Οι σύγχρονοι Homo sapiens έχουν συμμετάσχει σε μεγάλο αριθμό μετασχηματισμών οικοσυστημάτων, αλλά είναι δύσκολο να εντοπιστεί η προέλευση ή οι πρώιμες συνέπειες αυτών των συμπεριφορών.Η αρχαιολογία, η γεωχρονολογία, η γεωμορφολογία και τα παλαιοπεριβαλλοντικά δεδομένα από το βόρειο Μαλάουι τεκμηριώνουν τη μεταβαλλόμενη σχέση μεταξύ της παρουσίας τροφοσυλλεκτών, της οργάνωσης του οικοσυστήματος και του σχηματισμού αλλουβιακών βεντάλια στο Ύστερο Πλειστόκαινο.Μετά τον 20ο αιώνα περίπου, διαμορφώθηκε ένα πυκνό σύστημα μεσολιθικών τεχνουργημάτων και προσχωσιγενών βεντάλια.Πριν από 92.000 χρόνια, στο παλαιοοικολογικό περιβάλλον, δεν υπήρχε ανάλογο στο προηγούμενο αρχείο 500.000 ετών.Τα αρχαιολογικά δεδομένα και η κύρια ανάλυση συντεταγμένων δείχνουν ότι οι πρώιμες ανθρωπογενείς πυρκαγιές χαλάρωσαν τους εποχικούς περιορισμούς στην ανάφλεξη, επηρεάζοντας τη σύνθεση και τη διάβρωση της βλάστησης.Αυτό, σε συνδυασμό με τις κλιματικές αλλαγές των βροχοπτώσεων, οδήγησε τελικά σε μια οικολογική μετάβαση στο πρώιμο προ-γεωργικό τεχνητό τοπίο.
Οι σύγχρονοι άνθρωποι είναι ισχυροί υποκινητές του μετασχηματισμού του οικοσυστήματος.Για χιλιάδες χρόνια, έχουν αλλάξει το περιβάλλον εκτενώς και σκόπιμα, πυροδοτώντας τη συζήτηση για το πότε και πώς εμφανίστηκε το πρώτο ανθρωποκεντρικό οικοσύστημα (1).Όλο και περισσότερα αρχαιολογικά και εθνογραφικά στοιχεία δείχνουν ότι υπάρχει μεγάλος αριθμός αναδρομικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των τροφοσυλλεκτών και του περιβάλλοντός τους, γεγονός που δείχνει ότι αυτές οι συμπεριφορές αποτελούν τη βάση της εξέλιξης του είδους μας (2-4).Τα απολιθώματα και τα γενετικά δεδομένα δείχνουν ότι ο Homo sapiens υπήρχε στην Αφρική πριν από περίπου 315.000 χρόνια (ka).Τα αρχαιολογικά δεδομένα δείχνουν ότι η πολυπλοκότητα των συμπεριφορών που εμφανίζονται σε όλη την ήπειρο έχει αυξηθεί σημαντικά στο παρελθόν περίπου 300 έως 200 εκτάσεις ka.Το τέλος του Πλειστόκαινου (Chibanian) (5).Από την εμφάνισή μας ως είδος, οι άνθρωποι έχουν αρχίσει να βασίζονται στην τεχνολογική καινοτομία, τις εποχιακές ρυθμίσεις και την περίπλοκη κοινωνική συνεργασία για να ευδοκιμήσουν.Αυτά τα χαρακτηριστικά μας δίνουν τη δυνατότητα να εκμεταλλευτούμε προηγουμένως ακατοίκητα ή ακραία περιβάλλοντα και πόρους, έτσι σήμερα οι άνθρωποι είναι το μόνο πανελλήνιο ζωικό είδος (6).Η φωτιά έπαιξε βασικό ρόλο σε αυτόν τον μετασχηματισμό (7).
Τα βιολογικά μοντέλα υποδεικνύουν ότι η προσαρμοστικότητα στο μαγειρεμένο φαγητό μπορεί να εντοπιστεί πριν από τουλάχιστον 2 εκατομμύρια χρόνια, αλλά μόνο στο τέλος του Μέσου Πλειστόκαινου εμφανίστηκαν τα συμβατικά αρχαιολογικά στοιχεία ελέγχου της φωτιάς (8).Ο ωκεάνιος πυρήνας με αρχεία σκόνης από μια μεγάλη περιοχή της αφρικανικής ηπείρου δείχνει ότι τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια, η κορυφή του στοιχειακού άνθρακα εμφανίστηκε μετά από περίπου 400 ka, κυρίως κατά τη μετάβαση από την μεσοπαγετωνική στην παγετώδη περίοδο, αλλά και κατά τη διάρκεια το Ολόκαινο (9).Αυτό δείχνει ότι πριν από περίπου 400 ka, οι πυρκαγιές στην υποσαχάρια Αφρική δεν ήταν συχνές και η ανθρώπινη συνεισφορά ήταν σημαντική στο Ολόκαινο (9).Η φωτιά είναι ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται από τους βοσκούς σε όλο το Ολόκαινο για την καλλιέργεια και τη συντήρηση λιβαδιών (10).Ωστόσο, η ανίχνευση του ιστορικού και των οικολογικών επιπτώσεων της χρήσης της φωτιάς από κυνηγούς-τροφοσυλλέκτες στην πρώιμη Πλειστόκαινο είναι πιο περίπλοκη (11).
Η φωτιά ονομάζεται μηχανικό εργαλείο για τη χειραγώγηση των πόρων τόσο στην εθνογραφία όσο και στην αρχαιολογία, συμπεριλαμβανομένης της βελτίωσης των αποδόσεων βιοπορισμού ή της τροποποίησης των πρώτων υλών.Αυτές οι δραστηριότητες συνήθως σχετίζονται με τον δημόσιο σχεδιασμό και απαιτούν πολλές οικολογικές γνώσεις (2, 12, 13).Οι πυρκαγιές σε κλίμακα τοπίου επιτρέπουν στους κυνηγούς-τροφοσυλλέκτες να διώχνουν τα θηράματα, να ελέγχουν τα παράσιτα και να αυξάνουν την παραγωγικότητα των οικοτόπων (2).Η επιτόπια φωτιά προάγει το μαγείρεμα, τη θέρμανση, την άμυνα των αρπακτικών και την κοινωνική συνοχή (14).Ωστόσο, ο βαθμός στον οποίο οι πυρκαγιές κυνηγών-τροφοσυλλεκτών μπορούν να αναδιαμορφώσουν τα στοιχεία του τοπίου, όπως η δομή της οικολογικής κοινότητας και η τοπογραφία, είναι πολύ διφορούμενος (15, 16).
Χωρίς παρωχημένα αρχαιολογικά και γεωμορφολογικά δεδομένα και συνεχή περιβαλλοντικά αρχεία από πολλαπλές τοποθεσίες, η κατανόηση της ανάπτυξης οικολογικών αλλαγών που προκαλούνται από τον άνθρωπο είναι προβληματική.Τα μακροπρόθεσμα αρχεία καταθέσεων λιμνών από την κοιλάδα Great Rift στη Νότια Αφρική, σε συνδυασμό με αρχαία αρχαιολογικά αρχεία στην περιοχή, την καθιστούν ένα μέρος για τη διερεύνηση των οικολογικών επιπτώσεων που προκλήθηκαν από το Πλειστόκαινο.Εδώ, αναφέρουμε την αρχαιολογία και τη γεωμορφολογία ενός εκτεταμένου τοπίου της Λίθινης Εποχής στη νοτιοκεντρική Αφρική.Στη συνέχεια, το συνδέσαμε με παλαιοπεριβαλλοντικά δεδομένα που εκτείνονται >600 ka για να προσδιορίσουμε τα πρώτα στοιχεία σύζευξης της ανθρώπινης συμπεριφοράς και του μετασχηματισμού του οικοσυστήματος στο πλαίσιο των ανθρωπογενών πυρκαγιών.
Παρέχαμε ένα όριο ηλικίας που δεν είχε αναφερθεί προηγουμένως για το κρεβάτι Chitimwe στην περιοχή Karonga, που βρίσκεται στο βόρειο άκρο του βόρειου τμήματος του Μαλάουι στη νότια αφρικανική κοιλάδα Rift (Εικόνα 1) (17).Αυτές οι κλίνες αποτελούνται από προσχωσιγενείς ανεμιστήρες κόκκινου εδάφους και ιζήματα ποταμών, που καλύπτουν περίπου 83 τετραγωνικά χιλιόμετρα, που περιέχουν εκατομμύρια προϊόντα πέτρας, αλλά δεν υπάρχουν διατηρημένα οργανικά υπολείμματα, όπως οστά (Συμπληρωματικό κείμενο) (18).Τα δεδομένα μας οπτικά διεγερμένου φωτός (OSL) από το αρχείο της Γης (Εικόνα 2 και Πίνακες S1 έως S3) τροποποίησαν την ηλικία της κλίνης Chitimwe στο Ύστερο Πλειστόκαινο και η παλαιότερη ηλικία ενεργοποίησης προσχωσιγενών βεντάλλων και ταφής της λίθινης εποχής είναι περίπου 92 ka ( 18, 19).Το στρώμα προσχώσεων και του ποταμού Chitimwe καλύπτει τις λίμνες και τα ποτάμια του στρώματος Chiwondo πλειοκαινικού-πλειστόκαινου από μια ασυμμόρφωση χαμηλής γωνίας (17).Αυτές οι αποθέσεις βρίσκονται στη σφήνα του ρήγματος κατά μήκος της άκρης της λίμνης.Η διαμόρφωσή τους υποδεικνύει την αλληλεπίδραση μεταξύ των διακυμάνσεων της στάθμης της λίμνης και των ενεργών ρηγμάτων που εκτείνονται στο Πλιόκαινο (17).Αν και η τεκτονική δράση μπορεί να έχει επηρεάσει την περιφερειακή τοπογραφία και την πλαγιά του Πιεμόντε για μεγάλο χρονικό διάστημα, η δραστηριότητα του ρήγματος σε αυτήν την περιοχή μπορεί να έχει επιβραδυνθεί από το Μέσο Πλειστόκαινο (20).Μετά από ~ 800 ka και μέχρι λίγο μετά τις 100 ka, η υδρολογία της λίμνης Μαλάουι καθοδηγείται κυρίως από το κλίμα (21).Επομένως, κανένα από τα δύο δεν είναι η μόνη εξήγηση για το σχηματισμό αλλουβιακών βεντάλλων στο Ύστερο Πλειστόκαινο (22).
(Α) Η θέση του αφρικανικού σταθμού σε σχέση με τη σύγχρονη βροχόπτωση (αστερίσκος).Το μπλε είναι πιο υγρό και το κόκκινο είναι πιο ξηρό (73).το πλαίσιο στα αριστερά δείχνει τη λίμνη Μαλάουι και τις γύρω περιοχές MAL05-2A και MAL05-1B Η θέση του πυρήνα /1C (μωβ κουκκίδα), όπου η περιοχή Karonga επισημαίνεται ως πράσινο περίγραμμα και η θέση του κρεβατιού Luchamange επισημαίνεται σαν λευκό κουτί.(Β) Το βόρειο τμήμα της λεκάνης του Μαλάουι, που δείχνει την τοπογραφία του λόφου σε σχέση με τον πυρήνα MAL05-2A, την εναπομείνασα κοίτη Chitimwe (καφέ μπάλωμα) και τη θέση ανασκαφής του Malawi Early Mesolithic Project (MEMSAP) (κίτρινη κουκκίδα) ).CHA, Chaminade;MGD, το χωριό Mwanganda.NGA, Ngara;SS, Sadara South;VIN, εικόνα λογοτεχνικής βιβλιοθήκης.WW, Beluga.
Ηλικία κέντρου OSL (κόκκινη γραμμή) και εύρος σφάλματος 1-σ (25% γκρι), όλες οι ηλικίες OSL σχετίζονται με την εμφάνιση τεχνουργημάτων in situ στην Karonga.Τα δεδομένα ηλικίας σε σχέση με τα προηγούμενα 125 ka δείχνουν (Α) εκτιμήσεις πυκνότητας πυρήνα όλων των ηλικιών OSL από ιζήματα προσχωσιγενών βεντάλια, υποδεικνύοντας τη συσσώρευση ιζηματογενών/αλλουβιακών βεντάλλων (κυανό) και την ανακατασκευή της στάθμης του νερού της λίμνης με βάση τις χαρακτηριστικές τιμές της ανάλυσης κύριου συστατικού (PCA) Υδάτινο απολιθώματα και αυτογενή ορυκτά (21) (μπλε) από τον πυρήνα MAL05-1B/1C.(Β) Από τον πυρήνα MAL05-1B/1C (μαύρο, τιμή κοντά στο 7000 με έναν αστερίσκο) και τον πυρήνα MAL05-2A (γκρι), οι μετρήσεις μακρομοριακού άνθρακα ανά γραμμάριο κανονικοποιούνται με τον ρυθμό καθίζησης.(Γ) Δείκτης πλούτου ειδών Margalef (Dmg) από γύρη απολιθωμάτων πυρήνα MAL05-1B/1C.(Δ) Ποσοστό απολιθωμένης γύρης από Compositae, δάση miombo και Olea europaea, και (Ε) Ποσοστό απολιθωμένης γύρης από Poaceae και Podocarpus.Όλα τα δεδομένα γύρης προέρχονται από τον πυρήνα MAL05-1B/1C.Οι αριθμοί στο επάνω μέρος αναφέρονται στα μεμονωμένα δείγματα OSL που περιγράφονται στους Πίνακες S1 έως S3.Η διαφορά στη διαθεσιμότητα και την ανάλυση δεδομένων οφείλεται στα διαφορετικά διαστήματα δειγματοληψίας και στη διαθεσιμότητα υλικού στον πυρήνα.Το Σχήμα S9 δείχνει δύο εγγραφές μακροοικονομικού άνθρακα που έχουν μετατραπεί σε βαθμολογίες z.
(Chitimwe) Η σταθερότητα του τοπίου μετά το σχηματισμό ανεμιστήρων υποδεικνύεται από το σχηματισμό ερυθρού εδάφους και ανθρακικών που σχηματίζουν το έδαφος, τα οποία καλύπτουν τα ιζήματα σε σχήμα βεντάλιας ολόκληρης της περιοχής μελέτης (Συμπληρωματικό κείμενο και Πίνακας S4).Ο σχηματισμός αλλουβιακών ανεμιστήρων του Ύστερου Πλειστόκαινου στη λεκάνη της λίμνης Μαλάουι δεν περιορίζεται στην περιοχή Karonga.Περίπου 320 χιλιόμετρα νοτιοανατολικά της Μοζαμβίκης, το προφίλ βάθους των χερσαίων κοσμογονικών νουκλεϊδίων των 26Al και 10Be περιορίζει τον σχηματισμό της κλίνης Luchamange από αλλουβιακό κόκκινο έδαφος σε 119 έως 27 ka (23).Αυτός ο εκτεταμένος περιορισμός ηλικίας είναι συνεπής με τη χρονολογία μας OSL για το δυτικό τμήμα της λεκάνης της λίμνης Μαλάουι και υποδηλώνει την επέκταση των περιφερειακών αλλουβιακών ανεμιστήρων στο Ύστερο Πλειστόκαινο.Αυτό υποστηρίζεται από δεδομένα από την καταγραφή του πυρήνα της λίμνης, τα οποία υποδεικνύουν ότι ο υψηλότερος ρυθμός καθίζησης συνοδεύεται από περίπου 240 ka, που έχει ιδιαίτερα υψηλή τιμή σε περίπου.130 και 85 κα (συμπληρωματικό κείμενο) (21).
Οι αρχαιότερες ενδείξεις ανθρώπινης εγκατάστασης σε αυτήν την περιοχή σχετίζονται με τα ιζήματα Chitimwe που εντοπίστηκαν σε ~92 ± 7 ka.Αυτό το αποτέλεσμα βασίζεται σε 605 m3 ανασκαμμένων ιζημάτων από 14 αρχαιολογικές ανασκαφές ελέγχου χώρου 147 m3 και 147 m3 ιζημάτων από 46 λάκκους αρχαιολογικών δοκιμών, ελεγχόμενα κατακόρυφα έως 20 cm και οριζόντια ελεγχόμενα έως 2 μέτρα (Συμπληρωματικό κείμενο και Εικόνες S1 έως S3) Επιπλέον, ερευνήσαμε επίσης 147,5 χιλιόμετρα, οργανώσαμε 40 γεωλογικούς λάκκους δοκιμών και αναλύσαμε περισσότερα από 38.000 πολιτιστικά κειμήλια από 60 από αυτά (πίνακες S5 και S6) (18).Αυτές οι εκτεταμένες έρευνες και ανασκαφές δείχνουν ότι αν και αρχαίοι άνθρωποι, συμπεριλαμβανομένων των πρώιμων σύγχρονων ανθρώπων, μπορεί να ζούσαν στην περιοχή πριν από περίπου 92 χρόνια, η συσσώρευση ιζημάτων που σχετίζονται με την άνοδο και στη συνέχεια τη σταθεροποίηση της λίμνης Μαλάουι δεν διατήρησε αρχαιολογικά στοιχεία μέχρι να σχηματιστεί η κοίτη Chitimwe.
Τα αρχαιολογικά δεδομένα υποστηρίζουν το συμπέρασμα ότι στα τέλη του Τεταρτογενούς, η επέκταση σε σχήμα βεντάλιας και οι ανθρώπινες δραστηριότητες στο βόρειο Μαλάουι υπήρχαν σε μεγάλους αριθμούς και τα πολιτιστικά λείψανα ανήκαν στους τύπους άλλων περιοχών της Αφρικής που σχετίζονται με τους πρώιμους σύγχρονους ανθρώπους.Τα περισσότερα τεχνουργήματα είναι κατασκευασμένα από χαλαζίτη ή χαλαζία ποταμίσιο βότσαλο, με ακτινωτό, Levallois, πλατφόρμα και τυχαία μείωση πυρήνα (Εικόνα S4).Τα μορφολογικά διαγνωστικά τεχνουργήματα αποδίδονται κυρίως στην τεχνική τύπου Levallois της Μεσολιθικής Εποχής (MSA), η οποία ήταν τουλάχιστον περίπου 315 ka στην Αφρική μέχρι στιγμής (24).Το ανώτατο κρεβάτι Chitimwe διήρκεσε μέχρι το πρώιμο Ολόκαινο, περιείχε αραιά κατανεμημένα γεγονότα της Ύστερης Λίθινης Εποχής και βρέθηκε ότι σχετίζεται με τους κυνηγούς-συλλέκτες του ύστερου Πλειστόκαινου και του Ολόκαινου σε όλη την Αφρική.Αντίθετα, οι παραδόσεις λίθινων εργαλείων (όπως τα μεγάλα εργαλεία κοπής) που συνήθως συνδέονται με το Πρώιμο Μέσο Πλειστόκαινο είναι σπάνιες.Όπου συνέβησαν αυτά, βρέθηκαν σε ιζήματα που περιέχουν MSA στο ύστερο Πλειστόκαινο, όχι στα πρώιμα στάδια εναπόθεσης (Πίνακας S4) (18).Αν και η τοποθεσία υπήρχε στους ~ 92 ka, η πιο αντιπροσωπευτική περίοδος της ανθρώπινης δραστηριότητας και της εναπόθεσης αλλουβιακών ανεμιστήρων εμφανίστηκε μετά από ~ 70 ka, καλά καθορισμένη από ένα σύνολο ηλικιών OSL (Εικόνα 2).Επιβεβαιώσαμε αυτό το μοτίβο με 25 δημοσιευμένες και 50 μη δημοσιευμένες ηλικίες OSL (Εικόνα 2 και Πίνακες S1 έως S3).Αυτά δείχνουν ότι από ένα σύνολο 75 προσδιορισμών ηλικίας, 70 ανακτήθηκαν από ιζήματα μετά από περίπου 70 ka.Το Σχήμα 2 δείχνει τις 40 ηλικίες που σχετίζονται με επιτόπου τεχνουργήματα MSA, σε σχέση με τους κύριους παλαιοπεριβαλλοντικούς δείκτες που δημοσιεύθηκαν από το κέντρο της κεντρικής λεκάνης MAL05-1B/1C (25) και το προηγουμένως αδημοσίευτο κέντρο της βόρειας λεκάνης της λίμνης MAL05-2A.Κάρβουνο (δίπλα στον ανεμιστήρα που παράγει ηλικία OSL).
Χρησιμοποιώντας φρέσκα δεδομένα από αρχαιολογικές ανασκαφές φυτόλιθων και μικρομορφολογία του εδάφους, καθώς και δημόσια δεδομένα για απολιθωμένη γύρη, μεγάλο άνθρακα, απολιθώματα νερού και αυτογενή ορυκτά από τον πυρήνα του Malawi Lake Drilling Project, ανακατασκευάσαμε την ανθρώπινη σχέση MSA με τη λίμνη Malawi.Καταλαμβάνουν τις κλιματικές και περιβαλλοντικές συνθήκες της ίδιας περιόδου (21).Οι δύο τελευταίοι παράγοντες αποτελούν την κύρια βάση για την ανακατασκευή των σχετικών βάθους λιμνών που χρονολογούνται σε περισσότερα από 1200 ka (21) και ταιριάζουν με δείγματα γύρης και μακροάνθρακα που συλλέχθηκαν από την ίδια τοποθεσία στον πυρήνα των ~636 ka (25) στο παρελθόν .Οι μεγαλύτεροι πυρήνες (MAL05-1B και MAL05-1C, 381 και 90 m αντίστοιχα) συλλέχθηκαν περίπου 100 χιλιόμετρα νοτιοανατολικά της περιοχής του αρχαιολογικού έργου.Ένας μικρός πυρήνας (MAL05-2A, 41 m) συλλέχτηκε περίπου 25 χιλιόμετρα ανατολικά του ποταμού North Rukulu (Εικόνα 1).Ο πυρήνας MAL05-2A αντανακλά τις επίγειες παλαιοπεριβαλλοντικές συνθήκες στην περιοχή Kalunga, ενώ ο πυρήνας MAL05-1B/1C δεν λαμβάνει άμεση είσοδο ποταμού από τον Kalunga, επομένως μπορεί να αντικατοπτρίζει καλύτερα τις περιφερειακές συνθήκες.
Ο ρυθμός εναπόθεσης που καταγράφηκε στον σύνθετο πυρήνα τρυπανιού MAL05-1B/1C ξεκίνησε από 240 ka και αυξήθηκε από τη μακροπρόθεσμη μέση τιμή 0,24 σε 0,88 m/ka (Εικόνα S5).Η αρχική αύξηση σχετίζεται με αλλαγές στο τροχιακό διαμορφωμένο ηλιακό φως, το οποίο θα προκαλέσει αλλαγές υψηλού πλάτους στη στάθμη της λίμνης κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος (25).Ωστόσο, όταν η τροχιακή εκκεντρότητα πέφτει μετά από 85 ka και το κλίμα είναι σταθερό, ο ρυθμός καθίζησης εξακολουθεί να είναι υψηλός (0,68 m/ka).Αυτό συνέπεσε με το επίγειο αρχείο OSL, το οποίο έδειξε εκτεταμένες ενδείξεις επέκτασης προσχωσιγενών ανεμιστήρων μετά από περίπου 92 ka, και ήταν σύμφωνο με τα δεδομένα ευαισθησίας που έδειχναν θετική συσχέτιση μεταξύ διάβρωσης και πυρκαγιάς μετά από 85 ka (Συμπληρωματικό κείμενο και Πίνακας S7).Λαμβάνοντας υπόψη το εύρος σφαλμάτων του διαθέσιμου γεωχρονολογικού ελέγχου, είναι αδύνατο να κρίνουμε εάν αυτό το σύνολο σχέσεων εξελίσσεται αργά από την πρόοδο της αναδρομικής διαδικασίας ή εκρήγνυται γρήγορα όταν φτάνει σε ένα κρίσιμο σημείο.Σύμφωνα με το γεωφυσικό μοντέλο της εξέλιξης της λεκάνης, από το Μέσο Πλειστόκαινο (20), η επέκταση του ρήγματος και η σχετική καθίζηση έχουν επιβραδυνθεί, επομένως δεν είναι ο κύριος λόγος για την εκτεταμένη διαδικασία σχηματισμού βεντάλιας που προσδιορίσαμε κυρίως μετά το 92 ka.
Από το Μέσο Πλειστόκαινο, το κλίμα ήταν ο κύριος παράγοντας ελέγχου της στάθμης του νερού της λίμνης (26).Συγκεκριμένα, η ανάταση του βόρειου λεκανοπεδίου έκλεισε υπάρχουσα έξοδο.800 ka για να βαθύνει τη λίμνη μέχρι να φτάσει στο κατώφλι του ύψους της σύγχρονης εξόδου (21).Βρισκόμενη στο νότιο άκρο της λίμνης, αυτή η έξοδος παρείχε ένα ανώτατο όριο για τη στάθμη του νερού της λίμνης κατά τη διάρκεια υγρών διαστημάτων (συμπεριλαμβανομένου του σημερινού), αλλά επέτρεψε στη λεκάνη να κλείσει καθώς η στάθμη του νερού της λίμνης έπεφτε κατά τις περιόδους ξηρασίας (27).Η ανακατασκευή της στάθμης της λίμνης δείχνει τους εναλλασσόμενους κύκλους ξηρού και υγρού στο παρελθόν 636 ka.Σύμφωνα με στοιχεία από τη γύρη απολιθωμάτων, οι περίοδοι ακραίας ξηρασίας (>95% μείωση του συνολικού νερού) που σχετίζονται με τη χαμηλή ηλιοφάνεια του καλοκαιριού έχουν οδηγήσει στην επέκταση της ημι-ερήμου βλάστησης, με τα δέντρα να περιορίζονται σε μόνιμες υδάτινες οδούς (27).Αυτά τα χαμηλά επίπεδα (λίμνης) συσχετίζονται με τα φάσματα γύρης, παρουσιάζοντας υψηλή αναλογία χόρτων (80% ή περισσότερο) και ξερόφυτα (Amaranthaceae) σε βάρος των ταξινομικών κατηγοριών των δέντρων και χαμηλό συνολικό πλούτο ειδών (25).Αντίθετα, όταν η λίμνη πλησιάζει τα σύγχρονα επίπεδα, η βλάστηση που σχετίζεται στενά με τα αφρικανικά ορεινά δάση συνήθως εκτείνεται μέχρι την όχθη της λίμνης [περίπου 500 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας (masl)].Σήμερα, τα αφρικανικά ορεινά δάση εμφανίζονται μόνο σε μικρές διακριτές κηλίδες πάνω από περίπου 1500 mL (25, 28).
Η πιο πρόσφατη περίοδος ακραίας ξηρασίας σημειώθηκε από 104 έως 86 ka.Μετά από αυτό, αν και η στάθμη της λίμνης επέστρεψε σε υψηλές συνθήκες, τα ανοιχτά δάση miombo με μεγάλη ποσότητα βοτάνων και συστατικών βοτάνων έγιναν κοινά (27, 28).Τα πιο σημαντικά αφρικανικά ορεινά δασικά είδη είναι η πεύκη Podocarpus, η οποία δεν έχει ποτέ ανακτηθεί σε τιμή παρόμοια με την προηγούμενη υψηλή στάθμη της λίμνης μετά από 85 ka (10,7 ± 7,6% μετά τις 85 ka, ενώ η παρόμοια στάθμη της λίμνης πριν από 85 ka είναι 29,8 ± 11,8%. ).Ο δείκτης Margalef (Dmg) δείχνει επίσης ότι ο πλούτος των ειδών του παρελθόντος 85 ka είναι 43% χαμηλότερος από την προηγούμενη διατηρούμενη υψηλή στάθμη της λίμνης (2,3 ± 0,20 και 4,6 ± 1,21, αντίστοιχα), για παράδειγμα, μεταξύ 420 και 345 ka ( Συμπληρωματικό κείμενο και εικόνες S5 και S6) (25).Δείγματα γύρης από περίπου χρόνο.Το 88 έως 78 ka περιέχει επίσης ένα υψηλό ποσοστό γύρης Compositae, το οποίο μπορεί να υποδεικνύει ότι η βλάστηση έχει διαταραχθεί και βρίσκεται εντός του εύρους σφάλματος της παλαιότερης ημερομηνίας κατά την οποία οι άνθρωποι κατέλαβαν την περιοχή.
Χρησιμοποιούμε τη μέθοδο κλιματικής ανωμαλίας (29) για να αναλύσουμε τα παλαιοοικολογικά και παλαιοκλιματικά δεδομένα των πυρήνων που έχουν διατρηθεί πριν και μετά τα 85 ka, και εξετάζουμε την οικολογική σχέση μεταξύ της βλάστησης, της αφθονίας των ειδών και της βροχόπτωσης και την υπόθεση της αποσύνδεσης της συναγόμενης καθαρής πρόβλεψης του κλίματος.Λειτουργία βάσης οδήγησης ~550 ka.Αυτό το μετασχηματισμένο οικοσύστημα επηρεάζεται από τις συνθήκες βροχόπτωσης γεμάτες λίμνες και τις πυρκαγιές, γεγονός που αντανακλάται στην έλλειψη ειδών και νέους συνδυασμούς βλάστησης.Μετά την τελευταία ξηρή περίοδο, μόνο ορισμένα δασικά στοιχεία ανακτήθηκαν, συμπεριλαμβανομένων των πυρίμαχων συστατικών των αφρικανικών ορεινών δασών, όπως το ελαιόλαδο, και των πυρίμαχων συστατικών των τροπικών εποχιακών δασών, όπως το Celtis (Συμπληρωματικό κείμενο και Εικόνα S5) 25).Για να ελέγξουμε αυτήν την υπόθεση, μοντελοποιήσαμε τα επίπεδα του νερού της λίμνης που προέρχονται από οστρακώδες και αυτογενή υποκατάστατα ορυκτών ως ανεξάρτητες μεταβλητές (21) και εξαρτημένες μεταβλητές όπως ο άνθρακας και η γύρη που μπορεί να επηρεαστούν από την αυξημένη συχνότητα πυρκαγιάς (25).
Για να ελέγξουμε την ομοιότητα ή τη διαφορά μεταξύ αυτών των συνδυασμών σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, χρησιμοποιήσαμε γύρη από Podocarpus (αειθαλές δέντρο), γρασίδι (γρασίδι) και ελιά (πυράντοχο συστατικό των αφρικανικών ορεινών δασών) για ανάλυση κύριων συντεταγμένων (PcoA). και miombo (το κύριο συστατικό του δάσους σήμερα).Σχεδιάζοντας το PCoA στην παρεμβαλλόμενη επιφάνεια που αντιπροσωπεύει το επίπεδο της λίμνης όταν σχηματίστηκε κάθε συνδυασμός, εξετάσαμε πώς αλλάζει ο συνδυασμός γύρης σε σχέση με την κατακρήμνιση και πώς αυτή η σχέση αλλάζει μετά από 85 ka (Εικόνα 3 και Σχήμα S7).Πριν από τα 85 ka, τα δείγματα με βάση το κοκκώδες συσσωρεύονται προς ξηρές συνθήκες, ενώ τα δείγματα με βάση τον ποδόκαρπο συγκεντρώθηκαν προς υγρές συνθήκες.Αντίθετα, τα δείγματα μετά από 85 ka συγκεντρώνονται με τα περισσότερα δείγματα πριν από 85 ka και έχουν διαφορετικές μέσες τιμές, υποδεικνύοντας ότι η σύνθεσή τους είναι ασυνήθιστη για παρόμοιες συνθήκες βροχόπτωσης.Η θέση τους στο PCoA αντανακλά την επιρροή του Olea και του miombo, τα οποία ευνοούνται και τα δύο σε συνθήκες που είναι πιο επιρρεπείς στη φωτιά.Στα δείγματα μετά το 85 ka, το πεύκο Podocarpus ήταν άφθονο μόνο σε τρία διαδοχικά δείγματα, τα οποία εμφανίστηκαν μετά την έναρξη του μεσοδιαστήματος μεταξύ 78 και 79 ka.Αυτό υποδηλώνει ότι μετά την αρχική αύξηση των βροχοπτώσεων, το δάσος φαίνεται να έχει ανακάμψει για λίγο πριν καταρρεύσει τελικά.
Κάθε σημείο αντιπροσωπεύει ένα δείγμα γύρης σε μια δεδομένη χρονική στιγμή, χρησιμοποιώντας το συμπληρωματικό κείμενο και το μοντέλο ηλικίας στο Σχήμα 1. S8.Το διάνυσμα αντιπροσωπεύει την κατεύθυνση και την κλίση της αλλαγής και ένα μεγαλύτερο διάνυσμα αντιπροσωπεύει μια ισχυρότερη τάση.Η υποκείμενη επιφάνεια αντιπροσωπεύει τη στάθμη του νερού της λίμνης ως αντιπροσωπευτικό της βροχόπτωσης.το σκούρο μπλε είναι πιο ψηλά.Η μέση τιμή των τιμών χαρακτηριστικών PCoA παρέχεται για τα δεδομένα μετά από 85 ka (κόκκινο διαμάντι) και όλα τα δεδομένα από παρόμοια επίπεδα λίμνης πριν από 85 ka (κίτρινο διαμάντι).Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα ολόκληρου του 636 ka, η «προσομοιωμένη στάθμη λίμνης» είναι μεταξύ -0,130-σ και -0,198-σ κοντά στη μέση ιδιοτιμή της PCA της στάθμης της λίμνης.
Για να μελετήσουμε τη σχέση μεταξύ της γύρης, της στάθμης του νερού της λίμνης και του άνθρακα, χρησιμοποιήσαμε μη παραμετρική πολυμεταβλητή ανάλυση διακύμανσης (NP-MANOVA) για να συγκρίνουμε το συνολικό «περιβάλλον» (που αντιπροσωπεύεται από τον πίνακα δεδομένων της γύρης, της στάθμης του νερού της λίμνης και του άνθρακα) πριν και μετά την 85 κα μετάβαση.Βρήκαμε ότι η διακύμανση και η συνδιακύμανση που βρέθηκαν σε αυτόν τον πίνακα δεδομένων είναι στατιστικά σημαντικές διαφορές πριν και μετά το 85 ka (Πίνακας 1).
Τα χερσαία παλαιοπεριβαλλοντικά δεδομένα μας από τους φυτόλιθους και τα εδάφη στην άκρη της Δυτικής Λίμνης είναι συνεπή με την ερμηνεία που βασίζεται στον αντιπρόσωπο της λίμνης.Αυτά υποδεικνύουν ότι παρά την υψηλή στάθμη του νερού της λίμνης, το τοπίο έχει μετατραπεί σε ένα τοπίο όπου κυριαρχεί η ανοιχτή δασική έκταση και τα δασώδη λιβάδια, όπως και σήμερα (25).Όλες οι θέσεις που αναλύθηκαν για φυτόλιθους στο δυτικό άκρο της λεκάνης είναι μετά από ~ 45 ka και δείχνουν μεγάλη ποσότητα δενδρώδους κάλυψης που αντανακλά υγρές συνθήκες.Ωστόσο, πιστεύουν ότι το μεγαλύτερο μέρος του σάπια φύλλα έχει τη μορφή ανοιχτού δάσους κατάφυτης με μπαμπού και γρασίδι πανικού.Σύμφωνα με στοιχεία φυτόλιθου, μη πυρίμαχοι φοίνικες (Arecaceae) υπάρχουν μόνο στην ακτογραμμή της λίμνης και είναι σπάνιοι ή απουσιάζουν σε αρχαιολογικούς χώρους της ενδοχώρας (Πίνακας S8) (30).
Σε γενικές γραμμές, οι υγρές αλλά ανοιχτές συνθήκες στο τέλος του Πλειστόκαινου μπορούν επίσης να συναχθούν από τα επίγεια παλαιοσόλια (19).Ο πηλός λιμνοθάλασσας και το ανθρακικό έδαφος ελών από τον αρχαιολογικό χώρο του χωριού Mwanganda μπορούν να εντοπιστούν σε 40 έως 28 cal ka BP (προηγουμένως βαθμονομημένο Qian'anni) (Πίνακας S4).Τα στρώματα ανθρακικού εδάφους στην κοίτη Chitimwe είναι συνήθως οζώδη ασβεστολιθικά (Bkm) και αργιλώδη και ανθρακικά (Btk), γεγονός που υποδηλώνει τη θέση της σχετικής γεωμορφολογικής σταθερότητας και την αργή καθίζηση από τον εκτεταμένο προσχωσιγενή ανεμιστήρα Περίπου 29 cal ka BP (Συμπληρωματικό κείμενο).Το διαβρωμένο, σκληρυμένο λατερίτη (λιθικό πέτρωμα) που σχηματίστηκε στα υπολείμματα αρχαίων βεντάλιας υποδηλώνει συνθήκες ανοιχτού τοπίου (31) και ισχυρές εποχιακές βροχοπτώσεις (32), υποδεικνύοντας τη συνεχή επίδραση αυτών των συνθηκών στο τοπίο.
Η υποστήριξη για το ρόλο της φωτιάς σε αυτή τη μετάβαση προέρχεται από τα ζευγοποιημένα αρχεία μακροάνθρακα πυρήνων γεωτρήσεων και η εισροή άνθρακα από την Κεντρική Λεκάνη (MAL05-1B/1C) έχει γενικά αυξηθεί από περίπου.175 κάρτες.Ενδιάμεσα ακολουθεί ένας μεγάλος αριθμός κορυφών περίπου.Μετά τα 135 και 175 ka και 85 και 100 ka, η στάθμη της λίμνης ανέκαμψε, αλλά ο πλούτος των δασών και των ειδών δεν ανέκαμψε (Συμπληρωματικό κείμενο, Εικόνα 2 και Εικόνα S5).Η σχέση μεταξύ της εισροής ξυλάνθρακα και της μαγνητικής επιδεκτικότητας των ιζημάτων της λίμνης μπορεί επίσης να δείξει μοτίβα μακροχρόνιας ιστορίας πυρκαγιών (33).Χρησιμοποιήστε δεδομένα από Lyons et al.(34) Η λίμνη Μαλάουι συνέχισε να διαβρώνει το καμένο τοπίο μετά από 85 ka, κάτι που συνεπάγεται θετική συσχέτιση (Spearman's Rs = 0,2542 και P = 0,0002, Πίνακας S7), ενώ τα παλαιότερα ιζήματα δείχνουν την αντίθετη σχέση (Rs = -0,2509 και P < 0,0001).Στη βόρεια λεκάνη, ο βραχύτερος πυρήνας MAL05-2A έχει το βαθύτερο σημείο αγκύρωσης χρονολόγησης και ο νεότερος τοφός Toba είναι ~74 έως 75 ka (35).Αν και στερείται μακροπρόθεσμης προοπτικής, λαμβάνει πληροφορίες απευθείας από τη λεκάνη όπου προέρχονται τα αρχαιολογικά δεδομένα.Τα αρχεία ξυλάνθρακα της βόρειας λεκάνης δείχνουν ότι από το σήμα της κρυπτο-τέφρας Toba, η εισροή εδαφικού άνθρακα αυξήθηκε σταθερά κατά την περίοδο που τα αρχαιολογικά στοιχεία είναι πιο κοινά (Εικόνα 2Β).
Τα στοιχεία ανθρωπογενών πυρκαγιών μπορεί να αντικατοπτρίζουν σκόπιμη χρήση σε κλίμακα τοπίου, εκτεταμένους πληθυσμούς που προκαλούν περισσότερες ή μεγαλύτερες επιτόπιες αναφλέξεις, μεταβολή της διαθεσιμότητας καυσίμων με τη συγκομιδή δασών υπόγειων δασών ή συνδυασμό αυτών των δραστηριοτήτων.Οι σύγχρονοι κυνηγοί-τροφοσυλλέκτες χρησιμοποιούν τη φωτιά για να αλλάξουν ενεργά τις ανταμοιβές αναζήτησης τροφής (2).Οι δραστηριότητές τους αυξάνουν την αφθονία των θηραμάτων, διατηρούν το μωσαϊκό τοπίο και αυξάνουν τη θερμική ποικιλομορφία και την ετερογένεια των σταδίων διαδοχής (13).Η φωτιά είναι επίσης σημαντική για επιτόπιες δραστηριότητες όπως θέρμανση, μαγείρεμα, άμυνα και κοινωνικοποίηση (14).Ακόμη και μικρές διαφορές στην ανάπτυξη πυρκαγιάς εκτός των φυσικών κεραυνών μπορούν να αλλάξουν τα μοτίβα διαδοχής των δασών, τη διαθεσιμότητα καυσίμων και την εποχικότητα των πυρκαγιών.Η μείωση της κάλυψης των δέντρων και των δέντρων του κάτω ορόφου είναι πολύ πιθανό να αυξήσει τη διάβρωση και η απώλεια της ποικιλότητας των ειδών σε αυτήν την περιοχή σχετίζεται στενά με την απώλεια των κοινοτήτων των αφρικανικών ορεινών δασών (25).
Στο αρχαιολογικό αρχείο πριν από την έναρξη του MSA, ο ανθρώπινος έλεγχος της φωτιάς έχει καθιερωθεί καλά (15), αλλά μέχρι στιγμής, η χρήση του ως εργαλείου διαχείρισης τοπίου έχει καταγραφεί μόνο σε λίγα παλαιολιθικά πλαίσια.Αυτά περιλαμβάνουν περίπου στην Αυστραλία.40 ka (36), Highland New Guinea.45 κα (37) συνθήκη ειρήνης.50 ka Niah Cave (38) στο πεδινό Βόρνεο.Στην Αμερική, όταν οι άνθρωποι εισήλθαν για πρώτη φορά σε αυτά τα οικοσυστήματα, ειδικά στο παρελθόν 20 ka (16), η τεχνητή ανάφλεξη θεωρήθηκε ότι ήταν ο κύριος παράγοντας στην αναδιάρθρωση των φυτικών και ζωικών κοινοτήτων.Αυτά τα συμπεράσματα πρέπει να βασίζονται σε σχετικά στοιχεία, αλλά στην περίπτωση άμεσης επικάλυψης αρχαιολογικών, γεωλογικών, γεωμορφολογικών και παλαιοπεριβαλλοντικών δεδομένων, το επιχείρημα της αιτιότητας έχει ενισχυθεί.Αν και τα δεδομένα του θαλάσσιου πυρήνα των παράκτιων υδάτων της Αφρικής είχαν προηγουμένως αποδείξει αλλαγές πυρκαγιάς στο παρελθόν περίπου 400 ka (9), εδώ παρέχουμε στοιχεία ανθρώπινης επιρροής από σχετικά αρχαιολογικά, παλαιοπεριβαλλοντικά και γεωμορφολογικά σύνολα δεδομένων.
Ο εντοπισμός ανθρωπογενών πυρκαγιών σε παλαιοπεριβαλλοντικά αρχεία απαιτεί αποδείξεις πυρκαγιών και χρονικών ή χωρικών αλλαγών της βλάστησης, αποδεικνύοντας ότι αυτές οι αλλαγές δεν προβλέπονται μόνο από κλιματικές παραμέτρους και η χρονική/χωρική επικάλυψη μεταξύ των αλλαγών στις συνθήκες πυρκαγιάς και των αλλαγών στον άνθρωπο αρχεία (29) Εδώ, τα πρώτα στοιχεία της εκτεταμένης κατοχής MSA και του σχηματισμού αλλουβιακών βεντάλλων στη λεκάνη της λίμνης Μαλάουι εμφανίστηκαν περίπου στην αρχή μιας σημαντικής αναδιοργάνωσης της περιφερειακής βλάστησης.85 κάρτες.Η αφθονία ξυλάνθρακα στον πυρήνα MAL05-1B/1C αντικατοπτρίζει την περιφερειακή τάση παραγωγής και εναπόθεσης ξυλάνθρακα, σε περίπου 150 ka σε σύγκριση με την υπόλοιπη εγγραφή των 636 ka (Εικόνες S5, S9 και S10).Αυτή η μετάβαση δείχνει τη σημαντική συμβολή της φωτιάς στη διαμόρφωση της σύνθεσης του οικοσυστήματος, η οποία δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο από το κλίμα.Σε καταστάσεις φυσικής πυρκαγιάς, η ανάφλεξη από κεραυνό εμφανίζεται συνήθως στο τέλος της ξηρής περιόδου (39).Ωστόσο, εάν το καύσιμο είναι αρκετά στεγνό, οι ανθρωπογενείς πυρκαγιές μπορεί να αναφλεγούν ανά πάσα στιγμή.Στην κλίμακα της σκηνής, οι άνθρωποι μπορούν να αλλάζουν συνεχώς τη φωτιά συλλέγοντας καυσόξυλα κάτω από το δάσος.Το τελικό αποτέλεσμα οποιουδήποτε τύπου ανθρωπογενούς πυρκαγιάς είναι ότι έχει τη δυνατότητα να προκαλέσει περισσότερη κατανάλωση ξυλώδους βλάστησης, που διαρκεί όλο το χρόνο και σε όλες τις κλίμακες.
Στη Νότια Αφρική, ήδη από το 164 ka (12), η φωτιά χρησιμοποιήθηκε για τη θερμική επεξεργασία λίθων κατασκευής εργαλείων.Ήδη από το 170 ka (40), η φωτιά χρησιμοποιήθηκε ως εργαλείο για το μαγείρεμα αμυλούχων κονδύλων, κάνοντας πλήρη χρήση της φωτιάς στην αρχαιότητα.Ευημερούσες Πόρους-Επιρρεπείς σκηνές (41).Οι πυρκαγιές τοπίων μειώνουν τη δενδρώδη κάλυψη και αποτελούν σημαντικό εργαλείο για τη διατήρηση των περιβαλλόντων λιβαδιών και δασών, τα οποία είναι τα καθοριστικά στοιχεία των οικοσυστημάτων που διαμεσολαβούνται από τον άνθρωπο (13).Εάν ο σκοπός της αλλαγής της βλάστησης ή της συμπεριφοράς του θηράματος είναι η αύξηση της ανθρωπογενούς καύσης, τότε αυτή η συμπεριφορά αντιπροσωπεύει μια αύξηση στην πολυπλοκότητα του ελέγχου και της ανάπτυξης πυρκαγιάς από τους πρώτους σύγχρονους ανθρώπους σε σύγκριση με τους πρώτους ανθρώπους και δείχνει ότι η σχέση μας με τη φωτιά έχει υποστεί μετατόπιση στην αλληλεξάρτηση (7).Η ανάλυσή μας παρέχει έναν πρόσθετο τρόπο κατανόησης των αλλαγών στη χρήση της φωτιάς από τους ανθρώπους στο Ύστερο Πλειστόκαινο και τον αντίκτυπο αυτών των αλλαγών στο τοπίο και το περιβάλλον τους.
Η επέκταση των προσχωσιγενών ανεμιστήρων Ύστερου Τεταρτογενούς στην περιοχή Καρόνγκα μπορεί να οφείλεται σε αλλαγές στον εποχιακό κύκλο καύσης υπό συνθήκες υψηλότερης από τη μέση βροχόπτωση, οδηγώντας σε αυξημένη διάβρωση της πλαγιάς του λόφου.Ο μηχανισμός αυτού του περιστατικού μπορεί να είναι η απόκριση σε κλίμακα λεκάνης απορροής που προκαλείται από τη διαταραχή που προκαλείται από τη φωτιά, την ενισχυμένη και παρατεταμένη διάβρωση του ανώτερου τμήματος της λεκάνης απορροής και την επέκταση των αλλουβιακών ανεμιστήρων στο περιβάλλον του Πιεμπονγκσάντ κοντά στη λίμνη Μαλάουι.Αυτές οι αντιδράσεις μπορεί να περιλαμβάνουν αλλαγή των ιδιοτήτων του εδάφους για μείωση της διαπερατότητας, μείωση της τραχύτητας της επιφάνειας και αύξηση της απορροής λόγω του συνδυασμού συνθηκών υψηλής βροχόπτωσης και μειωμένης δενδρικής κάλυψης (42).Η διαθεσιμότητα των ιζημάτων αρχικά βελτιώνεται με το ξεφλούδισμα του υλικού κάλυψης και με την πάροδο του χρόνου, η αντοχή του εδάφους μπορεί να μειωθεί λόγω θέρμανσης και μειωμένης αντοχής της ρίζας.Η απολέπιση του επιφανειακού εδάφους αυξάνει τη ροή των ιζημάτων, η οποία φιλοξενείται από τη συσσώρευση σε σχήμα βεντάλιας κατάντη και επιταχύνει το σχηματισμό κόκκινου εδάφους στο σχήμα βεντάλιας.
Πολλοί παράγοντες μπορούν να ελέγξουν την απόκριση του τοπίου στις μεταβαλλόμενες συνθήκες πυρκαγιάς, οι περισσότεροι από τους οποίους λειτουργούν σε σύντομο χρονικό διάστημα (42-44).Το σήμα που συνδέουμε εδώ είναι προφανές στη χρονική κλίμακα της χιλιετίας.Η ανάλυση και τα μοντέλα εξέλιξης του τοπίου δείχνουν ότι με τη διαταραχή της βλάστησης που προκαλείται από επαναλαμβανόμενες πυρκαγιές, ο ρυθμός απογύμνωσης έχει αλλάξει σημαντικά σε μια χρονική κλίμακα χιλιετίας (45, 46).Η έλλειψη περιφερειακών αρχείων απολιθωμάτων που συμπίπτουν με τις παρατηρούμενες αλλαγές στα αρχεία άνθρακα και βλάστησης εμποδίζει την ανασυγκρότηση των επιπτώσεων της ανθρώπινης συμπεριφοράς και των περιβαλλοντικών αλλαγών στη σύνθεση των φυτοφάγων κοινοτήτων.Ωστόσο, τα μεγάλα φυτοφάγα που κατοικούν σε πιο ανοιχτά τοπία παίζουν ρόλο στη διατήρησή τους και στην πρόληψη της εισβολής της ξυλώδους βλάστησης (47).Οι ενδείξεις αλλαγών σε διαφορετικά στοιχεία του περιβάλλοντος δεν θα πρέπει να αναμένεται να συμβαίνουν ταυτόχρονα, αλλά θα πρέπει να θεωρούνται ως μια σειρά σωρευτικών επιπτώσεων που μπορεί να συμβούν για μεγάλο χρονικό διάστημα (11).Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο κλιματικής ανωμαλίας (29), θεωρούμε την ανθρώπινη δραστηριότητα ως βασικό κινητήριο παράγοντα στη διαμόρφωση του τοπίου του βόρειου Μαλάουι κατά το Ύστερο Πλειστόκαινο.Ωστόσο, αυτές οι επιπτώσεις μπορεί να βασίζονται στην προηγούμενη, λιγότερο προφανή κληρονομιά των αλληλεπιδράσεων ανθρώπου-περιβάλλοντος.Η κορυφή του άνθρακα που εμφανίστηκε στο παλαιοπεριβαλλοντικό αρχείο πριν από την αρχαιολογική ημερομηνία μπορεί να περιλαμβάνει ένα ανθρωπογενές συστατικό που δεν προκαλεί τις ίδιες αλλαγές στο οικολογικό σύστημα όπως καταγράφηκαν αργότερα και δεν περιλαμβάνει αποθέσεις που επαρκούν για να υποδείξουν με σιγουριά την ανθρώπινη απασχόληση.
Οι μικροί πυρήνες ιζημάτων, όπως αυτοί από τη γειτονική λεκάνη της λίμνης Masoko στην Τανζανία, ή οι μικρότεροι πυρήνες ιζημάτων στη λίμνη Μαλάουι, δείχνουν ότι η σχετική αφθονία γύρης του γρασιδιού και των δασών έχει αλλάξει, κάτι που αποδίδεται στα τελευταία 45 χρόνια.Η φυσική κλιματική αλλαγή της κα (48-50).Ωστόσο, μόνο μια μακροπρόθεσμη παρατήρηση του αρχείου γύρης της λίμνης Μαλάουι >600 ka, μαζί με το αιωνόβιο αρχαιολογικό τοπίο δίπλα της, είναι δυνατόν να κατανοήσουμε το κλίμα, τη βλάστηση, τον άνθρακα και τις ανθρώπινες δραστηριότητες.Αν και οι άνθρωποι είναι πιθανό να εμφανιστούν στο βόρειο τμήμα της λεκάνης της λίμνης Μαλάουι πριν από τις 85 ka, περίπου 85 ka, ειδικά μετά τις 70 ka, δείχνουν ότι η περιοχή είναι ελκυστική για ανθρώπινη κατοίκηση μετά το τέλος της τελευταίας μεγάλης περιόδου ξηρασίας.Αυτή τη στιγμή, η νέα ή πιο εντατική/συχνή χρήση της πυρκαγιάς από τον άνθρωπο συνδυάζεται προφανώς με τη φυσική κλιματική αλλαγή για την ανασυγκρότηση της οικολογικής σχέσης> 550-ka, και τελικά διαμορφώθηκε το πρώιμο προ-γεωργικό τεχνητό τοπίο (Εικόνα 4).Σε αντίθεση με προηγούμενες περιόδους, η ιζηματογενής φύση του τοπίου διατηρεί την τοποθεσία MSA, η οποία είναι συνάρτηση της αναδρομικής σχέσης μεταξύ του περιβάλλοντος (κατανομή πόρων), της ανθρώπινης συμπεριφοράς (μοτίβα δραστηριότητας) και της ενεργοποίησης των θαυμαστών (απόθεση/ταφή τοποθεσίας).
(Α) Περίπου.400 ka: Κανένας άνθρωπος δεν μπορεί να ανιχνευθεί.Οι συνθήκες υγρασίας είναι παρόμοιες με τις σημερινές και η στάθμη της λίμνης είναι υψηλή.Ποικιλόμορφο, μη πυρίμαχο δενδρώδες κάλυμμα.(Β) Περίπου 100 ka: Δεν υπάρχει αρχαιολογικό αρχείο, αλλά η παρουσία ανθρώπων μπορεί να ανιχνευθεί μέσω της εισροής ξυλάνθρακα.Σε ξηρές λεκάνες απορροής εμφανίζονται εξαιρετικά ξηρές συνθήκες.Το υπόστρωμα είναι γενικά εκτεθειμένο και τα επιφανειακά ιζήματα είναι περιορισμένα.(Γ) Περίπου 85 έως 60 ka: Η στάθμη του νερού της λίμνης αυξάνεται με την αύξηση των βροχοπτώσεων.Η ύπαρξη των ανθρώπων μπορεί να ανακαλυφθεί μέσω της αρχαιολογίας μετά το 92 ka, και μετά το 70 ka, θα ακολουθήσει η καύση των ορεινών περιοχών και η επέκταση των προσχώσεων.Έχει προκύψει ένα λιγότερο ποικιλόμορφο, ανθεκτικό στη φωτιά σύστημα βλάστησης.(Δ) Περίπου 40 έως 20 ka: Η εισροή περιβαλλοντικού άνθρακα στη βόρεια λεκάνη έχει αυξηθεί.Ο σχηματισμός αλλουβιακών ανεμιστήρων συνεχίστηκε, αλλά άρχισε να εξασθενεί στο τέλος αυτής της περιόδου.Σε σύγκριση με το προηγούμενο ρεκόρ των 636 ka, η στάθμη της λίμνης παραμένει υψηλή και σταθερή.
Το Anthropocene αντιπροσωπεύει τη συσσώρευση συμπεριφορών οικοδόμησης θέσεων που αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια χιλιάδων ετών και η κλίμακα του είναι μοναδική για τους σύγχρονους Homo sapiens (1, 51).Στο σύγχρονο πλαίσιο, με την εισαγωγή της γεωργίας, τα ανθρωπογενή τοπία συνεχίζουν να υπάρχουν και να εντείνονται, αλλά είναι προεκτάσεις προτύπων που καθιερώθηκαν κατά το Πλειστόκαινο, παρά αποσυνδέσεις (52).Τα δεδομένα από το βόρειο Μαλάουι δείχνουν ότι η οικολογική μεταβατική περίοδος μπορεί να είναι παρατεταμένη, περίπλοκη και επαναλαμβανόμενη.Αυτή η κλίμακα μετασχηματισμού αντανακλά την περίπλοκη οικολογική γνώση των πρώιμων σύγχρονων ανθρώπων και απεικονίζει τη μεταμόρφωσή τους στο παγκόσμιο κυρίαρχο είδος μας σήμερα.
Σύμφωνα με το πρωτόκολλο που περιγράφεται από τους Thompson et al., επιτόπια έρευνα και καταγραφή αντικειμένων και χαρακτηριστικών λιθόστρωτων στην περιοχή έρευνας.(53).Η τοποθέτηση του λάκκου δοκιμής και η εκσκαφή του κύριου χώρου, συμπεριλαμβανομένης της μικρομορφολογίας και της δειγματοληψίας φυτόλιθων, ακολούθησε το πρωτόκολλο που περιγράφεται από τους Thompson et al.(18) και οι Wright et al.(19).Ο χάρτης του συστήματος γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) που βασίζεται στον χάρτη γεωλογικής έρευνας του Μαλάουι της περιοχής δείχνει μια σαφή συσχέτιση μεταξύ των κλινών Chitimwe και των αρχαιολογικών χώρων (Εικόνα S1).Το μεσοδιάστημα μεταξύ των γεωλογικών και αρχαιολογικών δοκιμών στην περιοχή Καρόνγκα είναι να ληφθεί το ευρύτερο αντιπροσωπευτικό δείγμα (Εικόνα S2).Η γεωμορφολογία, η γεωλογική ηλικία και οι αρχαιολογικές έρευνες του Karonga περιλαμβάνουν τέσσερις κύριες μεθόδους επιτόπιας έρευνας: πεζοσκοπικές έρευνες, αρχαιολογικούς λάκκους δοκιμών, γεωλογικούς λάκκους δοκιμών και λεπτομερείς ανασκαφές.Μαζί, αυτές οι τεχνικές επιτρέπουν τη δειγματοληψία της κύριας έκθεσης του κρεβατιού Chitimwe στα βόρεια, στο κέντρο και στα νότια της Karonga (Εικόνα S3).
Η επιτόπια έρευνα και καταγραφή αντικειμένων και χαρακτηριστικών λιθόστρωτων στην περιοχή έρευνας πεζών ακολούθησε το πρωτόκολλο που περιγράφεται από τους Thompson et al.(53).Αυτή η προσέγγιση έχει δύο βασικούς στόχους.Το πρώτο είναι να εντοπιστούν τα μέρη όπου έχουν διαβρωθεί τα πολιτιστικά κειμήλια και στη συνέχεια να τοποθετηθούν αρχαιολογικοί λάκκοι δοκιμών σε ανηφόρα σε αυτά τα μέρη για να αποκατασταθούν τα πολιτιστικά κειμήλια in situ από το θαμμένο περιβάλλον.Ο δεύτερος στόχος είναι να καταγραφεί επίσημα η κατανομή των αντικειμένων, τα χαρακτηριστικά τους και η σχέση τους με την πηγή των κοντινών λίθινων υλικών (53).Σε αυτό το έργο, μια ομάδα τριών ατόμων περπάτησε σε απόσταση 2 έως 3 μέτρων για συνολικά 147,5 γραμμικά χιλιόμετρα, διασχίζοντας τα περισσότερα από τα συρμένα κρεβάτια Chitimwe (Πίνακας S6).
Η εργασία επικεντρώθηκε πρώτα στα κρεβάτια Chitimwe για να μεγιστοποιήσει τα παρατηρούμενα δείγματα τεχνουργημάτων και, δεύτερον, επικεντρώθηκε σε μεγάλα γραμμικά τμήματα από την όχθη της λίμνης έως τα υψίπεδα που διασχίζουν διαφορετικές ιζηματογενείς μονάδες.Αυτό επιβεβαιώνει μια βασική παρατήρηση ότι τα τεχνουργήματα που βρίσκονται ανάμεσα στα δυτικά υψίπεδα και την όχθη της λίμνης σχετίζονται μόνο με την κοίτη Chitimwe ή πιο πρόσφατα ιζήματα του Ύστερου Πλειστόκαινου και του Ολόκαινου.Τα τεχνουργήματα που βρέθηκαν σε άλλα κοιτάσματα είναι εκτός τοποθεσίας, μεταφέρθηκαν από άλλα μέρη του τοπίου, όπως φαίνεται από την αφθονία, το μέγεθος και τον βαθμό της καιρικής τους διάβρωσης.
Ο αρχαιολογικός λάκκος δοκιμών στη θέση του και η ανασκαφή του κύριου χώρου, συμπεριλαμβανομένης της μικρομορφολογίας και της δειγματοληψίας φυτόλιθων, ακολούθησαν το πρωτόκολλο που περιγράφεται από τους Thompson et al.(18, 54) και οι Wright et al.(19, 55).Ο κύριος σκοπός είναι να κατανοήσουμε την υπόγεια κατανομή αντικειμένων και ιζημάτων σε σχήμα βεντάλιας στο ευρύτερο τοπίο.Τα τεχνουργήματα συνήθως θάβονται βαθιά σε όλα τα μέρη στα κρεβάτια Chitimwe, εκτός από τις άκρες, όπου η διάβρωση έχει αρχίσει να αφαιρεί την κορυφή του ιζήματος.Κατά τη διάρκεια της άτυπης έρευνας, δύο άτομα πέρασαν από τα κρεβάτια Chitimwe, τα οποία εμφανίζονταν ως χαρακτηριστικά χάρτη στον κυβερνητικό γεωλογικό χάρτη του Μαλάουι.Όταν αυτοί οι άνθρωποι αντιμετώπισαν τους ώμους του ιζήματος Chitimwe Bed, άρχισαν να περπατούν κατά μήκος της άκρης, όπου μπορούσαν να παρατηρήσουν τα αντικείμενα που είχαν διαβρωθεί από το ίζημα.Γέρνοντας τις εκσκαφές ελαφρά προς τα πάνω (3 έως 8 m) από τα ενεργά διαβρούμενα τεχνουργήματα, η ανασκαφή μπορεί να αποκαλύψει τη θέση τους επί τόπου σε σχέση με το ίζημα που τα περιέχει, χωρίς να απαιτείται εκτεταμένη εκσκαφή πλευρικά.Οι δοκιμαστικοί λάκκοι τοποθετούνται έτσι ώστε να απέχουν 200 έως 300 μέτρα από τον επόμενο πλησιέστερο λάκκο, καταγράφοντας έτσι τις αλλαγές στο ίζημα του κρεβατιού Chitimwe και τα τεχνουργήματα που περιέχει.Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο δοκιμαστικός λάκκος αποκάλυψε μια τοποθεσία που αργότερα έγινε χώρος ανασκαφών πλήρους κλίμακας.
Όλοι οι δοκιμαστικοί λάκκοι ξεκινούν με τετράγωνο 1 × 2 m, έχουν όψη βορρά-νότου και ανασκάπτονται σε αυθαίρετες μονάδες των 20 cm, εκτός εάν το χρώμα, η υφή ή το περιεχόμενο του ιζήματος αλλάξει σημαντικά.Καταγράψτε την ιζηματολογία και τις ιδιότητες του εδάφους όλων των ιζημάτων που ανασκάφηκαν, τα οποία περνούν ομοιόμορφα από ξηρό κόσκινο 5 mm.Εάν το βάθος εναπόθεσης συνεχίζει να υπερβαίνει το 0,8 έως 1 m, σταματήστε το σκάψιμο σε ένα από τα δύο τετραγωνικά μέτρα και συνεχίστε το σκάψιμο στο άλλο, σχηματίζοντας έτσι ένα «σκαλοπάτι» ώστε να μπορείτε να εισέλθετε σε βαθύτερα στρώματα με ασφάλεια.Στη συνέχεια, συνεχίστε την ανασκαφή έως ότου φτάσετε στο βράχο βάσης, τουλάχιστον 40 cm αρχαιολογικά αποστειρωμένων ιζημάτων είναι κάτω από τη συγκέντρωση των τεχνουργημάτων ή η ανασκαφή γίνει πολύ επισφαλής (βαθιά) για να συνεχιστεί.Σε ορισμένες περιπτώσεις, το βάθος εναπόθεσης πρέπει να επεκτείνει το λάκκο δοκιμής σε ένα τρίτο τετραγωνικό μέτρο και να εισέλθει στην τάφρο σε δύο βήματα.
Οι γεωλογικοί λάκκοι δοκιμών έχουν δείξει στο παρελθόν ότι τα κρεβάτια Chitimwe εμφανίζονται συχνά στους γεωλογικούς χάρτες λόγω του διακριτικού κόκκινου χρώματός τους.Όταν περιλαμβάνουν εκτεταμένα ρέματα και ιζήματα ποταμών και ιζήματα προσχωσιγενών ανεμιστήρων, δεν εμφανίζονται πάντα κόκκινα (19).Γεωλογία Ο λάκκος δοκιμής ανασκάφηκε ως ένας απλός λάκκος που σχεδιάστηκε για να αφαιρεί τα μικτά ανώτερα ιζήματα για να αποκαλύψει τα υπόγεια στρώματα των ιζημάτων.Αυτό είναι απαραίτητο επειδή η κοίτη Chitimwe έχει διαβρωθεί σε μια παραβολική πλαγιά και υπάρχουν ιζήματα που έχουν καταρρεύσει στην πλαγιά, τα οποία συνήθως δεν σχηματίζουν καθαρά φυσικά μέρη ή τομές.Επομένως, αυτές οι ανασκαφές είτε πραγματοποιήθηκαν στην κορυφή της κοίτης Chitimwe, πιθανώς υπήρχε υπόγεια επαφή μεταξύ της κοίτης Chitimwe και της πλειοκαινικής κοίτης Chiwondo κάτω, είτε πραγματοποιήθηκαν εκεί όπου έπρεπε να χρονολογηθούν τα ιζήματα της αναβαθμίδας του ποταμού (55).
Πραγματοποιούνται αρχαιολογικές ανασκαφές πλήρους κλίμακας σε μέρη που υπόσχονται μεγάλο αριθμό επιτόπιων συναρμολογήσεων πέτρινων εργαλείων, συνήθως με βάση δοκιμαστικούς λάκκους ή μέρη όπου μπορεί να δει κανείς μεγάλο αριθμό πολιτιστικών κειμηλίων να διαβρώνεται από την πλαγιά.Τα κύρια πολιτιστικά λείψανα που ανασκάφηκαν ανακτήθηκαν από ιζηματογενείς μονάδες που ανασκάφηκαν χωριστά σε τετράγωνο 1 × 1 m.Εάν η πυκνότητα των αντικειμένων είναι υψηλή, η μονάδα εκσκαφής είναι ένα στόμιο 10 ή 5 cm.Όλα τα προϊόντα πέτρας, τα απολιθωμένα οστά και η ώχρα σχεδιάστηκαν κατά τη διάρκεια κάθε μεγάλης ανασκαφής και δεν υπάρχει όριο μεγέθους.Το μέγεθος της οθόνης είναι 5mm.Εάν ανακαλυφθούν πολιτιστικά λείψανα κατά τη διαδικασία της ανασκαφής, θα τους εκχωρηθεί ένας μοναδικός αριθμός ανακάλυψης σχεδίου γραμμικού κώδικα και οι αριθμοί ανακάλυψης στην ίδια σειρά θα εκχωρηθούν στις φιλτραρισμένες ανακαλύψεις.Τα πολιτιστικά κειμήλια επισημαίνονται με μόνιμο μελάνι, τοποθετούνται σε σακούλες με ετικέτες δειγμάτων και συσκευάζονται μαζί με άλλα πολιτιστικά κειμήλια από το ίδιο υπόβαθρο.Μετά από ανάλυση, όλα τα πολιτιστικά κειμήλια φυλάσσονται στο Πολιτιστικό και Μουσειακό Κέντρο Καρόνγκα.
Όλες οι ανασκαφές γίνονται σύμφωνα με φυσικά στρώματα.Αυτά υποδιαιρούνται σε σούβλες και το πάχος της σούβλας εξαρτάται από την πυκνότητα του τεχνουργήματος (για παράδειγμα, εάν η πυκνότητα του τεχνουργήματος είναι χαμηλή, το πάχος της σούβλας θα είναι υψηλό).Δεδομένα φόντου (για παράδειγμα, ιδιότητες ιζήματος, σχέσεις φόντου και παρατηρήσεις παρεμβολών και πυκνότητας τεχνουργημάτων) καταγράφονται στη βάση δεδομένων της Access.Όλα τα δεδομένα συντεταγμένων (για παράδειγμα, ευρήματα που σχεδιάζονται σε τμήματα, υψόμετρο περιβάλλοντος, τετράγωνες γωνίες και δείγματα) βασίζονται σε συντεταγμένες Universal Transverse Mercator (UTM) (WGS 1984, Zone 36S).Στην κύρια τοποθεσία, όλα τα σημεία καταγράφονται χρησιμοποιώντας έναν συνολικό σταθμό Nikon Nivo C series 5″, ο οποίος είναι χτισμένος σε ένα τοπικό δίκτυο όσο το δυνατόν πιο κοντά στα βόρεια του UTM.Η θέση της βορειοδυτικής γωνίας κάθε θέσης εκσκαφής και η θέση κάθε θέσης εκσκαφής Η ποσότητα του ιζήματος δίνεται στον Πίνακα S5.
Το τμήμα των χαρακτηριστικών ιζηματολογίας και εδαφολογικής επιστήμης όλων των ανασκαφικών μονάδων καταγράφηκε χρησιμοποιώντας το Πρόγραμμα Κατηγορίας Γεωργικού Τμήματος των Ηνωμένων Πολιτειών (56).Οι ιζηματογενείς μονάδες καθορίζονται με βάση το μέγεθος των κόκκων, τη γωνιότητα και τα χαρακτηριστικά στρώσης.Σημειώστε τα μη φυσιολογικά εγκλείσματα και διαταραχές που σχετίζονται με τη μονάδα ιζήματος.Η ανάπτυξη του εδάφους καθορίζεται από τη συσσώρευση σεσκιοξειδίου ή ανθρακικού σε υπόγειο έδαφος.Οι υπόγειες καιρικές συνθήκες (για παράδειγμα, οξειδοαναγωγή, σχηματισμός υπολειπόμενων οζιδίων μαγγανίου) καταγράφονται επίσης συχνά.
Το σημείο συλλογής των δειγμάτων OSL προσδιορίζεται με βάση την εκτίμηση ποια πρόσωπα μπορεί να παράγουν την πιο αξιόπιστη εκτίμηση της ηλικίας ταφής των ιζημάτων.Στη θέση δειγματοληψίας, σκάφτηκαν τάφροι για να αποκαλυφθεί το εγγενές ιζηματογενές στρώμα.Συλλέξτε όλα τα δείγματα που χρησιμοποιούνται για χρονολόγηση OSL εισάγοντας έναν αδιαφανή χαλύβδινο σωλήνα (διάμετρος περίπου 4 cm και μήκος περίπου 25 cm) στο προφίλ ιζήματος.
Η χρονολόγηση OSL μετρά το μέγεθος της ομάδας των παγιδευμένων ηλεκτρονίων σε κρυστάλλους (όπως χαλαζία ή άστριο) λόγω της έκθεσης σε ιονίζουσα ακτινοβολία.Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ακτινοβολίας προέρχεται από τη διάσπαση ραδιενεργών ισοτόπων στο περιβάλλον και μια μικρή ποσότητα πρόσθετων συστατικών στα τροπικά γεωγραφικά πλάτη εμφανίζεται με τη μορφή κοσμικής ακτινοβολίας.Τα συλλαμβανόμενα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται όταν ο κρύσταλλος εκτεθεί στο φως, το οποίο συμβαίνει κατά τη μεταφορά (γεγονός μηδενισμού) ή στο εργαστήριο, όπου ο φωτισμός εμφανίζεται σε έναν αισθητήρα που μπορεί να ανιχνεύσει φωτόνια (για παράδειγμα, ένας σωλήνας φωτοπολλαπλασιαστή ή μια κάμερα με φορτισμένο συσκευή σύζευξης) Το κάτω μέρος εκπέμπει όταν το ηλεκτρόνιο επιστρέφει στη θεμελιώδη κατάσταση.Τα σωματίδια χαλαζία με μέγεθος μεταξύ 150 και 250 μm διαχωρίζονται με κοσκίνισμα, επεξεργασία με οξύ και διαχωρισμό πυκνότητας και χρησιμοποιούνται ως μικρά δείγματα (<100 σωματίδια) τοποθετημένα στην επιφάνεια μιας πλάκας αλουμινίου ή τρυπημένα σε πηγάδι 300 x 300 mm. τα σωματίδια αναλύονται σε λεκάνη αλουμινίου.Η θαμμένη δόση υπολογίζεται συνήθως χρησιμοποιώντας μια μέθοδο αναγέννησης ενός κλάσματος (57).Εκτός από την αξιολόγηση της δόσης ακτινοβολίας που λαμβάνουν οι κόκκοι, η χρονολόγηση OSL απαιτεί επίσης την εκτίμηση του ρυθμού δόσης μετρώντας τη συγκέντρωση ραδιονουκλεϊδίων στο ίζημα του συλλεγόμενου δείγματος χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία γάμμα ή ανάλυση ενεργοποίησης νετρονίων και προσδιορίζοντας το δείγμα αναφοράς κοσμικής δόσης Θέση και βάθος ταφή.Ο τελικός προσδιορισμός της ηλικίας επιτυγχάνεται με διαίρεση της δόσης ταφής με τον ρυθμό δόσης.Ωστόσο, όταν υπάρχει αλλαγή στη δόση που μετράται από έναν μόνο κόκκο ή ομάδα κόκκων, απαιτείται ένα στατιστικό μοντέλο για τον προσδιορισμό της κατάλληλης θαμμένης δόσης που θα χρησιμοποιηθεί.Η θαμμένη δόση υπολογίζεται εδώ χρησιμοποιώντας το μοντέλο της κεντρικής εποχής, στην περίπτωση χρονολόγησης μεμονωμένου δείγματος ή στην περίπτωση χρονολόγησης ενός σωματιδίου, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο πεπερασμένου μείγματος (58).
Τρία ανεξάρτητα εργαστήρια πραγματοποίησαν ανάλυση OSL για αυτή τη μελέτη.Οι λεπτομερείς μεμονωμένες μέθοδοι για κάθε εργαστήριο φαίνονται παρακάτω.Γενικά, χρησιμοποιούμε τη μέθοδο αναγεννητικής δόσης για να εφαρμόσουμε χρονολόγηση OSL σε μικρά δείγματα (δεκάδες κόκκοι) αντί να χρησιμοποιήσουμε ανάλυση ενός κόκκου.Αυτό συμβαίνει επειδή κατά τη διάρκεια του πειράματος αναγεννητικής ανάπτυξης, ο ρυθμός ανάκτησης ενός μικρού δείγματος είναι χαμηλός (<2%) και το σήμα OSL δεν είναι κορεσμένο στο φυσικό επίπεδο σήματος.Η διεργαστηριακή συνέπεια του προσδιορισμού της ηλικίας, η συνέπεια των αποτελεσμάτων εντός και μεταξύ των δοκιμασμένων στρωματογραφικών προφίλ και η συνέπεια με τη γεωμορφολογική ερμηνεία της ηλικίας 14 C των ανθρακικών πετρωμάτων είναι η κύρια βάση για αυτήν την αξιολόγηση.Κάθε εργαστήριο αξιολόγησε ή εφάρμοσε μια ενιαία συμφωνία κόκκων, αλλά ανεξάρτητα προσδιόρισε ότι δεν ήταν κατάλληλο για χρήση σε αυτή τη μελέτη.Οι λεπτομερείς μέθοδοι και τα πρωτόκολλα ανάλυσης που ακολουθούνται από κάθε εργαστήριο παρέχονται στα συμπληρωματικά υλικά και μεθόδους.
Τα τεχνουργήματα πέτρας που ανακτήθηκαν από ελεγχόμενες ανασκαφές (BRU-I, CHA-I, CHA-II και CHA-III, MGD-I, MGD-II και MGD-III και SS-I) βασίζονται στο μετρικό σύστημα και την ποιότητα Χαρακτηριστικά.Μετρήστε το βάρος και το μέγιστο μέγεθος κάθε τεμαχίου εργασίας (χρησιμοποιώντας μια ψηφιακή ζυγαριά για τη μέτρηση του βάρους είναι 0,1 g, χρησιμοποιώντας ψηφιακό παχύμετρο Mitutoyo για τη μέτρηση όλων των διαστάσεων είναι 0,01 mm).Όλα τα πολιτιστικά κειμήλια ταξινομούνται επίσης ανάλογα με τις πρώτες ύλες (χαλαζίας, χαλαζίτης, πυριτόλιθος, κ.λπ.), το μέγεθος των κόκκων (λεπτό, μεσαίο, χοντρό), την ομοιομορφία μεγέθους κόκκων, το χρώμα, τον τύπο και την κάλυψη του φλοιού, τη διάβρωση/στρογγυλοποίηση άκρων και την τεχνική ποιότητα (πλήρες ή κατακερματισμένοι) Πυρήνες ή νιφάδες, νιφάδες/γωνιακά κομμάτια, πέτρες σφύρας, χειροβομβίδες και άλλα).
Ο πυρήνας μετριέται κατά το μέγιστο μήκος του.μέγιστο πλάτος?Το πλάτος είναι 15%, 50% και 85% του μήκους.μέγιστο πάχος?το πάχος είναι 15%, 50% και 85% του μήκους.Πραγματοποιήθηκαν επίσης μετρήσεις για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων όγκου του πυρήνα των ημισφαιρικών ιστών (ακτινωτών και Levallois).Τόσο οι άθικτοι όσο και οι σπασμένοι πυρήνες ταξινομούνται σύμφωνα με τη μέθοδο επαναφοράς (μονής πλατφόρμας ή πολλαπλών πλατφορμών, ακτινωτών, Levallois, κ.λπ.) και οι λεπιώδεις ουλές υπολογίζονται σε ≥15 mm και ≥20% του μήκους του πυρήνα.Οι πυρήνες με 5 ή λιγότερες ουλές 15 mm ταξινομούνται ως "τυχαίοι".Καταγράφεται η φλοιώδης κάλυψη ολόκληρης της επιφάνειας του πυρήνα και η σχετική φλοιώδης κάλυψη κάθε πλευράς καταγράφεται στον πυρήνα του ημισφαιρικού ιστού.
Το φύλλο μετριέται κατά το μέγιστο μήκος του.μέγιστο πλάτος?Το πλάτος είναι 15%, 50% και 85% του μήκους.μέγιστο πάχος?το πάχος είναι 15%, 50% και 85% του μήκους.Περιγράψτε τα θραύσματα σύμφωνα με τα υπόλοιπα μέρη (εγγύς, μεσαίο, άπω, χωρισμένο στα δεξιά και χωρισμένο στα αριστερά).Η επιμήκυνση υπολογίζεται διαιρώντας το μέγιστο μήκος με το μέγιστο πλάτος.Μετρήστε το πλάτος, το πάχος και τη γωνία της εξωτερικής πλατφόρμας της άθικτης φέτας και των εγγύτερων θραυσμάτων της και ταξινομήστε τις πλατφόρμες ανάλογα με το βαθμό προετοιμασίας.Καταγράψτε την κάλυψη και τη θέση του φλοιού σε όλες τις φέτες και τα θραύσματα.Οι απομακρυσμένες άκρες ταξινομούνται ανάλογα με τον τύπο απόληξης (φτερό, μεντεσέ και άνω περόνη).Στην πλήρη φέτα, καταγράψτε τον αριθμό και την κατεύθυνση της ουλής στην προηγούμενη φέτα.Όταν αντιμετωπιστεί, καταγράψτε τη θέση τροποποίησης και την επεμβατικότητα σύμφωνα με το πρωτόκολλο που καθιέρωσε ο Clarkson (59).Ξεκίνησαν σχέδια ανακαίνισης για τους περισσότερους συνδυασμούς ανασκαφών για την αξιολόγηση των μεθόδων αποκατάστασης και της ακεραιότητας της εναπόθεσης του χώρου.
Τα τεχνουργήματα πέτρας που ανακτήθηκαν από τους λάκκους δοκιμής (CS-TP1-21, SS-TP1-16 και NGA-TP1-8) περιγράφονται σύμφωνα με ένα απλούστερο σχήμα από την ελεγχόμενη εκσκαφή.Για κάθε τεχνούργημα, καταγράφηκαν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: πρώτη ύλη, μέγεθος σωματιδίων, κάλυψη φλοιού, βαθμός μεγέθους, καιρικές συνθήκες/φθορές στα άκρα, τεχνικά στοιχεία και διατήρηση θραυσμάτων.Καταγράφονται περιγραφικές σημειώσεις για τα διαγνωστικά χαρακτηριστικά των νιφάδων και των πυρήνων.
Πλήρεις όγκοι ιζημάτων κόπηκαν από εκτεθειμένα τμήματα σε ανασκαφές και γεωλογικές τάφρες.Αυτές οι πέτρες στερεώθηκαν επιτόπου με γύψινες επιδέσμους ή χαρτί υγείας και ταινία συσκευασίας και στη συνέχεια μεταφέρθηκαν στο Εργαστήριο Γεωλογικής Αρχαιολογίας του Πανεπιστημίου του Tubingen στη Γερμανία.Εκεί, το δείγμα ξηραίνεται στους 40°C για τουλάχιστον 24 ώρες.Στη συνέχεια ωριμάζουν υπό κενό, χρησιμοποιώντας ένα μείγμα μη προωθημένης πολυεστερικής ρητίνης και στυρενίου σε αναλογία 7:3.Το υπεροξείδιο μεθυλαιθυλοκετόνης χρησιμοποιείται ως καταλύτης, μίγμα ρητίνης-στυρενίου (3 έως 5 ml/l).Μόλις το μείγμα της ρητίνης πήξει, θερμάνετε το δείγμα στους 40°C για τουλάχιστον 24 ώρες για να σκληρύνει πλήρως το μείγμα.Χρησιμοποιήστε ένα πριόνι πλακιδίων για να κόψετε το σκληρυμένο δείγμα σε κομμάτια 6 × 9 cm, κολλήστε τα σε μια γυάλινη πλάκα και τρίψτε τα σε πάχος 30 μm.Οι φέτες που προέκυψαν σαρώθηκαν χρησιμοποιώντας έναν επίπεδο σαρωτή και αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας επίπεδο πολωμένο φως, σταυροπολωμένο φως, λοξό προσπίπτον φως και μπλε φθορισμό με γυμνό μάτι και μεγέθυνση (×50 έως ×200).Η ορολογία και η περιγραφή των λεπτών τομών ακολουθεί τις οδηγίες που δημοσιεύθηκαν από τους Stoops (60) και Courty et al.(61).Οι ανθρακικοί όζοι σχηματισμού εδάφους που συλλέγονται από βάθος > 80 cm κόβονται στη μέση έτσι ώστε να μπορούν να εμποτιστούν τα μισά και να εκτελεστούν σε λεπτές φέτες (4,5 × 2,6 cm) χρησιμοποιώντας τυπικό στερεοσκοπικό μικροσκόπιο και πετρογραφικό μικροσκόπιο και ερευνητικό μικροσκόπιο καθοδωφωταύγειας (CL). .Ο έλεγχος των ανθρακικών τύπων είναι πολύ προσεκτικός, γιατί ο σχηματισμός ανθρακικού άλατος που σχηματίζει εδάφους σχετίζεται με τη σταθερή επιφάνεια, ενώ ο σχηματισμός ανθρακικών υπόγειων υδάτων είναι ανεξάρτητος από την επιφάνεια ή το έδαφος.
Τα δείγματα τρυπήθηκαν από την επιφάνεια κοπής των ανθρακικών όζων που σχηματίζουν το έδαφος και μειώθηκαν στο μισό για διάφορες αναλύσεις.Η FS χρησιμοποίησε τα τυπικά στερεοσκοπικά και πετρογραφικά μικροσκόπια της Ομάδας Εργασίας Γεωαρχαιολογίας και το μικροσκόπιο CL της Ομάδας Εργασίας Πειραματικής Ορυκτολογίας για να μελετήσει τις λεπτές φέτες, οι οποίες βρίσκονται και οι δύο στο Tübingen της Γερμανίας.Τα υποδείγματα χρονολόγησης με ραδιενεργό άνθρακα τρυπήθηκαν με τρυπάνια ακριβείας από καθορισμένη περιοχή ηλικίας περίπου 100 ετών.Το άλλο μισό των οζιδίων έχει διάμετρο 3 mm για να αποφευχθούν περιοχές με καθυστερημένη ανακρυστάλλωση, πλούσια ορυκτά εγκλείσματα ή μεγάλες αλλαγές στο μέγεθος των κρυστάλλων ασβεστίτη.Δεν μπορεί να ακολουθηθεί το ίδιο πρωτόκολλο για τα δείγματα MEM-5038, MEM-5035 και MEM-5055 A.Αυτά τα δείγματα επιλέγονται από δείγματα χαλαρού ιζήματος και είναι πολύ μικρά για να κοπούν στη μέση για λεπτή τομή.Ωστόσο, πραγματοποιήθηκαν μελέτες λεπτής τομής στα αντίστοιχα μικρομορφολογικά δείγματα παρακείμενων ιζημάτων (συμπεριλαμβανομένων των ανθρακικών όζων).
Υποβάλαμε δείγματα χρονολόγησης 14C στο Κέντρο Εφαρμοσμένης Ισοτοπικής Έρευνας (CAIS) στο Πανεπιστήμιο της Γεωργίας, Αθήνα, ΗΠΑ.Το ανθρακικό δείγμα αντιδρά με 100% φωσφορικό οξύ σε κενό δοχείο αντίδρασης για να σχηματίσει CO2.Καθαρισμός σε χαμηλή θερμοκρασία δειγμάτων CO2 από άλλα προϊόντα αντίδρασης και καταλυτική μετατροπή σε γραφίτη.Η αναλογία γραφίτη 14C/13C μετρήθηκε χρησιμοποιώντας φασματόμετρο μάζας επιταχυντή 0,5 MeV.Συγκρίνετε την αναλογία δείγματος με την αναλογία που μετρήθηκε με το πρότυπο οξαλικού οξέος Ι (NBS SRM 4990).Το μάρμαρο Carrara (IAEA C1) χρησιμοποιείται ως φόντο και η τραβερτίνη (IAEA C2) χρησιμοποιείται ως δευτερεύον πρότυπο.Το αποτέλεσμα εκφράζεται ως ποσοστό του σύγχρονου άνθρακα και η αναφερόμενη μη βαθμονομημένη ημερομηνία δίνεται σε έτη ραδιενεργού άνθρακα (BP έτη) πριν από το 1950, χρησιμοποιώντας χρόνο ημιζωής 14 C 5568 χρόνια.Το σφάλμα αναφέρεται ως 1-σ και αντικατοπτρίζει στατιστικό και πειραματικό σφάλμα.Με βάση την τιμή δ13C που μετρήθηκε με φασματομετρία μάζας αναλογίας ισοτόπων, ο C. Wissing of the Biogeology Laboratory στο Tubingen, Γερμανία, ανέφερε την ημερομηνία κλασματοποίησης ισοτόπων, εκτός από το UGAMS-35944r που μετρήθηκε στο CAIS.Το δείγμα 6887Β αναλύθηκε εις διπλούν.Για να το κάνετε αυτό, τρυπήστε ένα δεύτερο υποδείγμα από το οζίδιο (UGAMS-35944r) από την περιοχή δειγματοληψίας που υποδεικνύεται στην επιφάνεια κοπής.Η καμπύλη βαθμονόμησης INTCAL20 (Πίνακας S4) (62) που εφαρμόστηκε στο νότιο ημισφαίριο χρησιμοποιήθηκε για τη διόρθωση της ατμοσφαιρικής κλασματοποίησης όλων των δειγμάτων στους 14 C έως 2-σ.