工具的使用與景觀演變：3D 微磨損視角

通過共聚焦顯微鏡獲得的 3D 形貌紋理分析為測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)物是在何種牧場條件下被放牧
（例如自由放養(yǎng)或密集、森林、開放或退化的環(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比較實(shí)驗(yàn)和考古磨損痕跡。在過去的十年中，通過共聚焦顯微鏡獲得的 3D 形貌紋理分析為測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的野生谷物（小麥和大麥）。3D 共聚焦顯微鏡研究表明，幾萬年后，人類開始種植野生谷物。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）以及牧場壓力程度有關(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：一組在牧場中飼喂，另一組在森林中飼喂。測量兩組的牙齒紋理可以使我們獲得區(qū)分它們的算法。現(xiàn)在，我們將利用這種能力來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進(jìn)階數(shù)據(jù)分析 SensoMAP 軟件進(jìn)行了處理和測量。在對(duì)表面進(jìn)行平整之后，我們使用空間濾波器來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。當(dāng)測量牙齒紋理時(shí)，則不需要此濾波器。為了測量紋理，我們選擇了能通過判別函數(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)分析來建立群體成員身份預(yù)測模型（圖 6），而預(yù)測分析的分類規(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)偶爾收割野生生長的谷物。⁴ 4-. Ibá?ez JJ, Anderson PC, González Urquijo JE, and Gibaja J (2016).通過共聚焦顯微鏡對(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)的谷物馴化過程相對(duì)應(yīng)