Moderní Homo sapiens sa podieľali na veľkom množstve premien ekosystémov, ale je ťažké odhaliť pôvod alebo skoré dôsledky tohto správania.Archeológia, geochronológia, geomorfológia a paleoenvironmentálne údaje zo severného Malawi dokumentujú meniaci sa vzťah medzi prítomnosťou krmovníkov, organizáciou ekosystému a tvorbou aluviálnych vejárov v neskorom pleistocéne.Približne po 20. storočí sa vytvoril hustý systém druhohorných artefaktov a aluviálnych vejárov.Pred 92 000 rokmi v paleoekologickom prostredí neexistovala obdoba v doterajšom 500 000-ročnom rekorde.Archeologické údaje a hlavné súradnicové analýzy ukazujú, že skoré požiare spôsobené človekom zmiernili sezónne obmedzenia vznietenia, čo ovplyvnilo zloženie vegetácie a eróziu.To v kombinácii s klimatickými zmenami zrážok nakoniec viedlo k ekologickému prechodu na skorú predpoľnohospodársku umelú krajinu.
Moderní ľudia sú silnými podporovateľmi transformácie ekosystémov.Tisíce rokov značne a zámerne zmenili životné prostredie, čím vyvolali diskusiu o tom, kedy a ako vznikol prvý ekosystém ovládaný človekom (1).Stále viac archeologických a etnografických dôkazov ukazuje, že existuje veľké množstvo rekurzívnych interakcií medzi lovcami a ich prostredím, čo naznačuje, že toto správanie je základom vývoja nášho druhu (2-4).Fosílne a genetické údaje naznačujú, že Homo sapiens existoval v Afrike približne pred 315 000 rokmi (ka).Archeologické údaje ukazujú, že zložitosť správania vyskytujúceho sa na celom kontinente sa v posledných približne 300 až 200 ka rozpätiach výrazne zvýšila.Koniec pleistocénu (chibanian) (5).Od nášho vzniku ako druhu sa ľudia začali spoliehať na technologické inovácie, sezónne opatrenia a komplexnú sociálnu spoluprácu, aby sa im darilo.Tieto atribúty nám umožňujú využívať predtým neobývané alebo extrémne prostredia a zdroje, takže dnes sú ľudia jediným celosvetovým živočíšnym druhom (6).Oheň zohral v tejto premene kľúčovú úlohu (7).
Biologické modely naznačujú, že adaptabilitu na varené jedlo možno vysledovať najmenej pred 2 miliónmi rokov, ale až na konci stredného pleistocénu sa objavili konvenčné archeologické dôkazy o riadení ohňa (8).Oceánske jadro s prachovými záznamami z veľkej oblasti afrického kontinentu ukazuje, že v posledných miliónoch rokov sa vrchol elementárneho uhlíka objavil po asi 400 ka, najmä počas prechodu z medziľadovej doby do doby ľadovej, ale nastal aj počas holocén (9).To ukazuje, že pred asi 400 ka neboli požiare v subsaharskej Afrike bežné a ľudský príspevok bol v holocéne významný (9).Oheň je nástroj používaný pastiermi v celom holocéne na pestovanie a udržiavanie trávnatých plôch (10).Zistenie pozadia a ekologického dopadu používania ohňa lovcami-zberačmi v ranom pleistocéne je však komplikovanejšie (11).
Oheň sa nazýva inžiniersky nástroj na manipuláciu so zdrojmi v etnografii aj archeológii vrátane zlepšovania návratnosti živobytia alebo úpravy surovín.Tieto aktivity zvyčajne súvisia s verejným plánovaním a vyžadujú si veľa ekologických znalostí (2, 12, 13).Požiare v krajinnom rozsahu umožňujú lovcom a zberačom odohnať korisť, kontrolovať škodcov a zvyšovať produktivitu biotopov (2).Oheň na mieste podporuje varenie, kúrenie, obranu pred predátormi a sociálnu súdržnosť (14).Miera, do akej môžu požiare lovcov a zberačov rekonfigurovať zložky krajiny, ako je štruktúra ekologického spoločenstva a topografia, je však veľmi nejednoznačná (15, 16).
Bez zastaraných archeologických a geomorfologických údajov a nepretržitých environmentálnych záznamov z viacerých lokalít je pochopenie vývoja ekologických zmien vyvolaných človekom problematické.Dlhodobé záznamy o ložiskách jazera z Veľkej priekopovej prepadliny v južnej Afrike v kombinácii so starými archeologickými záznamami v tejto oblasti z neho robia miesto na skúmanie ekologických vplyvov spôsobených pleistocénom.Tu informujeme o archeológii a geomorfológii rozsiahlej krajiny doby kamennej v južnej strednej Afrike.Potom sme to prepojili s paleoenvironmentálnymi údajmi v rozsahu > 600 ka, aby sme určili najskoršie dôkazy o ľudskom správaní a transformácii ekosystémov v kontexte požiarov spôsobených človekom.
Poskytli sme predtým nenahlásenú vekovú hranicu pre lôžko Chitimwe v okrese Karonga, ktorý sa nachádza na severnom konci severnej časti Malawi v južnom africkom Rift Valley (obrázok 1) (17).Tieto lôžka sa skladajú z červených pôdnych aluviálnych vejárov a riečnych sedimentov, ktoré pokrývajú asi 83 štvorcových kilometrov a obsahujú milióny kamenných výrobkov, ale žiadne zachované organické zvyšky, ako sú kosti (doplnkový text) (18).Naše údaje o opticky excitovanom svetle (OSL) zo záznamu Zeme (obrázok 2 a tabuľky S1 až S3) zmenili vek lôžka Chitimwe na neskorý pleistocén a najstarší vek aktivácie aluviálneho ventilátora a pohrebu doby kamennej je asi 92 ka ( 18, 19).Aluviálna a riečna vrstva Chitimwe pokrýva jazerá a rieky pliocénno-pleistocénnej vrstvy Chiwondo z nekonformity s nízkym uhlom (17).Tieto ložiská sa nachádzajú v zlomovom kline pozdĺž okraja jazera.Ich konfigurácia naznačuje interakciu medzi kolísaním hladiny jazera a aktívnymi zlomami siahajúcimi do pliocénu (17).Hoci tektonické pôsobenie mohlo ovplyvňovať regionálnu topografiu a svah podhorí na dlhú dobu, zlomová aktivita v tejto oblasti sa mohla od stredného pleistocénu spomaliť (20).Po ~800 ka a krátko po 100 ka je hydrológia jazera Malawi poháňaná hlavne klímou (21).Preto ani jedno z toho nie je jediným vysvetlením vzniku aluviálnych vejárov v neskorom pleistocéne (22).
(A) Poloha africkej stanice vzhľadom na moderné zrážky (hviezdička);modrá je vlhkejšia a červená je suchšia (73);rámček vľavo zobrazuje jazero Malawi a okolité oblasti MAL05-2A a MAL05-1B Umiestnenie jadra /1C (fialová bodka), kde je oblasť Karonga zvýraznená ako zelený obrys a umiestnenie lôžka Luchamange je zvýraznené ako biela krabica.(B) Severná časť povodia Malawi, znázorňujúca topografiu kopcov vo vzťahu k jadru MAL05-2A, zostávajúce lôžko Chitimwe (hnedá škvrna) a miesto vykopávok projektu raného mezolitu Malawi (MEMSAP) (žltá bodka) ;CHA, Chaminade;MGD, dedina Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara Juh;VIN, obrázok literárnej knižnice;WW, Beluga.
Vek centra OSL (červená čiara) a rozsah chýb 1-σ (25 % sivá), všetky veky OSL súvisia s výskytom in situ artefaktov v Karonge.Vek v porovnaní s minulými 125 ka údajmi ukazuje (A) odhady hustoty jadra všetkých vekových skupín OSL zo sedimentov aluviálnych vejárov, čo naznačuje akumuláciu sedimentárnych / aluviálnych vejárov (azúrová) a rekonštrukciu hladiny vody v jazere na základe charakteristických hodnôt analýzy hlavných komponentov (PCA) Vodné fosílie a autentické minerály (21) (modré) z jadra MAL05-1B/1C.(B) Z jadra MAL05-1B/1C (čierne, hodnota blízka 7000 s hviezdičkou) a jadra MAL05-2A (sivé), počty makromolekulárneho uhlíka na gram normalizované rýchlosťou sedimentácie.(C) Index druhovej bohatosti Margalef (Dmg) z jadrového fosílneho peľu MAL05-1B/1C.(D) Percento fosílneho peľu z Compositae, lesov miombo a Olea europaea a (E) Percento fosílneho peľu z Poaceae a Podocarpus.Všetky peľové údaje sú z jadra MAL05-1B/1C.Čísla v hornej časti odkazujú na jednotlivé vzorky OSL podrobne uvedené v tabuľkách S1 až S3.Rozdiel v dostupnosti údajov a rozlíšení je spôsobený rôznymi intervalmi vzorkovania a dostupnosťou materiálu v jadre.Obrázok S9 ukazuje dva makro uhlíkové záznamy prevedené na z-skóre.
(Chitimwe) Na stabilitu krajiny po vytvorení vejára poukazuje tvorba červenej pôdy a pôdotvorných karbonátov, ktoré pokrývajú vejárovité sedimenty celého študovaného územia (Doplnkový text a tabuľka S4).Vznik neskoropleistocénnych aluviálnych vejárov v povodí jazera Malawi sa neobmedzuje len na oblasť Karonga.Asi 320 kilometrov juhovýchodne od Mozambiku obmedzuje hĺbkový profil zemského kozmogénneho nuklidu 26Al a 10Be tvorbu luchamanského lôžka aluviálnej červenej pôdy na 119 až 27 ka (23).Toto rozsiahle vekové obmedzenie je v súlade s našou chronológiou OSL pre západnú časť povodia jazera Malawi a naznačuje rozšírenie regionálnych aluviálnych fanúšikov v neskorom pleistocéne.Potvrdzujú to údaje zo záznamu jadra jazera, ktoré naznačujú, že vyššia rýchlosť sedimentácie je sprevádzaná asi 240 ka, čo má obzvlášť vysokú hodnotu pri cca.130 a 85 ka (doplnkový text) (21).
Najstaršie dôkazy ľudského osídlenia v tejto oblasti súvisia so sedimentmi Chitimwe identifikovanými na úrovni ~92 ± 7 ka.Tento výsledok je založený na 605 m3 vyťažených sedimentov zo 14 subcentimetrových priestorových kontrolných archeologických vykopávok a 147 m3 sedimentov zo 46 archeologických testovacích jám, kontrolovaných vertikálne do 20 cm a horizontálne kontrolovaných do 2 metrov (doplnkový text a obrázky S1 až S3) Okrem toho sme preskúmali aj 147,5 kilometra, usporiadali 40 geologických testovacích jám a analyzovali viac ako 38 000 kultúrnych pamiatok zo 60 z nich (tabuľky S5 a S6) (18).Tieto rozsiahle výskumy a vykopávky naznačujú, že hoci starí ľudia vrátane raného moderného človeka mohli žiť v tejto oblasti asi pred 92 rokmi, akumulácia sedimentov spojená so vzostupom a následnou stabilizáciou jazera Malawi nezachovala archeologické dôkazy až do vytvorenia lôžka Chitimwe.
Archeologické údaje podporujú záver, že v neskorých štvrtohorách sa vejárovitá expanzia a ľudské aktivity v severnom Malawi vyskytovali vo veľkom počte a kultúrne pamiatky patrili k typom iných častí Afriky súvisiacich s raným moderným človekom.Väčšina artefaktov je vyrobená z kremenca alebo kremenných riečnych okruhliakov s radiálnou, levalloiskou, platformou a náhodnou redukciou jadra (obrázok S4).Morfologické diagnostické artefakty sa pripisujú najmä technike typu Levallois špecifickej pre mezolitický vek (MSA), ktorá bola doteraz v Afrike najmenej asi 315 ka (24).Najvyššie položené lôžko Chitimwe trvalo až do začiatku holocénu, obsahovalo riedko distribuované udalosti z neskorej doby kamennej a zistilo sa, že súvisí s neskorým pleistocénom a holocénnymi lovcami-zberačmi v celej Afrike.Naproti tomu tradície kamenných nástrojov (ako sú veľké rezné nástroje) zvyčajne spojené s raným stredným pleistocénom sú zriedkavé.Tam, kde sa vyskytli, boli nájdené v sedimentoch obsahujúcich MSA v neskorom pleistocéne, nie v skorých štádiách ukladania (tabuľka S4) (18).Aj keď lokalita existovala pri ~ 92 ka, najreprezentatívnejšie obdobie ľudskej činnosti a depozície aluviálnych vejárov sa vyskytlo po ~ 70 ka, dobre definované súborom veku OSL (obrázok 2).Tento vzor sme potvrdili s 25 publikovanými a 50 predtým nepublikovanými vekmi OSL (obrázok 2 a tabuľky S1 až S3).Tie naznačujú, že z celkového počtu 75 zistení veku bolo 70 získaných zo sedimentov po približne 70 ka.Obrázok 2 ukazuje 40 vekov spojených s artefaktmi MSA in situ, v porovnaní s hlavnými paleoenvironmentálnymi indikátormi publikovanými zo stredu centrálnej panvy MAL05-1B/1C (25) a predtým nepublikovaného centra severnej panvy jazera MAL05-2A.Drevené uhlie (susedí s ventilátorom, ktorý produkuje OSL vek).
Pomocou čerstvých údajov z archeologických vykopávok fytolitov a pôdnej mikromorfológie, ako aj verejných údajov o fosílnom peli, veľkom drevenom uhlí, vodných fosíliách a autentických mineráloch z jadra projektu Malawi Lake Drilling Project sme zrekonštruovali ľudský vzťah MSA s jazerom Malawi.Zaberajú klimatické a environmentálne podmienky rovnakého obdobia (21).Posledné dve látky sú hlavným základom pre rekonštrukciu relatívnych hĺbok jazera, ktoré sa datujú od viac ako 1200 ka (21), a sú porovnané s peľovými a makrouhlíkovými vzorkami zozbieranými z rovnakého miesta v jadre ~636 ka (25) v minulosti. .Najdlhšie jadrá (MAL05-1B a MAL05-1C; 381 a 90 m v uvedenom poradí) boli zozbierané asi 100 kilometrov juhovýchodne od oblasti archeologického projektu.Krátke jadro (MAL05-2A; 41 m) bolo zozbierané asi 25 kilometrov východne od rieky North Rukulu (obrázok 1).Jadro MAL05-2A odráža pozemské paleoenvironmentálne podmienky v oblasti Kalungy, zatiaľ čo jadro MAL05-1B/1C nedostáva priamy riečny vstup z Kalungy, takže môže lepšie odrážať regionálne podmienky.
Depozičný výkon zaznamenaný v kompozitnom vrtnom jadre MAL05-1B/1C začal od 240 ka a zvýšil sa z dlhodobej priemernej hodnoty 0,24 na 0,88 m/ka (obrázok S5).Počiatočný nárast súvisí so zmenami v orbitálnom modulovanom slnečnom svetle, ktoré počas tohto intervalu spôsobí zmeny vysokej amplitúdy hladiny jazera (25).Keď však excentricita orbity klesne po 85 ka a klíma je stabilná, miera poklesu je stále vysoká (0,68 m/ka).To sa zhodovalo s pozemným záznamom OSL, ktorý ukázal rozsiahly dôkaz expanzie aluviálneho ventilátora po približne 92 ka, a bol v súlade s údajmi o citlivosti, ktoré ukazujú pozitívnu koreláciu medzi eróziou a požiarom po 85 ka (doplnkový text a tabuľka S7).Vzhľadom na rozsah chýb dostupnej geochronologickej kontroly nie je možné posúdiť, či sa tento súbor vzťahov vyvíja pomaly z postupu rekurzívneho procesu alebo rýchlo vybuchuje pri dosiahnutí kritického bodu.Podľa geofyzikálneho modelu vývoja panvy sa od stredného pleistocénu (20) spomalilo rozširovanie rift a s tým súvisiace klesánie, takže to nie je hlavná príčina rozsiahleho procesu tvorby vejárov, ktorý sme určili najmä po 92 ka.
Od stredného pleistocénu bola klíma hlavným riadiacim faktorom hladiny vody v jazerách (26).Konkrétne vyzdvihnutie severnej kotliny uzavrelo existujúci východ.800 ka prehĺbiť jazero, kým nedosiahne prahovú výšku moderného východu (21).Tento výstup, ktorý sa nachádza na južnom konci jazera, poskytoval horný limit pre hladinu vody v jazere počas vlhkých intervalov (vrátane dneška), ale umožňoval uzavretie nádrže, keď hladina vody v jazere klesala počas suchých období (27).Rekonštrukcia hladiny jazera ukazuje striedanie suchých a vlhkých cyklov za posledných 636 ka.Podľa dôkazov z fosílneho peľu viedli obdobia extrémneho sucha (>95 % zníženie celkovej vody) spojené s nízkym letným slnečným svitom k rozšíreniu polopúštnej vegetácie so stromami obmedzenými na trvalé vodné cesty (27).Tieto (jazerné) minimá korelujú s peľovými spektrami, ktoré ukazujú vysoký podiel tráv (80 % a viac) a xerofytov (Amaranthaceae) na úkor taxónov stromov a celkovo nízku druhovú bohatosť (25).Naproti tomu, keď sa jazero priblíži k modernej úrovni, vegetácia úzko súvisiaca s africkými horskými lesmi sa zvyčajne rozšíri na breh jazera [asi 500 m nad morom (m nm)].Africké horské lesy sa dnes objavujú iba v malých diskrétnych oblastiach nad asi 1500 m nm (25, 28).
Najnovšie obdobie extrémneho sucha sa vyskytlo od 104 do 86 ka.Potom, aj keď sa hladina jazera vrátila do vysokých podmienok, stali sa bežné otvorené lesy miombo s veľkým množstvom bylín a bylinných zložiek (27, 28).Najvýznamnejším africkým taxónom horských lesov je borovica Podocarpus, ktorá sa po 85 ka nikdy nezotavila na hodnotu podobnú predchádzajúcej vysokej hladine jazera (10,7 ± 7,6 % po 85 ka, kým podobná hladina jazera pred 85 ka je 29,8 ± 11,8 % ).Margalefov index (Dmg) tiež ukazuje, že druhová bohatosť za posledných 85 ka je o 43 % nižšia ako predchádzajúca trvalo vysoká hladina jazera (2,3 ± 0,20 a 4,6 ± 1,21, v tomto poradí), napríklad medzi 420 a 345 ka (doplnkové text a obrázky S5 a S6) (25).Vzorky peľu približne z doby.88 až 78 ka tiež obsahuje vysoké percento peľu z čeľade Compositae, čo môže naznačovať, že vegetácia bola narušená a nachádza sa v chybovom rozsahu najstaršieho dátumu, kedy ľudia obývali oblasť.
Používame metódu klimatickej anomálie (29) na analýzu paleoekologických a paleoklimatických údajov jadier vyvŕtaných pred a po 85 ka a skúmame ekologický vzťah medzi vegetáciou, abundanciou druhov a zrážkami a hypotézu o oddelení odvodenej predpovede čistej klímy.Základný režim jazdy ~ 550 ka.Tento transformovaný ekosystém je ovplyvnený zrážkovými podmienkami a požiarmi naplnenými jazerami, čo sa odráža v nedostatku druhov a nových kombinácií vegetácie.Po poslednom suchom období sa obnovili len niektoré lesné prvky vrátane ohňovzdorných komponentov afrických horských lesov, ako je olivový olej, a ohňovzdorných komponentov tropických sezónnych lesov, ako je Celtis (doplnkový text a obrázok S5) ( 25).Na testovanie tejto hypotézy sme modelovali hladiny vody v jazere odvodené od ostracode a autentických minerálnych náhrad ako nezávislé premenné (21) a závislé premenné, ako je drevené uhlie a peľ, ktoré môžu byť ovplyvnené zvýšenou frekvenciou požiarov (25).
Aby sme skontrolovali podobnosť alebo rozdiel medzi týmito kombináciami v rôznych časoch, použili sme peľ z Podocarpus (večne zelený strom), trávy (tráva) a olív (žiaruvzdorná zložka afrických horských lesov) na hlavnú súradnicovú analýzu (PCoA), a miombo (hlavná lesná zložka súčasnosti).Vynesením PCoA na interpolovaný povrch predstavujúci hladinu jazera, keď sa vytvorila každá kombinácia, sme skúmali, ako sa mení kombinácia peľu vzhľadom na zrážky a ako sa tento vzťah mení po 85 ka (obrázok 3 a obrázok S7).Pred 85 ka sa vzorky na báze tráv agregovali do suchých podmienok, zatiaľ čo vzorky na báze podokarpu sa agregovali do vlhkých podmienok.Na rozdiel od toho, vzorky po 85 ka sú zoskupené s väčšinou vzoriek pred 85 ka a majú rôzne priemerné hodnoty, čo naznačuje, že ich zloženie je neobvyklé pre podobné zrážkové podmienky.Ich pozícia v PCoA odráža vplyv Olea a miomba, ktoré sú uprednostňované v podmienkach, ktoré sú náchylnejšie na požiar.Vo vzorkách po 85 ka bola borovica Podocarpus bohatá len v troch po sebe nasledujúcich vzorkách, ktoré sa vyskytli po začiatku intervalu medzi 78 a 79 ka.To naznačuje, že po počiatočnom zvýšení zrážok sa zdá, že les sa nakrátko zotavil, kým sa napokon zrútil.
Každý bod predstavuje jednu vzorku peľu v danom časovom bode s použitím doplnkového textu a vekového modelu na obrázku 1. S8.Vektor predstavuje smer a gradient zmeny a dlhší vektor predstavuje silnejší trend.Podkladový povrch predstavuje vodnú hladinu jazera ako predstaviteľa zrážok;tmavomodrá je vyššia.Priemerná hodnota hodnôt PCoA sa poskytuje pre údaje po 85 ka (červený diamant) a všetky údaje z podobných hladín jazier pred 85 ka (žltý diamant).Pri použití údajov z celého 636 ka je „simulovaná hladina jazera“ medzi -0,130-σ a -0,198-σ blízko priemernej vlastnej hodnoty hladiny jazera PCA.
Aby sme študovali vzťah medzi peľom, hladinou vody v jazere a dreveným uhlím, použili sme neparametrickú viacrozmernú analýzu rozptylu (NP-MANOVA) na porovnanie celkového „prostredia“ (reprezentovaného dátovou maticou peľu, hladiny vody v jazere a dreveného uhlia) pred a po prechode 85 ka.Zistili sme, že variácie a kovariancie zistené v tejto dátovej matici sú štatisticky významné rozdiely pred a po 85 ka (tabuľka 1).
Naše terestrické paleoenvironmentálne údaje z fytolitov a pôd na okraji Západného jazera sú v súlade s interpretáciou založenou na proxy jazere.Tie naznačujú, že napriek vysokej hladine vody v jazere sa krajina premenila na krajinu, ktorej dominujú otvorené korunové lesy a zalesnené trávnaté porasty, tak ako dnes (25).Všetky lokality analyzované na fytolity na západnom okraji panvy sú po ~45 ka a vykazujú veľké množstvo stromového pokryvu odrážajúceho vlhké podmienky.Veria však, že väčšina mulča je vo forme otvorených lesov porastených bambusom a panikovou trávou.Podľa údajov z fytolitu palmy ohňovzdorné (Arecaceae) existujú iba na brehu jazera a vo vnútrozemských archeologických náleziskách sú zriedkavé alebo chýbajú (tabuľka S8) (30).
Všeobecne povedané, vlhké, ale otvorené podmienky v neskorom pleistocéne možno odvodiť aj z terestrických paleosolov (19).Uhličitan z lagúnovej hliny a močiarnej pôdy z archeologického náleziska dediny Mwanganda možno vysledovať späť do 40 až 28 cal ka BP (predtým kalibrované Qian'anni) (tabuľka S4).Vrstvy karbonátovej pôdy v koryte Chitimwe sú zvyčajne nodulárne vápenaté (Bkm) a hlinité a karbonátové (Btk) vrstvy, čo naznačuje polohu relatívnej geomorfologickej stability a pomalého osídľovania od ďalekosiahleho aluviálneho vejára Približne 29 cal ka BP (doplnková text).Erodovaná, stvrdnutá lateritová pôda (litická hornina) vytvorená na zvyškoch starých vejárov naznačuje podmienky otvorenej krajiny (31) a silné sezónne zrážky (32), čo naznačuje nepretržitý vplyv týchto podmienok na krajinu.
Podpora pre úlohu ohňa v tomto prechode pochádza zo spárovaných záznamov makrodreveného uhlia vrtných jadier a prílev dreveného uhlia z centrálnej panvy (MAL05-1B/1C) sa vo všeobecnosti približne zvýšil.175 kariet.Medzi nimi približne nasleduje veľké množstvo vrcholov.Po 135 a 175 ka a 85 a 100 ka sa hladina jazera obnovila, ale lesné a druhové bohatstvo sa neobnovilo (doplnkový text, obrázok 2 a obrázok S5).Vzťah medzi prílevom dreveného uhlia a magnetickou citlivosťou jazerných sedimentov môže tiež vykazovať vzorce dlhodobej histórie požiarov (33).Použiť údaje z Lyons et al.(34) Jazero Malawi pokračovalo v erózii spálenej krajiny po 85 ka, čo naznačuje pozitívnu koreláciu (Spearmanovo Rs = 0,2542 a P = 0,0002; tabuľka S7), zatiaľ čo staršie sedimenty vykazujú opačný vzťah (Rs = -0,2509 a P < 0,0001).V severnej panve má kratšie jadro MAL05-2A najhlbší bod ukotvenia datovania a najmladší tuf Toba má ~74 až 75 ka (35).Hoci jej chýba dlhodobejšia perspektíva, dostáva informácie priamo z povodia, z ktorého pochádzajú archeologické údaje.Záznamy o drevenom uhlí zo severnej panvy ukazujú, že od označenia kryptotefry Toba sa vstup pozemského dreveného uhlia neustále zvyšoval v období, keď sú archeologické dôkazy najbežnejšie (obrázok 2B).
Dôkazy o požiaroch spôsobených človekom môžu odzrkadľovať úmyselné použitie v krajinnom meradle, rozšírené populácie spôsobujúce väčšie alebo väčšie vznietenie na mieste, zmenu dostupnosti paliva pri ťažbe podrastových lesov alebo kombináciu týchto činností.Moderní lovci-zberači používajú oheň na aktívnu zmenu odmien za hľadanie potravy (2).Ich aktivity zvyšujú početnosť koristi, udržiavajú mozaikovú krajinu a zvyšujú tepelnú diverzitu a heterogenitu fáz sukcesie (13).Oheň je dôležitý aj pre aktivity na mieste, ako je kúrenie, varenie, obrana a socializácia (14).Aj malé rozdiely v rozmiestnení požiarov mimo prirodzených úderov blesku môžu zmeniť vzorce postupnosti lesa, dostupnosť paliva a sezónnosť streľby.Zníženie stromovej pokrývky a podrastových stromov s najväčšou pravdepodobnosťou zvýši eróziu a strata druhovej diverzity v tejto oblasti úzko súvisí so stratou spoločenstiev afrických horských lesov (25).
V archeologických záznamoch pred začatím MSA bola ľudská kontrola ohňa dobre zavedená (15), ale doteraz bolo jeho použitie ako nástroja manažmentu krajiny zaznamenané len v niekoľkých paleolitických kontextoch.Patrí medzi ne asi v Austrálii.40 ka (36), Highland Nová Guinea.45 ka (37) mierová zmluva.50 ka jaskyňa Niah (38) na nížine Borneo.V Amerike, keď ľudia prvýkrát vstúpili do týchto ekosystémov, najmä v posledných 20 ka (16), sa umelé zapaľovanie považovalo za hlavný faktor rekonfigurácie rastlinných a živočíšnych spoločenstiev.Tieto závery musia byť založené na relevantných dôkazoch, ale v prípade priameho prekrývania archeologických, geologických, geomorfologických a paleoenvironmentálnych údajov sa argument kauzality posilnil.Hoci údaje o morskom jadre pobrežných vôd Afriky už predtým poskytli dôkazy o zmenách požiarov za posledných asi 400 ka (9), tu uvádzame dôkazy o ľudskom vplyve z príslušných súborov archeologických, paleoenvironmentálnych a geomorfologických údajov.
Identifikácia požiarov spôsobených človekom v paleoenvironmentálnych záznamoch si vyžaduje dôkazy o požiarnych aktivitách a časových alebo priestorových zmenách vegetácie, ktoré dokazujú, že tieto zmeny nie sú predpovedané iba klimatickými parametrami a časovým/priestorovým prekrývaním medzi zmenami podmienok požiaru a zmenami v ľudskom živote. záznamy (29) Tu sa prvý dôkaz rozsiahleho obsadzovania MSA a tvorby aluviálnych vejárov v povodí jazera Malawi vyskytol približne na začiatku veľkej reorganizácie regionálnej vegetácie.85 kariet.Množstvo dreveného uhlia v jadre MAL05-1B/1C odráža regionálny trend výroby a ukladania dreveného uhlia, približne 150 ka v porovnaní so zvyškom záznamu 636 ka (obrázky S5, S9 a S10).Tento prechod ukazuje dôležitý príspevok ohňa k formovaniu zloženia ekosystému, ktorý nemožno vysvetliť samotnou klímou.V situáciách prirodzeného požiaru k zapáleniu bleskom zvyčajne dochádza na konci obdobia sucha (39).Ak je však palivo dostatočne suché, človekom vytvorený oheň sa môže kedykoľvek zapáliť.V meradle scény môžu ľudia neustále meniť oheň zbieraním palivového dreva spod lesa.Konečným výsledkom akéhokoľvek typu požiaru spôsobeného človekom je, že má potenciál spôsobiť väčšiu spotrebu drevnej vegetácie, ktorá trvá počas celého roka a vo všetkých mierkach.
V Južnej Afrike sa už v roku 164 ka (12) používal oheň na tepelné spracovanie nástrojových kameňov.Už v roku 170 ka (40) sa oheň používal ako nástroj na varenie škrobových hľúz, pričom sa v staroveku naplno využíval oheň.Prosperujúca scenéria náchylná na zdroje (41).Krajinné požiare zmenšujú stromovú pokrývku a sú dôležitým nástrojom na udržiavanie prostredia trávnatých plôch a lesných plôch, ktoré sú definujúcimi prvkami ekosystémov sprostredkovaných človekom (13).Ak je účelom zmeny vegetácie alebo správania koristi zvýšiť pálenie spôsobené človekom, potom toto správanie predstavuje zvýšenie zložitosti ovládania a rozmiestňovania ohňa u raných moderných ľudí v porovnaní s ranými ľuďmi a ukazuje, že náš vzťah k ohňu prešiel určitými zmenami. posun vo vzájomnej závislosti (7).Naša analýza poskytuje ďalší spôsob, ako pochopiť zmeny v používaní ohňa ľuďmi v neskorom pleistocéne a vplyv týchto zmien na ich krajinu a životné prostredie.
Rozšírenie aluviálnych vejárov z neskorých štvrtohôr v oblasti Karonga môže byť spôsobené zmenami v cykle sezónneho spaľovania v podmienkach vyšších ako priemerných zrážok, čo vedie k zvýšenej erózii svahu.Mechanizmom tohto javu môže byť odozva povodia spôsobená poruchou spôsobenou požiarom, zvýšená a trvalá erózia hornej časti povodia a rozšírenie aluviálnych vejárov v podhorskom prostredí pri jazere Malawi.Tieto reakcie môžu zahŕňať zmenu vlastností pôdy na zníženie priepustnosti, zníženie drsnosti povrchu a zvýšenie odtoku z dôvodu kombinácie vysokých zrážkových podmienok a zníženého stromového pokryvu (42).Dostupnosť sedimentov sa spočiatku zlepšuje odlupovaním krycieho materiálu a časom môže dôjsť k zníženiu pevnosti pôdy vplyvom zahrievania a zníženej pevnosti koreňov.Exfoliácia ornice zvyšuje tok sedimentu, ktorý je akomodovaný vejárovitým hromadením po prúde a urýchľuje tvorbu červenej pôdy na vejárovitom tvare.
Reakciu krajiny na meniace sa podmienky požiaru môže ovplyvniť mnoho faktorov, z ktorých väčšina pôsobí v krátkom čase (42 – 44).Signál, ktorý tu spájame, je zrejmý z časového hľadiska tisícročia.Analýza a modely vývoja krajiny ukazujú, že s narušením vegetácie spôsobeným opakovanými požiarmi sa miera denudácie výrazne zmenila v časovom meradle tisícročia (45, 46).Nedostatok regionálnych fosílnych záznamov, ktoré sa zhodujú s pozorovanými zmenami v záznamoch dreveného uhlia a vegetácie, bráni rekonštrukcii účinkov ľudského správania a environmentálnych zmien na zloženie spoločenstiev bylinožravcov.Veľké bylinožravce, ktoré obývajú otvorenejšie krajiny, však zohrávajú úlohu pri ich udržiavaní a zabránení invázii drevnej vegetácie (47).Dôkazy o zmenách v rôznych zložkách životného prostredia by sa nemali očakávať súčasne, ale mali by sa považovať za sériu kumulatívnych účinkov, ktoré sa môžu vyskytnúť počas dlhého časového obdobia (11).Pomocou metódy klimatickej anomálie (29) považujeme ľudskú činnosť za kľúčový hnací faktor pri formovaní krajiny severného Malawi počas neskorého pleistocénu.Tieto účinky však môžu byť založené na skoršom, menej zjavnom dedičstve interakcií medzi človekom a životným prostredím.Vrchol dreveného uhlia, ktorý sa objavil v paleoenvironmentálnom zázname pred najskorším archeologickým dátumom, môže obsahovať antropogénnu zložku, ktorá nespôsobuje rovnaké zmeny ekologického systému, aké boli zaznamenané neskôr, a nezahŕňa ložiská, ktoré sú dostatočné na to, aby s istotou naznačovali ľudskú prácu.
Krátke jadrá sedimentov, ako napríklad jadrá z priľahlej povodia jazera Masoko v Tanzánii alebo kratšie jadrá sedimentov v jazere Malawi, ukazujú, že relatívna abundancia peľu tráv a lesných taxónov sa zmenila, čo sa pripisuje posledných 45 rokoch.Prirodzená klimatická zmena ka (48-50).Avšak iba dlhodobejšie pozorovanie peľového záznamu jazera Malawi > 600 ka spolu so starodávnou archeologickou krajinou vedľa neho je možné pochopiť klímu, vegetáciu, drevené uhlie a ľudské aktivity.Hoci ľudia sa pravdepodobne objavia v severnej časti povodia jazera Malawi pred 85 ka, asi 85 ka, najmä po 70 ka, naznačuje, že oblasť je atraktívna pre ľudské obydlie po skončení posledného obdobia veľkého sucha.V súčasnosti sa nové alebo intenzívnejšie/častejšie používanie ohňa ľuďmi očividne spája s prirodzenou klimatickou zmenou, aby sa zrekonštruoval ekologický vzťah> 550-ka, a nakoniec sa vytvorila skorá predpoľnohospodárska umelá krajina (obrázok 4).Na rozdiel od skorších období, sedimentárny charakter krajiny zachováva lokalitu MSA, ktorá je funkciou rekurzívneho vzťahu medzi prostredím (distribúcia zdrojov), ľudským správaním (vzorce aktivity) a aktiváciou ventilátora (ukladanie / pochovávanie na mieste).
(A) O.400 ka: Nie je možné odhaliť žiadne ľudské bytosti.Vlhké podmienky sú podobné ako dnes a hladina jazera je vysoká.Rôznorodý, ohňovzdorný stromový kryt.(B) Asi 100 ka: Neexistuje žiadny archeologický záznam, ale prítomnosť ľudí sa dá zistiť prílivom dreveného uhlia.V suchých povodiach sa vyskytujú extrémne suché podmienky.Horniny sú vo všeobecnosti odkryté a povrchové sedimenty sú obmedzené.(C) Asi 85 až 60 ka: Hladina vody v jazere stúpa s nárastom zrážok.Existencia ľudí môže byť objavená archeológiou po 92 ka a po 70 ka bude nasledovať vypaľovanie vrchovín a rozširovanie aluviálnych vejárov.Vznikol menej rozmanitý, ohňovzdorný vegetačný systém.(D) Asi 40 až 20 ka: Environmentálny prísun dreveného uhlia v severnej panve sa zvýšil.Formácia aluviálnych fanúšikov pokračovala, no v závere tejto tretiny začala slabnúť.V porovnaní s predchádzajúcim rekordom 636 ka zostáva hladina jazera vysoká a stabilná.
Antropocén predstavuje akumuláciu správania pri budovaní výklenkov, ktoré sa vyvinulo počas tisícok rokov a jeho rozsah je jedinečný pre moderného Homo sapiens (1, 51).V modernom kontexte, so zavedením poľnohospodárstva, človekom vytvorená krajina naďalej existuje a zintenzívňuje sa, ale ide skôr o rozšírenie vzorov vytvorených počas pleistocénu, než o odpojenia (52).Údaje zo severného Malawi ukazujú, že obdobie ekologického prechodu môže byť predĺžené, komplikované a opakujúce sa.Táto škála transformácie odráža komplexné ekologické znalosti raného moderného človeka a ilustruje ich premenu na naše dnešné globálne dominantné druhy.
Podľa protokolu opísaného Thompsonom a kol. prieskum na mieste a zaznamenávanie artefaktov a charakteristík dlažobných kameňov na prieskumnej ploche.(53).Umiestnenie testovacej jamy a výkop hlavného miesta vrátane mikromorfológie a odberu vzoriek fytolitu sa riadili protokolom opísaným Thompsonom a kol.(18) a Wright a kol.(19).Naša mapa geografického informačného systému (GIS) založená na mape geologického prieskumu Malawi v regióne ukazuje jasnú koreláciu medzi lôžkami Chitimwe a archeologickými lokalitami (obrázok S1).Interval medzi geologickými a archeologickými testovacími jamami v oblasti Karonga má zachytiť najširšiu reprezentatívnu vzorku (obrázok S2).Geomorfológia, geologický vek a archeologické prieskumy Karongy zahŕňajú štyri hlavné metódy terénneho prieskumu: pešie prieskumy, archeologické testovacie jamy, geologické testovacie jamy a podrobné vykopávky.Tieto techniky spolu umožňujú odber vzoriek z hlavnej expozície lôžka Chitimwe na severe, v strede a na juhu Karongy (obrázok S3).
Vyšetrovanie na mieste a zaznamenávanie artefaktov a dláždených prvkov na pešej prieskumnej ploche sa riadilo protokolom opísaným Thompsonom a kol.(53).Tento prístup má dva hlavné ciele.Prvým je identifikovať miesta, kde boli kultúrne pamiatky erodované, a potom na týchto miestach umiestniť archeologické skúšobné jamy na obnovenie kultúrnych pamiatok in situ zo zasypaného prostredia.Druhým cieľom je formálne zaznamenať distribúciu artefaktov, ich charakteristiky a vzťah so zdrojom blízkych kamenných materiálov (53).V tejto práci trojčlenný tím prešiel vo vzdialenosti 2 až 3 metre spolu 147,5 lineárnych kilometrov, pričom prešiel väčšinu nakreslených lôžok Chitimwe (tabuľka S6).
Práca sa najprv zamerala na Chitimwe Beds s cieľom maximalizovať pozorované vzorky artefaktov a po druhé sa zamerala na dlhé lineárne úseky od brehu jazera po vysočiny, ktoré pretínajú rôzne sedimentárne jednotky.To potvrdzuje kľúčové pozorovanie, že artefakty nachádzajúce sa medzi západnou vysočinou a brehom jazera súvisia iba s lôžkom Chitimwe alebo novšími sedimentmi z neskorého pleistocénu a holocénu.Artefakty nájdené v iných ložiskách sú mimo lokality, premiestnené z iných miest v krajine, ako je vidieť z ich množstva, veľkosti a stupňa zvetrávania.
Archeologická testovacia jama na mieste a výkop hlavného miesta, vrátane mikromorfológie a odberu fytolitu, sa riadili protokolom opísaným Thompsonom a kol.(18, 54) a Wright a kol.(19, 55).Hlavným účelom je pochopiť podzemné rozloženie artefaktov a vejárovitých sedimentov vo väčšej krajine.Artefakty sú zvyčajne pochované hlboko na všetkých miestach v Chitimwe Beds, okrem okrajov, kde erózia začala odstraňovať vrch sedimentu.Počas neformálneho vyšetrovania dvaja ľudia prešli okolo Chitimwe Beds, ktoré boli zobrazené ako mapové prvky na malawijskej vládnej geologickej mape.Keď títo ľudia narazili na ramená sedimentu Chitimwe Bed, začali kráčať pozdĺž okraja, kde mohli pozorovať artefakty erodované zo sedimentu.Miernym naklonením výkopov smerom nahor (3 až 8 m) od aktívne erodujúcich artefaktov môže výkop odhaliť ich polohu in-situ vzhľadom na sediment, ktorý ich obsahuje, bez potreby rozsiahleho bočného výkopu.Testovacie jamy sú umiestnené tak, že sú vzdialené 200 až 300 metrov od ďalšej najbližšej jamy, čím sa zachytia zmeny v sedimente v Chitimwe a artefakty, ktoré obsahuje.V niektorých prípadoch testovacia jama odhalila miesto, ktoré sa neskôr stalo miestom výkopov v plnom rozsahu.
Všetky skúšobné jamy začínajú štvorcom 1 × 2 m, sú orientované na sever-juh a sú vyhĺbené v ľubovoľných jednotkách po 20 cm, pokiaľ sa výrazne nezmení farba, štruktúra alebo obsah sedimentu.Zaznamenajte sedimentológiu a pôdne vlastnosti všetkých vyťažených sedimentov, ktoré prechádzajú rovnomerne cez 5 mm suché sito.Ak hĺbka uloženia naďalej presahuje 0,8 až 1 m, prestaňte kopať v jednom z dvoch štvorcových metrov a pokračujte v kopaní v druhom, čím vytvoríte „schod“, aby ste mohli bezpečne vstúpiť do hlbších vrstiev.Potom pokračujte vo výkopoch, kým sa nedosiahne skalné podložie, najmenej 40 cm archeologicky sterilných sedimentov je pod koncentráciou artefaktov, alebo sa výkop stane príliš nebezpečným (hlbokým) na pokračovanie.V niektorých prípadoch musí hĺbka depozície predĺžiť skúšobnú jamu na tretí meter štvorcový a vstúpiť do výkopu v dvoch krokoch.
Geologické testovacie jamy už predtým ukázali, že Chitimwe Beds sa často objavujú na geologických mapách kvôli ich výraznej červenej farbe.Ak zahŕňajú rozsiahle potoky a riečne sedimenty a sedimenty aluviálnych vejárov, nie vždy sa javia ako červené (19).Geológia Skúšobná jama bola vyhĺbená ako jednoduchá jama určená na odstránenie zmiešaných vrchných sedimentov, aby sa odhalili podzemné vrstvy sedimentov.Je to potrebné, pretože koryto Chitimwe je erodované do parabolického svahu a na svahu sú zosunuté sedimenty, ktoré zvyčajne netvoria čisté prírodné časti alebo zárezy.Preto sa tieto vykopávky buď uskutočnili na vrchu koryta Chitimwe, pravdepodobne došlo k podzemnému kontaktu medzi korytom Chitimwe a pliocénnym korytom Chiwondo nižšie, alebo sa uskutočnili tam, kde bolo potrebné datovať sedimenty riečnej terasy (55).
Rozsiahle archeologické vykopávky sa vykonávajú na miestach, ktoré sľubujú veľké množstvo in-situ kamenných zostáv nástrojov, zvyčajne založených na testovacích jamách alebo na miestach, kde je možné vidieť veľké množstvo kultúrnych pamiatok erodujúcich zo svahu.Hlavné vykopané kultúrne pamiatky boli získané zo sedimentárnych jednotiek vyhĺbených samostatne vo štvorci 1 × 1 m.Ak je hustota artefaktov vysoká, rycou jednotkou je 10 alebo 5 cm výlevka.Všetky kamenné výrobky, fosílne kosti a okry boli nakreslené počas každého väčšieho výkopu a neexistuje žiadne obmedzenie veľkosti.Veľkosť obrazovky je 5 mm.Ak sa počas procesu vykopávky objavia kultúrne pamiatky, pridelí sa im jedinečné číslo objavu s čiarovým kódom a čísla objavu v rovnakej sérii sa priradia filtrovaným objavom.Kultúrne pamiatky sú označené permanentným atramentom, vložené do vrecúšok so vzorovými štítkami a vrecované spolu s inými kultúrnymi pamiatkami z rovnakého prostredia.Po analýze sú všetky kultúrne pamiatky uložené v kultúrnom a múzejnom centre Karonga.
Všetky vykopávky sa vykonávajú podľa prírodných vrstiev.Tie sa delia na výbežky a hrúbka výbežkov závisí od hustoty artefaktov (ak je napríklad hustota artefaktov nízka, hrúbka výbežkov bude vysoká).Údaje na pozadí (napríklad vlastnosti sedimentov, vzťahy pozadia a pozorovania interferencie a hustoty artefaktov) sa zaznamenávajú do databázy programu Access.Všetky údaje o súradniciach (napríklad nálezy nakreslené v segmentoch, nadmorská výška kontextu, hranaté rohy a vzorky) sú založené na súradniciach Universal Transverse Mercator (UTM) (WGS 1984, Zone 36S).Na hlavnom mieste sa všetky body zaznamenávajú pomocou 5″ totálnej stanice Nikon Nivo série C, ktorá je postavená na lokálnej sieti čo najbližšie k severu UTM.Umiestnenie severozápadného rohu každého miesta výkopu a umiestnenie každého miesta výkopu Množstvo sedimentu je uvedené v tabuľke S5.
Časť sedimentológie a pôdoznaleckých charakteristík všetkých vyťažených jednotiek bola zaznamenaná pomocou programu tried poľnohospodárskej časti Spojených štátov amerických (56).Sedimentárne jednotky sú špecifikované na základe veľkosti zŕn, uhlovosti a charakteristík podstielky.Všimnite si abnormálne inklúzie a poruchy spojené s jednotkou sedimentu.Vývoj pôdy je určený akumuláciou seskvioxidu alebo uhličitanu v podzemnej pôde.Často je zaznamenané aj podzemné zvetrávanie (napr. redox, tvorba zvyškov mangánu).
Miesto odberu vzoriek OSL sa určuje na základe odhadu, ktoré facie môžu poskytnúť najspoľahlivejší odhad veku uloženia sedimentov.V mieste odberu vzoriek boli vykopané priekopy, aby sa odhalila autentická sedimentárna vrstva.Odoberte všetky vzorky použité na datovanie OSL vložením nepriehľadnej oceľovej rúrky (približne 4 cm v priemere a približne 25 cm na dĺžku) do profilu sedimentu.
OSL datovanie meria veľkosť skupiny zachytených elektrónov v kryštáloch (ako je kremeň alebo živec) v dôsledku vystavenia ionizujúcemu žiareniu.Väčšina tohto žiarenia pochádza z rozpadu rádioaktívnych izotopov v prostredí a malé množstvo ďalších zložiek sa v tropických zemepisných šírkach objavuje vo forme kozmického žiarenia.Zachytené elektróny sa uvoľňujú, keď je kryštál vystavený svetlu, ku ktorému dochádza počas prepravy (nulovanie) alebo v laboratóriu, kde k osvetleniu dochádza na senzore, ktorý dokáže detekovať fotóny (napríklad elektrónka fotonásobiča alebo kamera s nabitým spojovacie zariadenie) Spodná časť vyžaruje, keď sa elektrón vráti do základného stavu.Častice kremeňa s veľkosťou medzi 150 a 250 μm sa oddelia preosievaním, ošetrením kyselinou a separáciou podľa hustoty a použijú sa ako malé alikvóty (<100 častíc) namontované na povrchu hliníkovej platne alebo vyvŕtané do jamky s rozmermi 300 x 300 mm. častice sa analyzujú na hliníkovej panvici.Skrytá dávka sa zvyčajne odhaduje pomocou metódy regenerácie jednej alikvotnej časti (57).Okrem hodnotenia radiačnej dávky prijatej zrnami si datovanie OSL vyžaduje aj odhad dávkového príkonu meraním koncentrácie rádionuklidov v sedimente odobratej vzorky pomocou gama spektroskopie alebo analýzy neutrónovej aktivácie a určenie referenčnej vzorky kozmickej dávky Umiestnenie a hĺbka pohreb.Konečné určenie veku sa dosiahne vydelením pohrebnej dávky dávkovým príkonom.Ak však dôjde k zmene v dávke meranej jedným zrnom alebo skupinou zŕn, je potrebný štatistický model na určenie vhodnej podzemnej dávky, ktorá sa má použiť.Pokrytá dávka sa tu vypočíta pomocou modelu centrálnej éry, v prípade jednoduchého alikvotného datovania alebo v prípade datovania jednej častice pomocou modelu konečnej zmesi (58).
Pre túto štúdiu vykonali analýzu OSL tri nezávislé laboratóriá.Podrobné jednotlivé metódy pre každé laboratórium sú uvedené nižšie.Vo všeobecnosti používame metódu regeneračnej dávky na aplikáciu datovania OSL na malé alikvóty (desiatky zŕn) namiesto použitia analýzy jednotlivých zŕn.Je to preto, že počas experimentu s regeneračným rastom je miera obnovy malej vzorky nízka (<2 %) a signál OSL nie je nasýtený na prirodzenej úrovni signálu.Hlavným základom tohto hodnotenia je medzilaboratórna konzistentnosť určenia veku, konzistentnosť výsledkov v rámci testovaných stratigrafických profilov a medzi nimi a súlad s geomorfologickou interpretáciou veku 14C karbonátových hornín.Každé laboratórium vyhodnotilo alebo implementovalo dohodu s jedným zrnom, ale nezávisle určilo, že nie je vhodné na použitie v tejto štúdii.Podrobné metódy a protokoly analýzy, ktorými sa každé laboratórium riadi, sú uvedené v doplnkových materiáloch a metódach.
Kamenné artefakty získané z kontrolovaných vykopávok (BRU-I; CHA-I, CHA-II a CHA-III; MGD-I, MGD-II a MGD-III; a SS-I) sú založené na metrickom systéme a kvalite vlastnosti.Zmerajte hmotnosť a maximálnu veľkosť každého obrobku (pomocou digitálnej váhy zmerajte hmotnosť 0,1 g; pomocou digitálneho posuvného meradla Mitutoyo zmerajte všetky rozmery 0,01 mm).Všetky kultúrne pamiatky sú tiež klasifikované podľa surovín (kremeň, kremenec, pazúrik atď.), zrnitosti (jemná, stredná, hrubá), jednotnosti zrnitosti, farby, typu kôry a pokrytia, zvetrávania / zaoblenia hrán a technickej kvality (úplné alebo fragmentované) Jadrá alebo vločky, vločky/rohové kúsky, kladivové kamene, granáty a iné).
Jadro sa meria pozdĺž jeho maximálnej dĺžky;maximálna šírka;šírka je 15 %, 50 % a 85 % dĺžky;maximálna hrúbka;hrúbka je 15 %, 50 % a 85 % dĺžky.Uskutočnili sa aj merania na vyhodnotenie objemových vlastností jadra hemisférických tkanív (radiálne a Levallois).Neporušené aj zlomené jadrá sa klasifikujú podľa metódy resetovania (jedna platforma alebo viac platforiem, radiálne, Levallois atď.) a šupinaté jazvy sa počítajú pri ≥ 15 mm a ≥ 20 % dĺžky jadra.Jadrá s 5 alebo menej 15 mm jazvami sú klasifikované ako „náhodné“.Zaznamená sa kortikálne pokrytie celého povrchu jadra a relatívne kortikálne pokrytie každej strany sa zaznamená na jadro hemisférického tkaniva.
List sa meria pozdĺž maximálnej dĺžky;maximálna šírka;šírka je 15 %, 50 % a 85 % dĺžky;maximálna hrúbka;hrúbka je 15 %, 50 % a 85 % dĺžky.Fragmenty popíšte podľa zvyšných častí (proximálna, stredná, distálna, delená vpravo a štiepaná vľavo).Predĺženie sa vypočíta vydelením maximálnej dĺžky maximálnou šírkou.Zmerajte šírku, hrúbku a uhol vonkajšej platformy neporušeného rezu a fragmentov proximálneho rezu a klasifikujte platformy podľa stupňa prípravy.Zaznamenajte kortikálne pokrytie a umiestnenie na všetkých rezoch a fragmentoch.Distálne okraje sú klasifikované podľa typu ukončenia (pero, záves a horná vidlica).Na kompletnom reze zaznamenajte počet a smer jazvy na predchádzajúcom reze.Keď sa stretnete, zaznamenajte polohu modifikácie a invazívnosť v súlade s protokolom stanoveným Clarksonom (59).Pre väčšinu kombinácií výkopov boli iniciované plány renovácie, aby sa vyhodnotili metódy obnovy a integrita uloženia lokality.
Kamenné artefakty získané z testovacích jám (CS-TP1-21, SS-TP1-16 a NGA-TP1-8) sú opísané podľa jednoduchšej schémy ako riadené hĺbenie.Pre každý artefakt boli zaznamenané nasledujúce charakteristiky: surovina, veľkosť častíc, pokrytie kôry, trieda veľkosti, zvetrávanie/poškodenie hrán, technické komponenty a zachovanie fragmentov.Zaznamenajú sa popisné poznámky pre diagnostické znaky vločiek a jadier.
Z odkrytých častí vo výkopoch a geologických priekopách boli vyrezané úplné bloky sedimentu.Tieto kamene boli na mieste fixované sadrovými obväzmi alebo toaletným papierom a baliacou páskou a následne prevezené do geologického archeologického laboratória Univerzity v Tubingene v Nemecku.Tam sa vzorka suší pri 40 °C aspoň 24 hodín.Potom sa vytvrdzujú vo vákuu s použitím zmesi nepropagovanej polyesterovej živice a styrénu v pomere 7:3.Ako katalyzátor sa používa metyletylketónperoxid, zmes živice a styrénu (3 až 5 ml/l).Akonáhle živicová zmes zgéluje, zahrievajte vzorku na 40 °C aspoň 24 hodín, aby zmes úplne stuhla.Vytvrdnutú vzorku narežte pomocou pílky na obkladačky na kúsky 6 × 9 cm, nalepte na podložné sklíčko a rozdrvte na hrúbku 30 μm.Výsledné rezy boli skenované pomocou plochého skenera a analyzované pomocou rovinne polarizovaného svetla, krížovo polarizovaného svetla, šikmého dopadajúceho svetla a modrej fluorescencie voľným okom a zväčšením (50 až 200).Terminológia a popis tenkých rezov sa riadia usmerneniami publikovanými Stoopsom (60) a Courtym et al.(61).Pôdotvorné karbonátové uzliny zozbierané z hĺbky > 80 cm sa rozrežú na polovicu, aby sa polovica dala impregnovať a zhotovila na tenké plátky (4,5 × 2,6 cm) pomocou štandardného stereomikroskopu a petrografického mikroskopu a katodoluminiscenčného (CL) výskumného mikroskopu .Kontrola karbonátových typov je veľmi opatrná, pretože tvorba pôdotvorného karbonátu súvisí so stabilným povrchom, kým tvorba karbonátu podzemnej vody je nezávislá od povrchu alebo pôdy.
Vzorky boli navŕtané z povrchu rezu pôdotvorných karbonátových nodulov a rozpolené na rôzne analýzy.FS použil štandardné stereo a petrografické mikroskopy pracovnej skupiny pre geoarcheológiu a mikroskop CL pracovnej skupiny experimentálnej mineralógie na štúdium tenkých rezov, ktoré sa oba nachádzajú v Tübingene v Nemecku.Rádiokarbónové datovacie čiastkové vzorky boli vyvŕtané pomocou presných vrtákov z určenej oblasti vo veku približne 100 rokov.Druhá polovica nodulov má priemer 3 mm, aby sa predišlo oblastiam s neskorou rekryštalizáciou, bohatými minerálnymi inklúziami alebo veľkými zmenami veľkosti kryštálov kalcitu.Rovnaký protokol nemožno použiť pre vzorky MEM-5038, MEM-5035 a MEM-5055 A.Tieto vzorky sa vyberajú zo vzoriek voľných sedimentov a sú príliš malé na to, aby sa dali rozrezať na polovicu na tenké rezy.Štúdie na tenkých rezoch sa však uskutočnili na zodpovedajúcich mikromorfologických vzorkách priľahlých sedimentov (vrátane karbonátových nodulov).
Vzorky datovania 14C sme odovzdali Centru pre aplikovaný výskum izotopov (CAIS) na University of Georgia, Atény, USA.Vzorka uhličitanu reaguje so 100 % kyselinou fosforečnou vo evakuovanej reakčnej nádobe za vzniku CO2.Nízkoteplotné čistenie vzoriek CO2 z iných reakčných produktov a katalytická konverzia na grafit.Pomer grafitu 14C/13C sa meral pomocou hmotnostného spektrometra s urýchľovačom 0,5-MeV.Porovnajte pomer vzoriek s pomerom nameraným štandardom kyseliny šťaveľovej I (NBS SRM 4990).Ako pozadie je použitý kararský mramor (IAEA C1) a ako sekundárny štandard travertín (IAEA C2).Výsledok je vyjadrený ako percento moderného uhlíka a uvedený nekalibrovaný dátum je uvedený v rádiokarbónových rokoch (BP roky) pred rokom 1950 s použitím polčasu rozpadu 14C 5568 rokov.Chyba sa uvádza ako 1-σ a odráža štatistickú a experimentálnu chybu.Na základe hodnoty δ13C nameranej hmotnostnou spektrometriou pomeru izotopov oznámil C. Wissing z Biogeologického laboratória v Tubingen, Nemecko dátum frakcionácie izotopov, s výnimkou UGAMS-35944r nameraného v CAIS.Vzorka 6887B sa analyzovala dvojmo.Za týmto účelom vyvŕtajte druhú čiastkovú vzorku z uzliny (UGAMS-35944r) z oblasti vzorkovania vyznačenej na reznej ploche.Kalibračná krivka INTCAL20 (tabuľka S4) (62) aplikovaná na južnej pologuli sa použila na korekciu atmosférickej frakcionácie všetkých vzoriek na 14 °C až 2-σ.