横跨三大洲，在古典时代统治了全世界近四分之一人口的罗马帝国在人类历史上屹立千年不倒。对于庞大帝国是如何维持其运转的，先前已有大量政治和军事领域的研究。然而，就像支撑着整个帝国的生命线——罗马道路*（Via Romana）曾一度被忽略一样，在当时地中海地区普遍干旱、缺水的严苛条件下，支撑庞大帝国的农业系统是另一个被长期忽视的谜团。罗马人到底是怎么做到的？
罗马帝国极盛时期，疆域横跨欧亚非三大洲。图片出自电影《角斗士》。图片来源：电影截图
荷兰乌得勒支大学的环境学家布莱恩·德莫迪（Brian Dermody）领导了一支由荷兰水文学家和斯坦福大学古典学者的研究小组。他们一方面想弄明白罗马人的农业用水管理和谷物贸易在维持帝国文明长久长盛不衰方面起到了什么作用，一方面他们也很好奇，这与帝国的陨落会有什么关联。研究结果显示，精妙的农业田间管理和贸易网络，使罗马帝国能在水资源有限的地中海环境中茁壮成长；然而，由此带来的人口增长及城市化进程，也让帝国的供给能力逼近极限；加上气候变化导致的粮食减产和运输成本飙升，庞大的帝国最终走向了灭亡。研究论文[1]于近期发表在开放获取期刊《水文与地球系统科学》（Hydrology and Earth System Sciences）上。
重建古罗马“虚拟水资源交易网”
一般来说，要生产一千克谷子需要1000-2000升的水来灌溉，而古罗马会在境内交易这些谷物，也就等于是在进行“水”的交易，因此研究团队引入了虚拟水（Virtual water）这一交易概念。他们决定找到这些“水”的源头，以及它们是如何在帝国境内流动的。因此研究需要建立一个虚拟水资源交易网。
首先，借助全球水平衡光栏模型（PCRaster Global Water Balance Model），研究者可以精确地模拟出任何地区的地质水文信息、温度以及降水情况。结合分析复原的罗马温暖期**气候及地表环境信息，研究者绘制出了一张古罗马时期的地质水文信息图。
古罗马时期的钱币。图片来源：维基百科
接下来，研究者还利用了斯坦福大学的罗马世界地理信息网络。这一信息网络包含了数百年间，罗马帝国境内的大部分贸易运输路线。它还可以显示通过罗马陆路、河道及海路，每运输1千克谷物所需的第纳尔（古罗马金币）。这样就可以直观地看到不同区位的运输成本，甚至连上下游间的运费差额都可以体现。通过将这两张图结合，研究者就可以直观地看出哪些地区的虚拟水资源富集（粮食产区），哪些地区虚拟水资源贫瘠（中心城市），以及虚拟水资源出口和进口的流向、距离以及费用。
模拟发现，最高产的农业省集中在今天的法国、西班牙东南部、土耳其西部及东南部、新月沃地（埃及两河流域及叙利亚，伊拉克，以色列地区一大片新月形沃土）以及波河流域（意大利北部三角形平原），其中除法国仅有旱作农业外，其余地区均是旱作为主，灌溉为辅的农业模式——这些地区中，71.5%为旱作农业（靠天然降雨等自然形式耕种），其余为灌溉农业，也就是说罗马人的农业系统是高度依赖自然环境的。
旱作与灌溉农业产量图叠加后的年均总产量。图片来源：研究论文
在虚拟水资源的重分配方面，罗马城是最大的进口区（图A最大红圈，92313吨/年），而埃及是最大的出口区（图B最大蓝圈，47392吨/年）。讽刺的是，帝国境内到处修建的罗马式建筑——精妙的给排水工程支持的公共水网、大型喷泉、公众浴室以及公共厕所等，无一不在大量消耗着本就捉襟见肘的水资源，而罗马城则尤甚。图中唯有埃及在完全自给自足之余，还能向意大利大量出口余粮。
图中定向线段的颜色（红色表示进口，蓝色表示出口）和粗度表示每个节点之间虚拟水交易关系及数量。罗马是最大的进口区，之后为埃及的亚历山大里亚、孟菲斯，土耳其的西海岸和东南部的安条克以及希腊的科林斯。而西班牙东部，南部与意大利之间、埃及城市之间、意大利东南部与西部之间以及土耳其爱琴海沿岸地区之间则是主要出口的方向。图片来源：研究论文
之后，研究者根据城市拥有的运输线路，将它们划分为12个等级，用于描述城市进口虚拟水的成本（如下图）。低级城市由于运输线路（≤4条）较少，因此进口成本较高；但最高级城市（9-12条运输线路）的进口成本却比中级城市（5-8条运输线路）高，原因是这些高级城市本身往往就是港口或中心城，对水资源的需求较高，而周围的小城往往已经被它们“榨干”，因此不得不从更远的地方以高价进口虚拟水资源。
古代罗马浴池的遗址。图片来源：wordpress.com
气候变化，压垮帝国的最后一根稻草
研究还发现，成本还与气温呈负相关。在地中海地区，随着温度的上升，谷物产量会平稳上升，而罗马世界又以靠天吃饭的旱作农业为主，因此对虚拟水资源的竞争会随着温度的上升而下降。
罗马温暖期保证了帝国始终能以较低的成本填饱其庞大的胃口。但研究者认为，高度城市化和大量人口，使帝国对农业歉收的抵抗力逐年下降。黄金时代***后不久，帝国突然陷入了长达50年的内战——史称三世纪危机，并从此开始衰落，直至公元394年最后的大一统时代结束，帝国正式分裂。
研究者认为，这期间除了三世纪前后明显的政治及军事因素外，气候变化就是压垮罗马帝国的最后一根稻草。虽然频繁而短暂的气候变化已被证实对那些没有像罗马一样，将水资源进行地域整合的古文明具有毁灭性打击[2]，但罗马显然无须对此担心——小普林尼在给图拉真****的颂词中曾经这样形容他：“即使天堂也不会好心的把富饶宜人的土地均分给所有人，然而他可以让车队横跨帝国，把多余物资交给需要援助的人。”这种制度是帝国持久壮大的基础。
但这种拆东墙补西墙的“平均主义”注定了，一旦气候经历长期性的转变，导致农业减产和运输成本飙升，那么建立在远超本地生态水文系统（ecohydrological）承载能力之上的中心城市就会立刻崩溃[3]。罗马人没有——恐怕也无法——从农业技术层面根本性地解决缺水地区粮食产量与人口间的差距，可以说灾祸的根源早已埋下。就在公元400年前后，温暖期彻底结束，漫长而寒冷的中世纪即将到来。此时，已是内忧外患的帝国（指西罗马）走向了陨灭的前夜。
盛极必衰，或许用来形容罗马帝国是在合适不过的。图片来源：电影截图
研究者担心，同样的问题现在也在发生。根据联合国2012年的报告，世界城市化进程及人口增长正在加快[4]，但可用淡水资源储备正在减少，而虚拟水交易成本和运输距离也越来越高、越来越远——正如当初的罗马帝国一样，我们也正在逼近全球淡水资源供给的极限。人类对于农业歉收的抵抗力也不容乐观。1930年，沙尘暴导致的旱灾伴随着经济大萧条，成为不少美国人不堪回首的悲惨历史；2012年，美国遭受了半个世纪内最严重的旱灾，直接导致玉米等主要粮食作物的国际交易价格暴涨；2014年，中国多省的重大旱情也可能严重影响明年的商品粮价格甚至供应。只要想象一下，本来仅能供养100个人的土地，现在靠着从别的地方取水养活了1000个人，那么一旦取水的地方没有了，又会发生什么？希望昔日的罗马帝国，不会是明天的我们。（编辑：球藻怪）
作者注释：
*罗马道路是古罗马的重要基础建设，由公元前500年开始，并随罗马共和国及罗马帝国版图的扩大而延伸。这些罗马道路为罗马军队、官员及平民带来便捷的交通路径，更促进陆上通讯及贸易。
**罗马温暖期：指公元前250-公元400左右，欧洲地区异常的温暖气候。
***黄金时代：指公元96-180年罗马五贤帝时期，此时罗马帝国的疆土和实力处于顶点。
****图拉真：罗马黄金时代最伟大的皇帝。
参考文献：
- Dermody, B. J., et al. "A virtual water network of the Roman world." Hydrology and Earth System Sciences Discussions 11.6 (2014): 6561-6597.
- Büntgen, U., Tegel, W.,et al.: 2500 Years of European Climate Variability and Human Susceptibility, Science, 331, 578–582, doi:10.1126/science.1197175, 2011
- D’Odorico, P., Laio, F., and Ridolfi, L.: Does globalization of water reduce societal resilience to drought?, Geophys. Res. Lett., 37,L13403, doi:10.1029/2010GL043167, 2010
- United Nations: World Urbanization Prospects, United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division, New York, 2012