Homo sapiens modern a participat la un număr mare de transformări ale ecosistemelor, dar este dificil de detectat originea sau consecințele timpurii ale acestor comportamente.Datele de arheologie, geocronologie, geomorfologie și paleomediu din nordul Malawii documentează relația în schimbare dintre prezența furătorilor, organizarea ecosistemului și formarea evantaiului aluvionar în Pleistocenul târziu.După aproximativ secolul al XX-lea, s-a format un sistem dens de artefacte mezolitice și evantai aluvionali.Acum 92.000 de ani, în mediul paleo-ecologic, nu exista niciun analog în recordul precedent de 500.000 de ani.Datele arheologice și analiza coordonatelor principale arată că incendiile provocate de om au relaxat restricțiile sezoniere privind aprinderea, afectând compoziția și eroziunea vegetației.Acest lucru, combinat cu schimbările de precipitații determinate de climă, a condus în cele din urmă la o tranziție ecologică către peisajul artificial pre-agricol timpuriu.
Oamenii moderni sunt promotori puternici ai transformării ecosistemelor.De mii de ani, ei au schimbat mediul în mod extensiv și intenționat, stârnind dezbateri despre când și cum a apărut primul ecosistem dominat de oameni (1).Din ce în ce mai multe dovezi arheologice și etnografice arată că există un număr mare de interacțiuni recursive între furajatori și mediul lor, ceea ce indică faptul că aceste comportamente stau la baza evoluției speciei noastre (2-4).Datele fosile și genetice indică faptul că Homo sapiens a existat în Africa cu aproximativ 315.000 de ani în urmă (ka).Datele arheologice arată că complexitatea comportamentelor care apar pe continent a crescut semnificativ în ultimii aproximativ 300 până la 200 ka.Sfârșitul Pleistocenului (Chibanian) (5).De la apariția noastră ca specie, oamenii au început să se bazeze pe inovația tehnologică, aranjamentele sezoniere și cooperarea socială complexă pentru a prospera.Aceste atribute ne permit să profităm de mediile și resursele anterior nelocuite sau extreme, astfel încât astăzi oamenii sunt singura specie de animale la nivel global (6).Focul a jucat un rol cheie în această transformare (7).
Modelele biologice indică faptul că adaptabilitatea la alimente gătite poate fi urmărită cu cel puțin 2 milioane de ani în urmă, dar abia la sfârșitul Pleistocenului mijlociu au apărut dovezile arheologice convenționale ale controlului incendiului (8).Miezul oceanic cu înregistrări de praf dintr-o zonă mare a continentului african arată că în ultimele milioane de ani, vârful carbonului elementar a apărut după aproximativ 400 ka, în principal în timpul tranziției de la perioada interglaciară la cea glaciară, dar a avut loc și în timpul Holocenul (9).Acest lucru arată că înainte de aproximativ 400 ka, incendiile din Africa sub-sahariană nu erau comune, iar contribuțiile umane au fost semnificative în Holocen (9).Focul este un instrument folosit de păstori pe tot parcursul Holocenului pentru cultivarea și întreținerea pajiștilor (10).Cu toate acestea, detectarea fondului și a impactului ecologic al utilizării focului de către vânători-culegători în Pleistocenul timpuriu este mai complicată (11).
Focul este numit un instrument de inginerie pentru manipularea resurselor atât în ​​etnografie, cât și în arheologie, inclusiv îmbunătățirea veniturilor mijloacelor de trai sau modificarea materiilor prime.Aceste activități sunt de obicei legate de planificarea publică și necesită multe cunoștințe ecologice (2, 12, 13).Incendiile la scară peisagistică le permit vânătorilor-culegători să alunge prada, să controleze dăunătorii și să mărească productivitatea habitatului (2).Focul la fața locului promovează gătitul, încălzirea, apărarea prădătorilor și coeziunea socială (14).Cu toate acestea, măsura în care incendiile vânătorilor-culegători pot reconfigura componentele peisajului, cum ar fi structura comunității ecologice și topografia, este foarte ambiguă (15, 16).
Fără date arheologice și geomorfologice învechite și înregistrări de mediu continue din mai multe locații, înțelegerea dezvoltării schimbărilor ecologice induse de om este problematică.Înregistrările pe termen lung ale depozitelor lacurilor din Valea Marelui Rift din Africa de Sud, combinate cu înregistrările arheologice antice din zonă, fac din acesta un loc pentru investigarea impacturilor ecologice cauzate de Pleistocen.Aici, raportăm despre arheologia și geomorfologia unui peisaj extins din epoca de piatră din Africa de Sud.Apoi, l-am legat de date paleomediu care se întinde pe > 600 ka pentru a determina cele mai timpurii dovezi de cuplare a comportamentului uman și a transformării ecosistemului în contextul incendiilor provocate de om.
Am furnizat o limită de vârstă neraportată anterior pentru patul Chitimwe din districtul Karonga, situat la capătul nordic al părții de nord a Malawi, în valea sudică a Riftului Africii (Figura 1) (17).Aceste paturi sunt compuse din evantai aluvionali de sol roșu și sedimente de râu, care acoperă aproximativ 83 de kilometri pătrați, conținând milioane de produse din piatră, dar fără resturi organice conservate, cum ar fi oase (text suplimentar) (18).Datele noastre de lumină excitată optic (OSL) din înregistrarea Pământului (Figura 2 și Tabelele S1 la S3) au modificat vârsta patului Chitimwe la Pleistocenul târziu, iar cea mai veche vârstă de activare a ventilatorului aluvionar și de îngropare a epocii de piatră este de aproximativ 92 ka ( 18, 19).Stratul aluvionar și fluvial Chitimwe acoperă lacurile și râurile din stratul pliocen-pleistocen Chiwondo dintr-o neconformitate cu unghi mic (17).Aceste depozite sunt situate în pană de falie de-a lungul marginii lacului.Configurația lor indică interacțiunea dintre fluctuațiile nivelului lacului și faliile active care se extind în Pliocen (17).Deși acțiunea tectonică ar fi putut afecta pentru o lungă perioadă de timp topografia regională și versantul piemontului, activitatea faliei în această zonă poate să fi încetinit încă din Pleistocenul mijlociu (20).După ~800 ka și până la scurt timp după 100 ka, hidrologia lacului Malawi este determinată în principal de climă (21).Prin urmare, niciuna dintre acestea nu este singura explicație pentru formarea evantaiilor aluviale în Pleistocenul târziu (22).
(A) Locația stației africane în raport cu precipitațiile moderne (asterisc);albastrul este mai umed și roșu este mai uscat (73);caseta din stânga arată Lacul Malawi și zonele învecinate MAL05-2A și MAL05-1B Locația miezului /1C (punct violet), unde zona Karonga este evidențiată ca un contur verde și locația albiei Luchamange este evidențiată ca o cutie albă.(B) Partea de nord a bazinului Malawi, arătând topografia de deal în raport cu miezul MAL05-2A, albia Chitimwe rămasă (petic maro) și locația excavației din Proiectul mezolitic timpuriu din Malawi (MEMSAP) (punct galben));CHA, Chaminade;MGD, satul Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara Sud;VIN, imagine bibliotecă literară;WW, Beluga.
Vârsta centrală OSL (linia roșie) și intervalul de eroare de 1-σ (25% gri), toate vârstele OSL legate de apariția artefactelor in situ în Karonga.Vârsta în raport cu datele din ultimii 125 ka arată (A) estimări ale densității boabelor pentru toate vârstele OSL din sedimentele de evantai aluvionari, indicând acumularea sedimentară/aluvionară (cian) și reconstrucția nivelului apei lacului pe baza valorilor caracteristice analizei componentelor principale (PCA) Acvatic fosile și minerale autogene (21) (albastru) din miezul MAL05-1B/1C.(B) Din miezul MAL05-1B/1C (negru, o valoare apropiată de 7000 cu un asterisc) și miezul MAL05-2A (gri), numărul de carbon macromolecular pe gram normalizat de viteza de sedimentare.(C) Indicele de bogăție a speciilor Margalef (Dmg) din polenul fosil de bază MAL05-1B/1C.(D) Procentul de polen fosil din Compositae, pădurile miombo și Olea europaea și (E) Procentul de polen fosil din Poaceae și Podocarpus.Toate datele despre polen provin din miezul MAL05-1B/1C.Numerele din partea de sus se referă la mostrele individuale OSL detaliate în tabelele de la S1 la S3.Diferența de disponibilitate și rezoluție a datelor se datorează intervalelor diferite de eșantionare și disponibilității materialelor în miez.Figura S9 prezintă două macro înregistrări de carbon convertite în scoruri z.
(Chitimwe) Stabilitatea peisajului după formarea evantaiului este indicată de formarea de sol roșu și carbonați care formează sol, care acoperă sedimentele în formă de evantai din întreaga zonă de studiu (text suplimentar și tabelul S4).Formarea evantaielor aluviale din Pleistocenul târziu în bazinul lacului Malawi nu se limitează la zona Karonga.La aproximativ 320 de kilometri sud-est de Mozambic, profilul de adâncime a nuclidului cosmogenic terestru al 26Al și 10Be limitează formarea patului Luchamange de sol roșu aluvionar la 119 până la 27 ka (23).Această restricție extinsă de vârstă este în concordanță cu cronologia noastră OSL pentru partea de vest a bazinului lacului Malawi și indică extinderea ventilatoarelor aluviale regionale în Pleistocenul târziu.Acest lucru este susținut de datele din înregistrarea miezului lacului, care indică faptul că viteza de sedimentare mai mare este însoțită de aproximativ 240 ka, care are o valoare deosebit de mare la cca.130 și 85 ka (text suplimentar) (21).
Cele mai vechi dovezi ale așezării umane în această zonă sunt legate de sedimentele Chitimwe identificate la ~92 ± 7 ka.Acest rezultat se bazează pe 605 m3 de sedimente excavate din săpături arheologice de control spațiu de 14 sub-centimetri și 147 m3 de sedimente din 46 de gropi de testare arheologică, controlate vertical la 20 cm și controlate orizontal la 2 metri (text suplimentar și figurile S1 la S3) În plus, am analizat și 147,5 kilometri, am amenajat 40 de gropi de testare geologică și am analizat peste 38.000 de relicve culturale din 60 dintre acestea (Tabelele S5 și S6) (18).Aceste investigații și săpături ample indică faptul că, deși oamenii antici, inclusiv oamenii moderni timpurii, ar fi putut trăi în zonă cu aproximativ 92 de ani în urmă, acumularea de sedimente asociată cu ridicarea și apoi stabilizarea lacului Malawi nu a păstrat dovezi arheologice până la Formarea albiei Chitimwe.
Datele arheologice susțin deducerea că la sfârșitul Cuaternarului, expansiunea în formă de evantai și activitățile umane din nordul Malawi au existat în număr mare, iar relicvele culturale aparțineau tipurilor altor părți ale Africii legate de oamenii moderni timpurii.Majoritatea artefactelor sunt realizate din pietricele de râu cuarț sau cuarț, cu reducere radială, Levallois, platformă și miez aleatoriu (Figura S4).Artefactele de diagnostic morfologic sunt atribuite în principal tehnicii de tip Levallois specifice epocii mezolitice (MSA), care a fost de cel puțin aproximativ 315 ka în Africa până acum (24).Patul de sus Chitimwe a durat până la începutul Holocenului, conținând evenimente slab distribuite din Epoca de Piatră târzie și s-a descoperit a fi înrudit cu vânătorii-culegători din Pleistocenul târziu și Holocenul din toată Africa.În schimb, tradițiile uneltelor din piatră (cum ar fi uneltele mari de tăiere) asociate de obicei cu Pleistocenul mijlociu timpuriu sunt rare.Acolo unde acestea au apărut, au fost găsite în sedimentele care conțineau MSA la sfârșitul Pleistocenului, nu în stadiile incipiente ale depunerii (Tabelul S4) (18).Deși situl a existat la ~ 92 ka, perioada cea mai reprezentativă a activității umane și a depunerilor de evantai aluvionali a avut loc după ~ 70 ka, bine definită de un set de vârste OSL (Figura 2).Am confirmat acest model cu 25 de vârste OSL publicate și 50 nepublicate anterior (Figura 2 și tabelele S1 până la S3).Acestea indică faptul că dintr-un total de 75 de determinări de vârstă, 70 au fost recuperate din sedimente după aproximativ 70 ka.Figura 2 prezintă cele 40 de vârste asociate artefactelor MSA in-situ, raportate la principalii indicatori paleomediului publicați din centrul bazinului central MAL05-1B/1C (25) și centrul bazinului nordic MAL05-2A nepublicat anterior al lacului.Cărbune (adiacent ventilatorului care produce vârsta OSL).
Folosind date proaspete din săpăturile arheologice ale fitoliților și micromorfologia solului, precum și date publice despre polenul fosil, cărbunele mare, fosilele acvatice și mineralele authogene din nucleul Proiectului de foraj al lacului Malawi, am reconstruit relația umană MSA cu Lacul Malawi.Ocupați condițiile climatice și de mediu din aceeași perioadă (21).Ultimii doi agenți reprezintă baza principală pentru reconstrucția adâncimii relative ale lacului care datează de la mai mult de 1200 ka (21) și sunt potriviți cu probe de polen și macrocarbon colectate din aceeași locație în miezul de ~ 636 ka (25) în trecut. .Cele mai lungi nuclee (MAL05-1B și MAL05-1C; 381 și respectiv 90 m) au fost colectate la aproximativ 100 de kilometri sud-est de zona proiectului arheologic.Un miez scurt (MAL05-2A; 41 m) a fost colectat la aproximativ 25 de kilometri est de râul Rukulu de Nord (Figura 1).Miezul MAL05-2A reflectă condițiile de paleomediu terestre din zona Kalunga, în timp ce nucleul MAL05-1B/1C nu primește aport direct de la Kalunga, astfel încât poate reflecta mai bine condițiile regionale.
Rata de depunere înregistrată în miezul de foraj compozit MAL05-1B/1C a început de la 240 ka și a crescut de la valoarea medie pe termen lung de 0,24 la 0,88 m/ka (Figura S5).Creșterea inițială este legată de modificări ale luminii solare modulate orbitale, care vor provoca modificări de amplitudine mare ale nivelului lacului în acest interval (25).Cu toate acestea, atunci când excentricitatea orbitală scade după 85 ka și clima este stabilă, rata de subsidență este încă mare (0,68 m/ka).Acest lucru a coincis cu înregistrarea OSL terestră, care a arătat dovezi extinse ale expansiunii ventilatorului aluvionar după aproximativ 92 ka și a fost în concordanță cu datele de susceptibilitate care arată o corelație pozitivă între eroziune și incendiu după 85 ka (text suplimentar și tabelul S7).Având în vedere intervalul de eroare al controlului geocronologic disponibil, este imposibil de judecat dacă acest set de relații evoluează lent din progresul procesului recursiv sau erupe rapid la atingerea unui punct critic.Conform modelului geofizic al evoluției bazinului, încă din Pleistocenul mijlociu (20), extinderea riftului și subsidența aferentă au încetinit, deci nu este motivul principal al procesului extins de formare a evantaiului pe care l-am determinat în principal după 92 ka.
Încă din Pleistocenul mijlociu, clima a fost principalul factor de control al nivelului apei lacului (26).Mai exact, ridicarea bazinului de nord a închis o ieșire existentă.800 ka pentru a adânci lacul până la atingerea înălțimii pragului ieșirii moderne (21).Situată la capătul sudic al lacului, această ieșire a oferit o limită superioară a nivelului apei lacului în intervalele umede (inclusiv astăzi), dar a permis închiderea bazinului pe măsură ce nivelul apei lacului a scăzut în perioadele secetoase (27).Reconstituirea nivelului lacului arată ciclurile alternative de uscat și umed în ultimii 636 ka.Conform dovezilor provenite de la polenul fosil, perioadele de secetă extremă (reducere > 95% a apei totale) asociate cu lumina scăzută a soarelui de vară au condus la extinderea vegetației semi-deșertice, cu copaci restricționați la căile navigabile permanente (27).Aceste scăderi (lacuri) sunt corelate cu spectrele de polen, prezentând o proporție mare de ierburi (80% sau mai mult) și xerofite (Amaranthaceae) în detrimentul taxonilor arborilor și al unei bogății generale scăzute de specii (25).În schimb, atunci când lacul se apropie de nivelurile moderne, vegetația strâns legată de pădurile montane africane se extinde de obicei până la malul lacului [aproximativ 500 m deasupra nivelului mării (masl)].Astăzi, pădurile de munte africane apar doar în mici petice discrete peste aproximativ 1500 m.m. (25, 28).
Cea mai recentă perioadă de secetă extremă a avut loc între 104 și 86 ka.După aceea, deși nivelul lacului a revenit la condiții înalte, pădurile miombo deschise cu o cantitate mare de ierburi și ingrediente de plante au devenit comune (27, 28).Cei mai semnificativi taxoni de pădure montană africană sunt pinul Podocarpus, care nu și-a revenit niciodată la o valoare similară cu nivelul înalt al lacului anterior după 85 ka (10,7 ± 7,6% după 85 ka, în timp ce nivelul similar al lacului înainte de 85 ka este de 29,8 ± 11,8% ).Indicele Margalef (Dmg) arată, de asemenea, că bogăția de specii din ultimii 85 ka este cu 43% mai mică decât nivelul susținut anterior al lacului (2,3 ± 0,20 și, respectiv, 4,6 ± 1,21), de exemplu, între 420 și 345 ka ( Suplimentar textul și figurile S5 și S6) (25).Probe de polen de aproximativ timp.88 până la 78 ka conține, de asemenea, un procent ridicat de polen Compositae, ceea ce poate indica faptul că vegetația a fost deranjată și se află în intervalul de eroare al celei mai vechi date când oamenii au ocupat zona.
Folosim metoda anomaliei climatice (29) pentru a analiza datele paleoecologice și paleoclimate ale carotelor forate înainte și după 85 ka și pentru a examina relația ecologică dintre vegetație, abundența speciilor și precipitații și ipoteza decuplării predicției climatice pure deduse.Conduceți modul de bază de ~550 ka.Acest ecosistem transformat este afectat de condițiile de precipitații care umple lacurile și de incendii, ceea ce se reflectă în lipsa speciilor și a noilor combinații de vegetație.După ultima perioadă uscată, doar unele elemente forestiere s-au recuperat, inclusiv componentele rezistente la foc ale pădurilor de munte africane, cum ar fi uleiul de măsline, și componentele rezistente la foc ale pădurilor tropicale sezoniere, cum ar fi Celtis (text suplimentar și figura S5) ( 25).Pentru a testa această ipoteză, am modelat nivelurile apei din lac derivate din ostracodul și substituenții minerali authgenici ca variabile independente (21) și variabile dependente, cum ar fi cărbunele și polenul, care pot fi afectate de frecvența crescută a incendiilor (25).
Pentru a verifica asemănarea sau diferența dintre aceste combinații în momente diferite, am folosit polen de la Podocarpus (copa veșnic verde), iarbă (iarbă) și măslin (componentă rezistentă la foc a pădurilor de munte africane) pentru analiza coordonatelor principale (PCoA), și miombo (componenta principală a pădurii de astăzi).Prin trasarea PCoA pe suprafața interpolată reprezentând nivelul lacului când s-a format fiecare combinație, am examinat modul în care combinația de polen se modifică în raport cu precipitațiile și cum se schimbă această relație după 85 ka (Figura 3 și Figura S7).Înainte de 85 ka, probele pe bază de gramineu s-au agregat în condiții uscate, în timp ce probele pe bază de podocarpus s-au agregat în condiții umede.În schimb, eșantioanele după 85 ka sunt grupate cu majoritatea probelor înainte de 85 ka și au valori medii diferite, ceea ce indică faptul că compoziția lor este neobișnuită pentru condiții similare de precipitații.Poziția lor în PCoA reflectă influența lui Olea și miombo, ambele fiind favorizate în condiții care sunt mai predispuse la foc.În probele de după 85 ka, pinul Podocarpus a fost abundent doar în trei probe consecutive, care au apărut după ce a început intervalul dintre 78 și 79 ka.Acest lucru sugerează că după creșterea inițială a precipitațiilor, pădurea pare să se fi recuperat pentru scurt timp înainte de a se prăbuși în cele din urmă.
Fiecare punct reprezintă o singură probă de polen la un moment dat în timp, folosind textul suplimentar și modelul de vârstă din Figura 1. S8.Vectorul reprezintă direcția și gradientul schimbării, iar un vector mai lung reprezintă o tendință mai puternică.Suprafața subiacentă reprezintă nivelul apei lacului ca reprezentant al precipitațiilor;albastrul închis este mai mare.Valoarea medie a valorilor caracteristicilor PCoA este furnizată pentru datele după 85 ka (diamantul roșu) și toate datele de la niveluri similare ale lacului înainte de 85 ka (diamantul galben).Folosind datele întregii 636 ka, „nivelul lacului simulat” este între -0,130-σ și -0,198-σ aproape de valoarea proprie medie a PCA la nivel de lac.
Pentru a studia relația dintre polen, nivelul apei din lac și cărbune, am folosit analiza multivariată neparametrică a varianței (NP-MANOVA) pentru a compara „mediul” general (reprezentat prin matricea de date a polenului, nivelul apei din lac și cărbunelui) înainte iar după tranziția de 85 ka.Am constatat că variația și covarianța găsite în această matrice de date sunt diferențe semnificative statistic înainte și după 85 ka (Tabelul 1).
Datele noastre paleomediu terestre de la fitoliți și solurile de la marginea Lacului de Vest sunt în concordanță cu interpretarea bazată pe proxy-ul lacului.Acestea indică faptul că, în ciuda nivelului ridicat al apei al lacului, peisajul a fost transformat într-un peisaj dominat de terenuri forestiere cu baldachin deschis și pajiști împădurite, la fel ca și astăzi (25).Toate locațiile analizate pentru fitoliți de pe marginea vestică a bazinului sunt după ~45 ka și prezintă o cantitate mare de acoperire arborioară care reflectă condițiile umede.Cu toate acestea, ei cred că cea mai mare parte a mulciului este sub formă de pădure deschisă, acoperită cu bambus și iarbă de panică.Conform datelor fitolitice, palmierii nerezistenți la foc (Arecaceae) există doar pe malul lacului și sunt rari sau absenți în siturile arheologice interioare (Tabelul S8) (30).
În general, condițiile umede, dar deschise din Pleistocenul târziu pot fi deduse și din paleosolurile terestre (19).Argila de lagună și carbonatul de sol de mlaștină din situl arheologic din satul Mwanganda poate fi urmărit până la 40 până la 28 cal ka BP (calibrat anterior Qian'anni) (Tabelul S4).Straturile de sol carbonatat din patul Chitimwe sunt de obicei straturi nodulare calcaroase (Bkm) și argiloase și carbonatice (Btk), ceea ce indică locația stabilității geomorfologice relative și așezarea lentă din ventilatorul aluvionar de mare anvergură Aproximativ 29 cal ka BP (suplimentar). text).Solul laterit (rocă litică) erodat, întărit, format pe rămășițele evantaielor antice indică condiții de peisaj deschis (31) și precipitații sezoniere puternice (32), indicând impactul continuu al acestor condiții asupra peisajului.
Sprijinul pentru rolul focului în această tranziție vine din înregistrările macro-cărbune pereche ale carotelor de foraj, iar afluxul de cărbune din Bazinul Central (MAL05-1B/1C) a crescut în general de la aproximativ.175 de cărți.Un număr mare de vârfuri urmează între aproximativ.După 135 și 175 ka și 85 și 100 ka, nivelul lacului și-a revenit, dar bogăția pădurii și a speciilor nu s-a recuperat (text suplimentar, Figura 2 și Figura S5).Relația dintre afluxul de cărbune și susceptibilitatea magnetică a sedimentelor din lac poate prezenta, de asemenea, modele de istorie pe termen lung a incendiilor (33).Utilizați datele de la Lyons și colab.(34) Lacul Malawi a continuat să erodeze peisajul ars după 85 ka, ceea ce implică o corelație pozitivă (Rs Spearman = 0,2542 și P = 0,0002; Tabelul S7), în timp ce sedimentele mai vechi arată relația opusă (Rs = -0,2509 și P < 0,0001).În bazinul de nord, miezul mai scurt MAL05-2A are cel mai adânc punct de ancorare de datare, iar cel mai tânăr tuf Toba este de ~74 până la 75 ka (35).Deși îi lipsește o perspectivă pe termen lung, primește input direct din bazinul de unde provin datele arheologice.Înregistrările de cărbune din bazinul de nord arată că, de la marca Toba crypto-tephra, aportul de cărbune terigen a crescut constant în perioada în care dovezile arheologice sunt cele mai comune (Figura 2B).
Dovezile incendiilor provocate de om pot reflecta utilizarea deliberată la scară de peisaj, populații larg răspândite care provoacă aprinderi mai multe sau mai mari la fața locului, modificarea disponibilității combustibilului prin recoltarea pădurilor de subteras sau o combinație a acestor activități.Vânătorii-culegători moderni folosesc focul pentru a schimba în mod activ recompensele de hrană (2).Activitățile lor cresc abundența de pradă, mențin peisajul mozaic și cresc diversitatea termică și eterogenitatea etapelor de succesiune (13).Focul este, de asemenea, important pentru activitățile la fața locului, cum ar fi încălzirea, gătitul, apărarea și socializarea (14).Chiar și micile diferențe în declanșarea incendiilor în afara fulgerelor naturale pot schimba modelele de succesiune a pădurilor, disponibilitatea combustibilului și sezonalitatea tragerii.Reducerea acoperirii arborelui și a copacilor de subteras este cel mai probabil să crească eroziunea, iar pierderea diversității speciilor în această zonă este strâns legată de pierderea comunităților de păduri montane africane (25).
În evidențele arheologice dinainte de începerea MSA, controlul uman asupra incendiului a fost bine stabilit (15), dar până în prezent, utilizarea sa ca instrument de gestionare a peisajului a fost înregistrată doar în câteva contexte paleolitice.Acestea includ aproximativ în Australia.40 ka (36), Highland Noua Guinee.45 ka (37) tratat de pace.50 ka Niah Cave (38) în câmpia Borneo.În America, când oamenii au intrat pentru prima dată în aceste ecosisteme, în special în ultimii 20 ka (16), aprinderea artificială a fost considerată a fi principalul factor în reconfigurarea comunităților de plante și animale.Aceste concluzii trebuie să se bazeze pe dovezi relevante, dar în cazul suprapunerii directe a datelor arheologice, geologice, geomorfologice și paleoambientale, argumentul cauzalității a fost întărit.Deși datele de bază marine ale apelor de coastă ale Africii au furnizat anterior dovezi ale schimbărilor de incendiu în trecut de aproximativ 400 ka (9), aici oferim dovezi ale influenței umane din seturi relevante de date arheologice, paleoambientale și geomorfologice.
Identificarea incendiilor provocate de om în înregistrările paleomediului necesită dovezi ale activităților de incendiu și ale modificărilor temporale sau spațiale ale vegetației, care să demonstreze că aceste schimbări nu sunt prezise numai de parametrii climatici și suprapunerea temporală/spațială dintre modificările condițiilor de incendiu și schimbările asupra omului. înregistrări (29) Aici, primele dovezi ale ocupării larg răspândite de MSA și formării de evantai aluvionali în bazinul lacului Malawi au avut loc aproximativ la începutul unei reorganizări majore a vegetației regionale.85 de cărți.Abundența cărbunelui în miezul MAL05-1B/1C reflectă tendința regională de producție și depunere de cărbune, la aproximativ 150 ka comparativ cu restul înregistrării de 636 ka (Figurile S5, S9 și S10).Această tranziție arată contribuția importantă a focului la modelarea compoziției ecosistemului, care nu poate fi explicată doar prin climă.În situații naturale de incendiu, aprinderea fulgerului are loc de obicei la sfârșitul sezonului uscat (39).Cu toate acestea, dacă combustibilul este suficient de uscat, incendiile provocate de om pot fi aprinse în orice moment.La scara scenei, oamenii pot schimba continuu focul colectând lemne de foc de sub pădure.Rezultatul final al oricărui tip de incendiu provocat de om este că are potențialul de a provoca un consum mai mare de vegetație lemnoasă, care durează pe tot parcursul anului și la toate scarile.
În Africa de Sud, încă din 164 ka (12), focul era folosit pentru tratarea termică a pietrelor de fabricare a sculelor.Încă din 170 ka (40), focul a fost folosit ca unealtă pentru gătitul tuberculilor amidonați, utilizând din plin focul în antichitate.Resurse prospere-Peisaj predispus (41).Incendiile peisagistice reduc acoperirea arboricole și reprezintă un instrument important pentru menținerea mediilor de pășuni și pete de pădure, care sunt elementele definitorii ale ecosistemelor mediate de om (13).Dacă scopul schimbării vegetației sau comportamentului prăzii este de a crește arderea provocată de om, atunci acest comportament reprezintă o creștere a complexității controlului și desfășurării focului de către oamenii moderni timpurii în comparație cu oamenii timpurii și arată că relația noastră cu focul a suferit o schimbare. schimbarea interdependenței (7).Analiza noastră oferă o modalitate suplimentară de a înțelege schimbările în utilizarea focului de către oameni în Pleistocenul târziu și impactul acestor schimbări asupra peisajului și mediului lor.
Extinderea ventilatoarelor aluviale cuaternarului târziu în zona Karonga se poate datora modificărilor ciclului sezonier de ardere în condiții de precipitații mai mari decât media, ceea ce duce la creșterea eroziunii dealului.Mecanismul acestei apariții poate fi răspunsul la scară de bazin hidrografic determinat de perturbația cauzată de incendiu, eroziunea intensificată și susținută a părții superioare a bazinului de apă și extinderea ventilatoarelor aluviale în mediul piemont de lângă Lacul Malawi.Aceste reacții pot include modificarea proprietăților solului pentru a reduce permeabilitatea, a reduce rugozitatea suprafeței și a crește scurgerea din cauza combinației condițiilor de precipitații mari și a acoperirii arboricole reduse (42).Disponibilitatea sedimentelor este îmbunătățită inițial prin decojirea materialului de acoperire, iar în timp, rezistența solului poate scădea din cauza încălzirii și a rezistenței reduse a rădăcinilor.Exfolierea solului crește fluxul de sedimente, care este acomodat de acumularea în formă de evantai în aval și accelerează formarea solului roșu pe evantai.
Mulți factori pot controla răspunsul peisajului la schimbarea condițiilor de incendiu, dintre care majoritatea funcționează într-o perioadă scurtă de timp (42-44).Semnalul pe care îl asociem aici este evident pe scara de timp a mileniului.Analiza și modelele de evoluție a peisajului arată că, odată cu perturbarea vegetației cauzate de incendii repetate, rata denudației s-a schimbat semnificativ pe o scară de timp milenială (45, 46).Lipsa înregistrărilor fosile regionale care să coincidă cu modificările observate în înregistrările de cărbune și vegetație împiedică reconstituirea efectelor comportamentului uman și ale schimbărilor de mediu asupra compoziției comunităților de erbivore.Cu toate acestea, erbivorele mari care populează peisaje mai deschise joacă un rol în menținerea acestora și prevenirea invaziei vegetației lemnoase (47).Dovezile schimbărilor în diferite componente ale mediului nu ar trebui să apară simultan, ci ar trebui privite ca o serie de efecte cumulative care pot apărea pe o perioadă lungă de timp (11).Folosind metoda anomaliei climatice (29), considerăm activitatea umană ca un factor-cheie în modelarea peisajului din nordul Malawii în timpul Pleistocenului târziu.Cu toate acestea, aceste efecte se pot baza pe moștenirea anterioară și mai puțin evidentă a interacțiunilor om-mediu.Vârful cărbunelui care a apărut în înregistrarea paleomediului înainte de cea mai veche dată arheologică poate include o componentă antropică care nu provoacă aceleași modificări ale sistemului ecologic ca cele înregistrate mai târziu și nu implică depozite care sunt suficiente pentru a indica cu încredere ocupația umană.
Miezurile scurte de sedimente, cum ar fi cele din bazinul adiacent al lacului Masoko din Tanzania, sau miezurile mai scurte de sedimente din Lacul Malawi, arată că abundența relativă de polen a taxonilor de iarbă și pădure s-a schimbat, ceea ce este atribuit ultimilor 45 de ani.Schimbarea climatică naturală a ka (48-50).Cu toate acestea, doar o observare pe termen mai lung a recordului de polen al Lacului Malawi > 600 ka, împreună cu peisajul arheologic vechi de lângă acesta, este posibil să înțelegem clima, vegetația, cărbunele și activitățile umane.Deși este posibil ca oamenii să apară în partea de nord a bazinului lacului Malawi înainte de 85 ka, aproximativ 85 ka, în special după 70 ka, indică faptul că zona este atractivă pentru locuirea umană după terminarea ultimei perioade de secetă majoră.În acest moment, utilizarea nouă sau mai intensă/frecventă a focului de către oameni este evident combinată cu schimbările climatice naturale pentru a reconstrui relația ecologică> 550-ka și, în cele din urmă, a format peisajul artificial pre-agricol timpuriu (Figura 4).Spre deosebire de perioadele anterioare, natura sedimentară a peisajului păstrează situl MSA, care este o funcție a relației recursive dintre mediu (distribuția resurselor), comportamentul uman (modele de activitate) și activarea ventilatorului (depunerea/îngroparea locului).
(A) Despre.400 ka: Nicio ființă umană nu poate fi detectată.Condițiile de umiditate sunt similare cu cele de astăzi, iar nivelul lacului este ridicat.Acoperire arboricola diversă, nerezistentă la foc.(B) Aproximativ 100 ka: Nu există nicio înregistrare arheologică, dar prezența oamenilor poate fi detectată prin afluxul de cărbune.Condiții extrem de uscate apar în bazinele de apă uscate.Roca de bază este în general expusă, iar sedimentele de suprafață sunt limitate.(C) Aproximativ 85 până la 60 ka: nivelul apei lacului crește odată cu creșterea precipitațiilor.Existența ființei umane poate fi descoperită prin arheologie după 92 ka, iar după 70 ka va urma arderea zonelor muntoase și extinderea evantaiilor aluviale.A apărut un sistem de vegetație mai puțin divers, rezistent la foc.(D) Aproximativ 40 până la 20 ka: Aportul de cărbune din mediu în bazinul de nord a crescut.Formarea fanilor aluvionali a continuat, dar a început să slăbească la sfârșitul acestei perioade.În comparație cu recordul anterior de 636 ka, nivelul lacului rămâne ridicat și stabil.
Antropocenul reprezintă acumularea de comportamente de construire a nișei dezvoltate de-a lungul a mii de ani, iar scara sa este unică pentru Homo sapiens modern (1, 51).În contextul modern, odată cu introducerea agriculturii, peisajele create de om continuă să existe și să se intensifice, dar sunt mai degrabă extensii ale tiparelor stabilite în timpul Pleistocenului, decât deconexiuni (52).Datele din nordul Malawi arată că perioada de tranziție ecologică poate fi prelungită, complicată și repetitivă.Această scară de transformare reflectă cunoștințele ecologice complexe ale oamenilor moderni timpurii și ilustrează transformarea lor în specia noastră dominantă globală de astăzi.
Conform protocolului descris de Thompson și colab., investigarea la fața locului și înregistrarea artefactelor și a caracteristicilor pietruitei din zona de sondaj.(53).Amplasarea gropii de testare și excavarea sitului principal, inclusiv micromorfologia și eșantionarea fitoliților, au urmat protocolul descris de Thompson și colab.(18) și Wright și colab.(19).Harta sistemului nostru de informații geografice (GIS) bazată pe harta de cercetare geologică din Malawi a regiunii arată o corelație clară între alburile Chitimwe și siturile arheologice (Figura S1).Intervalul dintre gropile de testare geologică și arheologică din zona Karonga este de a capta cea mai largă probă reprezentativă (Figura S2).Geomorfologia Karonga, vârsta geologică și studiile arheologice implică patru metode principale de cercetare pe teren: sondaje pietonale, gropi de testare arheologică, gropi de testare geologică și săpături detaliate ale amplasamentului.Împreună, aceste tehnici permit eșantionarea expunerii principale a patului Chitimwe din nordul, centrul și sudul Karonga (Figura S3).
Investigarea la fața locului și înregistrarea artefactelor și a caracteristicilor pietruite din zona pietonală a urmat protocolul descris de Thompson și colab.(53).Această abordare are două obiective principale.Prima este identificarea locurilor în care relicvele culturale au fost erodate, iar apoi amplasarea gropilor de testare arheologică în deal în aceste locuri pentru a restaura relicvele culturale in situ din mediul îngropat.Al doilea obiectiv este de a înregistra în mod oficial distribuția artefactelor, caracteristicile lor și relația lor cu sursa materialelor de piatră din apropiere (53).În această lucrare, o echipă de trei persoane a mers la o distanță de 2 până la 3 metri pentru un total de 147,5 kilometri liniari, traversând majoritatea patului Chitimwe trasat (Tabelul S6).
Lucrarea s-a concentrat mai întâi pe Chitimwe Beds pentru a maximiza mostrele de artefacte observate, iar în al doilea rând s-a concentrat pe secțiuni liniare lungi de la malul lacului până la zonele muntoase care traversează diferite unități sedimentare.Acest lucru confirmă o observație cheie că artefactele situate între zonele înalte vestice și malul lacului sunt legate doar de albia Chitimwe sau de sedimentele mai recente din Pleistocenul târziu și Holocen.Artefactele găsite în alte zăcăminte sunt în afara amplasamentului, relocate din alte locuri din peisaj, așa cum se poate observa din abundența, dimensiunea și gradul de intemperii.
Groapa de testare arheologică în loc și excavarea sitului principal, inclusiv prelevarea de probe de micromorfologie și fitoliți, au urmat protocolul descris de Thompson și colab.(18, 54) și Wright și colab.(19, 55).Scopul principal este de a înțelege distribuția subterană a artefactelor și a sedimentelor în formă de evantai în peisajul mai mare.Artefactele sunt de obicei îngropate adânc în toate locurile din Chitimwe Beds, cu excepția marginilor, unde eroziunea a început pentru a îndepărta partea de sus a sedimentului.În timpul anchetei informale, două persoane au trecut pe lângă paturile Chitimwe, care erau afișate ca caracteristici ale hărții pe harta geologică a guvernului Malawi.Când acești oameni au întâlnit umerii sedimentului Patului Chitimwe, au început să meargă de-a lungul marginii, unde au putut observa artefactele erodate din sediment.Prin înclinarea săpăturilor ușor în sus (3 până la 8 m) față de artefactele care se erodează activ, excavația poate dezvălui poziția lor in situ față de sedimentul care le conține, fără a fi nevoie de o excavație extinsă lateral.Gropile de testare sunt amplasate astfel încât să fie la 200 până la 300 de metri distanță de următoarea groapă cea mai apropiată, captând astfel modificările în sedimentul patului Chitimwe și artefactele pe care le conține.În unele cazuri, groapa de testare a dezvăluit un sit care a devenit ulterior un sit de excavare la scară largă.
Toate gropile de testare încep cu un pătrat de 1 × 2 m, sunt orientate nord-sud și sunt excavate în unități arbitrare de 20 cm, cu excepția cazului în care culoarea, textura sau conținutul sedimentului se modifică semnificativ.Înregistrați sedimentologia și proprietățile solului ale tuturor sedimentelor excavate, care trec uniform printr-o sită uscată de 5 mm.Dacă adâncimea de depunere continuă să depășească 0,8 până la 1 m, nu mai săpați într-unul dintre cei doi metri pătrați și continuați să săpați în celălalt, formând astfel o „treaptă”, astfel încât să puteți intra în siguranță în straturi mai adânci.Apoi continuați să excavați până când se ajunge la roca de bază, cel puțin 40 cm de sedimente sterile arheologic sunt sub concentrația de artefacte sau excavarea devine prea nesigură (adâncă) pentru a continua.În unele cazuri, adâncimea de depunere trebuie să extindă groapa de testare la un al treilea metru pătrat și să intre în șanț în doi pași.
Gropile de testare geologică au arătat anterior că alburile Chitimwe apar adesea pe hărțile geologice datorită culorii lor roșii distincte.Când includ pâraie extinse și sedimente de râu și sedimente de evantai aluvionari, ele nu par întotdeauna roșii (19).Geologie Groapa de testare a fost excavată ca o simplă groapă concepută pentru a îndepărta sedimentele superioare amestecate pentru a dezvălui straturile subterane ale sedimentelor.Acest lucru este necesar deoarece patul Chitimwe este erodat într-un deal parabolic și există sedimente prăbușite pe versant, care de obicei nu formează părți naturale clare sau tăieturi.Prin urmare, aceste săpături fie au avut loc pe vârful albiei Chitimwe, probabil că a existat un contact subteran între albia Chitimwe și albia Pliocenă Chiwondo de dedesubt, fie au avut loc acolo unde trebuiau datate sedimentele de pe terasa râului (55).
Săpăturile arheologice la scară largă sunt efectuate în locuri care promit un număr mare de ansambluri de instrumente de piatră in-situ, de obicei bazate pe gropi de testare sau locuri în care un număr mare de relicve culturale pot fi văzute erodând de pe versant.Principalele relicve culturale excavate au fost recuperate din unități sedimentare excavate separat într-un pătrat de 1 × 1 m.Dacă densitatea artefactelor este mare, unitatea de săpat este un jet de 10 sau 5 cm.Toate produsele din piatră, oasele fosile și ocru au fost desenate în timpul fiecărei săpături majore și nu există o limită de dimensiune.Dimensiunea ecranului este de 5 mm.Dacă relicvele culturale sunt descoperite în timpul procesului de săpătură, li se va atribui un număr unic de descoperire a desenului cu cod de bare, iar numerele de descoperire din aceeași serie vor fi atribuite descoperirilor filtrate.Relicvele culturale sunt marcate cu cerneală permanentă, așezate în pungi cu etichete specimene și puse împreună cu alte relicve culturale din același fundal.După analiză, toate relicvele culturale sunt depozitate în Centrul Cultural și Muzeal din Karonga.
Toate săpăturile sunt efectuate conform straturilor naturale.Acestea sunt subdivizate în scuipat, iar grosimea scuipatului depinde de densitatea artefactului (de exemplu, dacă densitatea artefactului este scăzută, grosimea scuipatului va fi mare).Datele de fundal (de exemplu, proprietățile sedimentelor, relațiile de fundal și observațiile de interferență și densitatea artefactelor) sunt înregistrate în baza de date Access.Toate datele de coordonate (de exemplu, constatările desenate în segmente, cota context, colțuri pătrate și mostre) se bazează pe coordonatele Universal Transverse Mercator (UTM) (WGS 1984, Zona 36S).La locul principal, toate punctele sunt înregistrate folosind o stație totală Nikon Nivo C seria de 5″, care este construită pe o rețea locală cât mai aproape de nordul UTM.Locația colțului de nord-vest al fiecărui loc de excavare și locația fiecărui loc de excavare Cantitatea de sedimente este dată în Tabelul S5.
Secțiunea de caracteristici de sedimentologie și știință a solului a tuturor unităților excavate a fost înregistrată utilizând Programul Statelor Unite ale Americii pentru Clasă de Parte Agricolă (56).Unitățile sedimentare sunt specificate pe baza mărimii granulelor, a unghiularității și a caracteristicilor de strat.Observați incluziunile și perturbațiile anormale asociate cu unitatea de sedimente.Dezvoltarea solului este determinată de acumularea de sesquioxid sau carbonat în solul subteran.Intemperiile subterane (de exemplu, redox, formarea de noduli de mangan reziduali) sunt de asemenea înregistrate frecvent.
Punctul de colectare a probelor OSL este determinat pe baza estimării care facies poate produce cea mai fiabilă estimare a vârstei de îngropare a sedimentelor.La locul de prelevare au fost săpate șanțuri pentru a expune stratul sedimentar autigen.Se colectează toate probele utilizate pentru datarea OSL inserând un tub de oțel opac (aproximativ 4 cm în diametru și aproximativ 25 cm în lungime) în profilul sedimentului.
Datarea OSL măsoară dimensiunea grupului de electroni prinși în cristale (cum ar fi cuarțul sau feldspatul) din cauza expunerii la radiații ionizante.Cea mai mare parte a acestei radiații provine din dezintegrarea izotopilor radioactivi din mediu, iar o cantitate mică de componente suplimentare la latitudini tropicale apar sub formă de radiație cosmică.Electronii capturați sunt eliberați atunci când cristalul este expus la lumină, ceea ce are loc în timpul transportului (eveniment de zero) sau în laborator, unde iluminarea are loc pe un senzor care poate detecta fotoni (de exemplu, un tub fotomultiplicator sau o cameră cu o cameră încărcată). dispozitiv de cuplare) Partea inferioară emite atunci când electronul revine la starea fundamentală.Particulele de cuarț cu o dimensiune între 150 și 250 μm sunt separate prin cernere, tratare cu acid și separare prin densitate și utilizate ca alicote mici (<100 particule) montate pe suprafața unei plăci de aluminiu sau forate într-un puț de 300 x 300 mm. particulele sunt analizate pe o tavă de aluminiu.Doza îngropată este de obicei estimată folosind o singură metodă de regenerare alicotă (57).Pe lângă evaluarea dozei de radiații primite de boabe, datarea OSL necesită, de asemenea, estimarea ratei dozei prin măsurarea concentrației de radionuclizi din sedimentul probei colectate folosind spectroscopie gamma sau analiza de activare a neutronilor și determinarea probei de referință pentru doza cosmică Locația și adâncimea înmormântare.Determinarea finală a vârstei se realizează prin împărțirea dozei de înmormântare la rata dozei.Cu toate acestea, atunci când există o modificare a dozei măsurate de un singur bob sau grup de boabe, este necesar un model statistic pentru a determina doza îngropată adecvată care trebuie utilizată.Doza îngropată este calculată aici folosind modelul epocii centrale, în cazul datării alicote unice, sau în cazul datării cu o singură particule, folosind un model de amestec finit (58).
Trei laboratoare independente au efectuat analize OSL pentru acest studiu.Metodele individuale detaliate pentru fiecare laborator sunt prezentate mai jos.În general, folosim metoda dozei regenerative pentru a aplica datarea OSL la alicote mici (zeci de boabe) în loc să folosim analiza unui singur granu.Acest lucru se datorează faptului că în timpul experimentului de creștere regenerativă, rata de recuperare a unui eșantion mic este scăzută (<2%), iar semnalul OSL nu este saturat la nivelul semnalului natural.Consecvența interlaboratoare a determinării vârstei, consistența rezultatelor în și între profilele stratigrafice testate și consistența cu interpretarea geomorfologică a vârstei 14C a rocilor carbonatice reprezintă baza principală pentru această evaluare.Fiecare laborator a evaluat sau implementat un singur acord de cereale, dar a stabilit în mod independent că nu este potrivit pentru utilizare în acest studiu.Metodele detaliate și protocoalele de analiză urmate de fiecare laborator sunt furnizate în materialele și metodele suplimentare.
Artefactele din piatră recuperate din săpături controlate (BRU-I; CHA-I, CHA-II și CHA-III; MGD-I, MGD-II și MGD-III; și SS-I) se bazează pe sistemul metric și pe calitate. caracteristici.Măsurați greutatea și dimensiunea maximă a fiecărei piese de prelucrat (folosind o cântar digitală pentru a măsura greutatea este de 0,1 g; folosind un șubler digital Mitutoyo pentru a măsura toate dimensiunile este de 0,01 mm).Toate relicvele culturale sunt, de asemenea, clasificate în funcție de materii prime (cuarț, cuarț, silex etc.), dimensiunea granulelor (fină, medie, grosieră), uniformitatea granulei, culoarea, tipul și acoperirea cortexului, intemperii/rotunjirea marginilor și gradul tehnic (complete sau fragmentate) Miezuri sau fulgi, fulgi/piese de colț, pietre de ciocan, grenade și altele).
Miezul este măsurat pe lungimea sa maximă;latime maxima;lățimea este de 15%, 50% și 85% din lungime;grosime maxima;grosimea este de 15%, 50% și 85% din lungime.De asemenea, au fost efectuate măsurători pentru a evalua proprietățile de volum ale miezului țesuturilor emisferice (radial și Levallois).Atât miezurile intacte, cât și cele sparte sunt clasificate în funcție de metoda de resetare (platformă unică sau multiplatformă, radială, Levallois etc.), iar cicatricile descuamate sunt numărate la ≥15 mm și ≥20% din lungimea miezului.Miezurile cu 5 sau mai puține cicatrici de 15 mm sunt clasificate ca „aleatorie”.Acoperirea corticală a întregii suprafețe a miezului este înregistrată, iar acoperirea corticală relativă a fiecărei părți este înregistrată pe miezul țesutului emisferic.
Foaia se măsoară pe lungimea sa maximă;latime maxima;lățimea este de 15%, 50% și 85% din lungime;grosime maxima;grosimea este de 15%, 50% și 85% din lungime.Descrieți fragmentele în funcție de părțile rămase (proximal, mijlociu, distal, despicat în dreapta și despicat în stânga).Alungirea se calculează împărțind lungimea maximă la lățimea maximă.Măsurați lățimea, grosimea și unghiul platformei exterioare ale feliei intacte și ale fragmentelor de felie proximală și clasificați platformele în funcție de gradul de pregătire.Înregistrați acoperirea corticală și locația pe toate feliile și fragmentele.Marginile distale sunt clasificate în funcție de tipul de terminație (penă, balama și furcă superioară).Pe felia completă, înregistrați numărul și direcția cicatricei de pe felia anterioară.Când este întâlnit, înregistrați locația modificării și invazivitatea în conformitate cu protocolul stabilit de Clarkson (59).Au fost inițiate planuri de renovare pentru majoritatea combinațiilor de săpături pentru a evalua metodele de restaurare și integritatea depunerii sitului.
Artefactele de piatră recuperate din gropile de testare (CS-TP1-21, SS-TP1-16 și NGA-TP1-8) sunt descrise după o schemă mai simplă decât excavarea controlată.Pentru fiecare artefact, au fost înregistrate următoarele caracteristici: materie primă, dimensiunea particulelor, acoperirea cortexului, gradul mărimii, deteriorarea intemperiilor/deteriorarea marginilor, componentele tehnice și conservarea fragmentelor.Sunt înregistrate note descriptive pentru caracteristicile de diagnostic ale fulgilor și miezurilor.
Blocuri complete de sedimente au fost tăiate din secțiuni expuse în săpături și șanțuri geologice.Aceste pietre au fost fixate la fața locului cu bandaje de ipsos sau hârtie igienică și bandă de ambalare, apoi transportate la Laboratorul de Arheologie Geologică al Universității din Tubingen din Germania.Acolo, proba este uscată la 40°C timp de cel puțin 24 de ore.Apoi se întăresc sub vid, folosind un amestec de rășină poliesterică nepromovată și stiren într-un raport de 7:3.Peroxidul de metil etil cetonă este utilizat ca catalizator, amestec rășină-stiren (3 până la 5 ml/l).Odată ce amestecul de rășini s-a gelificat, încălziți proba la 40°C timp de cel puțin 24 de ore pentru a întări complet amestecul.Folosiți un ferăstrău pentru plăci pentru a tăia proba întărită în bucăți de 6 × 9 cm, lipiți-le pe o lamă de sticlă și măcinați-le până la o grosime de 30 μm.Feliile rezultate au fost scanate folosind un scaner plat și analizate folosind lumină polarizată plană, lumină polarizată încrucișată, lumină incidentă oblică și fluorescență albastră cu ochiul liber și mărire (×50 până la ×200).Terminologia și descrierea secțiunilor subțiri urmează liniile directoare publicate de Stoops (60) și Courty și colab.(61).Nodulii carbonatici formatori de sol colectați de la o adâncime de > 80 cm sunt tăiați în jumătate, astfel încât jumătate să poată fi impregnate și executați în felii subțiri (4,5 × 2,6 cm) folosind un microscop stereo standard și microscop petrografic și microscop de cercetare catodoluminiscență (CL) .Controlul tipurilor de carbonat este foarte precaut, deoarece formarea carbonatului de formare a solului este legată de suprafața stabilă, în timp ce formarea de carbonat de apă subterană este independentă de suprafață sau sol.
Probele au fost forate de pe suprafața tăiată a nodulilor de carbonat care formează sol și au fost înjumătățite pentru diferite analize.FS a folosit microscoapele stereo și petrografice standard ale Grupului de lucru pentru geoarheologie și microscopul CL al Grupului de lucru pentru mineralogie experimentală pentru a studia feliile subțiri, ambele fiind situate în Tübingen, Germania.Sub-probele de datare cu radiocarbon au fost forate folosind burghie de precizie dintr-o zonă desemnată de aproximativ 100 de ani.Cealaltă jumătate a nodulilor are un diametru de 3 mm pentru a evita zonele cu recristalizare târzie, incluziuni minerale bogate sau modificări mari ale mărimii cristalelor de calcit.Același protocol nu poate fi urmat pentru probele MEM-5038, MEM-5035 și MEM-5055 A.Aceste eșantioane sunt selectate din probele de sedimente libere și sunt prea mici pentru a fi tăiate în jumătate pentru secționare subțire.Cu toate acestea, au fost efectuate studii de secțiune subțire pe probele micromorfologice corespunzătoare ale sedimentelor adiacente (inclusiv noduli de carbon).
Am trimis mostre de datare 14C Centrului de Cercetare Aplicată a Izotopilor (CAIS) de la Universitatea din Georgia, Atena, SUA.Proba de carbonat reacţionează cu acid fosforic 100% într-un vas de reacţie evacuat pentru a forma CO2.Purificarea la temperatură scăzută a probelor de CO2 din alți produși de reacție și conversia catalitică în grafit.Raportul grafit 14C/13C a fost măsurat utilizând un spectrometru de masă accelerator de 0,5 MeV.Comparați raportul probei cu raportul măsurat cu standardul de acid oxalic I (NBS SRM 4990).Marmura de Carrara (IAEA C1) este folosită ca fundal, iar travertinul (IAEA C2) este folosit ca standard secundar.Rezultatul este exprimat ca procent din carbonul modern, iar data necalibrată citată este dată în ani de radiocarbon (ani BP) înainte de 1950, folosind un timp de înjumătățire 14C de 5568 ani.Eroarea este citată ca 1-σ și reflectă eroarea statistică și experimentală.Pe baza valorii δ13C măsurată prin spectrometrie de masă a raportului izotop, C. Wissing de la Laboratorul de Biogeologie din Tubingen, Germania, a raportat data fracționării izotopilor, cu excepția UGAMS-35944r măsurată la CAIS.Proba 6887B a fost analizată în duplicat.Pentru a face acest lucru, forați o a doua subprobă din nodul (UGAMS-35944r) din zona de prelevare indicată pe suprafața de tăiere.Curba de calibrare INTCAL20 (Tabelul S4) (62) aplicată în emisfera sudică a fost utilizată pentru a corecta fracționarea atmosferică a tuturor probelor la 14C la 2-σ.