Moderne Homo sapiens har deltaget i et stort antal økosystemtransformationer, men det er svært at opdage oprindelsen eller de tidlige konsekvenser af disse adfærd.Arkæologi, geokronologi, geomorfologi og palæo-miljødata fra det nordlige Malawi dokumenterer det skiftende forhold mellem tilstedeværelsen af ​​foderhøstere, økosystemorganisation og alluvial viftedannelse i den sene pleistocæn.Efter omkring det 20. århundrede blev der dannet et tæt system af mesolitiske artefakter og alluviale vifter.For 92.000 år siden, i det palæo-økologiske miljø, var der ingen analog i den tidligere 500.000-årige rekord.Arkæologiske data og principielle koordinatanalyser viser, at tidlige menneskeskabte brande lempede sæsonbestemte begrænsninger for antændelse, hvilket påvirkede vegetationssammensætning og erosion.Dette, kombineret med klimadrevne nedbørsændringer, førte til sidst til en økologisk overgang til det tidlige præ-landbrugs kunstige landskab.
Moderne mennesker er stærke fortalere for økosystemtransformation.I tusinder af år har de ændret miljøet i vid udstrækning og med vilje, hvilket har sat gang i debat om, hvornår og hvordan det første menneskedominerede økosystem opstod (1).Flere og flere arkæologiske og etnografiske beviser viser, at der er et stort antal rekursive interaktioner mellem fodergængere og deres miljø, hvilket indikerer, at disse adfærd er grundlaget for vores arts evolution (2-4).Fossile og genetiske data indikerer, at Homo sapiens eksisterede i Afrika for cirka 315.000 år siden (ka).Arkæologiske data viser, at kompleksiteten af ​​adfærd, der forekommer på tværs af kontinentet, er steget betydeligt i de seneste omkring 300 til 200 ka spænd.Slutningen af ​​Pleistocæn (Chibanian) (5).Siden vores fremkomst som art, er mennesker begyndt at stole på teknologisk innovation, sæsonbestemte arrangementer og komplekst socialt samarbejde for at trives.Disse egenskaber gør os i stand til at drage fordel af tidligere ubeboede eller ekstreme miljøer og ressourcer, så i dag er mennesker den eneste pan-globale dyreart (6).Ild spillede en nøglerolle i denne transformation (7).
Biologiske modeller indikerer, at tilpasningsevnen til kogt mad kan spores tilbage til mindst 2 millioner år siden, men det var først i slutningen af ​​Mellem-Pleistocæn, at konventionelle arkæologiske beviser for brandkontrol dukkede op (8).Havkernen med støvregistreringer fra et stort område af det afrikanske kontinent viser, at toppen af ​​elementært kulstof i de seneste millioner af år dukkede op efter omkring 400 ka, hovedsageligt under overgangen fra mellemistid til istid, men også forekom under holocæn (9).Dette viser, at før omkring 400 ka var brande i Afrika syd for Sahara ikke almindelige, og menneskelige bidrag var betydelige i Holocæn (9).Ild er et redskab, der bruges af hyrder i hele holocæn til at dyrke og vedligeholde græsarealer (10).Det er dog mere kompliceret at opdage baggrunden og den økologiske virkning af jæger-samleres brug af ild i det tidlige Pleistocæn (11).
Ild kaldes et ingeniørværktøj til ressourcemanipulation i både etnografi og arkæologi, herunder forbedring af levebrødsafkast eller ændring af råmaterialer.Disse aktiviteter er normalt relateret til offentlig planlægning og kræver en masse økologisk viden (2, 12, 13).Landskabsbrande gør det muligt for jæger-samlere at jage bytte væk, bekæmpe skadedyr og øge habitatproduktiviteten (2).Brand på stedet fremmer madlavning, opvarmning, rovdyrforsvar og social samhørighed (14).I hvor høj grad jæger-samlerbrande kan rekonfigurere landskabets komponenter, såsom strukturen af ​​det økologiske samfund og topografien, er dog meget tvetydig (15, 16).
Uden forældede arkæologiske og geomorfologiske data og kontinuerlige miljøregistreringer fra flere steder er det problematisk at forstå udviklingen af ​​menneskeskabte økologiske ændringer.Langsigtede søaflejringer fra Great Rift Valley i det sydlige Afrika, kombineret med gamle arkæologiske optegnelser i området, gør det til et sted at undersøge de økologiske påvirkninger forårsaget af Pleistocæn.Her beretter vi om arkæologien og geomorfologien i et omfattende stenalderlandskab i det sydlige centrale Afrika.Derefter kædede vi det sammen med paleo-miljødata, der spænder over >600 ka for at bestemme de tidligste koblingsbeviser for menneskelig adfærd og økosystemtransformation i forbindelse med menneskeskabte brande.
Vi leverede en tidligere urapporteret aldersgrænse for Chitimwe-sengen i Karonga-distriktet, der ligger i den nordlige ende af den nordlige del af Malawi i den sydlige afrikanske Rift Valley (Figur 1) (17).Disse bede er sammensat af rødjordsalluviale vifter og flodsedimenter, der dækker omkring 83 kvadratkilometer, indeholder millioner af stenprodukter, men ingen bevarede organiske rester, såsom knogler (Supplerende tekst) (18).Vores optisk exciterede lys (OSL) data fra jordrekorden (Figur 2 og tabeller S1 til S3) ændrede Chitimwe-sengens alder til det sene pleistocæn, og den ældste alder for aktivering af alluvial vifte og stenalderbegravelse er omkring 92 ka ( 18, 19).Det alluviale lag og floden Chitimwe dækker søerne og floderne i Pliocæn-Pleistocæn Chiwondo-laget fra en lavvinklet uoverensstemmelse (17).Disse aflejringer er placeret i forkastningskilen langs kanten af ​​søen.Deres konfiguration indikerer interaktionen mellem fluktuationer i søniveau og aktive forkastninger, der strækker sig ind i Pliocæn (17).Selvom tektonisk påvirkning kan have påvirket den regionale topografi og piemonteskråningen i lang tid, kan forkastningsaktiviteten i dette område være aftaget siden Mellem-Pleistocæn (20).Efter ~800 ka og indtil kort efter 100 ka er Malawisøens hydrologi hovedsageligt drevet af klimaet (21).Derfor er ingen af ​​disse den eneste forklaring på dannelsen af ​​alluviale vifter i det sene pleistocæn (22).
(A) Placeringen af ​​den afrikanske station i forhold til moderne nedbør (stjerne);blåt er vådere og rødt er tørrere (73);boksen til venstre viser Lake Malawi og de omkringliggende områder MAL05-2A og MAL05-1B Placeringen af ​​/1C-kernen (lilla prik), hvor Karonga-området er fremhævet som en grøn omrids, og placeringen af ​​Luchamange-sengen er fremhævet som en hvid kasse.(B) Den nordlige del af Malawi-bassinet, der viser bakketopografien i forhold til MAL05-2A-kernen, den resterende Chitimwe-seng (brun plet) og udgravningsstedet for Malawi Early Mesolithic Project (MEMSAP) (gul prik) );CHA, Chaminade;MGD, landsbyen Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara South;VIN, litterært biblioteksbillede;WW, Beluga.
OSL-centeralder (rød linje) og fejlområde på 1-σ (25 % grå), alle OSL-aldre relateret til forekomsten af ​​in situ artefakter i Karonga.Alder i forhold til de seneste 125 ka-data viser (A) kernedensitetsestimater af alle OSL-aldre fra alluviale viftesedimenter, hvilket indikerer sedimentær/alluvial vifteakkumulering (cyan) og søvandstandsrekonstruktion baseret på karakteristiske værdier for principal komponentanalyse (PCA) Aquatic fossiler og autentiske mineraler (21) (blå) fra MAL05-1B/1C kernen.(B) Fra MAL05-1B/1C-kernen (sort, en værdi tæt på 7000 med en stjerne) og MAL05-2A-kernen (grå), normaliseres antallet af makromolekylært kulstof pr. gram af sedimentationshastigheden.(C) Margalef artsrigdomsindeks (Dmg) fra MAL05-1B/1C kerne fossil pollen.(D) Procentdel af fossilt pollen fra Compositae, miombo-skov og Olea europaea, og (E) Procentdel af fossilt pollen fra Poaceae og Podocarpus.Alle pollendata er fra MAL05-1B/1C-kernen.Tallene øverst henviser til de individuelle OSL-prøver, der er beskrevet i tabel S1 til S3.Forskellen i datatilgængelighed og opløsning skyldes forskellige samplingsintervaller og materialetilgængelighed i kernen.Figur S9 viser to makrokulstofregistreringer konverteret til z-scores.
(Chitimwe) Landskabsstabiliteten efter viftedannelse er angivet ved dannelsen af ​​rød jord og jorddannende karbonater, som dækker de vifteformede sedimenter i hele undersøgelsesområdet (Supplerende tekst og tabel S4).Dannelsen af ​​sen pleistocæn alluviale fans i Lake Malawi-bassinet er ikke begrænset til Karonga-området.Omkring 320 kilometer sydøst for Mozambique begrænser den terrestriske kosmogene nukliddybdeprofil af 26Al og 10Be dannelsen af ​​Luchamange-bedet af alluvial rød jord til 119 til 27 ka (23).Denne omfattende aldersbegrænsning er i overensstemmelse med vores OSL-kronologi for den vestlige del af Malawi-søen og indikerer udvidelsen af ​​regionale alluviale fans i den sene pleistocæn.Dette understøttes af data fra søkerneregistreringen, som indikerer, at den højere sedimentationshastighed ledsages af omkring 240 ka, som har en særlig høj værdi ved ca.130 og 85 ka (tillægstekst) (21).
Det tidligste bevis på menneskelig bosættelse i dette område er relateret til Chitimwe-sedimenterne identificeret ved ~92 ± 7 ka.Dette resultat er baseret på 605 m3 udgravede sedimenter fra 14 subcentimeter rumkontrol arkæologiske udgravninger og 147 m3 sedimenter fra 46 arkæologiske forsøgsgrave, kontrolleret lodret til 20 cm og horisontalt styret til 2 meter (Supplerende tekst og figur S1 til S3) Derudover undersøgte vi også 147,5 kilometer, arrangerede 40 geologiske testgrave og analyserede mere end 38.000 kulturlevn fra 60 af dem (Tabel S5 og S6) (18).Disse omfattende undersøgelser og udgravninger tyder på, at selvom oldtidsmennesker inklusive tidlige moderne mennesker kan have levet i området for omkring 92 ka siden, bevarede akkumuleringen af ​​sedimenter forbundet med stigningen og derefter stabiliseringen af ​​Malawisøen ikke arkæologiske beviser, før Form Chitimwe-sengen.
Arkæologiske data understøtter den konklusion, at i det sene kvartær eksisterede den vifteformede ekspansion og menneskelige aktiviteter i det nordlige Malawi i stort antal, og kulturlevnene tilhørte de typer af andre dele af Afrika, der var relateret til tidlige moderne mennesker.De fleste artefakter er lavet af kvartsit eller kvarts flodsten med radial, Levallois, platform og tilfældig kernereduktion (Figur S4).Morfologiske diagnostiske artefakter tilskrives hovedsageligt den mesolithic Age (MSA)-specifikke Levallois-type teknik, som har været mindst omkring 315 ka i Afrika hidtil (24).Det øverste Chitimwe-bed varede indtil det tidlige holocæne, og indeholdt sparsomt udbredte begivenheder fra sen stenalder, og det viste sig at være relateret til de sene pleistocæne og holocæne jæger-samlere i hele Afrika.I modsætning hertil er traditioner med stenredskaber (såsom store skæreværktøjer), der normalt forbindes med det tidlige mellem-pleistocæne, sjældne.Hvor disse fandt sted, blev de fundet i MSA-holdige sedimenter i det sene Pleistocæn, ikke i de tidlige stadier af aflejring (tabel S4) (18).Selvom stedet eksisterede ved ~92 ka, fandt den mest repræsentative periode for menneskelig aktivitet og alluvial vifteaflejring sted efter ~70 ka, veldefineret af et sæt OSL-aldre (figur 2).Vi bekræftede dette mønster med 25 offentliggjorte og 50 tidligere upublicerede OSL-aldre (figur 2 og tabeller S1 til S3).Disse indikerer, at ud af i alt 75 aldersbestemmelser blev 70 indvundet fra sedimenter efter cirka 70 ka.Figur 2 viser de 40 aldre forbundet med in-situ MSA-artefakter i forhold til de vigtigste paleo-miljøindikatorer offentliggjort fra midten af ​​MAL05-1B/1C centralbassinet (25) og det tidligere upublicerede MAL05-2A nordlige bassincenter af søen.Trækul (ved siden af ​​blæseren, der producerer OSL-alderen).
Ved at bruge friske data fra arkæologiske udgravninger af phytoliths og jordmikromorfologi, såvel som offentlige data om fossilt pollen, store trækul, akvatiske fossiler og autentiske mineraler fra kernen af ​​Malawi Lake Drilling Project, rekonstruerede vi MSA's menneskelige forhold til Lake Malawi.Optager klima- og miljøforholdene i samme periode (21).De to sidstnævnte midler er hovedgrundlaget for at rekonstruere relative sødybder tilbage til mere end 1200 ka (21) og matches med pollen- og makrocarbonprøver indsamlet fra samme sted i kernen af ​​~636 ka (25) tidligere .De længste kerner (MAL05-1B og MAL05-1C; henholdsvis 381 og 90 m) blev indsamlet omkring 100 kilometer sydøst for det arkæologiske projektområde.En kort kerne (MAL05-2A; 41 m) blev indsamlet omkring 25 kilometer øst for North Rukulu-floden (Figur 1).MAL05-2A-kernen afspejler de terrestriske paleo-miljøforhold i Kalunga-området, mens MAL05-1B/1C-kernen ikke modtager direkte flodinput fra Kalunga, så den bedre kan afspejle de regionale forhold.
Afsætningshastigheden registreret i MAL05-1B/1C kompositborekernen startede fra 240 ka og steg fra den langsigtede gennemsnitlige værdi på 0,24 til 0,88 m/ka (figur S5).Den initiale stigning er relateret til ændringer i det orbitalmodulerede sollys, som vil forårsage højamplitudeændringer i søniveauet i dette interval (25).Men når den orbitale excentricitet falder efter 85 ka, og klimaet er stabilt, er nedsynkningsraten stadig høj (0,68 m/ka).Dette faldt sammen med den terrestriske OSL-rekord, som viste omfattende beviser for alluvial vifteudvidelse efter omkring 92 ka, og var i overensstemmelse med modtagelighedsdataene, der viste en positiv korrelation mellem erosion og brand efter 85 ka (Supplerende tekst og tabel S7).I lyset af fejlområdet for den tilgængelige geokronologiske kontrol er det umuligt at bedømme, om dette sæt af relationer udvikler sig langsomt fra fremskridt i den rekursive proces eller bryder hurtigt ud, når det når et kritisk punkt.Ifølge den geofysiske model for bassinudvikling, siden Mellem-Pleistocæn (20), er sprækkeforlængelsen og tilhørende nedsynkning aftaget, så det er ikke hovedårsagen til den omfattende viftedannelsesproces, som vi hovedsageligt bestemte efter 92 ka.
Siden Mellem-Pleistocæn har klima været den vigtigste kontrollerende faktor for vandstanden i søen (26).Konkret lukkede hævningen af ​​det nordlige bassin en eksisterende udgang.800 ka for at uddybe søen, indtil den når tærskelhøjden for den moderne udgang (21).Beliggende i den sydlige ende af søen gav dette udløb en øvre grænse for søens vandstand i våde intervaller (også i dag), men tillod bassinet at lukke, da søens vandstand faldt i tørre perioder (27).Rekonstruktionen af ​​søniveauet viser de skiftende tørre og våde cyklusser i de sidste 636 ka.Ifølge beviser fra fossilt pollen har ekstreme tørkeperioder (>95 % reduktion i det samlede vand) forbundet med lavt sommersolskin ført til udvidelsen af ​​halvørkenvegetation med træer begrænset til permanente vandveje (27).Disse (sø) lavpunkter er korreleret med pollenspektre, der viser en høj andel af græsser (80 % eller mere) og xerophytes (Amaranthaceae) på bekostning af trætaxa og lav samlet artsrigdom (25).I modsætning hertil, når søen nærmer sig moderne niveauer, strækker vegetation tæt relateret til afrikanske bjergskove sig normalt til søbredden [ca. 500 m over havets overflade (moh)].I dag optræder afrikanske bjergskove kun i små diskrete pletter over omkring 1500 moh. (25, 28).
Den seneste ekstreme tørkeperiode fandt sted fra 104 til 86 ka.Efter det, selvom søniveauet vendte tilbage til høje forhold, blev åbne miombo-skovområder med en stor mængde urter og urteingredienser almindelige (27, 28).Den mest betydningsfulde afrikanske bjergskovstaxa er Podocarpus-fyr, som aldrig er kommet sig til en værdi svarende til det tidligere høje søniveau efter 85 ka (10,7 ± 7,6 % efter 85 ka, mens det tilsvarende søniveau før 85 ka er 29,8 ± 11,8 % ).Margalef-indekset (Dmg) viser også, at artsrigdommen fra de sidste 85 ka er 43 % lavere end det tidligere vedvarende høje søniveau (henholdsvis 2,3 ± 0,20 og 4,6 ± 1,21), for eksempel mellem 420 og 345 ka ( Supplerende tekst og figurer S5 og S6) (25).Pollenprøver fra ca. tid.88 til 78 ka indeholder også en høj procentdel af Compositae pollen, hvilket kan indikere, at vegetationen er blevet forstyrret og ligger inden for fejlområdet for den ældste dato, hvor mennesker indtog området.
Vi bruger klimaanomalimetoden (29) til at analysere palæøkologiske og palæoklimatiske data for kerner boret før og efter 85 ka, og undersøge det økologiske forhold mellem vegetation, artsoverflod og nedbør og hypotesen om at afkoble den udledte rene klimaforudsigelse.Drive baseline-tilstand på ~550 ka.Dette transformerede økosystem er påvirket af søfyldende nedbørsforhold og brande, hvilket afspejles i manglen på arter og nye vegetationskombinationer.Efter den sidste tørre periode genoprettede kun nogle skovelementer sig, inklusive de brandbestandige komponenter i afrikanske bjergskove, såsom olivenolie, og de brandbestandige komponenter i tropiske sæsonbestemte skove, såsom Celtis (Supplerende tekst og figur S5) ( 25).For at teste denne hypotese modellerede vi søvandsniveauer afledt af ostracode og autentiske mineralerstatninger som uafhængige variabler (21) og afhængige variabler såsom trækul og pollen, der kan blive påvirket af øget brandfrekvens (25).
For at kontrollere ligheden eller forskellen mellem disse kombinationer på forskellige tidspunkter brugte vi pollen fra Podocarpus (stedsegrønt træ), græs (græs) og oliven (brandbestandig komponent i afrikanske bjergskove) til hovedkoordinatanalyse (PCoA), og miombo (den vigtigste skovkomponent i dag).Ved at plotte PCoA på den interpolerede overflade, der repræsenterer søniveauet, da hver kombination blev dannet, undersøgte vi, hvordan pollenkombinationen ændrer sig med hensyn til nedbør, og hvordan dette forhold ændres efter 85 ka (Figur 3 og Figur S7).Før 85 ka aggregerede de graminøst-baserede prøver mod tørre forhold, mens de podocarpus-baserede prøver aggregerede mod våde forhold.I modsætning hertil er prøverne efter 85 ka grupperet med de fleste prøver før 85 ka og har forskellige gennemsnitsværdier, hvilket indikerer, at deres sammensætning er usædvanlig for lignende nedbørsforhold.Deres position i PCoA afspejler indflydelsen fra Olea og miombo, som begge favoriseres under forhold, der er mere udsat for brand.I prøverne efter 85 ka var Podocarpus fyr kun rigeligt i tre på hinanden følgende prøver, som fandt sted efter intervallet mellem 78 og 79 ka begyndte.Dette tyder på, at skoven efter den første stigning i nedbør ser ud til at være kommet sig kort, før den endelig kollapsede.
Hvert punkt repræsenterer en enkelt pollenprøve på et givet tidspunkt ved hjælp af den supplerende tekst og aldersmodellen i figur 1. S8.Vektoren repræsenterer ændringens retning og gradient, og en længere vektor repræsenterer en stærkere tendens.Den underliggende overflade repræsenterer søens vandstand som en repræsentant for nedbør;den mørkeblå er højere.Den gennemsnitlige værdi af PCoA-funktionsværdier er angivet for data efter 85 ka (rød diamant) og alle data fra lignende søniveauer før 85 ka (gul diamant).Ved at bruge dataene for hele 636 ka er det "simulerede søniveau" mellem -0,130-σ og -0,198-σ nær den gennemsnitlige egenværdi for søniveauet PCA.
For at studere forholdet mellem pollen, søvandstand og trækul brugte vi ikke-parametrisk multivariat variansanalyse (NP-MANOVA) til at sammenligne det overordnede "miljø" (repræsenteret ved datamatricen af ​​pollen, søvandstand og trækul) før og efter 85 ka overgangen.Vi fandt ud af, at variationen og kovariansen fundet i denne datamatrix er statistisk signifikante forskelle før og efter 85 ka (tabel 1).
Vores terrestriske paleo-miljødata fra phytolitterne og jordbunden ved kanten af ​​West Lake er i overensstemmelse med fortolkningen baseret på søproxyen.Disse peger på, at på trods af søens høje vandstand er landskabet forvandlet til et landskab domineret af åbent kronede skovland og skovklædte græsarealer ligesom i dag (25).Alle lokaliteter analyseret for phytoliths på den vestlige kant af bassinet er efter ~45 ka og viser en stor mængde trælevende dækning, der afspejler våde forhold.De mener dog, at det meste af mulden er i form af åbent skovområde bevokset med bambus og panikgræs.Ifølge phytolith-data findes ikke-brandmodstandsdygtige palmer (Arecaceae) kun ved søens kystlinje og er sjældne eller fraværende på arkæologiske steder i indlandet (tabel S8) (30).
Generelt kan våde, men åbne forhold i det sene Pleistocæn også udledes af terrestriske palæosoler (19).Laguneler og marskjordkarbonat fra det arkæologiske sted i Mwanganda Village kan spores tilbage til 40 til 28 cal ka BP (tidligere kalibreret Qian'anni) (tabel S4).Karbonatjordlagene i Chitimwe-bedet er sædvanligvis nodulær kalkholdige (Bkm) og argilaceous og carbonat (Btk) lag, hvilket indikerer placeringen af ​​relativ geomorfologisk stabilitet og den langsomme aflejring fra den vidtgående alluviale vifte. Ca. 29 cal ka BP (Supplerende). tekst).Den eroderede, hærdede lateritjord (litisk klippe) dannet på resterne af gamle vifter indikerer åbne landskabsforhold (31) og kraftig sæsonbestemt nedbør (32), hvilket indikerer disse forholds vedvarende indvirkning på landskabet.
Støtte til ildens rolle i denne overgang kommer fra de parrede makrokulregistreringer af borekerner, og tilstrømningen af ​​trækul fra det centrale bassin (MAL05-1B/1C) er generelt steget fra ca.175 kort.Et stort antal toppe følger ind imellem ca.Efter 135 og 175 ka og 85 og 100 ka kom søniveauet, men skoven og artsrigdommen kom sig ikke (Supplerende tekst, figur 2 og figur S5).Forholdet mellem trækulstilstrømning og den magnetiske modtagelighed af søsedimenter kan også vise mønstre af langsigtet brandhistorie (33).Brug data fra Lyons et al.(34) Lake Malawi fortsatte med at erodere det brændte landskab efter 85 ka, hvilket indebærer en positiv korrelation (Spearman's Rs = 0,2542 og P = 0,0002; Tabel S7), mens de ældre sedimenter viser det modsatte forhold (Rs = -0,2509 og P < 0,0001).I det nordlige bassin har den kortere MAL05-2A-kerne det dybeste dateringsankerpunkt, og den yngste Toba-tuf er ~74 til 75 ka (35).Selvom det mangler et langsigtet perspektiv, modtager det input direkte fra det bassin, hvor de arkæologiske data er hentet.Trækulsregistreringerne i det nordlige bassin viser, at siden Toba-krypto-tephra-mærket er tilførslen af ​​frygtindgydende trækul steget støt i den periode, hvor arkæologiske beviser er mest almindelige (Figur 2B).
Beviser for menneskeskabte brande kan afspejle bevidst brug i landskabsskala, udbredte bestande, der forårsager flere eller større antændelser på stedet, ændring af brændstoftilgængeligheden ved at høste underjordiske skove eller en kombination af disse aktiviteter.Moderne jæger-samlere bruger ild til aktivt at ændre fourageringsbelønninger (2).Deres aktiviteter øger mængden af ​​byttedyr, opretholder mosaiklandskabet og øger den termiske mangfoldighed og heterogenitet af successionsstadier (13).Ild er også vigtigt for aktiviteter på stedet, såsom opvarmning, madlavning, forsvar og socialt samvær (14).Selv små forskelle i brandudbredelse uden for naturlige lynnedslag kan ændre skovfølgemønstre, brændstoftilgængelighed og fyringssæsonbestemthed.Reduktionen af ​​trædække og underjordiske træer vil højst sandsynligt øge erosion, og tabet af artsdiversitet i dette område er tæt forbundet med tabet af afrikanske bjergskovsamfund (25).
I den arkæologiske optegnelse, før MSA begyndte, er menneskelig kontrol med ild blevet veletableret (15), men indtil videre er brugen som et landskabsstyringsværktøj kun blevet registreret i nogle få palæolitiske sammenhænge.Disse omfatter ca. i Australien.40 ka (36), Highland New Guinea.45 ka (37) fredsaftale.50 ka Niah Cave (38) i lavlandet Borneo.I Amerika, da mennesker først trådte ind i disse økosystemer, især i de sidste 20 ka (16), blev kunstig antændelse anset for at være hovedfaktoren i rekonfigurationen af ​​plante- og dyresamfund.Disse konklusioner skal være baseret på relevante beviser, men i tilfælde af direkte overlapning af arkæologiske, geologiske, geomorfologiske og palæo-miljødata er årsagssammenhængen blevet styrket.Selvom de marine kernedata fra de kystnære farvande i Afrika tidligere har givet bevis for brandændringer i fortiden omkring 400 ka (9), giver vi her beviser for menneskelig indflydelse fra relevante arkæologiske, palæo-miljømæssige og geomorfologiske datasæt.
Identifikationen af ​​menneskeskabte brande i paleo-miljøregistre kræver bevis for brandaktiviteter og tidsmæssige eller rumlige ændringer af vegetation, der beviser, at disse ændringer ikke forudsiges af klimaparametre alene, og det tidsmæssige/rumlige overlap mellem ændringer i brandforhold og ændringer i menneskets optegnelser (29) Her fandt det første bevis på udbredt MSA-besættelse og alluvial viftedannelse i Malawisø-bassinet ved omtrent begyndelsen af ​​en større omorganisering af regional vegetation.85 kort.Trækulsoverfloden i MAL05-1B/1C-kernen afspejler den regionale tendens for kulproduktion og -aflejring på cirka 150 ka sammenlignet med resten af ​​636 ka-rekorden (figur S5, S9 og S10).Denne overgang viser ildens vigtige bidrag til at forme sammensætningen af ​​økosystemet, hvilket ikke kan forklares af klima alene.I naturlige brandsituationer opstår lynantændelse normalt i slutningen af ​​den tørre sæson (39).Men hvis brændstoffet er tørt nok, kan menneskeskabte brande til enhver tid antændes.På scenens skala kan mennesker løbende ændre ilden ved at samle brænde fra under skoven.Slutresultatet af enhver form for menneskeskabt brand er, at den har potentialet til at forårsage mere træagtig vegetation, der varer hele året og på alle skalaer.
I Sydafrika blev der allerede i 164 ka (12) brugt ild til varmebehandling af værktøjsfremstillingssten.Allerede i 170 ka (40) blev ild brugt som et redskab til kogning af stivelsesholdige knolde, og udnyttede ilden fuldt ud i oldtiden.Landskab med velstående ressourcer (41).Landskabsbrande reducerer trædækket og er et vigtigt redskab til at opretholde græsarealer og skovområder, som er de definerende elementer i menneskemedierede økosystemer (13).Hvis formålet med at ændre vegetation eller byttedyrs adfærd er at øge menneskeskabt afbrænding, så repræsenterer denne adfærd en stigning i kompleksiteten af ​​at kontrollere og udsende ild af tidlige moderne mennesker sammenlignet med tidlige mennesker, og viser, at vores forhold til ild har gennemgået en skift i gensidig afhængighed (7).Vores analyse giver en yderligere måde at forstå ændringerne i menneskers brug af ild i det sene pleistocæn, og indvirkningen af ​​disse ændringer på deres landskab og miljø.
Udvidelsen af ​​de sene kvartære alluviale fans i Karonga-området kan skyldes ændringer i den sæsonbestemte forbrændingscyklus under forhold med større nedbør end gennemsnittet, hvilket fører til øget erosion af bjergsiden.Mekanismen bag denne hændelse kan være reaktionen på vandskelskalaen drevet af forstyrrelsen forårsaget af branden, den øgede og vedvarende erosion af den øvre del af vandskellet og udvidelsen af ​​alluviale vifter i piemontemiljøet nær Malawisøen.Disse reaktioner kan omfatte ændring af jordegenskaber for at reducere permeabilitet, reducere overfladeruhed og øge afstrømning på grund af kombinationen af ​​høje nedbørsforhold og reduceret trædækning (42).Tilgængeligheden af ​​sedimenter forbedres i første omgang ved at skrælle dækmaterialet af, og over tid kan jordens styrke falde på grund af opvarmning og nedsat rodstyrke.Eksfolieringen af ​​muldjorden øger sedimentfluxen, som optages af den vifteformede ophobning nedstrøms og fremskynder dannelsen af ​​rød jord på den vifteformede.
Mange faktorer kan styre landskabets reaktion på skiftende brandforhold, hvoraf de fleste opererer inden for kort tid (42-44).Det signal, vi forbinder her, er indlysende på årtusindskalaen.Analyse og landskabsudviklingsmodeller viser, at med vegetationsforstyrrelser forårsaget af gentagne skovbrande, har denudationsraten ændret sig væsentligt på en årtusindskala (45, 46).Manglen på regionale fossilregistreringer, der falder sammen med de observerede ændringer i trækuls- og vegetationsregistreringer, hindrer rekonstruktionen af ​​virkningerne af menneskelig adfærd og miljøændringer på sammensætningen af ​​planteædende samfund.Store planteædere, der bor i mere åbne landskaber, spiller dog en rolle i at vedligeholde dem og forhindre invasionen af ​​træbevoksning (47).Beviser for ændringer i forskellige komponenter i miljøet bør ikke forventes at forekomme samtidigt, men bør ses som en række kumulative effekter, der kan forekomme over en længere periode (11).Ved hjælp af klimaanomalimetoden (29) betragter vi menneskelig aktivitet som en central drivende faktor til at forme landskabet i det nordlige Malawi under den sene pleistocæn.Disse effekter kan dog være baseret på den tidligere, mindre indlysende arv fra menneske-miljø-interaktioner.Trækulstoppen, der dukkede op i palæo-miljøjournalen før den tidligste arkæologiske dato, kan omfatte en menneskeskabt komponent, der ikke forårsager de samme økologiske systemændringer som registreret senere, og involverer ikke aflejringer, der er tilstrækkelige til sikkert at indikere menneskelig besættelse.
Korte sedimentkerner, såsom dem fra det tilstødende Masoko Lake Basin i Tanzania, eller de kortere sedimentkerner i Lake Malawi, viser, at den relative pollenmængde af græs og skovtaxa har ændret sig, hvilket tilskrives de seneste 45 år.Den naturlige klimaændring af ka (48-50).Men kun en længerevarende observation af pollenregistreringen af ​​Malawisøen >600 ka, sammen med det ældgamle arkæologiske landskab ved siden af, er det muligt at forstå klimaet, vegetationen, trækul og menneskelige aktiviteter.Selvom mennesker sandsynligvis vil dukke op i den nordlige del af Lake Malawi-bassinet før 85 ka, indikerer omkring 85 ka, især efter 70 ka, at området er attraktivt for menneskelig beboelse efter den sidste store tørkeperiode sluttede.På dette tidspunkt er den nye eller mere intensive/hyppige brug af ild af mennesker åbenlyst kombineret med naturlige klimaændringer for at rekonstruere det økologiske forhold > 550-ka, og dannede endelig det tidlige præ-landbrugs kunstige landskab (Figur 4).I modsætning til tidligere perioder bevarer landskabets sedimentære natur MSA-stedet, som er en funktion af det rekursive forhold mellem miljøet (ressourcefordeling), menneskelig adfærd (aktivitetsmønstre) og fanaktivering (aflejring/stedbegravelse).
(A) Om.400 ka: Ingen mennesker kan påvises.De fugtige forhold ligner i dag, og søniveauet er højt.Diverse, ikke-brandsikker trædækning.(B) Omkring 100 ka: Der er ingen arkæologisk optegnelse, men tilstedeværelsen af ​​mennesker kan påvises gennem tilstrømning af trækul.Ekstremt tørre forhold forekommer i tørre vandskel.Grundfjeldet er generelt blotlagt, og overfladesedimenterne er begrænsede.(C) Omkring 85 til 60 ka: Vandstanden i søen stiger med stigningen i nedbør.Eksistensen af ​​mennesker kan opdages gennem arkæologi efter 92 ka, og efter 70 ka vil afbrændingen af ​​højland og udvidelsen af ​​alluviale fans følge.Et mindre forskelligartet, brandsikkert vegetationssystem er opstået.(D) Omkring 40 til 20 ka: Miljøtilførslen af ​​trækul i det nordlige bassin er steget.Dannelsen af ​​alluviale fans fortsatte, men begyndte at svækkes i slutningen af ​​denne periode.Sammenlignet med den tidligere rekord på 636 ka forbliver søniveauet højt og stabilt.
Antropocæn repræsenterer akkumuleringen af ​​nichebyggende adfærd udviklet over tusinder af år, og dens omfang er unik for moderne Homo sapiens (1, 51).I den moderne kontekst, med indførelsen af ​​landbrug, fortsætter menneskeskabte landskaber med at eksistere og intensiveres, men de er forlængelser af mønstre etableret under Pleistocæn, snarere end afbrydelser (52).Data fra det nordlige Malawi viser, at den økologiske overgangsperiode kan være forlænget, kompliceret og gentagen.Denne transformationsskala afspejler tidlig moderne menneskers komplekse økologiske viden og illustrerer deres transformation til vores globale dominerende art i dag.
Ifølge protokollen beskrevet af Thompson et al., undersøgelse på stedet og registrering af artefakter og brostenskarakteristika på undersøgelsesområdet.(53).Placeringen af ​​testgraven og udgravningen af ​​hovedstedet, inklusive mikromorfologi og phytolith prøvetagning, fulgte protokollen beskrevet af Thompson et al.(18) og Wright et al.(19).Vores geografiske informationssystem (GIS) kort baseret på Malawis geologiske undersøgelseskort over regionen viser en klar sammenhæng mellem Chitimwe Beds og arkæologiske steder (Figur S1).Intervallet mellem de geologiske og arkæologiske testgrave i Karonga-området er at fange den bredeste repræsentative prøve (figur S2).Karongas geomorfologi, geologiske alder og arkæologiske undersøgelser involverer fire hovedfeltundersøgelsesmetoder: fodgængerundersøgelser, arkæologiske forsøgsgrave, geologiske forsøgsgrave og detaljerede udgravninger.Sammen tillader disse teknikker prøveudtagning af hovedeksponeringen af ​​Chitimwe-sengen i den nordlige, centrale og sydlige del af Karonga (figur S3).
Undersøgelsen på stedet og registreringen af ​​artefakter og brostenstræk på fodgængerundersøgelsesområdet fulgte protokollen beskrevet af Thompson et al.(53).Denne tilgang har to hovedmål.Den første er at identificere de steder, hvor kulturlevnene er blevet eroderet, og derefter placere arkæologiske forsøgsgrave op ad bakke disse steder for at genoprette kulturlevnene in situ fra det begravede miljø.Det andet mål er formelt at registrere fordelingen af ​​artefakter, deres karakteristika og deres forhold til kilden til nærliggende stenmaterialer (53).I dette arbejde gik et team på tre personer i en afstand på 2 til 3 meter i i alt 147,5 lineære kilometer og krydsede de fleste af de tegnede Chitimwe-senge (tabel S6).
Arbejdet fokuserede først på Chitimwe Beds for at maksimere de observerede artefaktprøver, og for det andet fokuserede på lange lineære sektioner fra søbredden til højlandet, der skærer på tværs af forskellige sedimentære enheder.Dette bekræfter en central observation, at artefakter, der er placeret mellem det vestlige højland og søbredden, kun er relateret til Chitimwe-sengen eller nyere sent pleistocæn og holocæn sedimenter.De genstande, der findes i andre aflejringer, er off-site, flyttet fra andre steder i landskabet, som det kan ses på deres overflod, størrelse og grad af forvitring.
Den arkæologiske testgrav på plads og udgravningen af ​​hovedstedet, inklusive mikromorfologi og phytolith prøvetagning, fulgte protokollen beskrevet af Thompson et al.(18, 54) og Wright et al.(19, 55).Hovedformålet er at forstå den underjordiske udbredelse af artefakter og vifteformede sedimenter i det større landskab.Artefakter er normalt begravet dybt alle steder i Chitimwe Beds, undtagen i kanterne, hvor erosion er begyndt at fjerne toppen af ​​sedimentet.Under den uformelle undersøgelse gik to personer forbi Chitimwe Beds, som blev vist som korttræk på Malawis regerings geologiske kort.Da disse mennesker stødte på skuldrene af Chitimwe Bed-sedimentet, begyndte de at gå langs kanten, hvor de kunne observere artefakter eroderet fra sedimentet.Ved at vippe udgravningerne lidt opad (3 til 8 m) fra de aktivt eroderende artefakter, kan udgravningen afsløre deres in-situ position i forhold til sedimentet, der indeholder dem, uden behov for omfattende udgravning sideværts.Forsøgsgruberne er placeret, så de er 200 til 300 meter væk fra den næstnærmeste brønd, og opfanger derved ændringer i Chitimwe-bedsedimentet og de artefakter, det indeholder.I nogle tilfælde afslørede forsøgsgraven et sted, der senere blev et udgravningssted i fuld skala.
Alle testgruber starter med et kvadrat på 1 × 2 m, vender mod nord-syd og udgraves i vilkårlige enheder på 20 cm, medmindre sedimentets farve, tekstur eller indhold ændres væsentligt.Registrer sedimentologien og jordegenskaberne for alle udgravede sedimenter, som passerer jævnt gennem en 5 mm tør sigte.Hvis deponeringsdybden bliver ved med at overstige 0,8 til 1 m, skal du stoppe med at grave i den ene af de to kvadratmeter og fortsætte med at grave i den anden, og derved danne et "trin", så du kan komme sikkert ind i dybere lag.Fortsæt derefter med at udgrave, indtil grundfjeldet er nået, mindst 40 cm af arkæologisk sterile sedimenter er under koncentrationen af ​​artefakter, eller udgravningen bliver for usikker (dyb) til at fortsætte.I nogle tilfælde skal deponeringsdybden forlænge testgraven til en tredje kvadratmeter og komme ind i renden i to trin.
Geologiske testgrave har tidligere vist, at Chitimwe Beds ofte optræder på geologiske kort på grund af deres karakteristiske røde farve.Når de omfatter omfattende vandløb og flodsedimenter og alluviale viftesedimenter, ser de ikke altid røde ud (19).Geologi Testgruben blev udgravet som en simpel grube designet til at fjerne de blandede øvre sedimenter for at afsløre de underjordiske lag af sedimenterne.Dette er nødvendigt, fordi Chitimwe-bedet er eroderet til en parabolsk bakkeskråning, og der er kollapsede sedimenter på skråningen, som normalt ikke danner klare naturlige dele eller snit.Derfor foregik disse udgravninger enten på toppen af ​​Chitimwe-lejet, formentlig var der underjordisk kontakt mellem Chitimwe-sengen og det pliocæne Chiwondo-seng nedenfor, eller også fandt de sted hvor flodterrasse-sedimenterne skulle dateres (55).
Fuldskala arkæologiske udgravninger udføres på steder, der lover et stort antal in-situ stenværktøjssamlinger, normalt baseret på testgrave eller steder, hvor et stort antal kulturlevn kan ses erodere fra skråningen.De vigtigste udgravede kulturlevn blev indvundet fra sedimentære enheder udgravet separat i en firkant på 1 × 1 m.Hvis tætheden af ​​artefakter er høj, er graveenheden en 10 eller 5 cm tud.Alle stenprodukter, fossile knogler og okker blev tegnet ved hver større udgravning, og der er ingen størrelsesbegrænsning.Skærmstørrelsen er 5 mm.Hvis kulturlevn opdages under udgravningsprocessen, vil de blive tildelt et unikt stregkodetegningsfundnummer, og fundnumrene i samme serie vil blive tildelt de filtrerede fund.Kulturlevnene er markeret med permanent blæk, lagt i poser med prøveetiketter og pakket sammen med andre kulturlevn fra samme baggrund.Efter analyse opbevares alle kulturelle relikvier i Karongas kultur- og museumscenter.
Alle udgravninger udføres efter naturlige lag.Disse er underopdelt i spyt, og spyttets tykkelse afhænger af artefakttætheden (hvis f.eks. artefakttætheden er lav, vil spyttetykkelsen være høj).Baggrundsdata (f.eks. sedimentegenskaber, baggrundsforhold og observationer af interferens og artefakttæthed) registreres i Access-databasen.Alle koordinatdata (f.eks. fund tegnet i segmenter, konteksthøjde, firkantede hjørner og prøver) er baseret på Universal Transverse Mercator (UTM) koordinater (WGS 1984, Zone 36S).På hovedstedet optages alle punkter ved hjælp af en Nikon Nivo C-serie 5″ totalstation, som er bygget på et lokalt gitter så tæt som muligt nord for UTM.Placeringen af ​​det nordvestlige hjørne af hvert udgravningssted og placeringen af ​​hvert udgravningssted Mængden af ​​sediment er angivet i tabel S5.
Sektionen af ​​sedimentologi og jordbundsvidenskabelige karakteristika for alle udgravede enheder blev registreret ved hjælp af United States Agricultural Part Class Program (56).Sedimentære enheder er specificeret ud fra kornstørrelse, vinklethed og bundkarakteristika.Bemærk de unormale indeslutninger og forstyrrelser forbundet med sedimentenheden.Jordens udvikling bestemmes af akkumuleringen af ​​sesquioxid eller carbonat i underjordisk jord.Underjordisk forvitring (for eksempel redox, dannelse af resterende manganknuder) registreres også ofte.
Indsamlingsstedet for OSL-prøver bestemmes på grundlag af estimering af, hvilke facies der kan give den mest pålidelige estimering af sedimentets gravalder.På prøveudtagningsstedet blev der gravet grøfter for at blotlægge det autentiske sedimentære lag.Saml alle prøverne, der er brugt til OSL-datering, ved at indsætte et uigennemsigtigt stålrør (ca. 4 cm i diameter og ca. 25 cm i længden) i sedimentprofilen.
OSL-datering måler størrelsen af ​​gruppen af ​​fangede elektroner i krystaller (såsom kvarts eller feldspat) på grund af eksponering for ioniserende stråling.Det meste af denne stråling kommer fra henfaldet af radioaktive isotoper i miljøet, og en lille mængde yderligere komponenter på tropiske breddegrader optræder i form af kosmisk stråling.De opfangede elektroner frigives, når krystallen udsættes for lys, hvilket sker under transport (nulstilling) eller i laboratoriet, hvor belysningen sker på en sensor, der kan detektere fotoner (f.eks. et fotomultiplikatorrør eller et kamera med en opladet koblingsanordning) Den nederste del udsender, når elektronen vender tilbage til grundtilstanden.Kvartspartikler med en størrelse mellem 150 og 250 μm separeres ved sigtning, syrebehandling og densitetsseparation og anvendes som små portioner (<100 partikler) monteret på overfladen af ​​en aluminiumsplade eller boret i en 300 x 300 mm brønd. partikler analyseres på en aluminiumspande.Den nedgravede dosis estimeres sædvanligvis ved hjælp af en enkelt alikvot regenereringsmetode (57).Ud over at vurdere strålingsdosis modtaget af korn, kræver OSL-datering også at estimere dosishastigheden ved at måle radionuklidkoncentrationen i sedimentet af den indsamlede prøve ved hjælp af gammaspektroskopi eller neutronaktiveringsanalyse og bestemme den kosmiske dosisreferenceprøve Placering og dybde af begravelse.Den endelige aldersbestemmelse opnås ved at dividere nedgravningsdosis med dosishastigheden.Men når der er en ændring i dosis målt af et enkelt korn eller en gruppe af korn, er en statistisk model nødvendig for at bestemme den passende nedgravede dosis, der skal bruges.Den nedgravede dosis beregnes her ved hjælp af den centrale æra-model, i tilfælde af single aliquot-datering, eller i tilfælde af single-partikel-datering, ved hjælp af en endelig blandingsmodel (58).
Tre uafhængige laboratorier udførte OSL-analyse til denne undersøgelse.De detaljerede individuelle metoder for hvert laboratorium er vist nedenfor.Generelt bruger vi den regenerative dosismetode til at anvende OSL-datering til små alikvoter (tivis af korn) i stedet for at bruge enkeltkornsanalyse.Dette skyldes, at under det regenerative væksteksperiment er genvindingshastigheden for en lille prøve lav (<2%), og OSL-signalet er ikke mættet på det naturlige signalniveau.Den interlaboratoriske konsistens af aldersbestemmelse, konsistensen af ​​resultaterne inden for og mellem de testede stratigrafiske profiler og konsistensen med den geomorfologiske fortolkning af 14C-alderen for karbonatbjergarter er hovedgrundlaget for denne vurdering.Hvert laboratorium evaluerede eller implementerede en enkelt kornaftale, men fastslog uafhængigt, at den ikke var egnet til brug i denne undersøgelse.De detaljerede metoder og analyseprotokoller, der følges af hvert laboratorium, findes i de supplerende materialer og metoder.
Stenartefakter genvundet fra kontrollerede udgravninger (BRU-I; CHA-I, CHA-II og CHA-III; MGD-I, MGD-II og MGD-III; og SS-I) er baseret på det metriske system og kvalitet egenskaber.Mål vægten og den maksimale størrelse af hvert emne (ved at bruge en digital skala til at måle vægten er 0,1 g; brug af en Mitutoyo digital skydelære til at måle alle dimensioner er 0,01 mm).Alle kulturlevn er også klassificeret efter råmaterialer (kvarts, kvartsit, flint osv.), kornstørrelse (fin, medium, grov), ensartethed af kornstørrelse, farve, cortex type og dækning, vejrlig/kantafrunding og teknisk kvalitet (komplet eller fragmenteret) Kerner eller flager, flager/hjørnestykker, hammersten, granater og andre).
Kernen måles langs dens maksimale længde;maksimal bredde;bredde er 15 %, 50 % og 85 % af længden;maksimal tykkelse;tykkelsen er 15 %, 50 % og 85 % af længden.Målinger blev også udført for at evaluere volumenegenskaberne af kernen af ​​hemisfærisk væv (radial og Levallois).Både intakte og knækkede kerner klassificeres efter nulstillingsmetoden (enkeltplatform eller multiplatform, radial, Levallois osv.), og flagende ar tælles ved ≥15 mm og ≥20 % af kernelængden.Kerner med 5 eller færre 15 mm ar klassificeres som "tilfældige".Den kortikale dækning af hele kerneoverfladen registreres, og den relative kortikale dækning af hver side registreres på kernen af ​​det halvkugleformede væv.
Arket måles langs dets maksimale længde;maksimal bredde;bredde er 15 %, 50 % og 85 % af længden;maksimal tykkelse;tykkelsen er 15 %, 50 % og 85 % af længden.Beskriv fragmenterne i henhold til de resterende dele (proksimale, midterste, distale, delte til højre og delte til venstre).Forlængelsen beregnes ved at dividere den maksimale længde med den maksimale bredde.Mål platformsbredden, tykkelsen og den ydre platformsvinkel for den intakte skive og proksimale skivefragmenter, og klassificer platformene i henhold til forberedelsesgraden.Registrer kortikal dækning og placering på alle skiver og fragmenter.De distale kanter er klassificeret efter typen af ​​afslutning (fjer, hængsel og øvre gaffel).På den komplette skive skal du registrere antallet og retningen af ​​arret på den forrige skive.Når du støder på det, skal du registrere ændringsstedet og invasiviteten i overensstemmelse med protokollen etableret af Clarkson (59).Renoveringsplaner blev iværksat for de fleste af udgravningskombinationerne for at evaluere restaureringsmetoder og stedets deponeringsintegritet.
Stenartefakterne, der er genfundet fra testgruberne (CS-TP1-21, SS-TP1-16 og NGA-TP1-8) er beskrevet efter et enklere skema end kontrolleret udgravning.For hver artefakt blev følgende karakteristika registreret: råmateriale, partikelstørrelse, cortex-dækning, størrelsesgrad, vejr-/kantskader, tekniske komponenter og konservering af fragmenter.Beskrivende noter for de diagnostiske træk ved flagerne og kernerne er registreret.
Hele blokke af sediment blev skåret fra udsatte sektioner i udgravninger og geologiske skyttegrave.Disse sten blev fastgjort på stedet med gipsbandager eller toiletpapir og emballagetape og derefter transporteret til det geologiske arkæologiske laboratorium ved universitetet i Tübingen i Tyskland.Der tørres prøven ved 40°C i mindst 24 timer.Derefter hærdes de under vakuum ved at bruge en blanding af ufremstillet polyesterharpiks og styren i forholdet 7:3.Methylethylketonperoxid anvendes som katalysator, harpiks-styrenblanding (3 til 5 ml/l).Når harpiksblandingen er geleret, opvarmes prøven ved 40°C i mindst 24 timer for at hærde blandingen fuldstændigt.Brug en flisesav til at skære den hærdede prøve i 6 × 9 cm stykker, sæt dem på et objektglas og slib dem til en tykkelse på 30 μm.De resulterende skiver blev scannet ved hjælp af en flatbed-scanner og analyseret ved hjælp af plan polariseret lys, krydspolariseret lys, skråt indfaldende lys og blå fluorescens med det blotte øje og forstørrelse (×50 til ×200).Terminologien og beskrivelsen af ​​tynde sektioner følger retningslinjerne udgivet af Stoops (60) og Courty et al.(61).De jorddannende karbonatknuder opsamlet fra en dybde på > 80 cm skæres i to, så halvdelen kan imprægneres og udføres i tynde skiver (4,5 × 2,6 cm) ved hjælp af et standard stereomikroskop og petrografisk mikroskop og katodoluminescens (CL) forskningsmikroskop .Bekæmpelsen af ​​karbonattyper er meget forsigtig, fordi dannelsen af ​​jorddannende karbonat hænger sammen med den stabile overflade, mens dannelsen af ​​grundvandskarbonat er uafhængig af overflade eller jord.
Prøver blev boret fra den afskårne overflade af de jorddannende karbonatknuder og halveret til forskellige analyser.FS brugte standard stereo- og petrografimikroskoper fra Geoarchaeology Working Group og CL-mikroskopet fra Experimental Mineralogy Working Group til at studere de tynde skiver, som begge er placeret i Tübingen, Tyskland.De radiocarbondateringsdelprøver blev boret ved hjælp af præcisionsbor fra et udpeget område på cirka 100 år gammelt.Den anden halvdel af knuderne er 3 mm i diameter for at undgå områder med sen omkrystallisation, rige mineralske indeslutninger eller store ændringer i størrelsen af ​​calcitkrystaller.Den samme protokol kan ikke følges for MEM-5038, MEM-5035 og MEM-5055 A prøverne.Disse prøver er udvalgt fra løse sedimentprøver og er for små til at blive skåret i to til tyndsektion.Imidlertid blev der udført tyndsektionsundersøgelser på de tilsvarende mikromorfologiske prøver af tilstødende sedimenter (inklusive karbonatknuder).
Vi indsendte 14C-dateringsprøver til Center for Applied Isotope Research (CAIS) ved University of Georgia, Athen, USA.Carbonatprøven reagerer med 100 % fosforsyre i en evakueret reaktionsbeholder for at danne CO2.Lavtemperaturrensning af CO2-prøver fra andre reaktionsprodukter og katalytisk omdannelse til grafit.Forholdet mellem grafit 14C/13C blev målt ved anvendelse af et 0,5 MeV acceleratormassespektrometer.Sammenlign prøveforholdet med forholdet målt med oxalsyre I-standarden (NBS SRM 4990).Carrara-marmor (IAEA C1) bruges som baggrund, og travertin (IAEA C2) bruges som sekundær standard.Resultatet er udtrykt som en procentdel af moderne kulstof, og den angivne ukalibrerede dato er angivet i radiocarbonår (BP-år) før 1950, med en 14C-halveringstid på 5568 år.Fejlen er angivet som 1-σ og afspejler statistiske og eksperimentelle fejl.Baseret på δ13C-værdien målt ved isotopforhold massespektrometri rapporterede C. Wissing fra Biogeology Laboratory i Tübingen, Tyskland, datoen for isotopfraktionering, bortset fra UGAMS-35944r målt ved CAIS.Prøve 6887B blev analyseret to gange.For at gøre dette skal du bore en anden delprøve fra knuden (UGAMS-35944r) fra prøveudtagningsområdet angivet på skæreoverfladen.INTCAL20-kalibreringskurven (tabel S4) (62) anvendt på den sydlige halvkugle blev brugt til at korrigere den atmosfæriske fraktionering af alle prøver til 14C til 2-σ.