工具的使用與景觀演變：3D 微磨損視角

通過(guò)共聚焦顯微鏡獲得的 3D 形貌紋理分析為測(cè)量磨損特性的高精度差異提供了良好的結(jié)果

考古研究使用磨損分析來(lái)獲取有關(guān)工具使用以及動(dòng)物和人類牙齒的飲食習(xí)慣的信息^1-3。 1-.Scott RS, Ungar P S, Bergstrom T S, Brown C A, Grine F E, Teaford M F & Walker A (2005).牙齒微磨損質(zhì)地分析顯示，人化石中人種的飲食差異。Nature 436 693-695. 2-. Evans AA, Donahue RE (2008).激光掃描共聚焦顯微鏡：研究石器時(shí)代微磨損的潛在技術(shù)J. Archaeol.Sci. 35, 2223-2230. 3-. Gill PG, Purnell MA, Crumpton N, Brown KR, Gostling NJ, Stampanoni M and Rayfield EJ (2014).最早的干哺乳動(dòng)物覓食生態(tài)學(xué)中的飲食專長(zhǎng)和多樣性。Nature 512 (7514) 303-5. 該分析通常是基于對(duì)在已知條件下使用的實(shí)驗(yàn)工具以及飲食結(jié)構(gòu)已知的人和動(dòng)物牙齒上的磨損進(jìn)行比較。然后將這些磨損方式參考與在考古工具和牙齒上觀察到的磨損進(jìn)行比較。磨損特性可以告訴我們有關(guān)工具使用方式以及動(dòng)物是在何種牧場(chǎng)條件下被放牧
（例如自由放養(yǎng)或密集、森林、開(kāi)放或退化的環(huán)境）的信息。傳統(tǒng)上，研究人員會(huì)使用定性或半定量方法來(lái)比較實(shí)驗(yàn)和考古磨損痕跡。在過(guò)去的十年中，通過(guò)共聚焦顯微鏡獲得的 3D 形貌紋理分析為測(cè)量磨損特性的高精度差異提供了良好的結(jié)果這提供了有關(guān)人類在**時(shí)期的行為方式，以及畜牧業(yè)飼養(yǎng)方式是如何隨著時(shí)間的推移而演變的**信息。

                                           Figure 1. Harvesting wild cereals in natural stands in Jebel Druze (Sweida, Syria)

在至少 23,000 年前，人類使用火石刀片收割自然生長(zhǎng)的野生谷物（小麥和大麥）。3D 共聚焦顯微鏡研究表明，幾萬(wàn)年后，人類開(kāi)始種植野生谷物。這種年復(fù)一年的操縱造成遺傳改性。 并解釋了距今 10,500 年前第一個(gè)有記錄的家養(yǎng)物種的出現(xiàn)。⁴ 4-.Ibá?ez JJ, Anderson PC, González Urquijo JE, and Gibaja J (2016).通過(guò)共聚焦顯微鏡對(duì)鐮刀光澤進(jìn)行的顯微組織分析表明谷物的種植和馴化。Journal of Archaeological Science 73, 62-81.對(duì)家畜的 3D 紋理分析揭示了與畜牧業(yè)制度（例如集約化飼養(yǎng)、自由放牧牧場(chǎng)）以及牧場(chǎng)壓力程度有關(guān)的飲食結(jié)構(gòu)變化。到目前為止，我們?cè)谠囼?yàn)研究中測(cè)量了現(xiàn)代和考古牙齒上的磨損紋理。我們選擇了兩組已知飲食結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代山羊的牙齒：一組在牧場(chǎng)中飼喂，另一組在森林中飼喂。測(cè)量?jī)山M的牙齒紋理可以使我們獲得區(qū)分它們的算法?，F(xiàn)在，我們將利用這種能力來(lái)了解在不同的考古遺跡，從青銅時(shí)代晚期到古典時(shí)代晚期的山羊管理是如何變化的。

使用具有 20 倍明場(chǎng)物鏡的 Sensofar PLu neox 獲得的一些磨損圖像（圖 2-5）。這些圖像的樣本都已通過(guò)進(jìn)階數(shù)據(jù)分析 SensoMAP 軟件進(jìn)行了處理和測(cè)量。在對(duì)表面進(jìn)行平整之后，我們使用空間濾波器來(lái)將磨損紋理與可被視為背景噪聲的火石表面的不規(guī)則性區(qū)分開(kāi)。當(dāng)測(cè)量牙齒紋理時(shí)，則不需要此濾波器。為了測(cè)量紋理，我們選擇了能通過(guò)判別函數(shù)分析提供更好辨別能力的參數(shù)組合。我們使用二次判別函數(shù)分析來(lái)建立群體成員身份預(yù)測(cè)模型（圖 6），而預(yù)測(cè)分析的分類規(guī)則則是基于 貝葉斯定理。⁵

                                           圖 1.在 Jebel Druze（敘利亞斯威達(dá)）收割自然生長(zhǎng)的野生谷物

Figure 3. Gloss through incident light microscope from harvesting c****ted wild cereals in Jalès (Ardeche, France)

                圖 3.在入射光顯微鏡下，因在賈勒斯（法國(guó)阿德什）收割栽種的野生谷物而留下的磨損痕跡的光澤

                       Figure 5. 3D image through Plu neox profilometer from harvesting domestic cereals (T. Spelta) in Z

共聚焦模式下的 3D 光學(xué)輪廓儀 PLu neox 是一種非常有用的分析方法，可對(duì)考古物體進(jìn)行精確、快速且無(wú)創(chuàng)的分析。利用 PLu neox 可以獲得有關(guān)考古材料表面磨損（加工活動(dòng)、使用、飲食、埋葬學(xué)改變……）的過(guò)程的性質(zhì)和特征的相關(guān)信息。對(duì)從近東遺址發(fā)現(xiàn)的**鐮刀的研究可追溯距今 13,000 至 9,000 年之前，這表明在距今 13,000 年前，幼發(fā)拉底河中段便已種植了野生谷物。

我們的數(shù)據(jù)還表明野生谷物的種植持續(xù)了兩千年，這也表明該地區(qū)是谷物馴化的發(fā)展地區(qū)。我們的研究還表明，人類直到距今 10,000 年前還在收割未成熟的谷物（綠色，圖 6）， 對(duì)此最有可能的解釋是在農(nóng)作物歉收時(shí)偶爾收割野生生長(zhǎng)的谷物。⁴ 4-. Ibá?ez JJ, Anderson PC, González Urquijo JE, and Gibaja J (2016).通過(guò)共聚焦顯微鏡對(duì)鐮刀光澤進(jìn)行的顯微組織分析表明谷物的種植和馴化。Journal of Archaeological Science 73, 62-81.人類直到距今 10,000 年前還在收割未成熟的谷物，對(duì)此最有可能的解釋是在農(nóng)作物歉收時(shí)偶爾會(huì)收割野生生長(zhǎng)的谷物。4 在山羊管理方面，我們目前正在分析數(shù)據(jù)，并將很快發(fā)表結(jié)果。

圖 6.可追溯至距今 12,500 至 9,000 年的**鐮刀上留下收割未成熟、半成熟和成熟谷物的痕跡比例。結(jié)果的演變表明了人類向收割更成熟的谷物的方向持續(xù)轉(zhuǎn)變，這與中幼發(fā)拉底地區(qū)（敘利亞）發(fā)現(xiàn)的谷物馴化過(guò)程相對(duì)應(yīng)