Moderne Homo sapiens hebben deelgenomen aan een groot aantal ecosysteemtransformaties, maar het is moeilijk om de oorsprong of vroege gevolgen van dit gedrag te detecteren.Archeologie, geochronologie, geomorfologie en paleomilieugegevens uit het noorden van Malawi documenteren de veranderende relatie tussen de aanwezigheid van verzamelaars, ecosysteemorganisatie en alluviale waaiervorming in het Laat-Pleistoceen.Na ongeveer de 20e eeuw werd een dicht systeem van Mesolithische artefacten en alluviale fans gevormd.92.000 jaar geleden, in de paleo-ecologische omgeving, was er geen analoog in het vorige record van 500.000 jaar.Archeologische gegevens en analyse van de belangrijkste coördinaten laten zien dat vroege door de mens veroorzaakte branden de seizoensbeperkingen op ontsteking versoepelden, wat gevolgen had voor de samenstelling van de vegetatie en erosie.Dit, gecombineerd met klimaatgedreven neerslagveranderingen, leidde uiteindelijk tot een ecologische transitie naar het vroege pre-agrarische kunstmatige landschap.
Moderne mensen zijn krachtige promotors van ecosysteemtransformatie.Al duizenden jaren hebben ze de omgeving ingrijpend en opzettelijk veranderd, waardoor het debat is aangewakkerd over wanneer en hoe het eerste door de mens gedomineerde ecosysteem ontstond (1).Meer en meer archeologisch en etnografisch bewijs toont aan dat er een groot aantal recursieve interacties is tussen verzamelaars en hun omgeving, wat erop wijst dat dit gedrag de basis vormt van onze soortevolutie (2-4).Fossiele en genetische gegevens geven aan dat Homo sapiens ongeveer 315.000 jaar geleden in Afrika bestond (ka).Archeologische gegevens tonen aan dat de complexiteit van gedragingen die op het hele continent voorkomen, in de afgelopen periode van ongeveer 300 tot 200 ka aanzienlijk is toegenomen.Het einde van het Pleistoceen (Chibanees) (5).Sinds onze opkomst als soort zijn mensen gaan vertrouwen op technologische innovatie, seizoensarrangementen en complexe sociale samenwerking om te gedijen.Deze eigenschappen stellen ons in staat om te profiteren van voorheen onbewoonde of extreme omgevingen en hulpbronnen, dus tegenwoordig zijn mensen de enige pan-globale diersoort (6).Vuur speelde een sleutelrol in deze transformatie (7).
Biologische modellen geven aan dat het aanpassingsvermogen aan gekookt voedsel terug te voeren is tot minstens 2 miljoen jaar geleden, maar het was pas aan het einde van het Midden-Pleistoceen dat conventioneel archeologisch bewijs van vuurbeheersing verscheen (8).De oceaankern met stofregistraties van een groot deel van het Afrikaanse continent laat zien dat in de afgelopen miljoenen jaren de piek van elementair koolstof verscheen na ongeveer 400 ka, voornamelijk tijdens de overgang van interglaciale naar glaciale periode, maar ook voorkwam tijdens het Holoceen (9).Dit toont aan dat vóór ongeveer 400 ka branden in Afrika bezuiden de Sahara niet gebruikelijk waren, en menselijke bijdragen waren aanzienlijk in het Holoceen (9).Vuur is een instrument dat door herders in het hele Holoceen wordt gebruikt om graslanden te cultiveren en te onderhouden (10).Het detecteren van de achtergrond en ecologische impact van het gebruik van vuur door jager-verzamelaars in het vroege Pleistoceen is echter ingewikkelder (11).
Vuur wordt een technisch hulpmiddel genoemd voor het manipuleren van hulpbronnen in zowel etnografie als archeologie, inclusief het verbeteren van het inkomen van levensonderhoud of het wijzigen van grondstoffen.Deze activiteiten zijn meestal gerelateerd aan de openbare planning en vereisen veel ecologische kennis (2, 12, 13).Landschapsbranden stellen jager-verzamelaars in staat om prooien te verjagen, plagen te bestrijden en de productiviteit van hun leefgebied te verhogen (2).Vuur op locatie bevordert koken, verwarmen, roofdierverdediging en sociale cohesie (14).De mate waarin jager-verzamelaarsbranden de componenten van het landschap, zoals de structuur van de ecologische gemeenschap en de topografie, kunnen herconfigureren, is echter zeer dubbelzinnig (15, 16).
Zonder verouderde archeologische en geomorfologische gegevens en continue milieuregistraties van meerdere locaties, is het begrijpen van de ontwikkeling van door de mens veroorzaakte ecologische veranderingen problematisch.Langdurige afzettingen van meren uit de Great Rift Valley in Zuid-Afrika, gecombineerd met oude archeologische gegevens in het gebied, maken het een plek om de ecologische effecten veroorzaakt door het Pleistoceen te onderzoeken.Hier rapporteren we over de archeologie en geomorfologie van een uitgestrekt landschap uit de steentijd in zuid-centraal Afrika.Vervolgens hebben we het gekoppeld aan paleomilieugegevens van> 600 ka om het vroegste koppelingsbewijs van menselijk gedrag en ecosysteemtransformatie in de context van door de mens veroorzaakte branden te bepalen.
We hebben een eerder niet-gemelde leeftijdsgrens gegeven voor het Chitimwe-bed in het Karonga-district, gelegen aan de noordkant van het noordelijke deel van Malawi in de zuidelijke Afrikaanse Riftvallei (Figuur 1) (17).Deze bedden zijn samengesteld uit alluviale waaiers van rode grond en riviersedimenten, die ongeveer 83 vierkante kilometer beslaan en miljoenen steenproducten bevatten, maar geen bewaarde organische resten, zoals botten (aanvullende tekst) (18).Onze gegevens van optisch geëxciteerd licht (OSL) van het aardrecord (Figuur 2 en tabellen S1 tot S3) wijzigden de leeftijd van het Chitimwe-bed tot het Laat-Pleistoceen, en de oudste leeftijd van alluviale ventilatoractivering en begrafenis in het stenen tijdperk is ongeveer 92 ka ( 18, 19).De alluviale en rivier Chitimwe-laag bedekt de meren en rivieren van de Plioceen-Pleistoceen Chiwondo-laag vanuit een lage hoekafwijking (17).Deze afzettingen bevinden zich in de breukwig langs de rand van het meer.Hun configuratie geeft de interactie aan tussen fluctuaties in het meerniveau en actieve breuken die zich uitstrekken tot in het Plioceen (17).Hoewel tektonische actie de regionale topografie en de helling van Piemonte lange tijd kan hebben beïnvloed, is de breukactiviteit in dit gebied mogelijk vertraagd sinds het Midden-Pleistoceen (20).Na ~800 ka en tot kort na 100 ka wordt de hydrologie van het Malawimeer voornamelijk bepaald door het klimaat (21).Daarom is geen van beide de enige verklaring voor de vorming van alluviale waaiers in het Laat-Pleistoceen (22).
(A) De locatie van het Afrikaanse station ten opzichte van moderne neerslag (sterretje);blauw is natter en rood is droger (73);het vak aan de linkerkant toont het Malawimeer en de omliggende gebieden MAL05-2A en MAL05-1B De locatie van de /1C-kern (paarse stip), waar het Karonga-gebied is gemarkeerd als een groene omtreklijn en de locatie van het Luchamange-bed is gemarkeerd als een witte doos.(B) Het noordelijke deel van het Malawi-bekken, met de heuvelschaduwtopografie ten opzichte van de MAL05-2A-kern, het resterende Chitimwe-bed (bruine vlek) en de opgravingslocatie van het Malawi Early Mesolithic Project (MEMSAP) (gele stip) );CHA, Chaminade;MGD, het dorp Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara Zuid;VIN, literaire bibliotheek foto;WW, Beloega.
OSL-middenleeftijd (rode lijn) en foutbereik van 1-σ (25% grijs), alle OSL-leeftijden zijn gerelateerd aan het optreden van in situ-artefacten in Karonga.Leeftijd ten opzichte van de afgelopen 125 ka-gegevens tonen (A) schattingen van de korreldichtheid van alle OSL-leeftijden van alluviale waaiersedimenten, wat wijst op de accumulatie van sedimentaire/alluviale waaiers (cyaan), en reconstructie van het waterpeil van het meer op basis van karakteristieke waarden van principale componentenanalyse (PCA) Aquatisch fossielen en authigene mineralen (21) (blauw) uit de MAL05-1B/1C kern.(B) Van de MAL05-1B/1C-kern (zwart, een waarde dicht bij 7000 met een asterisk) en de MAL05-2A-kern (grijs), de tellingen van macromoleculaire koolstof per gram genormaliseerd door de sedimentatiesnelheid.(C) Margalef soortenrijkdom index (Dmg) van MAL05-1B/1C kern fossiel stuifmeel.(D) Percentage fossiel stuifmeel van Compositae, miombo-bos en Olea europaea, en (E) Percentage fossiel stuifmeel van Poaceae en Podocarpus.Alle pollengegevens zijn afkomstig van de MAL05-1B/1C-kern.De nummers bovenaan verwijzen naar de individuele OSL-voorbeelden die worden beschreven in de tabellen S1 tot S3.Het verschil in gegevensbeschikbaarheid en resolutie is te wijten aan verschillende bemonsteringsintervallen en materiaalbeschikbaarheid in de kern.Figuur S9 toont twee macro-koolstofrecords geconverteerd naar z-scores.
(Chitimwe) De landschapsstabiliteit na waaiervorming wordt aangegeven door de vorming van rode grond en bodemvormende carbonaten, die de waaiervormige sedimenten van het hele studiegebied bedekken (aanvullende tekst en tabel S4).De vorming van laat-Pleistoceen alluviale waaiers in het Lake Malawi Basin is niet beperkt tot het Karonga-gebied.Ongeveer 320 kilometer ten zuidoosten van Mozambique beperkt het terrestrische kosmogene nuclide-diepteprofiel van 26Al en 10Be de vorming van het Luchamange-bed van alluviale rode grond tot 119 tot 27 ka (23).Deze uitgebreide leeftijdsbeperking is consistent met onze OSL-chronologie voor het westelijke deel van het Lake Malawi Basin en duidt op de uitbreiding van regionale alluviale fans in het Laat-Pleistoceen.Dit wordt ondersteund door gegevens uit het meerkernrecord, dat aangeeft dat de hogere sedimentatiesnelheid gepaard gaat met ongeveer 240 ka, wat een bijzonder hoge waarde heeft bij ca.130 en 85 ka (aanvullende tekst) (21).
Het vroegste bewijs van menselijke bewoning in dit gebied is gerelateerd aan de Chitimwe-sedimenten geïdentificeerd op ~92 ± 7 ka.Dit resultaat is gebaseerd op 605 m3 opgegraven sedimenten van 14 sub-centimeter ruimtecontrole archeologische opgravingen en 147 m3 sedimenten van 46 archeologische testputten, verticaal gecontroleerd tot 20 cm en horizontaal gecontroleerd tot 2 meter (aanvullende tekst en figuren S1 tot S3) Daarnaast hebben we ook 147,5 kilometer onderzocht, 40 geologische testputten ingericht en meer dan 38.000 culturele overblijfselen geanalyseerd van 60 daarvan (tabellen S5 en S6) (18).Deze uitgebreide onderzoeken en opgravingen geven aan dat, hoewel oude mensen, waaronder vroegmoderne mensen, ongeveer 92 ka geleden in het gebied hebben geleefd, de opeenhoping van sedimenten geassocieerd met de opkomst en vervolgens stabilisatie van het Malawimeer geen archeologisch bewijs heeft bewaard tot Form the Chitimwe bed.
Archeologische gegevens ondersteunen de conclusie dat in het late Kwartair de waaiervormige expansie en menselijke activiteiten in het noorden van Malawi in grote aantallen bestonden, en dat de culturele overblijfselen behoorden tot de soorten andere delen van Afrika die verband houden met de vroegmoderne mens.De meeste artefacten zijn gemaakt van kwartsiet- of kwartsrivierkiezelstenen, met radiale, Levallois-, platform- en willekeurige kernreductie (Figuur S4).Morfologische diagnostische artefacten worden voornamelijk toegeschreven aan de Mesolithic Age (MSA)-specifieke Levallois-type techniek, die tot nu toe minstens ongeveer 315 ka in Afrika is geweest (24).Het bovenste Chitimwe-bed duurde tot het vroege Holoceen, met dun verspreide gebeurtenissen uit het Late Steentijdperk, en bleek gerelateerd te zijn aan het late Pleistoceen en Holoceen jager-verzamelaars in heel Afrika.Daarentegen zijn tradities van stenen gereedschap (zoals grote snijgereedschappen) die gewoonlijk worden geassocieerd met het Vroege Midden-Pleistoceen zeldzaam.Waar deze wel voorkwamen, werden ze gevonden in MSA-bevattende sedimenten in het late Pleistoceen, niet in de vroege stadia van depositie (Tabel S4) (18).Hoewel de site bestond op ~ 92 ka, vond de meest representatieve periode van menselijke activiteit en alluviale ventilatorafzetting plaats na ~ 70 ka, goed gedefinieerd door een reeks OSL-leeftijden (Figuur 2).We bevestigden dit patroon met 25 gepubliceerde en 50 niet eerder gepubliceerde OSL-leeftijden (Figuur 2 en Tabellen S1 tot S3).Deze geven aan dat van de in totaal 75 leeftijdsbepalingen er na ongeveer 70 ka 70 uit sedimenten werden teruggevonden.Figuur 2 toont de 40 leeftijden die verband houden met in-situ MSA-artefacten, in verhouding tot de belangrijkste paleomilieu-indicatoren die zijn gepubliceerd vanuit het midden van het MAL05-1B/1C centrale bekken (25) en het niet eerder gepubliceerde MAL05-2A noordelijke bekkencentrum van het meer.Houtskool (naast de ventilator die OSL-leeftijd produceert).
Met behulp van nieuwe gegevens van archeologische opgravingen van fytolieten en bodemmicromorfologie, evenals openbare gegevens over fossiel stuifmeel, grote houtskool, aquatische fossielen en authigene mineralen uit de kern van het Malawi Lake Drilling Project, hebben we de menselijke relatie van MSA met Lake Malawi gereconstrueerd.Bezetten de klimaat- en omgevingsomstandigheden van dezelfde periode (21).De laatste twee middelen vormen de belangrijkste basis voor het reconstrueren van relatieve diepten van meren die teruggaan tot meer dan 1200 ka (21) en worden vergeleken met stuifmeel- en macrokoolstofmonsters die in het verleden zijn verzameld op dezelfde locatie in de kern van ~636 ka (25) .De langste kernen (MAL05-1B en MAL05-1C; respectievelijk 381 en 90 m) werden verzameld op ongeveer 100 kilometer ten zuidoosten van het archeologische projectgebied.Een korte kern (MAL05-2A; 41 m) werd verzameld ongeveer 25 kilometer ten oosten van de North Rukulu River (Figuur 1).De MAL05-2A-kern weerspiegelt de terrestrische paleo-omgevingsomstandigheden in het Kalunga-gebied, terwijl de MAL05-1B/1C-kern geen directe rivierinvoer van de Kalunga ontvangt, zodat deze de regionale omstandigheden beter kan weerspiegelen.
De depositiesnelheid geregistreerd in de MAL05-1B/1C composiet boorkern begon bij 240 ka en nam toe van de langetermijngemiddelde waarde van 0,24 tot 0,88 m/ka (Figuur S5).De initiële toename houdt verband met veranderingen in het orbitaal gemoduleerde zonlicht, wat tijdens dit interval grote amplitudeveranderingen in het meerniveau zal veroorzaken (25).Wanneer de orbitale excentriciteit echter daalt na 85 ka en het klimaat stabiel is, is de dalingssnelheid nog steeds hoog (0,68 m/ka).Dit viel samen met het terrestrische OSL-record, dat uitgebreid bewijs vertoonde van alluviale ventilatorexpansie na ongeveer 92 ka, en was consistent met de gevoeligheidsgegevens die een positieve correlatie vertoonden tussen erosie en vuur na 85 ka (aanvullende tekst en tabel S7).Gezien het foutenbereik van de beschikbare geochronologische controle, is het onmogelijk om te beoordelen of deze reeks relaties langzaam evolueert vanuit de voortgang van het recursieve proces of snel uitbarst bij het bereiken van een kritiek punt.Volgens het geofysische model van bekkenevolutie zijn sinds het Midden-Pleistoceen (20) de uitbreiding van de kloof en de bijbehorende bodemdaling vertraagd, dus het is niet de belangrijkste reden voor het uitgebreide waaiervormingsproces dat we voornamelijk na 92 ​​ka hebben vastgesteld.
Sinds het Midden-Pleistoceen is het klimaat de belangrijkste bepalende factor voor het waterpeil in het meer (26).Met name de opheffing van het noordelijke bekken sloot een bestaande uitgang af.800 ka om het meer te verdiepen tot de drempel van de moderne uitgang (21).Gelegen aan de zuidkant van het meer, vormde deze uitlaat een bovengrens voor het waterpeil van het meer tijdens natte intervallen (inclusief vandaag), maar liet het bassin toe om te sluiten als het waterpeil van het meer daalde tijdens droge perioden (27).De reconstructie van het meerniveau toont de afwisselende droge en natte cycli in de afgelopen 636 ka.Volgens bewijs van fossiel stuifmeel hebben extreme droogteperiodes (>95% vermindering van het totale waterverbruik) in verband met weinig zomerzon geleid tot de uitbreiding van semi-woestijnvegetatie, met bomen die beperkt zijn tot permanente waterwegen (27).Deze (meer) dieptepunten zijn gecorreleerd met pollenspectra, met een hoog aandeel grassen (80% of meer) en xerofyten (Amaranthaceae) ten koste van boomtaxa en een lage algemene soortenrijkdom (25).Wanneer het meer daarentegen het moderne niveau nadert, strekt de vegetatie die nauw verwant is aan Afrikaanse bergbossen zich gewoonlijk uit tot aan de oever van het meer [ongeveer 500 m boven zeeniveau (masl)].Tegenwoordig komen Afrikaanse bergbossen alleen voor in kleine discrete stukken boven ongeveer 1500 meter boven zeeniveau (25, 28).
De meest recente extreme droogteperiode vond plaats van 104 tot 86 ka.Daarna, hoewel het niveau van het meer terugkeerde naar hoge omstandigheden, werden open miombo-bossen met een grote hoeveelheid kruiden en kruideningrediënten gebruikelijk (27, 28).De meest significante Afrikaanse bergbostaxa is Podocarpus-den, die nooit is hersteld tot een waarde vergelijkbaar met het vorige hoge meerniveau na 85 ka (10,7 ± 7,6% na 85 ka, terwijl het vergelijkbare meerniveau vóór 85 ka 29,8 ± 11,8% is) ).De Margalef-index (Dmg) laat ook zien dat de soortenrijkdom van de afgelopen 85 ka 43% lager is dan het vorige aanhoudende hoge peil van het meer (respectievelijk 2,3 ± 0,20 en 4,6 ± 1,21), bijvoorbeeld tussen 420 en 345 ka (Aanvullend tekst en figuren S5 en S6) (25).Stuifmeelmonsters van ongeveer de tijd.88 tot 78 ka bevat ook een hoog percentage Compositae-pollen, wat erop kan wijzen dat de vegetatie is verstoord en binnen het foutenbereik valt van de oudste datum waarop mensen het gebied bezetten.
We gebruiken de klimaatanomaliemethode (29) om de paleo-ecologische en paleoklimaatgegevens van kernen die voor en na 85 ka zijn geboord te analyseren, en onderzoeken de ecologische relatie tussen vegetatie, soortenrijkdom en neerslag en de hypothese om de afgeleide zuivere klimaatvoorspelling te ontkoppelen.Drive-basislijnmodus van ~ 550 ka.Dit getransformeerde ecosysteem wordt beïnvloed door meervullende neerslagomstandigheden en branden, wat tot uiting komt in het gebrek aan soorten en nieuwe vegetatiecombinaties.Na de laatste droge periode zijn slechts enkele boselementen hersteld, waaronder de brandwerende componenten van Afrikaanse bergbossen, zoals olijfolie, en de brandwerende componenten van tropische seizoensbossen, zoals Celtis (aanvullende tekst en figuur S5) ( 25).Om deze hypothese te testen, hebben we de waterstanden van het meer gemodelleerd die zijn afgeleid van ostracode en authigene mineraalvervangers als onafhankelijke variabelen (21) en afhankelijke variabelen zoals houtskool en pollen die kunnen worden beïnvloed door een verhoogde brandfrequentie (25).
Om de overeenkomst of het verschil tussen deze combinaties op verschillende tijdstippen te controleren, gebruikten we stuifmeel van Podocarpus (groenblijvende boom), gras (gras) en olijf (brandwerende component van Afrikaanse bergbossen) voor principale coördinatenanalyse (PCoA), en miombo (de belangrijkste boscomponent vandaag).Door PCoA uit te zetten op het geïnterpoleerde oppervlak dat het meerniveau weergeeft toen elke combinatie werd gevormd, hebben we onderzocht hoe de pollencombinatie verandert met betrekking tot neerslag en hoe deze relatie verandert na 85 ka (Figuur 3 en Figuur S7).Vóór 85 ka aggregeerden de op gramine gebaseerde monsters naar droge omstandigheden, terwijl de op podocarpus gebaseerde monsters aggregeerden naar natte omstandigheden.Daarentegen zijn de monsters na 85 ka geclusterd met de meeste monsters vóór 85 ka en hebben ze verschillende gemiddelde waarden, wat aangeeft dat hun samenstelling ongebruikelijk is voor vergelijkbare neerslagomstandigheden.Hun positie in PCoA weerspiegelt de invloed van Olea en miombo, die beide de voorkeur genieten onder omstandigheden die meer vatbaar zijn voor brand.In de monsters na 85 ka was Podocarpus-den slechts overvloedig aanwezig in drie opeenvolgende monsters, die optraden nadat het interval tussen 78 en 79 ka begon.Dit suggereert dat na de aanvankelijke toename van de regenval, het bos zich kort lijkt te hebben hersteld voordat het uiteindelijk instortte.
Elk punt vertegenwoordigt een enkel stuifmeelmonster op een bepaald tijdstip, met behulp van de aanvullende tekst en het leeftijdsmodel in figuur 1. S8.De vector vertegenwoordigt de richting en gradiënt van verandering, en een langere vector vertegenwoordigt een sterkere trend.Het onderliggende oppervlak vertegenwoordigt het waterniveau van het meer als een vertegenwoordiger van neerslag;het donkerblauw is hoger.De gemiddelde waarde van PCoA-kenmerkwaarden wordt gegeven voor de gegevens na 85 ka (rode ruit) en alle gegevens van vergelijkbare meerniveaus vóór 85 ka (gele ruit).Gebruikmakend van de gegevens van de volledige 636 ka, ligt het "gesimuleerde meerniveau" tussen -0.130-σ en -0.198-σ in de buurt van de gemiddelde eigenwaarde van het PCA-meerniveau.
Om de relatie tussen pollen, meerwaterpeil en houtskool te bestuderen, gebruikten we niet-parametrische multivariate variantieanalyse (NP-MANOVA) om de algehele "omgeving" (weergegeven door de datamatrix van stuifmeel, meerwaterpeil en houtskool) te vergelijken voordat en na de overgang van 85 ka.We ontdekten dat de variatie en covariantie die in deze datamatrix worden gevonden, statistisch significante verschillen zijn voor en na 85 ka (tabel 1).
Onze terrestrische paleomilieugegevens van de fytolieten en bodems aan de rand van het West Lake komen overeen met de interpretatie op basis van de proxy van het meer.Deze geven aan dat ondanks de hoge waterstand van het meer, het landschap is getransformeerd in een landschap dat wordt gedomineerd door open bladerdaken en bebost grasland, net als vandaag (25).Alle locaties die zijn geanalyseerd op fytolieten aan de westelijke rand van het bassin liggen na ~45 ka en vertonen een grote hoeveelheid boombedekking die de natte omstandigheden weerspiegelt.Ze geloven echter dat het grootste deel van de mulch de vorm heeft van open bos dat begroeid is met bamboe en paniekgras.Volgens fytolithische gegevens komen niet-brandbestendige palmbomen (Arecaceae) alleen voor aan de oever van het meer en zijn ze zeldzaam of afwezig op archeologische vindplaatsen in het binnenland (Tabel S8) (30).
Over het algemeen kunnen natte maar open omstandigheden in het late Pleistoceen ook worden afgeleid uit terrestrische paleosolen (19).Laguneklei en moerasbodemcarbonaat van de archeologische vindplaats van Mwanganda Village kunnen worden teruggevoerd tot 40 tot 28 cal ka BP (eerder gekalibreerd Qian'anni) (Tabel S4).De carbonaatbodemlagen in de Chitimwe-bodem zijn meestal nodulaire kalkhoudende (Bkm) en klei- en carbonaat- (Btk) lagen, wat de locatie van relatieve geomorfologische stabiliteit en de langzame zetting van de verreikende alluviale waaier aangeeft. Ongeveer 29 cal ka BP (Aanvullende tekst).De geërodeerde, verharde laterietbodem (lithisch gesteente) gevormd op de overblijfselen van oude ventilatoren duidt op open landschapscondities (31) en sterke seizoensgebonden neerslag (32), wat wijst op de voortdurende impact van deze omstandigheden op het landschap.
Ondersteuning voor de rol van vuur in deze overgang komt van de gepaarde macro-houtskoolrecords van boorkernen, en de instroom van houtskool uit het centrale bekken (MAL05-1B/1C) is over het algemeen toegenomen van ongeveer.175 kaarten.Een groot aantal pieken volgt er ongeveer tussen.Na 135 en 175 ka en 85 en 100 ka herstelde het meerniveau zich, maar de bos- en soortenrijkdom herstelden niet (aanvullende tekst, figuur 2 en figuur S5).De relatie tussen houtskoolinstroom en de magnetische gevoeligheid van meersedimenten kan ook patronen van langdurige brandgeschiedenis laten zien (33).Gebruik gegevens van Lyons et al.(34) Het Malawimeer bleef het verbrande landschap na 85 ka eroderen, wat een positieve correlatie impliceert (Spearman's Rs = 0.2542 en P = 0.0002; Tabel S7), terwijl de oudere sedimenten het tegenovergestelde verband laten zien (Rs = -0.2509 en P < 0,0001).In het noordelijke bekken heeft de kortere MAL05-2A-kern het diepste dateringsankerpunt en de jongste Toba-tufsteen is ~74 tot 75 ka (35).Hoewel het een perspectief op langere termijn mist, krijgt het rechtstreeks input van het bassin waar de archeologische gegevens vandaan komen.De houtskoolrecords van het noordelijke stroomgebied laten zien dat sinds de Toba crypto-tephra-markering de invoer van terrigene houtskool gestaag is toegenomen tijdens de periode waarin archeologisch bewijs het meest voorkomt (Figuur 2B).
Bewijs van door de mens veroorzaakte branden kan wijzen op opzettelijk gebruik op landschapsschaal, wijdverbreide populaties die meer of grotere ontstekingen ter plaatse veroorzaken, wijziging van de beschikbaarheid van brandstof door het oogsten van onderbegroeide bossen, of een combinatie van deze activiteiten.Moderne jager-verzamelaars gebruiken vuur om de foerageerbeloningen actief te veranderen (2).Hun activiteiten vergroten de overvloed aan prooien, onderhouden het mozaïeklandschap en vergroten de thermische diversiteit en heterogeniteit van opeenvolgende stadia (13).Vuur is ook belangrijk voor activiteiten ter plaatse zoals verwarming, koken, verdediging en gezelligheid (14).Zelfs kleine verschillen in de inzet van vuur buiten natuurlijke blikseminslagen kunnen de bosopvolgingspatronen, de beschikbaarheid van brandstof en de seizoensgebondenheid van het vuur veranderen.De vermindering van boombedekking en understory-bomen zal hoogstwaarschijnlijk de erosie vergroten, en het verlies aan soortendiversiteit in dit gebied hangt nauw samen met het verlies van Afrikaanse bergbosgemeenschappen (25).
In het archeologische archief voordat de MSA begon, is de menselijke beheersing van vuur goed ingeburgerd (15), maar tot nu toe is het gebruik ervan als een hulpmiddel voor landschapsbeheer slechts in enkele paleolithische contexten vastgelegd.Deze omvatten ongeveer in Australië.40 ka (36), Hoogland Nieuw-Guinea.45 ka (37) vredesverdrag.50 ka Niah-grot (38) in laagland Borneo.In Amerika, toen mensen voor het eerst deze ecosystemen binnengingen, vooral in de afgelopen 20 ka (16), werd kunstmatige ontsteking beschouwd als de belangrijkste factor bij de herconfiguratie van planten- en dierengemeenschappen.Deze conclusies moeten gebaseerd zijn op relevant bewijs, maar in het geval van directe overlap van archeologische, geologische, geomorfologische en paleomilieugegevens, is het causaliteitsargument versterkt.Hoewel de mariene kerngegevens van de kustwateren van Afrika eerder bewijs hebben geleverd van vuurveranderingen in het verleden ongeveer 400 ka (9), leveren we hier bewijs van menselijke invloed uit relevante archeologische, paleomilieu- en geomorfologische datasets.
De identificatie van door de mens veroorzaakte branden in paleomilieugegevens vereist bewijs van brandactiviteiten en tijdelijke of ruimtelijke veranderingen van vegetatie, wat aantoont dat deze veranderingen niet alleen worden voorspeld door klimaatparameters, en de tijdelijke/ruimtelijke overlap tussen veranderingen in brandomstandigheden en veranderingen in menselijke records (29) Hier deed zich het eerste bewijs van wijdverbreide MSA-bezetting en alluviale waaiervorming in het stroomgebied van het Malawimeer voor, ongeveer aan het begin van een ingrijpende reorganisatie van de regionale vegetatie.85 kaarten.De hoeveelheid houtskool in de MAL05-1B/1C-kern weerspiegelt de regionale trend van houtskoolproductie en -afzetting, op ongeveer 150 ka vergeleken met de rest van het 636 ka-record (figuren S5, S9 en S10).Deze transitie toont de belangrijke bijdrage van vuur aan het vormgeven van de samenstelling van het ecosysteem, die niet alleen door het klimaat kan worden verklaard.In natuurlijke brandsituaties vindt blikseminslag meestal plaats aan het einde van het droge seizoen (39).Als de brandstof echter droog genoeg is, kunnen door de mens veroorzaakte branden op elk moment worden ontstoken.Op de schaal van de scène kunnen mensen het vuur continu veranderen door brandhout van onder het bos te verzamelen.Het eindresultaat van elk type door de mens veroorzaakt vuur is dat het de potentie heeft om meer houtachtige vegetatie te verbruiken, het hele jaar door en op alle schalen.
In Zuid-Afrika werd al in 164 ka (12) vuur gebruikt voor de warmtebehandeling van stenen voor het maken van gereedschap.Al in 170 ka (40) werd vuur gebruikt als een hulpmiddel voor het koken van zetmeelrijke knollen, waarbij in de oudheid volledig gebruik werd gemaakt van vuur.Welvarende hulpbronnen-gevoelige landschappen (41).Landschapsbranden verminderen de boombedekking en zijn een belangrijk hulpmiddel voor het in stand houden van grasland- en bosgebieden, die de bepalende elementen zijn van door de mens gemedieerde ecosystemen (13).Als het doel van het veranderen van vegetatie of prooigedrag is om door de mens veroorzaakte verbranding te vergroten, dan vertegenwoordigt dit gedrag een toename van de complexiteit van het beheersen en inzetten van vuur door vroegmoderne mensen in vergelijking met vroege mensen, en toont het aan dat onze relatie met vuur een verschuiving in onderlinge afhankelijkheid (7).Onze analyse biedt een extra manier om de veranderingen in het gebruik van vuur door mensen in het Laat-Pleistoceen te begrijpen, en de impact van deze veranderingen op hun landschap en omgeving.
De uitbreiding van de laat-kwartair alluviale ventilatoren in het Karonga-gebied kan te wijten zijn aan veranderingen in de seizoensgebonden verbrandingscyclus onder omstandigheden van meer dan gemiddelde regenval, wat leidt tot verhoogde erosie van de hellingen.Het mechanisme van dit voorval kan de reactie op de schaal van het stroomgebied zijn die wordt veroorzaakt door de verstoring veroorzaakt door de brand, de versterkte en aanhoudende erosie van het bovenste deel van het stroomgebied en de uitzetting van alluviale ventilatoren in de omgeving van Piemonte nabij het Malawimeer.Deze reacties kunnen het veranderen van bodemeigenschappen omvatten om de doorlaatbaarheid te verminderen, de oppervlakteruwheid te verminderen en de afvoer te vergroten vanwege de combinatie van hoge neerslagomstandigheden en verminderde boombedekking (42).De beschikbaarheid van sedimenten wordt in eerste instantie verbeterd door het afdekmateriaal af te pellen en na verloop van tijd kan de bodemsterkte afnemen door verhitting en verminderde wortelsterkte.De afschilfering van de bovengrond verhoogt de sedimentflux, die wordt opgevangen door de waaiervormige ophoping stroomafwaarts en versnelt de vorming van rode grond op de waaiervormige.
Veel factoren kunnen de reactie van het landschap op veranderende brandomstandigheden beïnvloeden, waarvan de meeste binnen een korte tijdspanne (42-44).Het signaal dat we hier associëren is duidelijk op de millenniumtijdschaal.Analyse- en landschapsevolutiemodellen laten zien dat met de vegetatieverstoring veroorzaakt door herhaalde bosbranden, de denudatiesnelheid aanzienlijk is veranderd op een millenniumtijdschaal (45, 46).Het ontbreken van regionale fossielengegevens die samenvallen met de waargenomen veranderingen in houtskool- en vegetatiegegevens belemmert de reconstructie van de effecten van menselijk gedrag en veranderingen in het milieu op de samenstelling van herbivorengemeenschappen.Grote herbivoren die in meer open landschappen leven, spelen echter een rol bij het in stand houden ervan en het voorkomen van de invasie van houtige vegetatie (47).Bewijs van veranderingen in verschillende componenten van de omgeving mag niet gelijktijdig worden verwacht, maar moet worden gezien als een reeks cumulatieve effecten die zich over een lange periode kunnen voordoen (11).Met behulp van de klimaatanomaliemethode (29) beschouwen we menselijke activiteit als een belangrijke drijvende factor bij het vormgeven van het landschap van Noord-Malawi tijdens het Laat-Pleistoceen.Deze effecten kunnen echter gebaseerd zijn op de eerdere, minder voor de hand liggende erfenis van interacties tussen mens en omgeving.De houtskoolpiek die vóór de vroegste archeologische datum in het paleomilieuverslag verscheen, kan een antropogene component bevatten die niet dezelfde veranderingen in het ecologische systeem veroorzaakt als later opgetekend, en er zijn geen afzettingen die voldoende zijn om met vertrouwen menselijke bewoning aan te geven.
Korte sedimentkernen, zoals die van het aangrenzende Masoko Lake Basin in Tanzania, of de kortere sedimentkernen in Lake Malawi, laten zien dat de relatieve hoeveelheid stuifmeel van gras- en bostaxa is veranderd, wat wordt toegeschreven aan de afgelopen 45 jaar.De natuurlijke klimaatverandering van ka (48-50).Alleen een observatie op langere termijn van het stuifmeelbestand van het Malawimeer >600 ka, samen met het eeuwenoude archeologische landschap ernaast, is het echter mogelijk om het klimaat, de vegetatie, het houtskool en de menselijke activiteiten te begrijpen.Hoewel het waarschijnlijk is dat mensen vóór 85 ka in het noordelijke deel van het stroomgebied van het Malawi-meer zullen verschijnen, geven ongeveer 85 ka, vooral na 70 ka, aan dat het gebied aantrekkelijk is voor menselijke bewoning na het einde van de laatste grote droogteperiode.Op dit moment wordt het nieuwe of meer intensieve/frequente gebruik van vuur door de mens duidelijk gecombineerd met natuurlijke klimaatverandering om de ecologische relatie> 550-ka te reconstrueren en uiteindelijk het vroege pre-agrarische kunstmatige landschap te vormen (Figuur 4).In tegenstelling tot eerdere perioden, behoudt het sedimentaire karakter van het landschap de MSA-site, wat een functie is van de recursieve relatie tussen de omgeving (verdeling van hulpbronnen), menselijk gedrag (activiteitspatronen) en ventilatoractivering (afzetting / begraving).
(A) Over.400 ka: Er kunnen geen mensen worden gedetecteerd.De vochtige omstandigheden zijn vergelijkbaar met die van vandaag en het niveau van het meer is hoog.Diverse, niet-brandwerende boomafdekking.(B) Ongeveer 100 ka: Er is geen archeologisch record, maar de aanwezigheid van mensen kan worden gedetecteerd door de instroom van houtskool.Extreem droge omstandigheden komen voor in droge stroomgebieden.Het gesteente is over het algemeen blootgesteld en de oppervlaktesedimenten zijn beperkt.(C) Ongeveer 85 tot 60 ka: Het waterpeil van het meer neemt toe met de toename van de neerslag.Het bestaan ​​van de mens kan worden ontdekt door middel van archeologie na 92 ​​ka, en na 70 ka zullen de verbranding van hooglanden en de uitbreiding van alluviale fans volgen.Er is een minder divers, brandwerend vegetatiesysteem ontstaan.(D) Ongeveer 40 tot 20 ka: de input van houtskool in het noordelijke stroomgebied is toegenomen.De vorming van alluviale fans ging door, maar begon aan het einde van deze periode te verzwakken.Vergeleken met het vorige record van 636 ka blijft het niveau van het meer hoog en stabiel.
Het Antropoceen vertegenwoordigt de opeenstapeling van niche-bouwgedrag dat in de loop van duizenden jaren is ontwikkeld, en de schaal is uniek voor de moderne Homo sapiens (1, 51).In de moderne context, met de introductie van landbouw, blijven door de mens gemaakte landschappen bestaan ​​en intensiveren, maar het zijn uitbreidingen van patronen die zijn vastgesteld tijdens het Pleistoceen, in plaats van ontkoppelingen (52).Gegevens uit het noorden van Malawi laten zien dat de ecologische overgangsperiode lang, gecompliceerd en repetitief kan zijn.Deze schaal van transformatie weerspiegelt de complexe ecologische kennis van de vroegmoderne mens en illustreert hun transformatie tot onze wereldwijd dominante soort van vandaag.
Volgens het protocol beschreven door Thompson et al., on-site onderzoek en opname van artefacten en geplaveide kenmerken op het onderzoeksgebied.(53).De plaatsing van de testput en de opgraving van de hoofdsite, inclusief micromorfologie en fytolith-bemonstering, volgden het protocol beschreven door Thompson et al.(18) en Wright et al.(19).Onze geografische informatiesysteem (GIS) kaart op basis van de Malawi geologische onderzoekskaart van de regio toont een duidelijke correlatie tussen Chitimwe Beds en archeologische vindplaatsen (Figuur S1).Het interval tussen de geologische en archeologische testputten in het Karonga-gebied is om het breedste representatieve monster te vangen (Figuur S2).Karonga's geomorfologie, geologische ouderdom en archeologische onderzoeken omvatten vier hoofdmethoden voor veldonderzoek: voetgangersonderzoek, archeologische testputten, geologische testputten en gedetailleerde opgravingen.Samen maken deze technieken het mogelijk om monsters te nemen van de belangrijkste blootstelling van het Chitimwe-bed in het noorden, midden en zuiden van Karonga (Figuur S3).
Het on-site onderzoek en de opname van artefacten en geplaveide kenmerken in het voetgangersgebied volgde het protocol beschreven door Thompson et al.(53).Deze aanpak heeft twee hoofddoelen.De eerste is om de plaatsen te identificeren waar de culturele relikwieën zijn geërodeerd, en dan archeologische testputten op deze plaatsen bergopwaarts te plaatsen om de culturele relikwieën in situ uit de begraven omgeving te herstellen.Het tweede doel is om de verspreiding van artefacten, hun kenmerken en hun relatie met de bron van nabijgelegen steenmaterialen formeel vast te leggen (53).In dit werk liep een team van drie personen op een afstand van 2 tot 3 meter voor een totaal van 147,5 lineaire kilometers, waarbij ze de meeste van de getekende Chitimwe-bedden doorkruisten (tabel S6).
Het werk concentreerde zich eerst op Chitimwe-bedden om de waargenomen artefactmonsters te maximaliseren, en ten tweede op lange lineaire secties van de oever van het meer tot de hooglanden die verschillende sedimentaire eenheden doorsnijden.Dit bevestigt een belangrijke observatie dat de artefacten die zich tussen de westelijke hooglanden en de oever van het meer bevinden, alleen verband houden met de Chitimwe-bedding of recentere laat-Pleistoceen- en Holoceen-sedimenten.De artefacten die in andere afzettingen zijn gevonden, zijn off-site, verplaatst van andere plaatsen in het landschap, zoals blijkt uit hun overvloed, grootte en mate van verwering.
De archeologische testput op zijn plaats en de opgraving van de hoofdsite, inclusief micromorfologie en fytolietenbemonstering, volgden het protocol beschreven door Thompson et al.(18, 54) en Wright et al.(19, 55).Het belangrijkste doel is om de ondergrondse verspreiding van artefacten en waaiervormige sedimenten in het grotere landschap te begrijpen.Artefacten worden meestal diep begraven op alle plaatsen in Chitimwe Beds, behalve aan de randen, waar erosie is begonnen om de bovenkant van het sediment te verwijderen.Tijdens het informele onderzoek liepen twee mensen langs Chitimwe Beds, die werden weergegeven als kaartkenmerken op de geologische kaart van de regering van Malawi.Toen deze mensen de schouders van het sediment van het Chitimwe Bed tegenkwamen, begonnen ze langs de rand te lopen, waar ze de artefacten konden observeren die uit het sediment waren geërodeerd.Door de opgravingen iets naar boven (3 tot 8 m) van de actief eroderende artefacten te kantelen, kan de opgraving hun in-situ positie onthullen ten opzichte van het sediment dat ze bevat, zonder dat uitgebreide laterale uitgravingen nodig zijn.De testputten zijn zo geplaatst dat ze 200 tot 300 meter verwijderd zijn van de volgende dichtstbijzijnde put, waardoor veranderingen in het Chitimwe-bedsediment en de artefacten die het bevat, worden vastgelegd.In sommige gevallen onthulde de testput een locatie die later een volledige opgravingslocatie werd.
Alle testputten beginnen met een vierkant van 1 × 2 m, zijn noord-zuid gericht en worden uitgegraven in willekeurige eenheden van 20 cm, tenzij de kleur, textuur of inhoud van het sediment significant verandert.Noteer de sedimentologie en bodemeigenschappen van alle opgegraven sedimenten, die gelijkmatig door een droge zeef van 5 mm gaan.Als de depositiediepte meer dan 0,8 tot 1 m blijft, stop dan met graven in een van de twee vierkante meter en ga verder met graven in de andere, waardoor een "stap" wordt gevormd zodat u veilig diepere lagen kunt betreden.Ga dan door met graven totdat de basis is bereikt, ten minste 40 cm archeologisch steriele sedimenten onder de concentratie van artefacten zijn, of de opgraving te onveilig (diep) wordt om door te gaan.In sommige gevallen moet de depositiediepte de proefput verlengen tot een derde vierkante meter en in twee stappen de sleuf ingaan.
Geologische testputten hebben eerder aangetoond dat Chitimwe-bedden vaak op geologische kaarten verschijnen vanwege hun kenmerkende rode kleur.Wanneer ze uitgebreide beken en riviersedimenten en alluviale waaiersedimenten omvatten, zien ze er niet altijd rood uit (19).Geologie De testput werd uitgegraven als een eenvoudige put die ontworpen was om de gemengde bovenste sedimenten te verwijderen om de ondergrondse lagen van de sedimenten te onthullen.Dit is nodig omdat de Chitimwe-bodem wordt geërodeerd tot een parabolische helling en er ingestorte sedimenten op de helling liggen, die meestal geen duidelijke natuurlijke delen of insnijdingen vormen.Daarom vonden deze opgravingen ofwel plaats op de top van het Chitimwe-bed, vermoedelijk was er ondergronds contact tussen het Chitimwe-bed en het Plioceen Chiwondo-bed eronder, of ze vonden plaats waar de sedimenten van het rivierterras moesten worden gedateerd (55).
Archeologische opgravingen op grote schaal worden uitgevoerd op plaatsen die een groot aantal in-situ stenen werktuigassemblages beloven, meestal gebaseerd op testputten of plaatsen waar een groot aantal culturele overblijfselen vanaf de helling te zien zijn.De belangrijkste opgegraven culturele overblijfselen werden teruggevonden in sedimentaire eenheden die afzonderlijk waren opgegraven in een vierkant van 1 x 1 m.Als de dichtheid van artefacten hoog is, is de graafeenheid een uitloop van 10 of 5 cm.Alle steenproducten, fossiele botten en oker werden tijdens elke grote opgraving getekend en er is geen limiet voor de grootte.De schermgrootte is 5 mm.Als tijdens het opgravingsproces culturele relikwieën worden ontdekt, krijgen ze een uniek ontdekkingsnummer met streepjescodetekening en worden de ontdekkingsnummers in dezelfde reeks toegewezen aan de gefilterde ontdekkingen.De culturele relikwieën worden gemarkeerd met permanente inkt, in zakken met specimenlabels geplaatst en samen met andere culturele relikwieën met dezelfde achtergrond in zakken gedaan.Na analyse worden alle culturele relikwieën opgeslagen in het Cultureel en Museumcentrum van Karonga.
Alle opgravingen worden uitgevoerd volgens natuurlijke lagen.Deze zijn onderverdeeld in spitten en de spitdikte is afhankelijk van de artefactdichtheid (als de artefactdichtheid bijvoorbeeld laag is, zal de spitdikte hoog zijn).Achtergrondgegevens (bijvoorbeeld sedimenteigenschappen, achtergrondrelaties en waarnemingen van interferentie en artefactdichtheid) worden vastgelegd in de Access-database.Alle coördinaatgegevens (bijvoorbeeld bevindingen getekend in segmenten, contexthoogte, rechte hoeken en steekproeven) zijn gebaseerd op Universal Transverse Mercator (UTM)-coördinaten (WGS 1984, Zone 36S).Op de hoofdlocatie worden alle punten geregistreerd met behulp van een Nikon Nivo C-serie 5″ total station, dat is gebouwd op een lokaal raster zo dicht mogelijk bij het noorden van UTM.De ligging van de noordwestelijke hoek van elke opgravingsplaats en de ligging van elke opgravingsplaats De hoeveelheid sediment is gegeven in Tabel S5.
De sectie van sedimentologie en bodemwetenschappelijke kenmerken van alle opgegraven eenheden werd geregistreerd met behulp van het Amerikaanse Agricultural Part Class Program (56).Sedimentaire eenheden worden gespecificeerd op basis van korrelgrootte, hoekigheid en beddingkenmerken.Let op de abnormale insluitsels en verstoringen die verband houden met de sedimenteenheid.De bodemontwikkeling wordt bepaald door de ophoping van sesquioxide of carbonaat in de ondergrond.Ondergrondse verwering (bijvoorbeeld redox, vorming van resterende mangaanknobbeltjes) wordt ook vaak geregistreerd.
Het verzamelpunt van OSL-monsters wordt bepaald op basis van inschattingen welke facies de meest betrouwbare schatting van sedimentbegraafleeftijd kunnen opleveren.Op de bemonsteringslocatie werden sleuven gegraven om de authigene sedimentaire laag bloot te leggen.Verzamel alle monsters die zijn gebruikt voor OSL-datering door een ondoorzichtige stalen buis (ongeveer 4 cm in diameter en ongeveer 25 cm lang) in het sedimentprofiel te steken.
OSL-datering meet de grootte van de groep gevangen elektronen in kristallen (zoals kwarts of veldspaat) als gevolg van blootstelling aan ioniserende straling.Het grootste deel van deze straling is afkomstig van het verval van radioactieve isotopen in de omgeving, en een kleine hoeveelheid extra componenten op tropische breedtegraden verschijnen in de vorm van kosmische straling.De gevangen elektronen komen vrij wanneer het kristal wordt blootgesteld aan licht, dat optreedt tijdens transport (nulgebeurtenis) of in het laboratorium, waar de verlichting plaatsvindt op een sensor die fotonen kan detecteren (bijvoorbeeld een fotomultiplicatorbuis of een camera met een geladen koppelinrichting) Het onderste deel zendt uit wanneer het elektron terugkeert naar de grondtoestand.Kwartsdeeltjes met een grootte tussen 150 en 250 m worden gescheiden door zeven, zuurbehandeling en dichtheidsscheiding en gebruikt als kleine hoeveelheden (<100 deeltjes) die op het oppervlak van een aluminiumplaat worden gemonteerd of in een put van 300 x 300 mm worden geboord. deeltjes worden geanalyseerd op een aluminium pan.De begraven dosis wordt meestal geschat met behulp van een regeneratiemethode met een enkel aliquot (57).Naast het beoordelen van de stralingsdosis die door granen wordt ontvangen, vereist OSL-datering ook het schatten van de dosissnelheid door de radionuclideconcentratie in het sediment van het verzamelde monster te meten met behulp van gammaspectroscopie of neutronenactiveringsanalyse, en het bepalen van het referentiemonster van de kosmische dosis. begrafenis.De uiteindelijke leeftijdsbepaling wordt bereikt door de begraafdosis te delen door het dosistempo.Wanneer er echter een verandering optreedt in de dosis die wordt gemeten door een enkele korrel of een groep korrels, is een statistisch model nodig om de geschikte begraven dosis te bepalen die moet worden gebruikt.De begraven dosis wordt hier berekend met behulp van het centrale tijdperk-model, in het geval van datering met één aliquot, of in het geval van dating met één deeltje, met behulp van een eindig mengsel-model (58).
Voor dit onderzoek hebben drie onafhankelijke laboratoria OSL-analyses uitgevoerd.De gedetailleerde individuele methoden voor elk laboratorium worden hieronder weergegeven.Over het algemeen gebruiken we de regeneratieve dosismethode om OSL-datering toe te passen op kleine hoeveelheden (tientallen korrels) in plaats van enkelvoudige korrelanalyse.Dit komt omdat tijdens het regeneratieve groei-experiment de herstelsnelheid van een klein monster laag is (<2%) en het OSL-signaal niet verzadigd is op het natuurlijke signaalniveau.De interlaboratoriumconsistentie van leeftijdsbepaling, de consistentie van de resultaten binnen en tussen de geteste stratigrafische profielen en de consistentie met de geomorfologische interpretatie van de 14C-leeftijd van carbonaatgesteenten vormen de belangrijkste basis voor deze beoordeling.Elk laboratorium evalueerde of implementeerde een enkele graanovereenkomst, maar stelde onafhankelijk vast dat deze niet geschikt was voor gebruik in dit onderzoek.De gedetailleerde methoden en analyseprotocollen die door elk laboratorium worden gevolgd, worden verstrekt in de aanvullende materialen en methoden.
Steenartefacten die zijn teruggevonden bij gecontroleerde opgravingen (BRU-I; CHA-I, CHA-II en CHA-III; MGD-I, MGD-II en MGD-III; en SS-I) zijn gebaseerd op het metrieke stelsel en de kwaliteit kenmerken.Meet het gewicht en de maximale grootte van elk werkstuk (met behulp van een digitale weegschaal om het gewicht te meten is 0,1 g; met behulp van een Mitutoyo digitale schuifmaat om alle afmetingen te meten is 0,01 mm).Alle culturele relikwieën zijn ook ingedeeld naar grondstoffen (kwarts, kwartsiet, vuursteen, enz.), korrelgrootte (fijn, medium, grof), uniformiteit van korrelgrootte, kleur, cortextype en dekking, verwering/randafronding en technische kwaliteit (compleet of gefragmenteerd) Kernen of vlokken, vlokken/hoekstukken, hamerstenen, granaten en andere).
De kern wordt gemeten langs zijn maximale lengte;maximale breedte;breedte is 15%, 50% en 85% van de lengte;maximale dikte;dikte is 15%, 50% en 85% van de lengte.Er werden ook metingen uitgevoerd om de volume-eigenschappen van de kern van halfronde weefsels (radiaal en Levallois) te evalueren.Zowel intacte als gebroken kernen worden geclassificeerd volgens de resetmethode (enkel platform of multi-platform, radiaal, Levallois, enz.), en schilferige littekens worden geteld op ≥15 mm en ≥20% van de kernlengte.Kernen met 5 of minder littekens van 15 mm worden geclassificeerd als "willekeurig".De corticale dekking van het gehele kernoppervlak wordt geregistreerd en de relatieve corticale dekking van elke zijde wordt geregistreerd op de kern van het halfronde weefsel.
De plaat wordt gemeten langs de maximale lengte;maximale breedte;breedte is 15%, 50% en 85% van de lengte;maximale dikte;dikte is 15%, 50% en 85% van de lengte.Beschrijf de fragmenten aan de hand van de overige delen (proximaal, midden, distaal, rechts gesplitst en links gesplitst).De rek wordt berekend door de maximale lengte te delen door de maximale breedte.Meet de platformbreedte, dikte en buitenste platformhoek van de intacte plak en proximale plakfragmenten en classificeer de platforms volgens de mate van voorbereiding.Record corticale dekking en locatie op alle segmenten en fragmenten.De distale randen zijn geclassificeerd volgens het type afsluiting (veer, scharnier en bovenste vork).Noteer op het volledige plakje het aantal en de richting van het litteken op het vorige plakje.Noteer de locatie van de wijziging en de invasiviteit in overeenstemming met het protocol dat is opgesteld door Clarkson (59).Voor de meeste opgravingscombinaties zijn renovatieplannen gestart om de restauratiemethoden en de integriteit van de afzetting te evalueren.
De steenartefacten die zijn teruggevonden in de testputten (CS-TP1-21, SS-TP1-16 en NGA-TP1-8) worden beschreven volgens een eenvoudiger schema dan gecontroleerde opgraving.Voor elk artefact werden de volgende kenmerken geregistreerd: grondstof, deeltjesgrootte, cortexdekking, grootteklasse, verwering/randschade, technische componenten en conservering van fragmenten.Beschrijvende opmerkingen voor de diagnostische kenmerken van de vlokken en kernen worden vastgelegd.
Bij opgravingen en geologische sleuven werden complete blokken sediment uit de blootgestelde secties gesneden.Deze stenen werden ter plaatse gefixeerd met gipsverband of toiletpapier en verpakkingstape en vervolgens vervoerd naar het Geologisch Archeologisch Laboratorium van de Universiteit van Tübingen in Duitsland.Daar wordt het monster gedurende ten minste 24 uur bij 40°C gedroogd.Daarna worden ze onder vacuüm uitgehard met een mengsel van ongepromoteerde polyesterhars en styreen in een verhouding van 7:3.Als katalysator wordt methylethylketonperoxide gebruikt, hars-styreenmengsel (3 tot 5 ml/l).Zodra het harsmengsel is gegeleerd, verwarmt u het monster gedurende ten minste 24 uur op 40°C om het mengsel volledig uit te harden.Snijd het uitgeharde monster met een tegelzaag in stukken van 6 × 9 cm, plak ze op een glasplaatje en vermaal ze tot een dikte van 30 m.De resulterende plakjes werden gescand met behulp van een flatbedscanner en geanalyseerd met vlak gepolariseerd licht, kruisgepolariseerd licht, schuin invallend licht en blauwe fluorescentie met het blote oog en vergroting (×50 tot ×200).De terminologie en beschrijving van dunne coupes volgen de richtlijnen gepubliceerd door Stoops (60) en Courty et al.(61).De bodemvormende carbonaatknollen verzameld vanaf een diepte van > 80 cm worden gehalveerd zodat de helft kan worden geïmpregneerd en in dunne plakjes (4,5 × 2,6 cm) worden uitgevoerd met behulp van een standaard stereomicroscoop en petrografische microscoop en kathodoluminescentie (CL) Onderzoeksmicroscoop .De bestrijding van carbonaatsoorten is zeer voorzichtig, omdat de vorming van bodemvormend carbonaat gerelateerd is aan het stabiele oppervlak, terwijl de vorming van grondwatercarbonaat onafhankelijk is van het oppervlak of de bodem.
Monsters werden geboord uit het snijvlak van de bodemvormende carbonaatknobbeltjes en gehalveerd voor verschillende analyses.FS gebruikte de standaard stereo- en petrografische microscopen van de Geoarchaeology Working Group en de CL-microscoop van de Experimental Mineralogy Working Group om de dunne plakjes te bestuderen, die zich beide in Tübingen, Duitsland bevinden.De radiokoolstofdateringssubmonsters zijn geboord met behulp van precisieboren uit een aangewezen gebied van ongeveer 100 jaar oud.De andere helft van de knobbeltjes heeft een diameter van 3 mm om gebieden met late herkristallisatie, rijke minerale insluitsels of grote veranderingen in de grootte van calcietkristallen te vermijden.Hetzelfde protocol kan niet worden gevolgd voor de monsters MEM-5038, MEM-5035 en MEM-5055 A.Deze monsters zijn geselecteerd uit losse sedimentmonsters en zijn te klein om doormidden te snijden voor dunne coupes.Er werden echter dunne-sectie-onderzoeken uitgevoerd op de overeenkomstige micromorfologische monsters van aangrenzende sedimenten (inclusief carbonaatknobbeltjes).
We hebben 14C-dateringsmonsters ingediend bij het Center for Applied Isotope Research (CAIS) van de University of Georgia, Athene, VS.Het carbonaatmonster reageert met 100% fosforzuur in een geëvacueerd reactievat om CO2 te vormen.Zuivering bij lage temperatuur van CO2-monsters uit andere reactieproducten en katalytische omzetting naar grafiet.De verhouding van grafiet 14C/13C werd gemeten met een 0,5 MeV accelerator massaspectrometer.Vergelijk de monsterverhouding met de verhouding gemeten met de oxaalzuur I-standaard (NBS SRM 4990).Als achtergrond wordt Carrara-marmer (IAEA C1) gebruikt en als secundaire standaard travertijn (IAEA C2).Het resultaat wordt uitgedrukt als een percentage van moderne koolstof, en de geciteerde niet-gekalibreerde datum wordt gegeven in radiokoolstofjaren (BP-jaren) vóór 1950, met een 14C-halfwaardetijd van 5568 jaar.De fout wordt aangehaald als 1-σ en weerspiegelt statistische en experimentele fouten.Op basis van de δ13C-waarde gemeten met isotopenverhouding-massaspectrometrie, rapporteerde C. Wissing van het Biogeology Laboratory in Tübingen, Duitsland, de datum van isotopenfractionering, behalve voor UGAMS-35944r gemeten bij CAIS.Monster 6887B werd in duplo geanalyseerd.Boor hiervoor een tweede deelmonster uit de knobbel (UGAMS-35944r) uit het op het snijvlak aangegeven monstergebied.De INTCAL20-kalibratiecurve (Tabel S4) (62) toegepast op het zuidelijk halfrond werd gebruikt om de atmosferische fractionering van alle monsters te corrigeren tot 14C tot 2-σ.