骨化学考古ppt课件 7. 古人类食物结构演化研究

1、古人类食物结构演化研究,内容,在古人类食物结构演化研究 南方古猿 尼安德特人 田园洞人 中国古代代居民饮食结构 中国首个食谱分析（蔡莲珍、仇士华）,古人类食物结构演化研究,自猿向现代人进化的漫长岁月里 ,其食物结构发生了明显的变化 ,即以植物类食物为主转为动植物类食物并重。那么 ,食物结构的改变 ,对人类的进化究竟产生了怎样的影响呢 ? 现代营养学的研究表明 ,与现生大猿相比 ,人类食物结构的多元化有利于人类从外界环境吸收多种营养 ,在一定程度上降低了婴儿的死亡率、 延长了他们的平均寿命 ,增强了适应外界环境的能力。而肉食的摄取 ,则对于人类增大脑量、 开发心智和改善营养 ,更是至关重要。此外 ,食物新种类的获取 ,也往往与人类行为的进化密切相关。 因此 ,人类食物结构的演化之路 ,自始至终都是人类起源和进化研究的重要组成部分 ,而万年以前古人类 (hominin)食物结构的探索 ,更是揭示人类食物结构演化的关键所在。,Sr生物纯化：一般说来 , Sr的吸收远不如 Ca吸收有效 ,致使骨中的Sr /Ca值显著降低。通常,食草动物骨中积淀的 Sr/Ca约为其食物的 1 /5,而食肉动物骨

2、中积淀的 Sr/Ca又约为食草动物的 1 /5。 一般认为, C3植物的13C平均值约为-26.5,而 C4植物的13C平均值则约为 -12.5。 豆科植物的15N大约等于0,而非豆科植物的15N则稍高，同位素 ,N同位素的富集显得更有规律 ,营养级每上升一级 ,大约富集 34,如较之食物,食草类动物骨胶原的15N,将富集约 34;而较之食草类动物,以之为食的食肉类动物15N,又将进一步富集约 34。,陆地系统,海洋系统,C3,海藻,白尾鹿,软体动物,浮游生物,非洲自古以来既生长有茂密的树林（C3)，也有开阔的草原（C4),肯尼亚科比福拉营养系统,食草动物,陆生营养系统,（一）南方古猿的食物结构,人类的进化之路人类的进化大致分四个阶段： 1）南方古猿Australopithecines（400万150万年前）阿法种、非洲种、粗壮种、鲍氏种等 2）能人 Homo habilis（260150万年前） 3）直立人 Homo erectus（18020万年前） 4）智人 Homo sapiens（20万年以后） 早期智人205万年前 晚期智人5万年以后,人类的进化史,阿法南猿,沙赫人属,地猿

3、属,千年人属,始祖南猿,肯人属,南猿非洲种,能人,匠人,直立人,鲁道夫人,南方古猿惊奇种,傍人埃塞俄比亚,傍人粗壮种,傍人鲍氏种,尼安德特人,智人,海德堡人,真人属进化谱系,早期智人Archaic Homo sapiens,晚期智人Homo sapiens,南方古猿：纤细种法国的 Saint Cesaire I遗址 ( 3. 6万年前 );克罗地亚的 Vindija洞穴遗址 ( 3万年前 ),这些遗址的尼人骨中的13C、15N值,均显示:尼人与陆生食肉类动物处于同一营养级,属于主动狩猎者,其食物的主要来源为开放环境下的陆生食草类动物。近10万年内 ,其食物结构始终相对不变,反映了其获取食物资源的手段和方式较为单一。,欧洲现代人,Richards分析了一批欧洲现代人的13C、15N值 ,其中, 1.3万年前英国南部 Gough和 SunHole洞穴遗址的数据表明 ,其15N值甚高 ,与陆生的食肉类动物相当 ,反映了这些现代人的食物主要来自陆生的食草类动物 ,如牛或马鹿等。 对于距今约2.6万年的捷克、俄罗斯和英国各遗址 ,其 15N值高于陆生食肉类动物 ,而与淡水鱼、 水禽相似 ,表明这

4、些现代人的主要食物来源为淡水类食物 ,如鱼、贝类或鸟类。 对于英国北威尔士距今约 1.2万年的 Kendrick洞穴遗址 ,其13C、15N值表明 ,那里现代人的食物中 ,海生类的比例为 30%左右 ,很可能为高营养级的海生生物 ,如海里的哺乳动物等。,尼人被取代的原因之一,现代人 ,其食物资源已不仅限于陆生食草动物 ,还包括其它食物 ,如淡水类和海生类 ,显示了现代人通过扩大狩猎范围和领域 ,在食物资源的选择上比尼人具有更大的灵活性 ,增强了现代人对于生存环境的适应性。正是由于其食物结构的“广谱革命 ”( broads pectrum revolution) ,即食物的种类和来源较以前更为广泛 ,才使得现代人的人口代代顺利增长 ,在“ 物竞天择 ” 中逐步占据了上风 ,并最终取代尼人而成为欧洲的主人。,（三）田园洞人的饮食结构,田园洞人的发现,2001年，北京市田园林场(位于北京市房山区，距离著名的周口店北京猿人遗址约6公里)的工作人员在寻找水源时发现了一个山洞，洞内看起来很幽深。工作人员进去寻找水源，结果在洞内挖掘时发现了一些动物化石。随后，林场经理田秀梅就携带着部分动物碎骨到中科

5、院古脊椎动物与古人类研究所请求鉴定。,世界文化遗产-周口店遗址,周口店遗址是一处古人类文化遗址，位於北京市西南约48公里处的房山周口店龙骨山 ，是世界上材料最丰富、最系统、最有价值的旧石器时代早期的人类遗址。 1929年，发现了北京人（68-78万年） 1936年，发现山顶洞人（3万年） 1967年，发现新洞人（1711万年前） 2003年，发现田园洞人（4万年前）,2003年发掘,2002年底周口店古人类学研究中心向国家文物局提出发掘申请，2003年5月获得发掘执照。 2003年6月，发掘取得了突破，周口店古人类研究中心在周口店遗址附近的田园洞出土了这批山顶洞人时期的晚期智人化石。田园洞由此也成为了周口店遗址群的第27个地点。 到目前为止，考古人员已从田园洞里挖掘出的古人类化石有：带有牙齿的下颌骨、锁骨、肱骨、桡骨、胸骨、股骨、腓骨等，它们属于同一个男性个体。从牙齿的磨损情况看，年龄较大，形态上属智人，和现代人差异不大。考古人员命名“田园洞人”。,田园洞人年龄几何？,2007年用田园洞6块动物骨化石和一根人类大腿骨采取的共7件样品得出的年代数据彼此相差很小，更增强了这个年代的可信度。

6、 田园洞人下颌骨上前后齿的比例居于欧洲著名的尼安德特人和现代人的的重叠范围之内，尼安德特人是距今3万到10万年间的古老型人类。而且田园洞人指胫骨（小腿骨）、腕骨和指节骨的一些特征也与尼安德特人类似，比如田园洞人的小腿骨比较粗壮，而现代人则明显细长些；田园洞人手指骨末端的隆起类似圆形，而现代型人的则似马蹄形；此外，田园洞人手腕的钩骨明显长于现代人。这表明田园洞人的基因并不完全来自非洲现代型人类，部分基因可能来自以尼安德特人为代表的欧亚大陆的古老型人类，吴新智院士表示，这也证明非洲现代型人并未完全取代包括中国在内的欧亚大陆古老型人类，为现代型人类“多地区进化说”提供了有力的论据，“这毫无疑问对目前流行的非洲起源学说提出了巨大的挑战。,2007年的新发现,成为欧亚大陆东部最早的在形态上与现代智人一致的古代人类化石记录,田园洞人的重大意义-我们的祖先,田园洞人属於晚期智人，在形态上属于解剖学上的现代智人，已经跟现代人基本是一样的了。中国从4万年前一直到现在，没有任何证据表明人类有很大的迁徙活动。所以应该说，他就是我们的祖先。 支持吴新智先生提出的东亚地区人类“连续进化附带杂交”的理论。,田园洞

7、人古DNA研究,田园洞人只携带着少量古老型人类尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA，更多表现的是早期现代人的基因特征，且与当今亚洲人和美洲土著人（蒙古人种）有着密切的血缘关系，而与现代欧洲人（欧罗巴人种）的祖先在遗传上已经分开，分属不同的人群。,田園洞人（性別仍不清）的線粒體很明確屬於現代人的支系，尤其B45型主要只分佈在亞洲東部（汉族占百分之十几）、大洋洲和美洲（而大洋洲和美洲的這部分人也很明確是從亞洲東部遷過去的 ）,田园洞人的生活环境,距今大约4万年前的地球，正好处于末次冰期中一个相对温暖时期，这时候的北京-华北平原地区温暖湿润，有着大片的草甸草原和森林草原，出产各种鲜美的果实。这里的各种梅花鹿，豪猪等至少三十多种动物安适平和的生活着。田园洞是北京西山上一个并不起眼的小山洞，处在燕山山脉向华北平原过渡的丘陵地带，丰富的动植物和水资源为田园洞古人类的生息繁衍提供了难得家园。 田园洞人在这里一代代的繁衍生息，直到大约2万年前，华北的气候发生了变化，末次冰盛期的到来使得气候变得寒冷，很多动物都离开了，洞穴中的空间也逐渐减小，田园洞人也随之远离了这里。,研究目的田园洞人以何为生？,周口店田园洞

8、是近几十年来所发现的距离周口店遗址最近的含古人类化石及哺乳动物化石丰富的洞穴。 田园洞动物群以梅花鹿占绝对优势, 食肉类动物很。对梅花鹿年龄结构分析的研究表明中年、青年个体占主体, 其次为幼年和老年个体，很可能与史前人类狩猎活动有关。 以捕猎梅花鹿为生？,食草 动物,C3和C4比例,动物以C3为主 平均-19.5 C44% 人以C3为主 -17.6 C418%,食草动物,食肉动物,硫稳定同位素,研究人员在辽宁小狐山古人类遗址曾发现过渔叉，时间大约在距今3万年前，稍晚于4万年前的田园洞。在山顶洞人遗址中，也有一些淡水鱼鱼骨被发现，但没有出现捕的工具；因此，我们不知道当时人类用怎样的方式捕鱼。在旧石器晚期，人类数量剧增，有限的资源已经不能满足他们的需求，他们必须开拓食谱。可以想象，按照当时人们的技能，肯定要经过复杂的劳动才能获得。水生类食物的出现对人类大脑的发育非常有帮助，可能促进了人类心智的发展，加快了人类进化的步伐。,陆生,淡水,（四）中国古代代居民饮食结构,粟（小米）黍（黄米）,1984年考古第十期,7000,4000,粟,C4 连 续 性,水稻,北方?,年代 4630?,家养,水稻

9、,C3为主,C4为主,C4,C4,山东地区古代居民饮食结构,齐乌云译, 袁靖校1依据长野县出土人骨的碳、氮同位素比值和微量元素含量恢复古代人类的食物结构，文物季刊, 1998, (4),氮同位素测试失败,与蔡莲珍的莒县陵阳河的结果不一致C4 33.6%（换算后）？ 同一时期、同一地区古人饮食结构有差别？讨论一下！,X=（B+20）/13 蔡莲珍,饮食结构与社会地位、阶级的关系,65.1%,66.4%,普通人34.9%的C3类植物是稻米or小麦or其他吗？,遗址周边的环境调查,陆地动物肉、杂粮、大米、榛属、胡桃属、板栗属、锥栗属等食物类型。,山东滕州西公桥遗址人骨的稳定同位素分析,遗址考古学背景和样品选择,样品污染的识别,一般认为 , C3植物的13C平均值为 26.5, C4 植物的13C平均值为 12.5. 13C值居于 C3 和C4植物平均值之间 ,反映了先民食物中既包含 C3类植物 ,又包括 C4类植物。,考古发现,大汶口文化时期先民种植的农作物既包括粟 ,还包括黍和水稻.,C3和C4植物比例,C4植物为主的先民 (C4 的比例大于 50% )具有较高的15N,这表明以粟为主食的

10、先民获取肉食资源较为容易。 以 C3 为主的先民 (C3 的比例大于 50% )15N较低 ,反映了以稻为主食的先民获得肉食资源的途径较少。,不同时期内先民食谱的变化,早期 ,先民应为稻粟混食 ,两者在人们食物中的比例相当 (各占 50%左右 )。到了中期 ,粟的比例减小 (小于 50% ) ,稻则相应增加 ,反映了稻在先民 食物中占了较为重要的地位。晚期 ,先民对 C4类植物的利用又有所增加。,箱线图,15N的变化,15N在不同时期变化的盒式图。总体而言 ,15N平均值位于 79之间 ,表现出杂食类的特征 ,反映了先民的经济方式主要是农耕和饲养家畜 ,但也并非一成不变。从早期到中期 ,15N值增加 ,推测当时人们食用了较大量的肉类。根据考古资料 ,大汶口文化时期的中、 晚期 ,家畜的饲养已经很普遍,西公桥遗址本身也发现了一定数量的猪骨。故此 ,家畜饲养业的发展 ,应是15N值增加的主要原因。遗址到了晚期 ,15N又稍有下降。,山东日照市两城镇遗址龙山文化先民食谱的稳定同位素分析,研究背景,两城镇居民龙山时期46004000BP,骨骼中的羟磷灰石不能用齐和蔡的公式骨胶原,平均9.8 (

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