明距今4200年前存在短期降水波动，包括一些极端降雨事件。作者还在平粮台进行了大规模发掘，调查这里的460-600名居民如何应对洪水。作者表明，平粮台的社群运行和维护着一个两层排水系统。他们发现了陶瓷排水管道，可追溯至距今4100-3900年前，以及一个与房屋并行的排水沟系统，延伸到另一个公共排水区，两者都似乎经过多次维修和重建。围绕房屋的水沟似乎主要是在家庭水平上进行建设和维护，而公共空间里的陶瓷排水管和沟渠则应需要规划与合作；平粮台被认为没有社会分层，因此作者认为管理这类基建表明了合作的水治理方式。

天文学 | 观察一个比太阳更热的褐矮星

An irradiated-Jupiter analogue hotter than the Sun

Nature Astronomy

《自然-天文学》发表的一篇论文报道，一个围绕白矮星运行的棕矮星表面温度约为8000开尔文（K），比太阳热2000K，昼夜面温差达6000K。这颗褐矮星可能是已知最大的一个，这些观察或能改进我们对双星系统和行星大气的了解。

白矮星是中低质量恒星（如我们的太阳）的最后一个演化阶段，WD 0032-317是一个炽热的低质量白矮星，在2000年代初被观察到，人们认为它是一个双白矮星系统的一部分。褐矮星是一种质量介于恒星和气态巨行星之间的天体。它们与巨行星有类似的大气，但相比巨行星更容易直接观察到，因此是很好的气态巨行星类比对象。

以色列魏茨曼科学研究所的Na’ama Hallakoun和同事分析了2019-2020年欧洲南方天文台甚大望远镜的紫外线和可见光梯度光谱仪的后续观察，发现围绕着WD 0032-317的可能是一个褐矮星（WD 0032-317 B），而非白矮星。他们表明，这个褐矮星的质量可能是木星的75-88倍，可能直到一百万年前左右还与白矮星包裹在共同气体包层中。WD 0032-317表面温度极高，约37000K，这个新发现的褐矮星紧密围绕其运行，受到强烈紫外辐射，使之比太阳热2000K。WD 0032-317 B始终以同一面向着这个白矮星。这意味着这个褐矮星的昼面和夜面温差达6000K。

交通运输 | 卡车编队可减排但会转移经济成本

Truck platooning reshapes greenhouse gas emissions of the integrated vehicle-road infrastructure system

Nature Communications

《自然-通讯》的一篇论文指出，卡车编队——卡车列队行驶——或可减少卡车运行的排放，但可能会使道路排放增加约28%。作者指出，卡车编队可能会加剧道路退化，增加养护相关排放。全球范围内，卡车编队或使整个汽车-道路系统的排放减少5.1%，但可能会将额外的经济成本从卡车运行转嫁给其他道路使用者和交通运输机构。

据估计，交通运输业占到全球能源相关排放的23%，而汽车消耗的化石燃料为主要排放源。研究人员提议的一种减排策略是卡车编队，该策略已知能提高卡车燃料效率。这些编队类似列车的行驶方式，通过多车同步近距离行驶减少空气阻力和相应的燃料消耗。

中国香港理工大学、同济大学的Huailei Cheng和同事在大尺度道路网络水平上评估了卡车编队的脱碳作用，覆盖了北美1457个路段。整体上，作者发现编队确实能减少汽车-道路系统的净排放。但他们指出，虽然温室气体排放出现了短期下降，但编队行驶可能会对道路系统造成无法预见的损伤和破坏。比如，编队行驶可能会降低路面寿命和安全，增加对道路养护的需求。

作者建议工程师和决策者考虑交通机构与整个社会之间在排放和成本分摊上的取舍。此外，为了充分发挥卡车编队的优势，有必要开发出更强的道路材料和结构以应对增加的道路负荷。设计有效的卡车分布并只在非拥堵时段采取编队行驶以减少道路占用或有助于缓解潜在的负面影响。

神经科学 | 脑区大小与青少年吸烟行为的相关性

Association between vmPFC gray matter volume and smoking initiation in adolescents

Nature Communications

《自然-通讯》发表的一篇论文基于对青少年的观察数据，发现一个额叶脑区可能与青少年吸烟行为的开始和维持有关。作者认为，该脑区或是早期尼古丁成瘾的一个潜在的生物标志物，或对尼古丁成瘾的预防和治疗具有启示意义。

吸烟是全球成年人死亡的主要原因，全球相关死亡人数或在2030年达到年均800万。此前研究显示，吸烟最可能从青春期开始，而青春期是大脑发育的一个关键时期，大部分每天吸烟的青少年到18岁就会形成尼古丁依赖。然而，青春期吸烟行为的开始和维持的背后机制仍不明确，尤其是大脑发育的变化与吸烟行为之间的潜在相互作用。

中国复旦大学的贾天野和同事分析了参与IMAGEN项目的807名14岁、19岁、23岁健康青少年的脑成像和调查问卷数据。自我报告在人生中吸过至少一次烟的各年龄受试者被认为是吸烟者。作者认为，名为腹内侧前额叶的脑区与吸烟行为的开始和维持有关。他们发现，该脑区左侧灰质体积减少或与开始吸烟的可能性更高有关。此外，该脑区右侧体积减少可能与坚持吸烟有关。作者认为，这些脑容量差异还可能与寻求新奇和刺激的个性有关。

气候变化 | 变暖引发冰川退缩或创造新生态系统

Future emergence of new ecosystems caused by glacial retreat

Nature

《自然》发表的一项研究报道，在高排放场景下，到本世纪末，人类活动导致的气候变化或使南极和格陵兰冰盖之外的冰盖覆盖面积减半。这一退缩至2100年将造成新的生态系统，覆盖的大小在尼泊尔和芬兰面积之间。理解这一后冰川生态系统，让研究者在继续努力缓解冰川进一步减少的同时，也带来一个新的研究重点。

人类导致气候变化的后果之一是冰川减少，导致急剧生态变化和新生态系统发展来填充新出现的栖息地。但对这一变化还没有在全球尺度上的分析。

法国上萨瓦省自然区域保护区的Jean-Baptiste Bosson和同事使用一个全球冰川演化模型研究了南极和格陵兰冰盖之外的65万平方公里冰川在21世纪的预计轨迹。他们使用了冰川概况、冰川下地形的数字高程模型和气候数据，预估至2100年每一冰川对气候场景的反应。此外该模型还能预测冰消地区新出现的生态系统特征，被分为海洋、淡水或陆地类别。

该模型预计，在2040年之前无论是哪种气候场景，冰消速率是类似的，此后的差异取决于排放的严重程度。在高排放场景下（全球温室气体至2075年达到3倍），约2020年时一半的冰川至2100年将消失。但是低排放场景（至2050年实现净零排放）将抑制这一趋势，将损失降低到约22%。至本世纪末，冰消预计将暴露的地面区域大约在尼泊尔（14.9万±5.5万平方公里）至芬兰（33.9万±9.9万平方公里）的面积之间，这些栖息地中有约78%为陆地，14%为海洋，8%为淡水。这些区域将为别处因变暖而丧失栖息地的适应寒冷物种提供庇护。

作者认为，在限制冰消的同时，应提供资源与关注保护这些新形成的生态系统，以保障其未来。

古生物学 | 三叠纪弯刀形爪的蜥蜴

New reptile shows dinosaurs and pterosaurs evolved among diverse precursors

Nature

《自然》本周发表的论文描述了一种新发现的兔蜥（lagerpetid），为翼龙的前身物种。这一巴西发现的约2.3亿年前的三叠纪兔蜥有喙和突出的爪。这一发现凸显出这一古代类群的多样性。

恐龙和翼龙经过三叠纪中期至晚期（约2.35亿年前）的演化，分别在侏罗纪（约2亿-1.455亿年前）和白垩纪（1.455亿-6.55千万年前）成为支配陆地和天空的生命形式。近期发现增加了我们对其祖先物种的认识，但这一时期的化石记录相对稀少。兔蜥是已知与翼龙关系最近的非飞行类群。

巴西圣玛利亚联邦大学的Rodrigo Müller和同事描述了一个兔蜥科物种保存完好的部分骨骼，命名为Venetoraptor gassenae，它的特征不同寻常，有着猛禽似的喙部和弯刀形的爪子。作者认为这些特征表明这种动物于其生态位高度特化。这些爪可能用于帮助对付猎物或攀爬。喙在进食之外可能还有许多功能，如性展示、发声和温度调节。不过，作者指出Venetoraptor这样的喙部其作用和演化优势尚不清楚。

这些发现和其他化石一起表明，兔蜥在形态上与三叠纪的翼龙一样多样化，比三叠纪的恐龙则更为多样。这意味着此类多样性在恐龙和翼龙的祖先身上已经开始蓬勃发展，而非仅仅出现在这两个类群起源之后。

古生物学 | 古代海豹近亲或用胡须觅食

Fossil brains provide evidence of underwater feeding in early seals

Communications Biology

《通讯-生物学》的一项新研究指出，现代海豹的古代近亲——形似水獭、生活在2300万年前的瓦氏河川兽（Potamotherium valletoni）可能曾用胡须进行觅食和探索水下环境。研究结果有助于进一步理解古代海豹如何从陆上生物过渡到水下生物。

虽然现代海豹生活在海洋环境中并用胡须感知水下振动来确定食物方位，古代海豹近亲主要生活在陆地或淡水环境中。一些物种曾用前肢来探索周围环境。此前并不清楚海豹和它们的近亲从何时开始用胡须觅食。

为了研究胡须觅食行为在海豹中的演化，荷兰自然生物多样性中心和莱顿大学的Alexandra van der Geer和同事对比了河川兽（Potamotherium） 和6种已灭绝以及31种现生食肉哺乳动物的大脑结构，包括鼬科、熊和海豹近亲。这些大脑结构根据颅内模进行推断。作者对比了冠状回这个脑区的大小和结构，此前研究发现这个脑区参与处理来自胡须的信号。他们发现，河川兽的冠状回比使用前肢捕食的古代和现生陆生哺乳动物（如亚洲小爪水獭）更大，但与使用胡须探索环境的其他古代海豹近亲和半水生哺乳动物（如欧亚水獭）的冠状回大小差不多。这说明河川兽可能曾在觅食时使用胡须，或许同时结合了上肢的使用。

研究结果表明，基于胡须的觅食在古代海豹近亲过渡到完全水生的生活方式前就已存在了。作者指出，使用胡须或帮助它们适应了水下觅食。

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