本文翻譯自張曉凌副研究員2018年11月30日在線刊登於《Science》上的文章,原文鏈接:science.sciencemag.org/

張曉凌1,2,哈巴布3,王社江1,2 ,陳祖軍3 ,葛俊逸1,2,4,※,隆浩5,何偉3,達娃6,年小美7,儀明潔8,周新郢1,2,4,張佩琪1,2,4,靳英帥1,2,4,O. Bar-Yosef9, J. W. Olsen10,11,高星1,2,4,※

1.中國科學院古脊椎動物與古人類學研究所脊椎動物進化與人類起源重點實驗室,北京100044。

2.中國古生物與古環境演化卓越中心,北京100044。

3.中國西藏自治區文物保護所,拉薩850000。

4.中國科學院大學,北京100049。

5.中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊科學與環境國家重點實驗室,南京210008。

6.西藏那曲地區文物局6號,那曲852000中國西藏自治區。

7.華東師範大學河口海岸研究國家重點實驗室,上海200062。

8.中國人民大學歷史學院,北京100872。

9.美國馬薩諸塞州哈佛大學人類學系,郵編:02138。

10.美國亞利桑那州圖森市亞利桑那大學人類學學院,郵編:85721。

11.俄羅斯科學院西伯利亞分院,新西伯利亞科學研究所,郵編:630090,俄羅斯聯邦。

通訊作者:高星,[email protected];葛俊逸,[email protected]

摘要:青藏高原是人類居住的海拔最高、最苛刻的環境之一。我們調查了海拔4600米的尼阿底遺址,並研究了古人類的初始定居時間和生存機制。該遺址距今4萬至3萬年,是迄今為止全球發現的最高的舊石器時代考古遺址。尼阿底遺址出土了大量的石葉工具組合,而迄今為止人們對在這種環境中安營紮寨的現代人類的生存能力還一無所知。這個遺址提前了「世界屋脊」的居住歷史和人類高海廣泛適應業的歷史。

青藏高原是人類居住的最高和最具挑戰性的環境之一,因為它常年寒冷,生物量生產能力低,而且氧含量很低。作為人類最後適應的陸地環境之一,其定居的時間和適應機制非常重要。到目前為止,僅在高原邊緣發現了一些舊石器時代遺址,還沒有關於全新世之前人類居住在高原內陸的具體證據。

本文主要講述了我們對位於西藏中部海拔4600米的尼阿底遺址的調查和研究,該遺址至少可追溯到3萬年前,使其成為迄今為止海拔最高的更新世時代遺址。這一發現大大加深了人類對青藏高原的適應歷史和人類在高海拔地區(>4000 m)適應的歷史的瞭解,並對進一步研究丹尼索瓦人相關DNA與藏人能夠在高海拔地區之間的關係有重要的意義。

尼阿底遺址是在2013年對西藏北部羌塘東部地區進行考古調查時發現的,平均海拔5000 m。該遺址位於西藏自治區首府拉薩西北約300公里(圖1)的色林錯和錯鄂以南,東西長約1公里,南北長2公里。為了探究遺址的地貌和地下遺物的分佈,我們分別於2013年、2016年至2018年對該遺址進行了考古挖掘和地質採樣。

圖1 (A)尼阿底遺址地理位置周圍的一些大型湖泊(B)遺址點所靠近的錯鄂以及其他大湖 (C)第三層石製品分佈

尼阿底遺址地層位於雅根湖的階地上,其海拔約4600 m,出露地層總厚度約170 cm。遺址地層沉積序列可以從上到下分為三層(圖2A)。最上層的10~30cm由含礫粉砂和細砂組成,在其表面發現了許多石製品和一些角礫巖沉積物。第2層是50~80cm厚且分選良好的細砂層,含有一些角礫石,與第1層不整合接觸。在這一層位中,我們可以看到一些河道中充滿了帶有沙質基質、由岩石碎屑為包含物的巨礫,這表明該地層存在暫時性和快速流動的水。其他特徵包括分佈在第1層和第2層之間的不整合面上的冰期內卷積、風蝕坑和卵石密集,表明曾經在在寒冷氣候條件下遭受長期侵蝕。第3層由一系列沖積物組成,主要由砂質礫石組成,其中還包含淡水軟體動物的外殼。其中,交錯沖刷河道發育廣泛,充填有高度風化、粉質、含角礫的細砂,表明由於明顯的溫暖和潮濕條件,高能水流造成強烈侵蝕。風化面和波狀不整合的頂底面也表明與更濕潤的氣候條件下的強烈侵蝕有關。

圖2 三個沉積序列的地層對比以及OSL和AMS樣品的位置 (A)遺址沉積層序和地層劃分圖。(B)三個層序的地層對比和OSL年齡,碳庫效應校正後確定了放射性碳年齡

在沉積序列138 cm以上我們發現了人工石製品,其中第1層3124件,第2層223件,第3層336件。第2層文物主要在河道中發現,但在構成該層主體的細砂中幾乎不存在。雖然在第1層發現了很多的小石製品,但這三個層位中的石器之間沒有明顯的類型、技術或形態上的差異。我們得出的結論是,在挖掘中發現的所有石製品構成了一個單一組合,第3層是主要的文化層。上部兩層中發現的石製品等遺物是第3層石製品加工場地形成後經歷了二次搬運形成的。

由於地層中缺乏適合做放射性碳年代測定的有機材料,該遺址的年代學結果主要是利用光釋光測年(OSL)技術得到的。在挖掘探方中三個層位(圖2a)的樣品共測得24個OSL年代,為遺址提供了可靠的年代序列。

在每個剖面中,考慮到年齡的標準偏差,OSL年齡通常與地層沉積順序一致,並且它們的地層年代相似(圖2B)。結果表明,第1層的年代範圍為13ka~4ka,為全新世層位。從第一層底部(圖2A)獲得的淡水軟體動物(迴旋螺)殼的加速器質譜(AMS)14C定年結果顯示,年齡約為12.4~12.7 ka BP,接近於同一水平測得的OSL年代,證實了OSL測試結果的可靠性。第2層的年代在約25~18 ka的範圍內,表明在最後一個冰川最大值期間沉積或搬運,這與我們的實地觀察和當時主要氣候條件的推測一致。根據AMS 14C軟體動物貝殼的年代測定結果,第3層測得約45~30 ka BP的年齡。根據三個序列的OSL年代和兩個額外的放射性碳年代,尼阿底石製品的初始出現日期估計約為距今為40-30 ka。

我們從20個面積為1 m × 1 m小探方中總共發現3683件石製品。石器組合包括石片、石核、石葉、刮削器、斷塊(圖3)。這種組合的一個顯著特點是生產石片和石葉工具。這樣的石葉是由稜柱形的石核而不是左旋的石核組成的,大部分石葉是從石核的狹長的表面分離出來的,以單向剝落為主(91件中的72件)。石葉尺寸變化很大。修飾工具包括刮削器、尖狀器、端刮器、砍砸器。大多數石製品修整的很粗糙,但有一些石製品是經過了精細的加工的。所有打製石製品的原材料都是從距離發掘區以東約800m的尼阿底山的黑色板岩露頭上搬運來的。考慮到廢棄的石製品比率高,精細的石製品數量少,遺址面積的大小,以及靠近原材料來源,我們認為該遺址是早期藏人採集和加工石器的「加工廠」。目前還沒有發現任何動物遺跡、火塘或柱洞。

圖3在尼阿底遺址出土的石器(A)工具,(a和b)錐子和端刮器,第1層;(c和d)邊刮器,第3層。(B)石片。(e和f)第1層;(g和h)第2層;(i和j)第3層。(C)石核。(k和l)第1層;(m)第2層;(n到p)第3層。(D)石葉。(q)第1層;(r和s)第2層;(t到v)第3層。

尼阿底遺址是西藏高海拔地區第一處曠野舊石器遺址,是以寒冷、乾燥的氣候和大氣缺氧為特徵的極端環境,可能極大地限制了該地區早期人類的定居。先前沒有可靠的舊石器時代遺址,因此一些考古學家提出,人類首次在海拔4000 m以上的地區定居,只可能是在全新世或更新世—全新世過渡期之前。遺傳研究表明,人類向高原遷移的不同時期,包括新石器時代和舊石器時代晚期,西藏最初的冰期居民與其現代土著人口之間存在著某種遺傳上的連續性。尼阿底遺址的石器組合的年齡和類型特徵表明,現代人類擁有先進的石製品製作技術,至少在40~30ka前就適應了這個高海拔地區。這一遺址的發現打破了安第斯山脈是目前發現的最早、最高海拔的適應區,創造了史前人類征服高海拔環境的新記錄。

早期人類是如何應對「世界屋脊」缺氧和資源短缺的綜合壓力的?在西藏的這種適應事件發生在深海同位素3階段後期,當時高原的生態條件與今天的環境比較相似或更好,因此,古人類可以根據季節變化重複利用在該地區獲取的岩石材料和其他資源。同時,EPAS1基因區被認為有助於減少藏族人羣的缺氧,該基因的存在可能是由於來自於丹尼索萬相關個體的DNA輸入。因此,環境、遺傳和考古數據相輔相成,形成了藏族早期適應高原的模式,這種適應模式離不開了生物學和石製品打製技術。

在中國,尼阿底的稜柱狀石核的丰度幾乎是獨一無二的。在華北地區只有少數幾個地方發現了類似的技術複合物。從技術上講,這種石器組合與西伯利亞和蒙古早期舊石器時代的石器組合最為相似。依據石製品組合形式以及打製技術類型的相似,西藏和西伯利亞的早期人類可能至少在40至30ka前就出現了基因的相互交流。由於丹尼索瓦人對現今的美拉尼西亞人的基因組貢獻了4~6%的遺傳物質,並且可能在晚更新世期間在亞洲廣泛存在,因此青藏高原可能是一個區域,通過這個區域,具有丹尼索瓦人DNA的人向南方擴散,從而增強了適應低氧高海拔地區嚴酷環境的能力。

青藏高原永久人類定居的時間和動態引起了許多爭論。有些人認為,在地球第三極適應和定居是一個相對較年輕的事件,農業的出現在其中發揮了關鍵的作用;而另一些人認為,對高原及其惡劣環境的生物適應需要更長的歷史和較長的居住期,在成功適應之前必然經過一系列初步的試驗步驟。尼阿底遺址的發現,至少可以追溯到3萬年前,有助於揭開青藏高原上漫長的人類演化歷史、遷徙和擴散的帷幕。


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