古玛雅水库给当今水危机的启示

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近日，一篇由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校人类学教授Lisa Lucero撰文并发表于《美国国家科学院院刊》的论文指出，古玛雅水库使用水生植物过滤和清洁水，可作为天然、可持续供水系统的原型，以满足未来的用水需求。玛雅人建造并维护了这些水库1000多年，每年五个月的旱季和长期干旱期间，这些水库为城市中的数千至数万人提供了饮用水。

图片描述：来自危地马拉的玛雅船只（约公元700–800年），描绘了一位戴着睡莲头饰坐在宝座上的国王。水库表面的睡莲象征着干净的水，象征着古玛雅王权（约公元250–900年）。图源：Boston Museum of Fine Arts（www.mfa.org）

古玛雅人（约公元250年至900年）曾生活于中美洲热带南部低地。每年的旱季和气候不稳定时期，他们利用一千多年来所依赖的复杂的城市水库系统来解决缺水问题。地表水是有限的，因为当地的雨水常常渗透岩溶地形。

研究人员认为玛雅水库的功能与人工湿地类似。由于促进藻类生长的营养物质的积累，人工湿地和古玛雅水库等静水系统可能会变得停滞和不稳定。停滞的水域也是传播地方疾病媒介蚊子的繁殖地。人工湿地通过某些水生植物保持水的清洁，因为所有植物都吸收营养物质（如氮、磷），分解的植物物质支持分解营养物质的微生物生物膜。人工湿地还支持捕食病原体和细菌的各种浮游动物，这些病原体和细菌有助于水体反硝化作用。人工湿地不需要使用化学品或化石燃料，通过一些维护，可以实现自我清洁和自给自足。

研究人员假设玛雅人使用了各种水生植物和其他生物群来保持水的清洁，就像人工湿地一样。研究人员通过挖掘和定居地图、沉积物岩心和当前湿地以及图像和象形文字记录中的证据来证明这一点。该研究下一步将对古玛雅水库的了解与目前对人工湿地的了解相结合，以更好地满足未来的用水需求。

Lisa Lucero认为：“大多数主要的南部玛雅低地城市都位于缺乏地表水但拥有良好农业土壤的地区。他们通过建造从小规模水库到建设规模和复杂性不断增加的水库系统来弥补这一损失。”

随着时间的推移，玛雅人建造了运河、水坝、水闸和护堤来引导、储存和运输水。他们使用石英砂进行水过滤，有时会从很远的地方将其输送到现在危地马拉北部的蒂卡尔（Tikal）等大城市。蒂卡尔一座水库的沉积物岩心也发现，该水库的建设中使用了沸石砂。先前的研究表明，这种火山砂可以过滤水中的杂质和致病微生物。沸石也可能是从大约30公里外运来的。

玛雅皇室的地位很大程度上来自于他们为民众供水的能力。Lucero指出：清洁水和政治权力密不可分，最大的水库建在宫殿和寺庙附近就证明了这一点。一个关键的挑战是防止水库中的积水变得停滞和不可饮用，为此，玛雅人可能依赖水生植物，其中许多至今仍生活在中美洲湿地中。其中包括香蒲、莎草、芦苇和其他植物。其中一些植物已在玛雅水库的沉积物岩芯中被鉴定。这些植物过滤了水，减少了浑浊，吸收了氮和磷。玛雅人必须每隔几年疏浚一次……（并）收获和补充水生植物。从水库中清除的富含营养的土壤和植物可以用来给城市的田地和花园施肥。

与古代玛雅人有关的最具标志性的水生植物是睡莲，睡莲只在干净的水中生长。在几个玛雅水库的沉积物岩心中发现了它的花粉。睡莲象征着“古玛雅王权”，睡莲不耐受酸性条件，也不耐受石灰石等过多的钙或铁和锰等高浓度的某些矿物质。为了保持睡莲的生命力，水资源管理人员不得不在水库里铺设粘土。植物的根需要一层沉积物。反过来，在水库附近种植的睡莲、树木和灌木遮蔽了水面，使其冷却并抑制了藻类的生长。

玛雅人通常不会在水库边缘附近建造住宅，因此渗入岩溶地形的污染不会成为问题。从几个南部低地城市收集的证据表明，作为人工湿地，玛雅水库为人们提供了1000多年的饮用水，直到公元前800年至900年该地区发生最严重的干旱时才失效。她指出，当前的气候趋势将需要许多与玛雅人相同的方法，包括使用水生植物来改善和保持自然水质。

人工湿地比传统的污水处理系统有很多优势。它们提供了一种经济、低技术、低成本和高节能的处理技术。除了提供清洁的水，人工湿地还支持水生动物，并可以成为补充农业土壤的营养来源。该研究下一步是结合研究团队成员各自的专业知识，将古玛雅水库中的经验教训与目前已知的人工湿地相结合。”

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编译 | Daisy

审核 | Maggie

排版 | Daisy

【参考链接】

1.https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2306870120

2.https://phys.org/news/2023-10-ancient-maya-reservoirs-lessons-today.html

Citation: Lucero, Lisa J. et al, Ancient Maya reservoirs, constructed wetlands, and future water needs, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2306870120. doi.org/10.1073/pnas.2306870120

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