Mūsdienu Homo sapiens ir piedalījušies daudzās ekosistēmu transformācijās, taču ir grūti noteikt šīs uzvedības izcelsmi vai agrīnās sekas.Arheoloģija, ģeohronoloģija, ģeomorfoloģija un paleovides dati no Malāvijas ziemeļiem dokumentē mainīgās attiecības starp lopbarības meklētāju klātbūtni, ekosistēmu organizāciju un aluviālo ventilatoru veidošanos vēlajā pleistocēnā.Apmēram pēc 20. gadsimta izveidojās blīva mezolīta artefaktu un aluviālo vēdekļu sistēma.Pirms 92 000 gadiem paleoekoloģiskajā vidē nebija analoga iepriekšējā 500 000 gadu rekordā.Arheoloģiskie dati un galvenā koordinātu analīze liecina, ka agrīnie cilvēka izraisītie ugunsgrēki mazināja sezonālos aizdegšanās ierobežojumus, ietekmējot veģetācijas sastāvu un eroziju.Tas apvienojumā ar klimata izraisītām nokrišņu izmaiņām galu galā noveda pie ekoloģiskās pārejas uz agrīno pirmslauksaimniecības mākslīgo ainavu.
Mūsdienu cilvēki ir spēcīgi ekosistēmu transformācijas veicinātāji.Tūkstošiem gadu tie ir plaši un apzināti mainījuši vidi, izraisot diskusijas par to, kad un kā radās pirmā ekosistēma, kurā dominē cilvēki (1).Arheoloģiskie un etnogrāfiskie pierādījumi liecina, ka pastāv liels skaits rekursīvu mijiedarbību starp lopbarības meklētājiem un viņu vidi, kas liecina, ka šī uzvedība ir mūsu sugu evolūcijas pamatā (2-4).Fosilie un ģenētiskie dati liecina, ka Homo sapiens Āfrikā pastāvēja apmēram pirms 315 000 gadu (ka).Arheoloģiskie dati liecina, ka visā kontinentā notiekošās uzvedības sarežģītība pagātnē ir ievērojami palielinājusies aptuveni 300 līdz 200 ka.Pleistocēna (čibāņu) beigas (5).Kopš mūsu sugas parādīšanās cilvēki ir sākuši paļauties uz tehnoloģiskiem jauninājumiem, sezonāliem pasākumiem un sarežģītu sociālo sadarbību, lai attīstītos.Šie atribūti ļauj mums izmantot iepriekš neapdzīvotas vai ekstrēmas vides un resursu priekšrocības, tāpēc mūsdienās cilvēki ir vienīgā dzīvnieku suga visā pasaulē (6).Ugunsgrēkam bija galvenā loma šajā pārvērtībā (7).
Bioloģiskie modeļi liecina, ka pielāgošanās spēja gatavotam ēdienam ir meklējama vismaz pirms 2 miljoniem gadu, bet tikai vidējā pleistocēna beigās parādījās tradicionālie arheoloģiskie pierādījumi par uguns kontroli (8).Okeāna kodols ar putekļu ierakstiem no lielas Āfrikas kontinenta teritorijas parāda, ka pēdējo miljonu gadu laikā elementārā oglekļa maksimums parādījās apmēram pēc 400 ka, galvenokārt pārejā no starpleduslaika uz ledāju periodu, bet notika arī holocēns (9).Tas liecina, ka pirms aptuveni 400 ka ugunsgrēki Subsahāras Āfrikā nebija izplatīti, un cilvēku ieguldījums holocēnā bija nozīmīgs (9).Uguns ir rīks, ko izmanto gani visā holocēnā, lai kultivētu un uzturētu zālājus (10).Tomēr mednieku-vācēju uguns izmantošanas fona un ekoloģiskās ietekmes noteikšana pleistocēna sākumā ir sarežģītāka (11).
Uguns tiek saukta par inženierijas rīku resursu manipulēšanai gan etnogrāfijā, gan arheoloģijā, tostarp uzlabojot iztikas atdevi vai modificējot izejvielas.Šīs aktivitātes parasti ir saistītas ar sabiedrisko plānošanu un prasa daudz ekoloģijas zināšanu (2, 12, 13).Ainavu mēroga ugunsgrēki ļauj medniekiem-vācējiem padzīt laupījumu, kontrolēt kaitēkļus un palielināt biotopu produktivitāti (2).Ugunsgrēks uz vietas veicina ēdiena gatavošanu, sildīšanu, aizsardzību pret plēsējiem un sociālo kohēziju (14).Tomēr tas, cik lielā mērā mednieku un vācēju ugunsgrēki var pārkonfigurēt ainavas sastāvdaļas, piemēram, ekoloģiskās kopienas struktūru un reljefu, ir ļoti neskaidrs (15, 16).
Bez novecojušiem arheoloģiskiem un ģeomorfoloģiskiem datiem un nepārtrauktiem vides ierakstiem no vairākām vietām, izpratne par cilvēka izraisīto ekoloģisko izmaiņu attīstību ir problemātiska.Ilgtermiņa ezeru atradņu ieraksti no Lielās Rifta ielejas Dienvidāfrikā kopā ar seniem arheoloģiskajiem ierakstiem šajā apgabalā padara to par vietu, kur izpētīt pleistocēna izraisīto ekoloģisko ietekmi.Šeit mēs ziņojam par plašas akmens laikmeta ainavas arheoloģiju un ģeomorfoloģiju Dienvidāfrikas centrālajā daļā.Pēc tam mēs to saistījām ar paleovides datiem, kas aptver> 600 ka, lai noteiktu agrākos pierādījumus par cilvēka uzvedību un ekosistēmas transformāciju cilvēka izraisītu ugunsgrēku kontekstā.
Mēs nodrošinājām iepriekš neziņotu vecuma ierobežojumu Chitimwe gultai Karongas apgabalā, kas atrodas Malāvijas ziemeļu daļas ziemeļu galā Āfrikas riftu ielejas dienvidu daļā (1. attēls) (17).Šīs gultnes sastāv no sarkanās augsnes aluviālajiem vēdekļiem un upju nogulsnēm, kas aizņem apmēram 83 kvadrātkilometrus un satur miljoniem akmens izstrādājumu, bet nav saglabājušās organiskās atliekas, piemēram, kaulus (papildu teksts) (18).Mūsu optiski ierosinātās gaismas (OSL) dati no Zemes ieraksta (2. attēls un S1 līdz S3 tabulas) mainīja Chitimwe gultnes vecumu uz vēlo pleistocēnu, un vecākais aluviālo ventilatoru aktivizācijas un akmens laikmeta apbedīšanas vecums ir aptuveni 92 ka ( 18, 19).Aluviālais un upes Chitimwe slānis pārklāj pliocēna-pleistocēna Chiwondo slāņa ezerus un upes no zema leņķa neatbilstības (17).Šīs atradnes atrodas lūzuma ķīlī gar ezera malu.To konfigurācija norāda uz mijiedarbību starp ezera līmeņa svārstībām un aktīvajiem lūzumiem, kas iestiepjas pliocēnā (17).Lai gan tektoniskā darbība varēja ilgstoši ietekmēt reģionālo topogrāfiju un pjemonta nogāzi, lūzuma aktivitāte šajā apgabalā, iespējams, ir palēninājusies kopš vidējā pleistocēna (20).Pēc ~ 800 ka un līdz neilgi pēc 100 ka Malāvijas ezera hidroloģiju galvenokārt nosaka klimats (21).Tāpēc ne viens, ne otrs nav vienīgais skaidrojums aluviālo vēdeļu veidošanās vēlīnā pleistocēna laikā (22).
(A) Āfrikas stacijas atrašanās vieta attiecībā pret mūsdienu nokrišņiem (zvaigznīte);zils ir mitrāks un sarkans ir sausāks (73);lodziņā pa kreisi ir redzams Malāvijas ezers un apkārtējie apgabali MAL05-2A un MAL05-1B /1C kodola atrašanās vieta (purpursarkans punkts), kur Karongas apgabals ir izcelts kā zaļa kontūra un ir izcelta Lučamanžas gultnes atrašanās vieta. kā balta kaste.(B) Malāvijas baseina ziemeļu daļa, kurā parādīta paugurainu topogrāfija attiecībā pret MAL05-2A kodolu, atlikušā Chitimwe gultne (brūns plankums) un Malāvijas agrīnā mezolīta projekta (MEMSAP) izrakumu vieta (dzeltens punkts) );CHA, Chaminade;MGD, Mwangandas ciems;NGA, Ngara;SS, Sadara South;VIN, literārās bibliotēkas attēls;WW, Beluga.
OSL centra vecums (sarkanā līnija) un kļūdu diapazons no 1 līdz σ (25% pelēks), visi OSL vecumi saistīti ar in situ artefaktu rašanos Karongā.Vecums, salīdzinot ar pēdējiem 125 kanti datiem, parāda (A) kodola blīvuma aprēķinus par visiem OSL vecumiem no sanesu vēdekļa nogulumiem, norādot uz nogulumu/aluviālo ventilatoru uzkrāšanos (ciāna) un ezera ūdens līmeņa rekonstrukciju, pamatojoties uz galveno komponentu analīzi (PCA) raksturīgām vērtībām ūdens. fosilijas un autentiskie minerāli (21) (zils) no MAL05-1B/1C kodola.(B) No MAL05-1B/1C kodola (melns, vērtība ir tuvu 7000 ar zvaigznīti) un MAL05-2A kodolu (pelēks), makromolekulārā oglekļa skaits uz gramu normalizēts ar sedimentācijas ātrumu.(C) Margalef sugu bagātības indekss (Dmg) no MAL05-1B/1C kodola fosilo putekšņu.(D) Fosilo ziedputekšņu procentuālais daudzums no Compositae, miombo mežiem un Olea europaea, un (E) Fosilo ziedputekšņu procentuālais daudzums no Poaceae un Podocarpus.Visi ziedputekšņu dati ir no MAL05-1B/1C kodola.Augšpusē esošie skaitļi attiecas uz atsevišķiem OSL paraugiem, kas norādīti S1 līdz S3 tabulās.Datu pieejamības un izšķirtspējas atšķirības ir saistītas ar dažādiem paraugu ņemšanas intervāliem un materiālu pieejamību kodolā.Attēlā S9 ir parādīti divi makro oglekļa ieraksti, kas pārveidoti par z vērtībām.
(Chitimwe) Ainavas stabilitāti pēc ventilatora veidošanās norāda sarkanās augsnes un augsni veidojošo karbonātu veidošanās, kas aptver visas pētījuma teritorijas ventilatora formas nogulumus (papildu teksts un S4 tabula).Vēlā pleistocēna aluviālo fanu veidošanās Malāvijas ezera baseinā neaprobežojas tikai ar Karongas apgabalu.Aptuveni 320 kilometrus uz dienvidaustrumiem no Mozambikas sauszemes kosmogēno nuklīdu dziļuma profils 26Al un 10Be ierobežo aluviālās sarkanās augsnes Lučamanžas gultnes veidošanos līdz 119 līdz 27 ka (23).Šis plašais vecuma ierobežojums atbilst mūsu OSL hronoloģijai Malāvijas ezera baseina rietumu daļai un norāda uz reģionālo aluviālo fanu paplašināšanos vēlā pleistocēna periodā.To apstiprina dati no ezera kodola ieraksta, kas norāda, ka augstākam sedimentācijas ātrumam pievienojas aptuveni 240 ka, kam ir īpaši augsta vērtība apm.130 un 85 ka (papildu teksts) (21).
Agrākie pierādījumi par cilvēku apmetni šajā apgabalā ir saistīti ar Chitimwe nogulumiem, kas identificēti ~ 92 ± 7 ka.Šis rezultāts ir balstīts uz 605 m3 izraktiem nogulumiem no 14 subcentimetru kosmosa kontroles arheoloģiskajiem izrakumiem un 147 m3 nogulumu no 46 arheoloģiskās pārbaudes bedrēm, kontrolētas vertikāli līdz 20 cm un horizontāli kontrolētas līdz 2 metriem (papildu teksts un S1 līdz S3 attēli) Turklāt mēs arī apsekojām 147,5 kilometrus, iekārtojām 40 ģeoloģiskās pārbaudes bedres un analizējām vairāk nekā 38 000 kultūras relikvijas no 60 no tām (S5 un S6 tabulas) (18).Šie plašie pētījumi un izrakumi liecina, ka, lai gan senie cilvēki, tostarp agrīnie mūsdienu cilvēki, varētu būt dzīvojuši šajā apgabalā apmēram pirms 92 gadiem, nogulumu uzkrāšanās, kas saistīta ar Malāvijas ezera pacelšanos un pēc tam stabilizēšanos, nesaglabāja arheoloģiskos pierādījumus līdz Chitimves gultnes izveidošanai.
Arheoloģiskie dati apstiprina secinājumu, ka kvartāra beigās vēdekļveida ekspansija un cilvēku darbības Malāvijas ziemeļos pastāvēja lielā skaitā, un kultūras relikvijas piederēja citu Āfrikas daļu veidiem, kas saistīti ar agrīnajiem mūsdienu cilvēkiem.Lielākā daļa artefaktu ir izgatavoti no kvarcīta vai kvarca upes oļiem ar radiālu, Levallois, platformu un nejaušu kodola samazinājumu (S4. attēls).Morfoloģiskās diagnostikas artefakti galvenokārt tiek attiecināti uz mezolīta laikmeta (MSA) specifisko Levallois tipa paņēmienu, kas Āfrikā līdz šim ir bijis vismaz aptuveni 315 ka (24).Augšējā Chitimwe gultne pastāvēja līdz agrīnajam holocēnam, kurā bija reti izplatīti vēlā akmens laikmeta notikumi, un tika konstatēts, ka tā ir saistīta ar pleistocēna un holocēna medniekiem-vācējiem visā Āfrikā.Turpretim akmens darbarīku tradīcijas (piemēram, lielie griezējinstrumenti), kas parasti ir saistītas ar agrīno vidējo pleistocēnu, ir reti sastopamas.Ja tie notika, tie tika atrasti MSA saturošos nogulumos vēlā pleistocēna periodā, nevis nogulsnēšanās sākuma stadijā (S4 tabula) (18).Lai gan vieta pastāvēja pie ~ 92 ka, visreprezentatīvākais cilvēka darbības periods un aluviālo ventilatoru nogulsnēšanās notika pēc ~ 70 ka, ko labi nosaka OSL vecumu kopums (2. attēls).Mēs apstiprinājām šo modeli ar 25 publicētiem un 50 iepriekš nepublicētiem OSL vecumiem (2. attēls un S1 līdz S3 tabulas).Tie liecina, ka no kopumā 75 vecuma noteikšanas gadījumiem 70 tika iegūti no nogulumiem pēc aptuveni 70 ka.2. attēlā parādīti 40 vecumi, kas saistīti ar in-situ MSA artefaktiem, attiecībā pret galvenajiem paleovides rādītājiem, kas publicēti no MAL05-1B/1C centrālā baseina centra (25) un iepriekš nepublicētā MAL05-2A ezera ziemeļu baseina centra.Kokogles (blakus ventilatoram, kas ražo OSL vecumu).
Izmantojot jaunus datus no arheoloģiskajiem fitolītu un augsnes mikromorfoloģijas izrakumiem, kā arī publiskos datus par fosilajiem ziedputekšņiem, lielām oglēm, ūdens fosilijām un autentiskiem minerāliem no Malāvijas ezera urbšanas projekta kodola, mēs rekonstruējām MSA cilvēku attiecības ar Malāvijas ezeru.Ieņem tā paša perioda klimata un vides apstākļus (21).Pēdējie divi aģenti ir galvenais pamats, lai rekonstruētu relatīvo ezeru dziļumu, kas datēts ar vairāk nekā 1200 ka (21), un tie ir saskaņoti ar ziedputekšņu un makrooglekļa paraugiem, kas pagātnē savākti no vienas un tās pašas vietas ~ 636 ka (25) kodolā. .Garākie serdeņi (MAL05-1B un MAL05-1C; attiecīgi 381 un 90 m) tika savākti aptuveni 100 kilometrus uz dienvidaustrumiem no arheoloģiskā projekta teritorijas.Īss kodols (MAL05-2A; 41 m) tika savākts apmēram 25 kilometrus uz austrumiem no Ziemeļrukulu upes (1. attēls).MAL05-2A kodols atspoguļo sauszemes paleovides apstākļus Kalungas apgabalā, savukārt MAL05-1B/1C kodols nesaņem tiešu upes ieplūdi no Kalungas, tāpēc tas var labāk atspoguļot reģionālos apstākļus.
MAL05-1B/1C kompozītmateriālu urbja kodolā reģistrētais nogulsnēšanās ātrums sākās no 240 ka un palielinājās no ilgtermiņa vidējās vērtības 0,24 līdz 0,88 m/ka (S5. attēls).Sākotnējais pieaugums ir saistīts ar orbitālās modulētās saules gaismas izmaiņām, kas šajā intervālā izraisīs lielas amplitūdas izmaiņas ezera līmenī (25).Tomēr, kad orbītas ekscentricitāte samazinās pēc 85 ka un klimats ir stabils, iegrimšanas ātrums joprojām ir augsts (0,68 m/ka).Tas sakrita ar zemes OSL ierakstu, kurā bija plaši pierādījumi par sanesu ventilatora izplešanos pēc aptuveni 92 ka, un tas atbilst jutīguma datiem, kas liecina par pozitīvu korelāciju starp eroziju un ugunsgrēku pēc 85 ka (papildu teksts un S7 tabula).Ņemot vērā pieejamās ģeohronoloģiskās kontroles kļūdu diapazonu, nav iespējams spriest, vai šī attiecību kopa attīstās lēni no rekursīvā procesa norises vai strauji izplūst, sasniedzot kritisko punktu.Saskaņā ar baseina evolūcijas ģeofizikālo modeli kopš vidējā pleistocēna (20) plaisu paplašināšanās un ar to saistītā iegrimšana ir palēninājusies, tāpēc tas nav galvenais iemesls plašajam vēdekļa veidošanās procesam, ko galvenokārt noteicām pēc 92. g.
Kopš vidējā pleistocēna klimats ir bijis galvenais ezera ūdens līmeņa regulējošais faktors (26).Konkrēti, ziemeļu baseina pacēlums slēdza esošo izeju.800 ka ezeru padziļināt, līdz tas sasniedz modernās izejas sliekšņa augstumu (21).Atrodas ezera dienvidu galā, šī izplūde nodrošināja ezera ūdens līmeņa augšējo robežu mitros laika posmos (tostarp mūsdienās), taču ļāva baseinam aizvērties, jo ezera ūdens līmenis sausos periodos pazeminājās (27).Ezera līmeņa rekonstrukcija parāda pārmaiņus sauso un mitro ciklu pagātnē 636 ka.Saskaņā ar pierādījumiem, kas iegūti no fosilajiem ziedputekšņiem, ārkārtēji sausuma periodi (kopējā ūdens daudzuma samazināšanās par 95%), kas saistīti ar zemu vasaras sauli, ir izraisījuši daļēji tuksneša veģetācijas paplašināšanos, koki aprobežojas ar pastāvīgiem ūdensceļiem (27).Šie (ezeru) zemie līmeņi ir saistīti ar ziedputekšņu spektriem, uzrādot lielu stiebrzāļu (80% vai vairāk) un kserofītu (Amaranthaceae) īpatsvaru uz koku taksonu un zemas vispārējās sugu bagātības rēķina (25).Turpretim, kad ezers tuvojas mūsdienu līmenim, ar Āfrikas kalnu mežiem cieši saistīta veģetācija parasti stiepjas līdz ezera krastam [apmēram 500 m virs jūras līmeņa (masl)].Mūsdienās Āfrikas kalnu meži parādās tikai mazos, diskrētos plankumos, kas pārsniedz aptuveni 1500 masl (25, 28).
Pēdējais ārkārtējais sausuma periods notika no 104 līdz 86 ka.Pēc tam, lai gan ezera līmenis atkal sasniedza augstus apstākļus, kļuva plaši izplatīti atklāti miombo meži ar lielu daudzumu garšaugu un garšaugu sastāvdaļu (27, 28).Nozīmīgākie Āfrikas kalnu mežu taksoni ir Podocarpus priede, kas nekad nav atjaunojusies līdz vērtībai, kas līdzīga iepriekšējam augstajam ezera līmenim pēc 85 ka (10,7 ± 7,6% pēc 85 ka, savukārt līdzīgs ezera līmenis pirms 85 ka ir 29,8 ± 11,8%). ).Margalef indekss (Dmg) arī parāda, ka sugu bagātība pagātnē 85 ka ir par 43% zemāka nekā iepriekšējais ilgstoši augstais ezera līmenis (attiecīgi 2,3 ± 0,20 un 4,6 ± 1,21), piemēram, no 420 līdz 345 ka (papildu teksts un attēli S5 un S6) (25).Ziedputekšņu paraugi no aptuveni laika.88 līdz 78 ka satur arī lielu Compositae ziedputekšņu procentuālo daļu, kas var liecināt, ka veģetācija ir traucēta un atrodas senākā datuma kļūdu diapazonā, kad cilvēki apdzīvoja teritoriju.
Mēs izmantojam klimata anomālijas metodi (29), lai analizētu paleoekoloģiskos un paleoklimata datus par serdeņiem, kas urbti pirms un pēc 85 ka, un pārbaudītu ekoloģiskās attiecības starp veģetāciju, sugu pārpilnību un nokrišņiem un hipotēzi par izsecinātās tīrā klimata prognozes atdalīšanu.Braukšanas bāzes režīms ~550 ka.Šo pārveidoto ekosistēmu ietekmē ezeru piepildošie nokrišņu apstākļi un ugunsgrēki, kas atspoguļojas sugu trūkumā un jaunās veģetācijas kombinācijās.Pēc pēdējā sausuma perioda atjaunojās tikai daži meža elementi, tostarp Āfrikas kalnu mežu ugunsizturīgie komponenti, piemēram, olīveļļa, un tropu sezonas mežu ugunsizturīgie komponenti, piemēram, Celtis (papildu teksts un S5 attēls) ( 25).Lai pārbaudītu šo hipotēzi, mēs modelējām ezera ūdens līmeni, kas iegūts no ostrakoda un autentiskiem minerālu aizstājējiem kā neatkarīgus mainīgos (21) un atkarīgos mainīgos, piemēram, ogles un ziedputekšņus, kurus var ietekmēt palielināta ugunsgrēka biežums (25).
Lai pārbaudītu šo kombināciju līdzību vai atšķirību dažādos laikos, galvenajai koordinātu analīzei (PCoA) mēs izmantojām Podocarpus (mūžzaļš koks), zāles (zāles) un olīvu (Āfrikas kalnu mežu ugunsizturīgs komponents) ziedputekšņus. un miombo (šodien galvenā meža sastāvdaļa).Uzzīmējot PCoA uz interpolētās virsmas, kas attēlo ezera līmeni katras kombinācijas veidošanās brīdī, mēs pārbaudījām, kā putekšņu kombinācija mainās attiecībā pret nokrišņiem un kā šī attiecība mainās pēc 85 ka (3. attēls un S7 attēls).Pirms 85 ka gramineous bāzes paraugi tika apkopoti pret sausiem apstākļiem, bet paraugi, kuru pamatā ir podokarpus, tika apkopoti mitros apstākļos.Turpretim paraugi pēc 85 ka ir sagrupēti ar lielāko daļu paraugu pirms 85 ka, un tiem ir atšķirīgas vidējās vērtības, kas norāda, ka to sastāvs ir neparasts līdzīgos nokrišņu apstākļos.Viņu pozīcija PCoA atspoguļo Olea un miombo ietekmi, kuras abi ir labvēlīgākas apstākļos, kas ir vairāk pakļauti ugunsgrēkam.Paraugos pēc 85 ka Podocarpus priedes bija tikai trijos secīgos paraugos, kas notika pēc tam, kad sākās intervāls starp 78 un 79 ka.Tas liek domāt, ka pēc sākotnējā nokrišņu daudzuma mežs, šķiet, uz īsu brīdi ir atguvies, pirms beidzot sabruka.
Katrs punkts attēlo vienu putekšņu paraugu noteiktā brīdī, izmantojot papildtekstu un vecuma modeli 1. attēlā. S8.Vektors apzīmē pārmaiņu virzienu un gradientu, un garāks vektors apzīmē spēcīgāku tendenci.Apakšējā virsma attēlo ezera ūdens līmeni kā nokrišņu pārstāvi;tumši zils ir augstāks.PCoA iezīmju vērtību vidējā vērtība ir sniegta datiem pēc 85 ka (sarkanais dimants) un visiem datiem no līdzīgiem ezera līmeņiem pirms 85 ka (dzeltenais dimants).Izmantojot visa 636 ka datus, “imitētais ezera līmenis” ir no -0,130-σ līdz -0,198-σ tuvu ezera līmeņa PCA vidējai īpašvērtībai.
Lai izpētītu sakarību starp ziedputekšņiem, ezera ūdens līmeni un oglēm, mēs izmantojām neparametrisko daudzfaktoru dispersijas analīzi (NP-MANOVA), lai salīdzinātu kopējo “vidi” (ko attēlo putekšņu, ezera ūdens līmeņa un ogļu datu matrica) pirms un pēc 85 ka pārejas.Mēs atklājām, ka šajā datu matricā konstatētās variācijas un kovariācija ir statistiski nozīmīgas atšķirības pirms un pēc 85 ka (1. tabula).
Mūsu sauszemes paleovides dati no fitolītiem un augsnēm Rietumu ezera malā atbilst interpretācijai, kuras pamatā ir ezera starpnieks.Tie liecina, ka, neskatoties uz ezera augsto ūdens līmeni, ainava, tāpat kā mūsdienās, ir pārveidota par ainavu, kurā dominē atklātas lapotnes meža zeme un meža zālāji (25).Visas fitolītu analīzes vietas baseina rietumu malā ir pēc ~ 45 ka un parāda lielu koku seguma daudzumu, kas atspoguļo mitros apstākļus.Tomēr viņi uzskata, ka lielākā daļa mulčas ir atklāta meža veidā, kas aizaugusi ar bambusu un panikas zāli.Saskaņā ar fitolīta datiem ugunsdrošas palmas (Arecaceae) sastopamas tikai ezera krasta līnijā, un iekšzemes arheoloģiskajās vietās tās ir reti sastopamas vai nav sastopamas (S8. tabula) (30).
Vispārīgi runājot, mitros, bet atklātos apstākļus pleistocēna beigās var secināt arī no sauszemes paleosoliem (19).Lagūnas mālu un purva augsnes karbonātu no Mwanganda ciema arheoloģiskās vietas var izsekot līdz 40–28 cal ka BP (iepriekš kalibrēts Qian'anni) (S4 tabula).Karbonātu augsnes slāņi Chitimwe gultnē parasti ir mezglaini kaļķaini (Bkm) un sārņi un karbonāti (Btk) slāņi, kas norāda uz relatīvās ģeomorfoloģiskās stabilitātes atrašanās vietu un lēnu nogulsnēšanos no tālejošā aluviālā ventilatora. Aptuveni 29 cal ka BP (papildu teksts).Uz seno vēdekļu paliekām izveidojusies erozija, sacietējusi laterīta augsne (litiskais iezis), liecina par atklātiem ainavas apstākļiem (31) un spēcīgiem sezonāliem nokrišņiem (32), kas liecina par šo apstākļu nepārtrauktu ietekmi uz ainavu.
Uguns lomu šajā pārejā atbalsta pārī savienotie urbju serdeņu makroogļu ieraksti, un ogļu pieplūdums no centrālā baseina (MAL05-1B/1C) kopumā ir palielinājies no aptuveni.175 kartes.Aptuveni starp tām seko liels skaits virsotņu.Pēc 135 un 175 ka un 85 un 100 ka ezera līmenis atjaunojās, bet mežu un sugu bagātība neatjaunojās (papildu teksts, 2. attēls un S5 attēls).Saistība starp ogļu pieplūdumu un ezeru nogulumu magnētisko jutību var arī parādīt ilgtermiņa ugunsgrēku vēstures modeļus (33).Izmantojiet datus no Lyons et al.(34) Malāvijas ezers turpināja graut izdegušo ainavu pēc 85 ka, kas norāda uz pozitīvu korelāciju (Spīrmena Rs = 0,2542 un P = 0,0002; S7 tabula), savukārt vecākie nogulumi uzrāda pretēju attiecību (Rs = -0,2509 un P < 0,0001).Ziemeļu baseinā īsākam MAL05-2A kodolam ir dziļākais datēšanas enkura punkts, un jaunākā Toba tufa ir ~74 līdz 75 ka (35).Lai gan tai trūkst ilgtermiņa perspektīvas, tas saņem ievadi tieši no baseina, kurā tiek iegūti arheoloģiskie dati.Ziemeļu baseina ogļu ieraksti liecina, ka kopš Tobas kriptotefras zīmes terigēno ogļu ievade ir nepārtraukti palielinājusies periodā, kad arheoloģiskie pierādījumi ir visizplatītākie (2.B attēls).
Pierādījumi par cilvēka izraisītiem ugunsgrēkiem var atspoguļot apzinātu izmantošanu ainavas mērogā, plaši izplatītas populācijas, kas izraisa lielāku vai lielāku uz vietas aizdegšanos, degvielas pieejamības izmaiņas, izcērtot pamežu mežus, vai šo darbību kombināciju.Mūsdienu mednieki-vācēji izmanto uguni, lai aktīvi mainītu barības meklējumus (2).Viņu darbība palielina laupījumu daudzumu, saglabā mozaīkas ainavu un palielina sukcesijas posmu termisko daudzveidību un neviendabīgumu (13).Uguns ir svarīga arī tādām darbībām uz vietas kā apkure, ēdiena gatavošana, aizsardzība un saziņa (14).Pat nelielas atšķirības ugunsgrēka izvēršanā ārpus dabiskā zibens spēriena var mainīt meža sukcesijas modeļus, degvielas pieejamību un izšaušanas sezonalitāti.Koku seguma un pameža koku samazināšanās, visticamāk, palielinās eroziju, un sugu daudzveidības samazināšanās šajā apgabalā ir cieši saistīta ar Āfrikas kalnu mežu kopienu izzušanu (25).
Arheoloģiskajos ierakstos pirms MSA sākuma cilvēka kontrole pār uguni ir labi noteikta (15), taču līdz šim tās kā ainavu pārvaldības instrumenta izmantošana ir reģistrēta tikai dažos paleolīta kontekstos.Tie ietver apmēram Austrālijā.40 ka (36), Hailenda Jaungvineja.45 ka (37) miera līgums.50 ka Niah Cave (38) Borneo zemienē.Amerikā, kad cilvēki pirmo reizi iekļuva šajās ekosistēmās, īpaši pēdējo 20 ka (16), mākslīgā aizdedze tika uzskatīta par galveno faktoru augu un dzīvnieku kopienu pārveidošanā.Šiem secinājumiem ir jābūt balstītiem uz attiecīgiem pierādījumiem, bet arheoloģisko, ģeoloģisko, ģeomorfoloģisko un paleovides datu tiešas pārklāšanās gadījumā cēloņsakarības arguments ir nostiprināts.Lai gan Āfrikas piekrastes ūdeņu jūras pamatdati iepriekš ir snieguši pierādījumus par ugunsgrēku izmaiņām pagātnē aptuveni 400 ka (9), šeit mēs sniedzam pierādījumus par cilvēka ietekmi no attiecīgajām arheoloģiskajām, paleovides un ģeomorfoloģiskajām datu kopām.
Lai identificētu cilvēka izraisītus ugunsgrēkus paleovides ierakstos, ir nepieciešami pierādījumi par ugunsgrēka aktivitātēm un veģetācijas laika vai telpiskām izmaiņām, kas pierāda, ka šīs izmaiņas neparedz tikai klimata parametri, kā arī laika/telpiskā pārklāšanās starp ugunsgrēka apstākļu izmaiņām un izmaiņām cilvēka dzīvē. ieraksti (29) Šeit pirmie pierādījumi par plaši izplatītu MSA okupāciju un aluviālo ventilatoru veidošanos Malāvijas ezera baseinā radās aptuveni lielas reģionālās veģetācijas reorganizācijas sākumā.85 kartes.Ogļu pārpilnība MAL05-1B/1C kodolā atspoguļo kokogļu ražošanas un nogulsnēšanās reģionālo tendenci, aptuveni 150 ka salīdzinājumā ar pārējo 636 ka ierakstu (attēls S5, S9 un S10).Šī pāreja parāda uguns nozīmīgo ieguldījumu ekosistēmas sastāva veidošanā, ko nevar izskaidrot tikai ar klimatu.Dabiskās ugunsgrēka situācijās zibens aizdegšanās parasti notiek sausās sezonas beigās (39).Tomēr, ja degviela ir pietiekami izžuvusi, cilvēka izraisīts ugunsgrēks var aizdegties jebkurā laikā.Notikuma vietas mērogā cilvēki var nepārtraukti mainīt uguni, savācot malku no meža.Jebkura cilvēka izraisīta ugunsgrēka galarezultāts ir tāds, ka tas var izraisīt lielāku koksnes veģetācijas patēriņu, kas ilgst visu gadu un visos mērogos.
Dienvidāfrikā jau 164 ka (12) gados uguni izmantoja instrumentu izgatavošanas akmeņu termiskai apstrādei.Jau 170 ka (40) uguni izmantoja kā cieti saturošu bumbuļu vārīšanas rīku, senatnē pilnībā izmantojot uguni.Prosperous Resources apdraudētas ainavas (41).Ainavu ugunsgrēki samazina koku segumu un ir svarīgs līdzeklis zālāju un meža plankumu vides uzturēšanai, kas ir cilvēka izraisīto ekosistēmu noteicošie elementi (13).Ja veģetācijas vai laupījuma uzvedības maiņas mērķis ir palielināt cilvēka izraisītu degšanu, tad šī uzvedība liecina par to, ka agrīnajiem mūsdienu cilvēkiem ir sarežģītāk kontrolēt un izvērst uguni, salīdzinot ar agrīnajiem cilvēkiem, un tas parāda, ka mūsu attiecības ar uguni ir izpostītas. savstarpējās atkarības maiņa (7).Mūsu analīze sniedz papildu veidu, kā izprast izmaiņas cilvēku uguns izmantošanā vēlā pleistocēna periodā un šo izmaiņu ietekmi uz viņu ainavu un vidi.
Vēlā kvartāra aluviālo ventilatoru paplašināšanās Karongas apgabalā var būt saistīta ar sezonālās sadegšanas cikla izmaiņām apstākļos, kad nokrišņu daudzums ir lielāks par vidējo, kā rezultātā palielinās kalna nogāzes erozija.Šīs parādības mehānisms var būt ūdensšķirtnes mēroga reakcija, ko izraisa ugunsgrēka izraisītie traucējumi, pastiprināta un ilgstoša ūdensšķirtnes augšējās daļas erozija un aluviālo ventilatoru paplašināšanās pjemontas vidē netālu no Malāvijas ezera.Šīs reakcijas var ietvert augsnes īpašību izmaiņas, lai samazinātu caurlaidību, samazinātu virsmas raupjumu un palielinātu noteci, jo tiek apvienoti augsti nokrišņu apstākļi un samazināts meža segums (42).Nogulumu pieejamība sākotnēji tiek uzlabota, nolobot seguma materiālu, un laika gaitā augsnes stiprība var samazināties karsēšanas un sakņu stiprības samazināšanās dēļ.Augsnes virskārtas atslāņošanās palielina nogulumu plūsmu, ko uzņem vēdekļveida uzkrāšanās lejup pa straumi un paātrina sarkanās augsnes veidošanos uz vēdekļveida.
Daudzi faktori var kontrolēt ainavas reakciju uz mainīgiem ugunsgrēka apstākļiem, no kuriem lielākā daļa darbojas īsā laika periodā (42–44).Signāls, ko mēs šeit saistām, ir acīmredzams tūkstošgades laika skalā.Analīze un ainavas evolūcijas modeļi liecina, ka līdz ar veģetācijas traucējumiem, ko izraisa atkārtoti meža ugunsgrēki, denudācijas ātrums ir būtiski mainījies tūkstošgades laika skalā (45, 46).Reģionālo fosiliju ierakstu trūkums, kas sakrīt ar novērotajām izmaiņām kokogļu un veģetācijas ierakstos, kavē cilvēka uzvedības un vides izmaiņu ietekmes uz zālēdāju kopienu sastāvu rekonstrukciju.Tomēr lielajiem zālēdājiem, kas apdzīvo atvērtākas ainavas, ir nozīme to uzturēšanā un koksnes veģetācijas invāzijas novēršanā (47).Pierādījumi par izmaiņām dažādos vides komponentos nevajadzētu notikt vienlaicīgi, bet tie būtu jāuztver kā kumulatīvu efektu virkne, kas var rasties ilgākā laika periodā (11).Izmantojot klimata anomālijas metodi (29), mēs uzskatām, ka cilvēka darbība ir galvenais virzošais faktors Malāvijas ziemeļu ainavas veidošanā vēlā pleistocēna laikā.Tomēr šīs sekas var būt balstītas uz agrāku, mazāk acīmredzamu cilvēka un vides mijiedarbības mantojumu.Ogles virsotnē, kas parādījās paleovides ierakstā pirms agrākā arheoloģiskā datuma, var būt antropogēns komponents, kas neizraisa tādas pašas ekoloģiskās sistēmas izmaiņas, kā reģistrēts vēlāk, un neietver nogulsnes, kas ir pietiekami, lai pārliecinoši norādītu uz cilvēka nodarbošanos.
Īsi nogulumu serdeņi, piemēram, no blakus esošā Masoko ezera baseina Tanzānijā vai īsāki nogulumu serdeņi Malāvijas ezerā, liecina, ka ir mainījies zālāju un mežu taksonu relatīvais ziedputekšņu daudzums, kas tiek attiecināts uz pēdējiem 45 gadiem.Ka dabiskās klimata pārmaiņas (48-50).Tomēr, tikai ilgākā laika posmā novērojot Malāvijas ezera putekšņu rekordu > 600 ka, kā arī līdzās esošo mūžseno arheoloģisko ainavu, ir iespējams saprast klimatu, veģetāciju, ogles un cilvēka darbību.Lai gan cilvēki, visticamāk, parādīsies Malāvijas ezera baseina ziemeļu daļā pirms 85 ka, aptuveni 85 ka, īpaši pēc 70 ka, norāda, ka apgabals ir pievilcīgs cilvēkiem pēc pēdējā lielā sausuma perioda beigām.Šobrīd cilvēku jaunā vai intensīvāka/biežākā uguns izmantošana ir acīmredzami apvienota ar dabiskām klimata pārmaiņām, lai rekonstruētu ekoloģiskās attiecības> 550-ka, un visbeidzot izveidojās agrīnā pirmslauksaimniecības mākslīgā ainava (4. attēls).Atšķirībā no iepriekšējiem periodiem ainavas nogulumiežu daba saglabā MSA vietu, kas ir funkcija no rekursīvās attiecības starp vidi (resursu sadalījumu), cilvēka uzvedību (aktivitātes modeļiem) un ventilatoru aktivizāciju (nogulsnēšanās/vietas apbedīšana).
(A) Par.400 ka: nevar atklāt nevienu cilvēku.Mitrie apstākļi ir līdzīgi kā šodien, un ezera līmenis ir augsts.Daudzveidīgs, ugunsdrošs koka segums.(B) Apmēram 100 ka: nav arheoloģisku ierakstu, bet cilvēku klātbūtni var noteikt, izmantojot ogļu pieplūdumu.Sausās ūdensšķirtnēs rodas īpaši sausi apstākļi.Pamatieži parasti ir atsegti, un virsmas nogulumi ir ierobežoti.(C) Apmēram 85 līdz 60 ka: ezera ūdens līmenis paaugstinās, palielinoties nokrišņu daudzumam.Cilvēku esamību arheoloģijā var atklāt pēc 92 ka, un pēc 70 ka sekos augstienes nodegšana un aluviālo vēdekļu paplašināšanās.Ir izveidojusies mazāk daudzveidīga, ugunsdroša veģetācijas sistēma.(D) Aptuveni 40 līdz 20 ka: Vides ogļu ievade ziemeļu baseinā ir palielinājusies.Aluviālo fanu veidošanās turpinājās, bet šī perioda beigās sāka vājināties.Salīdzinot ar iepriekšējo rekordu 636 ka, ezera līmenis saglabājas augsts un stabils.
Antropocēns atspoguļo nišas veidošanas uzvedības uzkrāšanos, kas izstrādāta tūkstošiem gadu, un tās mērogs ir unikāls mūsdienu Homo sapiens (1, 51).Mūsdienu kontekstā, ieviešot lauksaimniecību, cilvēka radītās ainavas turpina pastāvēt un pastiprināties, taču tās drīzāk ir pleistocēna laikā izveidoto modeļu paplašinājumi, nevis atvienojumi (52).Dati no Malāvijas ziemeļiem liecina, ka ekoloģiskās pārejas periods var būt ilgstošs, sarežģīts un atkārtots.Šis transformācijas mērogs atspoguļo agrīno mūsdienu cilvēku sarežģītās ekoloģiskās zināšanas un ilustrē viņu pārveidi par mūsu globālajām dominējošajām sugām mūsdienās.
Saskaņā ar protokolu, ko aprakstīja Thompson et al., artefaktu un bruģakmens raksturlielumu izpēte uz vietas un reģistrēšana apsekojuma zonā.(53).Testa bedres novietošana un galvenās vietas izrakšana, ieskaitot mikromorfoloģiju un fitolīta paraugu ņemšanu, tika veikta saskaņā ar protokolu, ko aprakstīja Thompson et al.(18) un Wright et al.(19).Mūsu ģeogrāfiskās informācijas sistēmas (GIS) karte, kuras pamatā ir Malāvijas ģeoloģiskās izpētes karte reģionā, parāda skaidru korelāciju starp Chitimwe gultnēm un arheoloģiskajām vietām (S1 attēls).Intervāls starp ģeoloģisko un arheoloģisko izmēģinājumu bedrēm Karongas apgabalā ir paredzēts, lai iegūtu visplašāko reprezentatīvo paraugu (S2 attēls).Karongas ģeomorfoloģija, ģeoloģiskais vecums un arheoloģiskie pētījumi ietver četras galvenās lauka izpētes metodes: gājēju apsekojumus, arheoloģiskās pārbaudes bedres, ģeoloģiskās pārbaudes bedres un detalizētus vietas izrakumus.Kopā šīs metodes ļauj ņemt paraugus no Chitimwe gultnes galvenās ekspozīcijas Karongas ziemeļos, centrālajā un dienvidos (S3. attēls).
Artefaktu un bruģakmens iezīmju izpēte un ierakstīšana gājēju apsekošanas zonā notika saskaņā ar protokolu, ko aprakstīja Thompson et al.(53).Šai pieejai ir divi galvenie mērķi.Pirmais ir noteikt vietas, kur kultūras relikvijas ir izpostītas, un pēc tam šajās vietās novietot arheoloģiskās pārbaudes bedres kalnā, lai atjaunotu kultūras relikvijas in situ no apraktās vides.Otrs mērķis ir formāli reģistrēt artefaktu izplatību, to īpašības un attiecības ar tuvumā esošo akmens materiālu avotu (53).Šajā darbā trīs cilvēku komanda soļoja 2 līdz 3 metru attālumā kopā 147,5 lineāros kilometrus, šķērsojot lielāko daļu uzzīmēto Chitimwe gultu (S6 tabula).
Darbā vispirms uzmanība tika pievērsta Chitimwe gultnēm, lai maksimāli palielinātu novērotos artefaktu paraugus, un, otrkārt, koncentrējās uz garām lineārām sekcijām no ezera krasta līdz augstienēm, kas šķērso dažādas nogulumu vienības.Tas apstiprina galveno novērojumu, ka artefakti, kas atrodas starp rietumu augstienēm un ezera krastu, ir saistīti tikai ar Chitimwe gultni vai jaunākiem vēlā pleistocēna un holocēna nogulumiem.Citās atradnēs atrastie artefakti ir ārpus vietas, pārvietoti no citām ainavas vietām, kā to var redzēt no to daudzuma, lieluma un laikapstākļu pakāpes.
Arheoloģiskās pārbaudes bedres vietā un galvenās vietas izrakumos, tostarp mikromorfoloģijas un fitolīta paraugu ņemšanā, tika ievērots Thompson et al. aprakstītais protokols.(18, 54) un Wright et al.(19, 55).Galvenais mērķis ir izprast artefaktu un vēdekļveida nogulumu pazemes izplatību plašākā ainavā.Artefakti parasti tiek aprakti dziļi visās Chitimwe Beds vietās, izņemot malas, kur ir sākusies erozija, lai noņemtu nogulumu virspusi.Neformālās izmeklēšanas laikā divi cilvēki gāja garām Chitimwe Beds, kas Malāvijas valdības ģeoloģiskajā kartē tika parādītas kā kartes elementi.Kad šie cilvēki sastapās ar Chitimwe Bed nogulumu pleciem, viņi sāka staigāt gar malu, kur varēja novērot no nogulumiem izdrupušos artefaktus.Noliekot izrakumus nedaudz uz augšu (3 līdz 8 m) no aktīvi erodējošajiem artefaktiem, izrakums var atklāt to in situ stāvokli attiecībā pret nogulumiem, kas tos satur, bez nepieciešamības veikt plašus izrakumus sāniski.Testa bedres ir novietotas tā, lai tās atrastos 200 līdz 300 metru attālumā no nākamās tuvākās bedres, tādējādi fiksējot izmaiņas Chitimwe gultnes nogulumos un tajā esošajos artefaktos.Dažos gadījumos testa bedre atklāja vietu, kas vēlāk kļuva par pilna mēroga izrakumu vietu.
Visas pārbaudes bedres sākas ar kvadrātu 1 × 2 m, vērstas ziemeļu-dienvidu virzienā, un tiek izraktas patvaļīgās 20 cm vienībās, ja vien būtiski nemainās nogulumu krāsa, tekstūra vai saturs.Reģistrē visu izrakto nogulumu sedimentoloģiju un augsnes īpašības, kas vienmērīgi iziet cauri 5 mm sausajam sietam.Ja nogulsnēšanās dziļums turpina pārsniegt 0,8 līdz 1 m, pārtrauc rakšanu vienā no diviem kvadrātmetriem un turpini rakšanu otrā, tādējādi veidojot “pakāpienu”, lai droši varētu iekļūt dziļākos slāņos.Pēc tam turpiniet izrakumus, līdz ir sasniegts pamatiežs, vismaz 40 cm arheoloģiski sterilu nogulumu ir zem artefaktu koncentrācijas, vai arī izrakumi kļūst pārāk nedroši (dziļi), lai turpinātu.Dažos gadījumos nogulsnēšanās dziļumam ir jāpaplašina pārbaudes bedre līdz trešajam kvadrātmetram un jāievada tranšejā divos posmos.
Ģeoloģiskās pārbaudes bedres iepriekš ir pierādījušas, ka Chitimwe gultnes bieži parādās ģeoloģiskajās kartēs to raksturīgās sarkanās krāsas dēļ.Ja tie ietver plašas straumes un upju nogulumus, kā arī aluviālos nogulumus, tie ne vienmēr izskatās sarkani (19).Ģeoloģija Testa bedre tika izrakta kā vienkārša bedre, kas paredzēta jaukto augšējo nogulumu noņemšanai, lai atklātu nogulumu pazemes slāņus.Tas nepieciešams, jo Chitimwe gultne ir izgrauzta paraboliskā kalna nogāzē, un nogāzē ir sabrukuši nogulumi, kas parasti neveido skaidras dabas daļas vai iegriezumus.Tādēļ šie izrakumi vai nu notika Chitimwe gultnes augšpusē, iespējams, ka starp Chitimwe gultni un pliocēna Chiwondo gultni bija pazemes kontakts, vai arī tie notika tur, kur bija nepieciešams datēt upes terases nogulumus (55).
Pilna mēroga arheoloģiskie izrakumi tiek veikti vietās, kas sola lielu skaitu in-situ akmens instrumentu komplektu, parasti balstoties uz izmēģinājuma bedrēm vai vietām, kur var redzēt lielu skaitu kultūras relikviju, kas sagrauž no nogāzes.Galvenās izraktās kultūras relikvijas tika atgūtas no nogulumu vienībām, kas tika izraktas atsevišķi 1 × 1 m kvadrātā.Ja artefaktu blīvums ir augsts, rakšanas vienība ir 10 vai 5 cm snīpis.Visi akmens izstrādājumi, fosilie kauli un okers tika uzzīmēti katrā lielākajā izrakumā, un izmēram nav ierobežojumu.Ekrāna izmērs ir 5 mm.Ja rakšanas procesā tiek atklātas kultūras relikvijas, tām tiks piešķirts unikāls svītrkoda zīmēšanas atklāšanas numurs, un tās pašas sērijas atklājumu numuri tiks piešķirti filtrētajiem atklājumiem.Kultūras relikvijas tiek marķētas ar pastāvīgu tinti, ievietotas maisiņos ar etiķešu paraugiem un saliktas kopā ar citām kultūras relikvijām no tā paša fona.Pēc analīzes visas kultūras relikvijas tiek glabātas Karongas Kultūras un muzeju centrā.
Visi izrakumi tiek veikti atbilstoši dabiskajiem slāņiem.Tie ir sadalīti iesmos, un iesma biezums ir atkarīgs no artefakta blīvuma (piemēram, ja artefakta blīvums ir zems, iesma biezums būs liels).Fona dati (piemēram, nogulumu īpašības, fona attiecības un novērojumi par traucējumiem un artefaktu blīvumu) tiek ierakstīti Access datu bāzē.Visi koordinātu dati (piemēram, konstatējumi, kas zīmēti segmentos, konteksta pacēlums, kvadrātveida stūri un paraugi) ir balstīti uz Universal Transverse Mercator (UTM) koordinātām (WGS 1984, Zone 36S).Galvenajā vietā visi punkti tiek reģistrēti, izmantojot Nikon Nivo C sērijas 5 collu kopējo staciju, kas ir uzbūvēta uz lokālā tīkla pēc iespējas tuvāk uz ziemeļiem no UTM.Katras rakšanas vietas ziemeļrietumu stūra atrašanās vieta un katras rakšanas vietas atrašanās vieta Nogulumu daudzums norādīts S5 tabulā.
Visu izrakto vienību sedimentoloģijas un augsnes zinātnes raksturlielumu sadaļa tika reģistrēta, izmantojot Amerikas Savienoto Valstu lauksaimniecības daļu klases programmu (56).Nogulumu vienības ir noteiktas, pamatojoties uz graudu izmēru, leņķi un pamatnes īpašībām.Ņemiet vērā neparastos ieslēgumus un traucējumus, kas saistīti ar nogulumu vienību.Augsnes attīstību nosaka seskvioksīda vai karbonāta uzkrāšanās pazemes augsnē.Bieži tiek reģistrēti arī pazemes laika apstākļi (piemēram, redokss, atlikušo mangāna mezgliņu veidošanās).
OSL paraugu savākšanas vieta ir noteikta, pamatojoties uz aplēsēm, kuras facijas var nodrošināt visdrošāko nogulumu apbedījumu vecuma novērtējumu.Paraugu ņemšanas vietā tika izraktas tranšejas, lai atklātu autentisko nogulumu slāni.Savāc visus OSL datēšanai izmantotos paraugus, ievietojot necaurspīdīgu tērauda cauruli (apmēram 4 cm diametrā un apmēram 25 cm garumā) nogulumu profilā.
OSL datēšana mēra kristālos (piemēram, kvarcā vai laukšpatā) iesprostoto elektronu grupas lielumu jonizējošā starojuma iedarbības dēļ.Lielākā daļa šī starojuma rodas no radioaktīvo izotopu sabrukšanas vidē, un neliels daudzums papildu komponentu tropiskajos platuma grādos parādās kosmiskā starojuma veidā.Uztvertie elektroni tiek atbrīvoti, kad kristāls tiek pakļauts gaismai, kas notiek transportēšanas laikā (nulles notikums) vai laboratorijā, kur apgaismojums notiek uz sensora, kas spēj uztvert fotonus (piemēram, fotopavairotāja caurule vai kamera ar uzlādētu sakabes ierīce) Apakšējā daļa izstaro, kad elektrons atgriežas pamatstāvoklī.Kvarca daļiņas, kuru izmērs ir no 150 līdz 250 μm, atdala, sijājot, apstrādājot ar skābi un atdalot pēc blīvuma, un izmanto kā nelielas alikvotas daļas (<100 daļiņas), kas uzstādītas uz alumīnija plāksnes virsmas vai urbtas 300 x 300 mm iedobē. daļiņas tiek analizētas uz alumīnija pannas.Apglabāto devu parasti aprēķina, izmantojot vienas alikvotas reģenerācijas metodi (57).Papildus graudu saņemtās radiācijas dozas novērtēšanai, OSL datēšanai nepieciešams arī novērtēt dozas jaudas, mērot radionuklīdu koncentrāciju savāktā parauga nogulumos, izmantojot gamma spektroskopiju vai neitronu aktivācijas analīzi, un nosakot kosmiskās devas atsauces parauga atrašanās vietu un dziļumu. apbedīšana.Galīgo vecuma noteikšanu panāk, apbedīšanas devu dalot ar devas jaudu.Tomēr, ja mainās viena grauda vai graudu grupas izmērītā deva, ir nepieciešams statistiskais modelis, lai noteiktu piemēroto izmantojamo ierakto devu.Apglabātā deva šeit tiek aprēķināta, izmantojot centrālā laikmeta modeli, vienas alikvotas datēšanas gadījumā vai vienas daļiņas datēšanas gadījumā, izmantojot ierobežota maisījuma modeli (58).
Šim pētījumam trīs neatkarīgas laboratorijas veica OSL analīzi.Tālāk ir parādītas detalizētas katras laboratorijas individuālās metodes.Kopumā mēs izmantojam reģeneratīvās devas metodi, lai piemērotu OSL datējumu nelielām alikvotām (desmitiem graudu), nevis izmantotu atsevišķu graudu analīzi.Tas ir tāpēc, ka reģeneratīvās augšanas eksperimenta laikā neliela parauga atkopšanas ātrums ir zems (<2%), un OSL signāls nav piesātināts dabiskā signāla līmenī.Šī novērtējuma galvenais pamats ir vecuma noteikšanas konsekvence starp laboratorijām, rezultātu konsekvence pārbaudītajos stratigrāfiskajos profilos un starp tiem, kā arī atbilstība karbonātu iežu vecuma 14C vecuma ģeomorfoloģiskajai interpretācijai.Katra laboratorija novērtēja vai īstenoja vienotu graudu līgumu, bet neatkarīgi noteica, ka tas nav piemērots izmantošanai šajā pētījumā.Sīki izstrādātas metodes un analīzes protokoli, kam seko katra laboratorija, ir sniegti papildu materiālos un metodēs.
Akmens artefakti, kas iegūti kontrolētos izrakumos (BRU-I; CHA-I, CHA-II un CHA-III; MGD-I, MGD-II un MGD-III; un SS-I), ir balstīti uz metrisko sistēmu un kvalitāti. īpašības.Izmēriet katras sagataves svaru un maksimālo izmēru (izmantojot digitālos svarus, lai izmērītu svaru, ir 0,1 g; izmantojot Mitutoyo digitālo suportu, lai izmērītu visus izmērus, ir 0,01 mm).Visas kultūras relikvijas tiek klasificētas arī pēc izejvielām (kvarcs, kvarcīts, krams u.c.), graudu lieluma (smalki, vidēji, rupji), graudu izmēra viendabīguma, krāsas, garozas veida un pārklājuma, laikapstākļu/malu noapaļošanas un tehniskās pakāpes. (pilnīgi vai sadrumstaloti) Serdes vai pārslas, pārslas/stūra gabali, āmura akmeņi, granātas un citi).
Kodols tiek mērīts visā tā maksimālajā garumā;maksimālais platums;platums ir 15%, 50% un 85% no garuma;maksimālais biezums;biezums ir 15%, 50% un 85% no garuma.Tika veikti arī mērījumi, lai novērtētu puslodes audu (radiālā un Levallois) kodola tilpuma īpašības.Gan neskartas, gan salauztas serdes tiek klasificētas pēc atiestatīšanas metodes (vienas platformas vai vairāku platformu, radiālas, Levallois utt.), un pārslveida rētas tiek skaitītas pie ≥15 mm un ≥20% no serdes garuma.Serdeņi ar 5 vai mazāk 15 mm rētām tiek klasificēti kā “nejauši”.Tiek reģistrēts visas serdes virsmas garozas pārklājums, un katras puses relatīvais garozas pārklājums tiek reģistrēts puslodes audu kodolā.
Lapu mēra visā tās maksimālajā garumā;maksimālais platums;platums ir 15%, 50% un 85% no garuma;maksimālais biezums;biezums ir 15%, 50% un 85% no garuma.Aprakstiet fragmentus atbilstoši atlikušajām daļām (proksimālā, vidējā, distālā, sadalīta labajā pusē un sadalīta kreisajā pusē).Pagarinājumu aprēķina, dalot maksimālo garumu ar maksimālo platumu.Izmēriet neskartās šķēles un proksimālās šķēles fragmentu platformas platumu, biezumu un ārējo platformas leņķi un klasificējiet platformas atbilstoši sagatavošanas pakāpei.Reģistrējiet garozas pārklājumu un atrašanās vietu visās šķēlēs un fragmentos.Distālās malas tiek klasificētas pēc gala veida (spalva, eņģe un augšējā dakša).Uz pilnas šķēles ierakstiet rētas skaitu un virzienu uz iepriekšējās šķēles.Ja rodas, pierakstiet modifikācijas atrašanās vietu un invazivitāti saskaņā ar Klārksona (59) izveidoto protokolu.Lielākajai daļai izrakumu kombināciju tika uzsākti renovācijas plāni, lai novērtētu atjaunošanas metodes un vietas nogulsnēšanās integritāti.
Akmens artefakti, kas iegūti no testa bedrēm (CS-TP1-21, SS-TP1-16 un NGA-TP1-8), ir aprakstīti pēc vienkāršākas shēmas nekā kontrolēta rakšana.Katram artefaktam tika reģistrēti šādi raksturlielumi: izejviela, daļiņu izmērs, garozas pārklājums, izmēra pakāpe, laikapstākļi / malu bojājumi, tehniskās sastāvdaļas un fragmentu saglabāšana.Tiek ierakstītas aprakstošas ​​piezīmes par pārslu un serdeņu diagnostikas iezīmēm.
Pilni nogulumu bloki tika izgriezti no atklātajām sekcijām izrakumos un ģeoloģiskajās tranšejās.Šie akmeņi tika fiksēti uz vietas ar ģipša pārsējiem vai tualetes papīru un iepakojuma lenti, un pēc tam tika transportēti uz Tūbingenes universitātes Ģeoloģijas arheoloģijas laboratoriju Vācijā.Tur paraugu žāvē 40°C vismaz 24 stundas.Pēc tam tos sacietē vakuumā, izmantojot neprofilētu poliestera sveķu un stirola maisījumu attiecībā 7:3.Metiletilketona peroksīdu izmanto kā katalizatoru, sveķu-stirola maisījumu (3 līdz 5 ml/l).Kad sveķu maisījums ir saželējis, karsējiet paraugu 40°C vismaz 24 stundas, lai maisījums pilnībā sacietētu.Ar flīžu zāģi sagrieziet sacietējušo paraugu 6 × 9 cm gabalos, uzlīmējiet tos uz stikla priekšmetstikliņa un sasmalciniet līdz 30 μm biezumam.Iegūtās šķēles tika skenētas, izmantojot plakanvirsmas skeneri, un analizētas, izmantojot plakanu polarizētu gaismu, šķērspolarizētu gaismu, slīpi krītošu gaismu un zilu fluorescenci ar neapbruņotu aci un palielinājumu (x 50 līdz 200).Plāno sekciju terminoloģija un apraksts atbilst Stoops (60) un Courty et al. publicētajām vadlīnijām.(61).Augsni veidojošos karbonātu mezgliņus, kas savākti no > 80 cm dziļuma, pārgriež uz pusēm, lai pusi varētu piesūcināt un veikt plānās šķēlēs (4,5 × 2,6 cm), izmantojot standarta stereomikroskopu un petrogrāfisko mikroskopu un katodoluminiscences (CL) izpētes mikroskopu. .Karbonātu veidu kontrole ir ļoti piesardzīga, jo augsni veidojošā karbonāta veidošanās ir saistīta ar stabilu virsmu, savukārt gruntsūdens karbonāta veidošanās ir neatkarīga no virsmas vai augsnes.
Paraugi tika izurbti no augsni veidojošo karbonāta mezgliņu griezuma virsmas un sadalīti uz pusēm dažādām analīzēm.FS izmantoja Ģeoarheoloģijas darba grupas standarta stereo un petrogrāfiskos mikroskopus un Eksperimentālās mineraloģijas darba grupas CL mikroskopu, lai pētītu plānās šķēles, kuras abas atrodas Tībingenā, Vācijā.Radiooglekļa datēšanas apakšparaugi tika urbti, izmantojot precīzijas urbjus no noteiktas apgabala, kas ir aptuveni 100 gadus vecs.Otra mezgliņu puse ir 3 mm diametrā, lai izvairītos no vietām ar vēlu pārkristalizāciju, bagātīgiem minerālu ieslēgumiem vai lielām kalcīta kristālu izmēra izmaiņām.To pašu protokolu nevar ievērot MEM-5038, MEM-5035 un MEM-5055 A paraugiem.Šie paraugi ir atlasīti no irdeniem nogulumu paraugiem, un tie ir pārāk mazi, lai tos pārgrieztu uz pusēm plānās šķēlēs.Taču tika veikti plānā griezuma pētījumi ar blakus esošo nogulumu (tostarp karbonāta mezgliņu) atbilstošajiem mikromorfoloģiskajiem paraugiem.
Mēs iesniedzām 14C datēšanas paraugus Lietišķo izotopu pētījumu centram (CAIS) Džordžijas Universitātē, Atēnās, ASV.Karbonāta paraugs reaģē ar 100% fosforskābi evakuētā reakcijas traukā, veidojot CO2.CO2 paraugu attīrīšana zemā temperatūrā no citiem reakcijas produktiem un katalītiskā pārveide par grafītu.Grafīta 14C/13C attiecība tika mērīta, izmantojot 0,5-MeV akseleratora masas spektrometru.Salīdziniet parauga attiecību ar attiecību, kas izmērīta ar skābeņskābes I standartu (NBS SRM 4990).Kā fons tiek izmantots Karāras marmors (IAEA C1), un kā sekundārais standarts tiek izmantots travertīns (IAEA C2).Rezultāts ir izteikts procentos no mūsdienu oglekļa, un norādītais nekalibrēts datums ir norādīts radiooglekļa gados (BP gados) pirms 1950. gada, izmantojot 14C pussabrukšanas periodu 5568 gadi.Kļūda ir minēta kā 1-σ un atspoguļo statistisko un eksperimentālo kļūdu.Pamatojoties uz δ13C vērtību, kas izmērīta ar izotopu attiecības masas spektrometriju, C. Wissing no Bioģeoloģijas laboratorijas Tūbingenā, Vācijā, ziņoja izotopu frakcionēšanas datumu, izņemot UGAMS-35944r, kas mērīts ar CAIS.Paraugs 6887B tika analizēts divos eksemplāros.Lai to izdarītu, izurbiet otru apakšparaugu no mezgla (UGAMS-35944r) no paraugu ņemšanas zonas, kas norādīta uz griešanas virsmas.INTCAL20 kalibrēšanas līkne (S4 tabula) (62), ko izmantoja dienvidu puslodē, tika izmantota, lai koriģētu visu paraugu atmosfēras frakciju līdz 14C līdz 2-σ.