当环境学家准备在本周会聚在里约热内卢考虑未来的全球气候的时候，地球科学家正处在深刻的变革之中。这就是过去全球气候到底是如何变化的，以及这些变化究竟如何影响人类生存的。研究者已经开始把那些地质上和天文上的力量融合在一起形成一种明显的图像，这些力量被认为是过去数亿年期间地球环境由热到冷、由湿到干而后再相反变化的主要力量。
最重要的是，科学家们正开始认识到：气候上这种循环往复的变化对人种的进化具有重要影响。目前的最新研究证明：气候变化在人类进化过程中几乎每一个转折点上都起到了关键性作用，从6500万年前灵长类的出现，到能以两腿直立行走的人类祖先，从人类大脑不可思议的增大到农业的出现。一些科学家认为，毫无疑问，人类饱经沧桑的进化不仅仅只由地球气候变化相伴随，在某些情况下，气候变化驱动了人类进化。
研究结果表明：剧烈的气候变动对于地球这颗行星来说并不是什么新鲜事。在过去一万多年期间，出现了农业、文字、城市以及其它明显的文明特征，这段期间温暖的地球环境对于数个世代全面广泛的气候变动格局来说仅仅是一个瞬间，事实上，过去气候变化格局说明：地球未来气候几乎肯定要经历剧烈变化——即使没育人类的影响。
有些人愿意相信地球是一个能消化各种人类活动的自我调控的机器，目前的研究对这些观点也没有什么支持性的结论 · 纵观地球本身的演化历史，大陆位置上的微小变动，气流的流动以及对世界天气的其它影响有时会导致全球气候上的巨大变化，如果说史前研究具有一些指导意义的话，那么，气候上的巨大变动很可能对人类生存的性质带来根本性的变革。
如果没有6500万年前那次重大的气候变化，很可能也就没有我们今天的大多数动物——包括我们人类。科学家们一直在猜想，恰在那个时候，一颗巨大的陨石与地球相撞，巨量的、可以改变气候的尘埃涌进了大气层中。最近在加勒比地区发现的微小的玻璃块进一步证实了上述猜想，从这些玻璃块的化学组成上看，它们是在这种宇宙碰撞产生的热能中形成的。
格陵兰的面包树 科学家们已经证实，在一亿年前的恐龙鼎盛时代，全球温度要比目前高出10到14度。在目前是格陵兰的地方生长着面包树，恐龙出没在无冰的南极洲。在陨石撞击之后，恐龙大批大批绝迹，在世界上为哺乳动物留下了广阔的拓殖空间，其中包括人类最原始的祖先，一种小的，像鼩鼱的生物。
地球气候上的大部分变动并不是如此突然和剧烈的。但即使是缓慢变动的环境也会对人类进化产生巨大影响，例如，在恐龙灭绝之后，数千万年期间，地球一直处于变冷的状态，耶鲁大学的罗伯特 · 伯纳（R. Berner）曾利用计算机计算了过去6亿年大气中二氧化碳的变化动态，他认为全球变冷是由于岩石风化而对地球大气中二氧化碳缓慢吸收的结果。由于二氧化碳捕捉热量产生所谓温室效应，地球大气中二氧化碳的长期减少使全球气温下降了几度。这种逐步冷却过程有助于为人类进化中的关键阶段提供舞台：即直立行走的开始。自从达尔文时代以来，人类学家一直认为：我们的祖先之所以用两腿直立行走，是为了解放出他们的手，以便从事一些特有的人类活动，如制造工具。但加利福尼亚大学戴维斯分校的皮特 · 罗德曼（P. Rodman）和亨利 · 麦克亨利却（H. McHenry）另有看法，第一批双足动物是要在环境变化中维持他们像猿人似的生活方式。
新的证据表明；地球逐渐冷却的气候使覆盖非洲的茂密森林支离破碎，更多的地方成了稀树干草原。犹他州大学的地质化学家瑟雷 · 塞尔林（T · Cerling）设计了一种技术，它能测量出植物死后土壤中所留下的微小含碳量。在土壤中，草所留下的化学特征要比树更多种多样，通过分析远古土壤的构成，塞尔林发现：草场是在约700万年前在非洲出现并随即扩展开来的。
雷德曼和麦克亨利认为：非洲景观向森林与平原镶嵌景观缓慢变化使人类祖先活动依靠两腿走路是一种理想方式。研究者们分析了各种动物在走路时所消耗的能量状况，结果说明：在长距离迁移过程中，直立行走比起像大猩猩和黑猩猩那样以两足和两前趾走路更是一种有效的方式。他们进而得出结论认为：我们的祖先之所以直立行走并不是为了制造工具（这方面在100多万年以前的考古学记载中并未发现），而是因为它是恋树生物从一块森林向另一块森林迁移中所利用的简便方式。
地球最剧烈的气候变化之一几乎极其精确地与人类进化中最重要的转折相耦合，即第一个头脑发达的哺乳动物的出现。对从海底采集的贝壳进行化学成分分析表明；约在250万年以前地球温度突然剧烈地下降。地球迅速变冷似乎已在全球范围内发生：由于地球史上首次变冷，使得北极形成了冰帽，大陆变得更加干燥，而且灰尘也更多。
喜马拉雅山升高 产生冷潮的原因之一也许是因为喜马拉雅山向上延伸。约在4000万年以前，当印度次大陆与亚洲相撞时，喜马拉雅山开始升高，借助于计算机模拟全球气流的流动，加利福尼亚拉蒙特多尔蒂地质观测站的威廉 · 拉迪曼（W. Ruddiman）和威斯康星大学的约翰 · 库茨巴奇（J?Kutzach）发现：在250万年以前，喜马拉雅山峰足够高以改变北半球主要气流的流动，显著地改变气候类型。
非洲的变干为新类型生命的出现拓宽了道路。耶鲁大学的古生物学家伊丽莎白 · 弗里巴（E. Vrba）指出，非洲许多动物种类的化石说明了恰在气候变动的同时动物种类也发生了剧烈变化。例如，生活在森林景观中许多羚羊种类大约在250万年以前突然绝迹，被生活在更开阔的草地景观中新的羚羊种类所代替。类似地，在潮湿环境中旺盛生活的一些啮齿类物种逐渐灭绝，被生活在干燥气候中新的啮齿类物种所代替。
弗里巴认为250万年前这种“跳动的”气候变化也为古代人祖先经历生物新生枝的出现创造了条件。他指出，“我们祖先的行为举止像完善的哺乳动物”。化石文物表明：大约在那时，已生存了100多万年的人类祖先物种绝迹，出现了8种，也许是4种新的能直立的灵长类动物，其中的一种能凿石制造工具的动物最先被称为人属（Homo）。
250万年以前，随着较冷温度的袭击，地球突然进入了一个周期性气候变化的全新格局，这种周期性变化起到了“进化泵”的作用，导致古人大脑长得越来越大。在此转折点之前，全球气候较大的变动是典型地发生在数百万年时间内地质过程的结果。然而，在250万年前以后，全球气候模式对于地球轨道和地轴倾斜的微小变化突然变得更加敏感。
冰川循环 这些天文循环已导致了全球气候在较长的冷期与较短的暖期之间迅速波动，冷期持续50000至80000年，暖期平均约为10000年。在较冷的时期，地球已被冰封住，冰川的扩展远达欧洲、亚洲和北美洲，海平面急剧地下降，赤道附近的地块变得更冷更干。在较暖的“间冰期”，冰川退去，气候变得更加温和 · 自从约160万年以前，地球至少经历了15次这样的循环，而且，如果这种气候模式持续下去，那么将在2000年左右的时间内达到另一种寒冷的冰川作用之中。
一些科学家提出暖期与冷期之间的这种迅速转变是支持人种大脑增大的驱动力。华盛顿大学神经科学家威廉 · 卡尔文（W. Calvin）认为：我们祖先在温暖湿润的气候时期人口激增，接着新一轮的寒冷天气将到来，产生了灭绝所有生物（最聪明的生物例外）的恶劣环境。当“激增时期”再次到来时，这些更聪明的人类祖先数量将有所增长，提高了他们在所有种群中的比例。地球与今天一样温暖的最后时期大约出现在125000年以前——在另一次寒潮到来之前约持续10000年的时期。实质上，最早的智人化石——解剖学上的现代人——约起源于这一时期。
哈佛大学的人类学家Ofer Bar-Yosef指出：虽然农业的起源有时被描述为一种“创造”，而且这种创造是人类进步向前迈出关键的一步，但在15000年前，当冰川再次开始退去，对于在所产生的迅速恶化环境中的生存来说更可能是最后的努力。正是在那时人种第一次真正体验到全球变暖。某些地区的海平面几乎升高400英尺，使得阿拉斯加从西伯利亚分开及新几内亚从北美分开。曾覆盖欧洲、亚洲和北美洲的大部分地区的冻原被森林和草原所取代，其余地区的气候更像今天的气候。
黎凡特是目前被以色列，叙利亚、黎巴嫩和约旦所占据的中东的某一地区，这一地区剧烈地感受到全球变暖所产生的影响。大约在15000年以前，黎凡特是一个动植物茂盛生长的丘陵国家，使人类容易狩猎和采集到其生存所必需的食物。但是，当全球变得更暖时，该地区再次发生干旱，植被向北推移，一群生活在黎凡特的狩猎和采集者——纳图菲人日益被北部的山脉和向南部与东部扩展的沙漠所包围。据Bar-Yosef研究，纳图菲人通过放弃游牧方式和过着定居的生活对不断缩小的放牧区产生适应，尽管他们继续狩猎和采集食物。
Bar-Yosef的理论得到了哈佛大学丹尼尔 · 利伯曼（D. Lieberman）最新研究成果的支持。利伯曼对在黎凡特发掘出的瞪羚牙齿化石标本的生长类型进行了检测，他发现纳图菲人的直接祖先所形成的遗址包括仅在诸如春季或秋季等单一季节被杀害的瞪羚遗迹。然而，纳图菲遗址的瞪羚遗迹来自于整年被杀害的动物，这表明纳图菲人当时正生活在永久性的帐篷中。也正是在这一时期，“家”鼠化石开始出现在纳图菲遗址。
播种时期 然而，正当纳图菲人在更干燥的环境中适应新的定居生活时，他们突然受到另一次气候变化的袭击，这时他们适应更寒冷的气温。科学家们仍然不确知这个原因，但到11000年以前，全球气候恢复到冰川气候几乎用了1000年的时间。黎凡特的环境迅速变冷，改变了动植物的生活条件，纳图菲人发现他们自己已面临着艰苦的抉择。Bar-Yosef指出：纳图菲人必须或者再次开始迁移或者寻找新的食物来源。为了生存，纳图菲人开始栽培谷物。
Bar-Yosef认为：纳图菲人向农业的转变不需要重大的技术突破。尽管黎凡特的古代人过着狩猎和采集的生活方式，他们似乎已熟悉了数千种谷类植物。在以色列新近发现的考古遗址中，科学家们最近发掘出野生大麦粒可以追溯回19000年。
在13000至10000年以前这段期间气候发生的迅速摆动——产生于这些摆动而向农业推移——肯定会在人们如何生活上产生猛烈的变化.毕竟人们已在地球上行走之时就进行着狩猎和采集，纽约州立大学普拉茨堡分校的人类学家马克 · 科恩（Coohen）的研究表明，最初的农民由于过餐定居的生活方式而遭受着营养不良、维生素缺乏和大量疾病的威胁，社会生活也发生了变化，因为人们将不再简单地从争论旁边走过，必须为解决冲突而谋图新的社会策略。对贮备货物的日益依赖意味着人们第一次拥有可被偷盗的财产，需要建立防御壁垒和军队。
离开伊甸园 Bar-Yosef指出，由于农业给纳图菲人及其后裔带来各种困难，他们除了选定农业以外别无选择，而且他们一旦选定农业，没有停止向前：农业每英亩生产出的食物高于狩猎和采集业，定居生活导致了人口猛增，只能靠开垦土地来供养这些人口。在大约10000年以前，当全球再次开始变暖时，纳图菲遗址突然扩大到其以前规模的25倍左右。
重返伊甸园式的生活似乎是一些环境学家没有理睬的论题，这些环境学家把现代人类文明看作是地球景观的疫病。然而，正如气候与人类进化的最新研究结果所表明的那样，没有强调人类与大自然和谐共生的时期。从用两腿行走到制造原始石具，从学会用火到在农村定居，人类一直必须改变其对付变化气候的方式。
虽然对人种已在过去较大的气候变动中幸存下来这个事实感到满意，由于人类活动的影响，地球能否在不远的将来发生剧烈的变化仍然不能断定。但是，如果气候与人类进化的最新研究结果能够揭示出一些事实，即，如果全球气候发生根本性变化，那么人类生活方式也可能发生根本性变化。
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※
——2亿年前
地球平均温度：70°F
转折点：出现早期哺乳动物
目前构成大陆的所有板块曾经是科学家称为联合古陆的单一超级大陆的组成部分。由于巨大地质力量的融合，碰撞的大地板块向上拢起形成巨大的山脉，当今存在的其余部分形成美国的阿巴拉契亚山脉和俄罗斯的乌拉尔山脉。联合古陆环境从茂盛的热带延伸到灼热的沙漠地带，而且有些地区温度的变化幅度高达130°F。大型爬行动物、恐龙的祖先以及极小的獾类生物出没在这块土地上，獾类几乎是所有哺乳动物——包括人类的祖先。
——6500万年前
地球平均温度：73°F
转折点，恐龙绝迹，早期灵长类动物出现
随着向上涌出熔岩流的裂开，联合古陆分裂开的大地板块大致呈现出现代大陆的形状，继续朝着其现在发生的位置移动。1亿年来，恐龙在世界上起着支配的作用。大量事实表明约在6500万年以前，地球受到一颗巨大的陨石撞击，这种碰撞使尘云团送入大气中，使气候发生剧烈变化。恐龙迅速绝迹，为哺乳动物的生存留下了一个宽广开放的世界。其中的一种哺乳动物是早期的灵长类动物——现代猴、猿、人类的祖先。
——500万年前
地球平均温度：60°F
转折点：黑猩猩和人类从其共同的祖先中分离出来，人类祖先开始用两腿行走
当大陆继续沉入到目前的位置时，地质变动便地中海从大西洋切断。在1000年时间里，海洋蒸发，留下荒芜的盐地。当海平面再次升高时，水流回到地中海流域的力量比尼亚加拉瀑布的力量高数百倍，这种循环反复地进行。同时，喜马拉雅山脉增加得更高，改变着大气中风的流动和天气状况。全球变冷，非洲大片森林被小块的草原所分开。大约在这一时期，灵长类动物开始分化，一部分分化为现代猿人，另一部分分化成为人类。化石足迹标本表明，在375万年以前，人类的祖先正开始直立行走。
——250万年前
地球平均温度：55°F
转折点：出现原始人
喜马拉雅山增加得更高，阻止北半球大气流动。对于地球史的初期来说，北极冰帽出现。当地球变得更冷时，非洲许多地区辽阔茂密的森林消失，这一时期的化石证据表明生活在森林中的许多羚羊种绝迹，生活在更杂合、更宽阔环境中新的羚羊种突然出现。直立的灵长类动物分化出许多新的物种，包括能人（Homo habilis）——能够制造工具的动物，其大脑比所有以前灵长类动物的大脑还大，它标志着人类的起源。从这点上看，地球气候转变成一直持续到目前的周期性循环的新格局，地球倾斜以及其围绕太阳轨道的微小，周期性波动都能导致较长的冷期和暖期的重复循环，冷期持续50000至的000年，暖期约持续10000年。今天的地球接近于这些暂短暖期中心一个末端。
——125000年前
地球平均温度：59°F
转折点，解剖学上的现代人的出现
当已融化且减小12倍以上的冰川再次退去时，与今天一样温暖的地球气候的最后时期出现在125000年以前。在这时，人类祖先能人代替了一种称之为直立人（Homo erectus）的早期人种。这些动物是居住在非洲的原始人类祖先，它们约在100万年前从大陆迁来，扩展到旧大陆的大部分地区。当暖期约在115000年前结束时，地球气候步入到另一个剧烈的寒冷冰蚀时期。实质上，正是这种最后的气候转变时期使得早期像现代人的人类——智人（Homospapiens）——一开始出现在非洲和近东，在第二个80000年的时间里，现代人将迁居到全球，从北极的冻原到南美洲的最高端。
——18000年前
地球平均温度：50°F
转折点；人类生活在地球史上最冷的气候时期
在地球剧烈的冰河作用最后时期的高峰，一英里厚的冰川一直到达目前是芝加哥的地方，覆盖新英格兰的大部分地区。冰川也覆盖了大部分欧洲，那些没有被冰封住的地区被冻原覆盖。欧洲的古鲁马农人（Cro-Magnon）完全地进入到文化爆炸时期，这一时期产生了数以千计的艺术作品——包括使法国和西班牙南部窖壁增的优美的绘画。出土于当时的古针表明人类穿着温暖、紧身衣服。后来出土的弓箭说明他们已经强化了狩猎和采集的生活方式。
——11000年前
地球平均温度：59°F
转折点，人类开始依赖农业
冰川随着这次剧烈“全球变暖”趋势的出现而消失。曾存在于中东茂盛的、接近于伊甸园式的环境突然向北移动，留下干旱的土地。被称为纳图菲人的部落集中居住在一个由山、海、沙漠环绕的小块肥沃土地上，他们停止了放牧生活。突然的气候变动产生了持续1000年时间的冷期，纳图菲人为了生存不得不从事农业活动。当气候再次变暖时，纳图菲人中的人口爆炸使纳图菲人及其后裔与农业生活进一步联系在一起。
〔U. S. News & World Report，1992年6月8日〕