Moderne Homo sapiens har deltatt i et stort antall økosystemtransformasjoner, men det er vanskelig å oppdage opprinnelsen eller de tidlige konsekvensene av denne atferden.Arkeologi, geokronologi, geomorfologi og paleomiljødata fra det nordlige Malawi dokumenterer det skiftende forholdet mellom tilstedeværelsen av fôrhøstere, økosystemorganisasjon og alluvial vifteformasjon i sent pleistocen.Etter omtrent 1900-tallet ble det dannet et tett system av mesolitiske gjenstander og alluviale vifter.For 92 000 år siden, i det paleo-økologiske miljøet, var det ingen analog i den forrige 500 000-årige rekorden.Arkeologiske data og hovedkoordinatanalyser viser at tidlige menneskeskapte branner lempet de sesongmessige begrensningene for antennelse, noe som påvirket vegetasjonssammensetning og erosjon.Dette, kombinert med klimadrevne nedbørsendringer, førte til slutt til en økologisk overgang til det tidlige pre-agricultural kunstige landskapet.
Moderne mennesker er kraftige pådrivere for økosystemtransformasjon.I tusenvis av år har de endret miljøet omfattende og med vilje, og utløst debatt om når og hvordan det første menneskedominerte økosystemet dukket opp (1).Flere og flere arkeologiske og etnografiske bevis viser at det er et stort antall rekursive interaksjoner mellom fôrfangere og deres miljø, noe som indikerer at disse atferdene er grunnlaget for vår artsutvikling (2-4).Fossile og genetiske data indikerer at Homo sapiens eksisterte i Afrika for omtrent 315 000 år siden (ka).Arkeologiske data viser at kompleksiteten til atferd som forekommer over hele kontinentet har økt betydelig de siste 300 til 200 ka spennene.Slutten av Pleistocen (Chibanian) (5).Siden vår fremvekst som art, har mennesker begynt å stole på teknologisk innovasjon, sesongbaserte ordninger og komplekst sosialt samarbeid for å trives.Disse egenskapene gjør oss i stand til å dra nytte av tidligere ubebodde eller ekstreme miljøer og ressurser, så i dag er mennesker den eneste pan-globale dyrearten (6).Brann spilte en nøkkelrolle i denne transformasjonen (7).
Biologiske modeller indikerer at tilpasningsevnen til kokt mat kan spores tilbake til minst 2 millioner år siden, men det var først på slutten av midt-pleistocen at konvensjonelle arkeologiske bevis for brannkontroll dukket opp (8).Havkjernen med støvregistreringer fra et stort område av det afrikanske kontinentet viser at toppen av elementært karbon dukket opp i løpet av de siste millioner av år etter omtrent 400 ka, hovedsakelig under overgangen fra mellomistid til istid, men skjedde også i løpet av holocen (9).Dette viser at før rundt 400 ka var branner i Afrika sør for Sahara ikke vanlig, og menneskelige bidrag var betydelige i holocen (9).Brann er et redskap som brukes av gjetere gjennom hele holocen for å dyrke og vedlikeholde gressletter (10).Det er imidlertid mer komplisert å oppdage bakgrunnen og den økologiske virkningen av jeger-samleres bruk av ild i tidlig Pleistocen (11).
Brann kalles et ingeniørverktøy for ressursmanipulasjon i både etnografi og arkeologi, inkludert forbedring av levebrød eller modifisering av råvarer.Disse aktivitetene er vanligvis knyttet til offentlig planlegging og krever mye økologisk kunnskap (2, 12, 13).Branner i landskapsskala gjør det mulig for jegere og samlere å drive bort byttedyr, kontrollere skadedyr og øke habitatproduktiviteten (2).Brann på stedet fremmer matlaging, oppvarming, rovdyrforsvar og sosial samhørighet (14).I hvilken grad jeger-sankerbranner kan rekonfigurere komponentene i landskapet, som strukturen til det økologiske samfunnet og topografien, er imidlertid svært tvetydig (15, 16).
Uten utdaterte arkeologiske og geomorfologiske data og kontinuerlige miljøregistreringer fra flere steder, er det problematisk å forstå utviklingen av menneskeskapte økologiske endringer.Langsiktige innsjøforekomster fra Great Rift Valley i Sør-Afrika, kombinert med eldgamle arkeologiske registreringer i området, gjør det til et sted å undersøke de økologiske konsekvensene forårsaket av Pleistocene.Her rapporterer vi om arkeologien og geomorfologien til et omfattende steinalderlandskap i Sør-Sentral-Afrika.Deretter koblet vi det med paleo-miljødata som spenner over >600 ka for å bestemme de tidligste koblingsbevisene for menneskelig atferd og økosystemtransformasjon i sammenheng med menneskeskapte branner.
Vi ga en tidligere urapportert aldersgrense for Chitimwe-sengen i Karonga-distriktet, som ligger i den nordlige enden av den nordlige delen av Malawi i den sørlige afrikanske Rift Valley (Figur 1) (17).Disse sengene er sammensatt av rødjordsalluviale vifter og elvesedimenter, som dekker rundt 83 kvadratkilometer, inneholder millioner av steinprodukter, men ingen bevarte organiske rester, som bein (Tilleggstekst) (18).Våre optisk eksiterte lys (OSL) data fra jordrekorden (figur 2 og tabeller S1 til S3) endret alderen til Chitimwe-sengen til sent pleistocen, og den eldste alderen for alluvial vifteaktivering og steinalderbegravelse er omtrent 92 ka ( 18, 19).Alluvial- og elve-chitimwe-laget dekker innsjøene og elvene i det pliocene-pleistocene Chiwondo-laget fra en lavvinklet uoverensstemmelse (17).Disse avsetningene ligger i forkastningskilen langs kanten av innsjøen.Konfigurasjonen deres indikerer samspillet mellom fluktuasjoner i innsjønivå og aktive forkastninger som strekker seg inn i pliocen (17).Selv om tektonisk handling kan ha påvirket den regionale topografien og piemonteskråningen i lang tid, kan forkastningsaktiviteten i dette området ha avtatt siden midt-pleistocen (20).Etter ~800 ka og til kort tid etter 100 ka er hydrologien i Malawisjøen hovedsakelig drevet av klima (21).Derfor er ingen av disse den eneste forklaringen på dannelsen av alluviale vifter i sen pleistocen (22).
(A) Plasseringen av den afrikanske stasjonen i forhold til moderne nedbør (stjerne);blått er våtere og rødt er tørrere (73);boksen til venstre viser Lake Malawi og områdene rundt MAL05-2A og MAL05-1B Plasseringen av /1C-kjernen (lilla prikk), hvor Karonga-området er uthevet som en grønn kontur, og plasseringen av Luchamange-sengen er uthevet som en hvit boks.(B) Den nordlige delen av Malawi-bassenget, som viser hillshade-topografien i forhold til MAL05-2A-kjernen, den gjenværende Chitimwe-sengen (brun flekk) og utgravningsstedet til Malawi Early Mesolithic Project (MEMSAP) (gul prikk) );CHA, Chaminade;MGD, landsbyen Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara Sør;VIN, litterært bibliotekbilde;WW, Beluga.
OSL-senteralder (rød linje) og feilområde på 1-σ (25 % grå), alle OSL-aldre relatert til forekomsten av in situ-artefakter i Karonga.Alder i forhold til de siste 125 ka-dataene viser (A) kjernetetthetsestimater av alle OSL-aldre fra alluviale viftesedimenter, noe som indikerer sedimentær/alluvial vifteakkumulering (cyan) og rekonstruksjon av innsjøvannstand basert på karakteristiske verdier for hovedkomponentanalyse (PCA) Aquatic fossiler og autentiske mineraler (21) (blå) fra MAL05-1B/1C-kjernen.(B) Fra MAL05-1B/1C-kjernen (svart, en verdi nær 7000 med en stjerne) og MAL05-2A-kjernen (grå), tellingene av makromolekylært karbon per gram normalisert av sedimentasjonshastigheten.(C) Margalef artsrikhetsindeks (Dmg) fra MAL05-1B/1C kjerne fossil pollen.(D) Andel fossilt pollen fra Compositae, miombo-skog og Olea europaea, og (E) Andel fossilt pollen fra Poaceae og Podocarpus.Alle pollendata er fra MAL05-1B/1C-kjernen.Tallene øverst refererer til de individuelle OSL-prøvene som er beskrevet i tabell S1 til S3.Forskjellen i datatilgjengelighet og oppløsning skyldes ulike samplingsintervaller og materialtilgjengelighet i kjernen.Figur S9 viser to makrokarbonposter konvertert til z-score.
(Chitimwe) Landskapsstabiliteten etter viftedannelse er indikert ved dannelse av rød jord og jorddannende karbonater, som dekker de vifteformede sedimentene i hele studieområdet (Supplerende tekst og tabell S4).Dannelsen av sen pleistocene alluviale vifter i Lake Malawi-bassenget er ikke begrenset til Karonga-området.Omtrent 320 kilometer sørøst for Mosambik begrenser den terrestriske kosmogene nukliddybdeprofilen til 26Al og 10Be dannelsen av Luchamange-sengen av alluvial rød jord til 119 til 27 ka (23).Denne omfattende aldersbegrensningen er i samsvar med vår OSL-kronologi for den vestlige delen av Lake Malawi-bassenget og indikerer utvidelsen av regionale alluviale vifter i sent pleistocen.Dette støttes av data fra innsjøkjerneregistreringen, som indikerer at den høyere sedimentasjonshastigheten er ledsaget av ca. 240 ka, som har en spesielt høy verdi ved ca.130 og 85 ka (tilleggstekst) (21).
De tidligste bevisene på menneskelig bosetting i dette området er relatert til Chitimwe-sedimentene identifisert ved ~92 ± 7 ka.Dette resultatet er basert på 605 m3 utgravde sedimenter fra 14 subcentimeter romkontroll arkeologiske utgravninger og 147 m3 sedimenter fra 46 arkeologiske testgroper, kontrollert vertikalt til 20 cm og horisontalt kontrollert til 2 meter (tilleggstekst og figurer S1 til S3) I tillegg undersøkte vi også 147,5 kilometer, arrangerte 40 geologiske testgroper og analyserte mer enn 38 000 kulturminner fra 60 av dem (tabell S5 og S6) (18).Disse omfattende undersøkelsene og utgravningene indikerer at selv om eldgamle mennesker inkludert tidlig moderne mennesker kan ha levd i området for rundt 92 ka siden, bevarte ikke akkumuleringen av sedimenter knyttet til stigningen og deretter stabiliseringen av Malawisjøen arkeologiske bevis før Form Chitimwe-sengen.
Arkeologiske data støtter slutningen om at den vifteformede ekspansjonen og menneskelige aktiviteter i det nordlige Malawi i det sene kvartærområdet eksisterte i stort antall, og kulturminnene tilhørte typene av andre deler av Afrika relatert til tidlig moderne mennesker.De fleste gjenstander er laget av kvartsitt- eller kvartselvestein, med radiell, Levallois-, plattform- og tilfeldig kjernereduksjon (Figur S4).Morfologiske diagnostiske artefakter tilskrives hovedsakelig den mesolittiske alder (MSA)-spesifikke Levallois-typen, som har vært minst ca 315 ka i Afrika så langt (24).Den øverste Chitimwe-sengen varte til tidlig holocen, og inneholdt tynt distribuerte hendelser fra sen steinalder, og ble funnet å være relatert til sent pleistocen og holocen jeger-samlere i hele Afrika.Derimot er steinverktøytradisjoner (som store skjæreverktøy) vanligvis assosiert med tidlig mellom-pleistocen sjeldne.Der disse fant sted, ble de funnet i MSA-holdige sedimenter i slutten av Pleistocen, ikke i de tidlige stadiene av avsetning (tabell S4) (18).Selv om stedet eksisterte ved ~92 ka, skjedde den mest representative perioden med menneskelig aktivitet og alluvial vifteavsetning etter ~70 ka, godt definert av et sett med OSL-aldre (figur 2).Vi bekreftet dette mønsteret med 25 publiserte og 50 tidligere upubliserte OSL-aldre (figur 2 og tabeller S1 til S3).Disse indikerer at av totalt 75 aldersbestemmelser ble 70 gjenvunnet fra sedimenter etter omtrent 70 ka.Figur 2 viser de 40 alderen assosiert med in-situ MSA-artefakter, i forhold til de viktigste paleo-miljøindikatorene publisert fra sentrum av MAL05-1B/1C sentralbassenget (25) og det tidligere upubliserte MAL05-2A nordlige bassengsenteret av innsjøen.Kull (ved siden av viften som produserer OSL alder).
Ved å bruke ferske data fra arkeologiske utgravninger av fytolitter og jordmikromorfologi, samt offentlige data om fossilt pollen, store trekull, akvatiske fossiler og autentiske mineraler fra kjernen av Malawi Lake Drilling Project, rekonstruerte vi MSAs menneskelige forhold til Malawisjøen.Opptar klima- og miljøforholdene i samme periode (21).De to sistnevnte midlene er hovedgrunnlaget for å rekonstruere relative innsjødybder tilbake til mer enn 1200 ka (21), og er matchet med pollen- og makrokarbonprøver samlet fra samme sted i kjernen av ~636 ka (25) tidligere .De lengste kjernene (MAL05-1B og MAL05-1C; henholdsvis 381 og 90 m) ble samlet ca. 100 kilometer sørøst for det arkeologiske prosjektområdet.En kort kjerne (MAL05-2A; 41 m) ble samlet rundt 25 kilometer øst for North Rukulu-elven (Figur 1).MAL05-2A-kjernen gjenspeiler de terrestriske paleo-miljøforholdene i Kalunga-området, mens MAL05-1B/1C-kjernen ikke mottar direkte elvetilførsel fra Kalunga, slik at den bedre kan reflektere de regionale forholdene.
Avsetningshastigheten registrert i MAL05-1B/1C komposittborekjernen startet fra 240 ka og økte fra den langsiktige gjennomsnittsverdien på 0,24 til 0,88 m/ka (Figur S5).Den initiale økningen er relatert til endringer i det orbitalmodulerte sollyset, som vil forårsake høyamplitudeendringer i innsjønivået i løpet av dette intervallet (25).Men når eksentrisiteten i bane synker etter 85 ka og klimaet er stabilt, er innsynkningsraten fortsatt høy (0,68 m/ka).Dette falt sammen med den terrestriske OSL-posten, som viste omfattende bevis på alluvial vifteutvidelse etter omtrent 92 ka, og var i samsvar med mottakelighetsdataene som viste en positiv korrelasjon mellom erosjon og brann etter 85 ka (tilleggstekst og tabell S7).I lys av feilområdet til den tilgjengelige geokronologiske kontrollen, er det umulig å bedømme om dette settet med relasjoner utvikler seg sakte fra fremdriften til den rekursive prosessen eller bryter ut raskt når man når et kritisk punkt.I følge den geofysiske modellen for bassengevolusjon, siden mellom-pleistocen (20), har riftforlengelse og relatert innsynkning avtatt, så det er ikke hovedårsaken til den omfattende viftedannelsesprosessen som vi hovedsakelig bestemte etter 92 ka.
Siden midt-pleistocen har klima vært den viktigste kontrollerende faktoren for vannstanden i innsjøen (26).Nærmere bestemt stengte hevingen av det nordlige bassenget en eksisterende avkjørsel.800 ka for å utdype innsjøen til den når terskelhøyden til den moderne avkjørselen (21).Ligger i sørenden av innsjøen ga dette utløpet en øvre grense for innsjøens vannstand i våte intervaller (inkludert i dag), men tillot bassenget å stenge ettersom innsjøens vannstand falt i tørre perioder (27).Rekonstruksjonen av innsjønivået viser de vekslende tørre og våte syklusene i de siste 636 ka.I følge bevis fra fossilt pollen har ekstreme tørkeperioder (>95 % reduksjon i totalt vann) assosiert med lavt sommersolskinn ført til utvidelse av semi-ørkenvegetasjon, med trær begrenset til permanente vannveier (27).Disse (innsjø-) lavpunktene er korrelert med pollenspektra, og viser en høy andel gress (80 % eller mer) og xerofytter (Amaranthaceae) på bekostning av tretaxa og lav samlet artsrikdom (25).I motsetning til dette, når innsjøen nærmer seg moderne nivåer, strekker vegetasjon nært knyttet til afrikanske fjellskoger seg vanligvis til innsjøen [omtrent 500 m over havet].I dag vises afrikanske fjellskoger kun i små diskrete flekker over ca 1500 moh (25, 28).
Den siste ekstreme tørkeperioden skjedde fra 104 til 86 ka.Etter det, selv om innsjønivået gikk tilbake til høye forhold, ble åpne miomboskoger med en stor mengde urter og urteingredienser vanlig (27, 28).Den mest betydningsfulle afrikanske fjellskogstaxaen er Podocarpus-furu, som aldri har kommet seg til en verdi tilsvarende det tidligere høye innsjønivået etter 85 ka (10,7 ± 7,6 % etter 85 ka, mens det tilsvarende innsjønivået før 85 ka er 29,8 ± 11,8 % ).Margalef-indeksen (Dmg) viser også at artsrikdommen fra de siste 85 ka er 43 % lavere enn det tidligere vedvarende høye innsjønivået (henholdsvis 2,3 ± 0,20 og 4,6 ± 1,21), for eksempel mellom 420 og 345 ka ( Supplerende tekst og figurer S5 og S6) (25).Pollenprøver fra ca tid.88 til 78 ka inneholder også en høy prosentandel Compositae-pollen, noe som kan indikere at vegetasjonen har blitt forstyrret og er innenfor feilområdet til den eldste datoen da mennesker okkuperte området.
Vi bruker metoden for klimaanomali (29) for å analysere paleoøkologiske og paleoklimatiske data fra kjerner boret før og etter 85 ka, og undersøke det økologiske forholdet mellom vegetasjon, artsoverflod og nedbør og hypotesen om å frakoble den utledede rene klimaprediksjonen.Kjør grunnlinjemodus på ~550 ka.Dette transformerte økosystemet er påvirket av innsjøfyllende nedbørforhold og branner, noe som gjenspeiles i mangel på arter og nye vegetasjonskombinasjoner.Etter den siste tørkeperioden ble bare noen skogelementer gjenvunnet, inkludert de brannbestandige komponentene i afrikanske fjellskoger, som olivenolje, og de brannbestandige komponentene i tropiske sesongbaserte skoger, som Celtis (tilleggstekst og figur S5) ( 25).For å teste denne hypotesen, modellerte vi innsjøvannstander avledet fra ostracode og autentiske mineralerstatninger som uavhengige variabler (21) og avhengige variabler som kull og pollen som kan bli påvirket av økt brannfrekvens (25).
For å sjekke likheten eller forskjellen mellom disse kombinasjonene til forskjellige tider, brukte vi pollen fra Podocarpus (eviggrønt tre), gress (gress) og oliven (brannbestandig komponent i afrikanske fjellskoger) for hovedkoordinatanalyse (PCoA), og miombo (den viktigste skogkomponenten i dag).Ved å plotte PCoA på den interpolerte overflaten som representerer innsjønivået når hver kombinasjon ble dannet, undersøkte vi hvordan pollenkombinasjonen endres med hensyn til nedbør og hvordan dette forholdet endres etter 85 ka (Figur 3 og Figur S7).Før 85 ka aggregerte de graminholdige prøvene seg mot tørre forhold, mens de podocarpus-baserte prøvene aggregerte mot våte forhold.I motsetning til dette er prøvene etter 85 ka gruppert med de fleste prøvene før 85 ka og har forskjellige gjennomsnittsverdier, noe som indikerer at sammensetningen deres er uvanlig for lignende nedbørsforhold.Deres posisjon i PCoA reflekterer påvirkningen fra Olea og miombo, som begge favoriseres under forhold som er mer utsatt for brann.I prøvene etter 85 ka var Podocarpus-furu kun rikelig i tre påfølgende prøver, som skjedde etter at intervallet mellom 78 og 79 ka begynte.Dette tyder på at skogen etter den første økningen i nedbør ser ut til å ha kommet seg en kort stund før den til slutt kollapset.
Hvert punkt representerer en enkelt pollenprøve på et gitt tidspunkt, ved å bruke tilleggsteksten og aldersmodellen i figur 1. S8.Vektoren representerer retningen og gradienten til endring, og en lengre vektor representerer en sterkere trend.Den underliggende overflaten representerer vannstanden i innsjøen som en representant for nedbør;den mørkeblå er høyere.Gjennomsnittsverdien av PCoA-funksjonsverdier er gitt for dataene etter 85 ka (rød diamant) og alle data fra lignende innsjønivåer før 85 ka (gul diamant).Ved å bruke dataene til hele 636 ka, er det "simulerte innsjønivået" mellom -0,130-σ og -0,198-σ nær den gjennomsnittlige egenverdien til innsjønivået PCA.
For å studere forholdet mellom pollen, innsjøvannstand og kull, brukte vi ikke-parametrisk multivariat variansanalyse (NP-MANOVA) for å sammenligne det overordnede "miljøet" (representert av datamatrisen av pollen, innsjøvannstand og trekull) før og etter 85 ka-overgangen.Vi fant at variasjonen og kovariansen funnet i denne datamatrisen er statistisk signifikante forskjeller før og etter 85 ka (tabell 1).
Våre terrestriske paleo-miljødata fra fytolittene og jordsmonnet ved kanten av West Lake er i samsvar med tolkningen basert på innsjøens proxy.Disse tyder på at til tross for høy vannstand i innsjøen, har landskapet blitt forvandlet til et landskap dominert av åpen baldakinskogsmark og skogkledd gressmark, akkurat som i dag (25).Alle lokaliteter som er analysert for fytolitt på den vestlige kanten av bassenget er etter ~45 ka og viser en stor mengde arboreal dekke som reflekterer våte forhold.De mener imidlertid at det meste av mulch er i form av åpen skog bevokst med bambus og panikkgress.I følge fytolittdata eksisterer ikke-brannbestandige palmetrær (Arecaceae) bare på strandlinjen til innsjøen, og er sjeldne eller fraværende på arkeologiske steder i innlandet (tabell S8) (30).
Generelt sett kan våte, men åpne forhold i slutten av pleistocen også utledes fra terrestriske paleosoler (19).Laguneleire og myrjordkarbonat fra det arkeologiske stedet Mwanganda Village kan spores tilbake til 40 til 28 cal ka BP (tidligere kalibrert Qian'anni) (tabell S4).Karbonatjordlagene i Chitimwe-bedet er vanligvis nodulært kalkholdig (Bkm) og argilaceous og karbonat (Btk) lag, noe som indikerer plasseringen av relativ geomorfologisk stabilitet og den langsomme bosettingen fra den vidtrekkende alluviale viften. Omtrent 29 cal ka BP (Supplerende) tekst).Den eroderte, herdede laterittjorden (litisk bergart) dannet på restene av gamle vifter indikerer åpne landskapsforhold (31) og sterk sesongmessig nedbør (32), noe som indikerer den kontinuerlige innvirkningen av disse forholdene på landskapet.
Støtte for brannens rolle i denne overgangen kommer fra de sammenkoblede makrokullregistreringene av borekjerner, og tilsiget av trekull fra sentralbassenget (MAL05-1B/1C) har generelt økt fra ca.175 kort.Et stort antall topper følger innimellom ca.Etter 135 og 175 ka og 85 og 100 ka tok innsjønivået seg, men skog- og artsrikdommen tok seg ikke opp igjen (Tilleggstekst, figur 2 og figur S5).Forholdet mellom trekulltilstrømning og den magnetiske følsomheten til innsjøsedimenter kan også vise mønstre av langsiktig brannhistorie (33).Bruk data fra Lyons et al.(34) Lake Malawi fortsatte å erodere det brente landskapet etter 85 ka, noe som innebærer en positiv korrelasjon (Spearman's Rs = 0,2542 og P = 0,0002; Tabell S7), mens de eldre sedimentene viser det motsatte forholdet (Rs = -0,2509 og P < 0,0001).I det nordlige bassenget har den kortere MAL05-2A-kjernen det dypeste dateringsankerpunktet, og den yngste Toba-tuffen er ~74 til 75 ka (35).Selv om den mangler et langsiktig perspektiv, mottar den innspill direkte fra bassenget der de arkeologiske dataene er hentet.Trekullregistreringene i det nordlige bassenget viser at siden Toba crypto-tephra-merket har tilførselen av terrigent trekull økt jevnt og trutt i perioden da arkeologiske bevis er mest vanlig (Figur 2B).
Bevis på menneskeskapte branner kan reflektere bevisst bruk i landskapsskala, utbredte populasjoner som forårsaker flere eller større antenninger på stedet, endring av drivstofftilgjengelighet ved å høste underjordiske skoger, eller en kombinasjon av disse aktivitetene.Moderne jeger-samlere bruker ild til aktivt å endre fôringsbelønninger (2).Deres aktiviteter øker mengden av byttedyr, opprettholder mosaikklandskapet og øker det termiske mangfoldet og heterogeniteten til suksesjonsstadier (13).Brann er også viktig for aktiviteter på stedet som oppvarming, matlaging, forsvar og sosialt samvær (14).Selv små forskjeller i brannutplassering utenom naturlig lynnedslag kan endre skogens suksesjonsmønstre, drivstofftilgjengelighet og sesongvariasjoner.Reduksjonen av tredekke og underetasjer vil mest sannsynlig øke erosjonen, og tapet av artsmangfold i dette området er nært knyttet til tapet av afrikanske fjellskogssamfunn (25).
I den arkeologiske registreringen før MSA startet, har menneskelig kontroll av brann vært godt etablert (15), men så langt har bruken som et landskapsforvaltningsverktøy bare blitt registrert i noen få paleolittiske sammenhenger.Disse inkluderer ca i Australia.40 ka (36), Highland New Guinea.45 ka (37) fredsavtale.50 ka Niah Cave (38) i lavlandet Borneo.I Amerika, da mennesker først kom inn i disse økosystemene, spesielt i de siste 20 ka (16), ble kunstig antennelse ansett for å være hovedfaktoren i rekonfigurasjonen av plante- og dyresamfunn.Disse konklusjonene må være basert på relevante bevis, men i tilfelle direkte overlapping av arkeologiske, geologiske, geomorfologiske og paleomiljødata har årsaksargumentet blitt styrket.Selv om de marine kjernedataene fra kystvannet i Afrika tidligere har gitt bevis på brannforandringer i det siste rundt 400 ka (9), gir vi her bevis på menneskelig påvirkning fra relevante arkeologiske, paleo-miljømessige og geomorfologiske datasett.
Identifiseringen av menneskeskapte branner i paleo-miljøregistre krever bevis på brannaktiviteter og tidsmessige eller romlige endringer av vegetasjon, som beviser at disse endringene ikke er forutsagt av klimaparametere alene, og den tidsmessige/romlige overlappingen mellom endringer i brannforhold og endringer i mennesker registreringer (29) Her fant de første bevisene på utbredt MSA-okkupasjon og alluvial viftedannelse i Lake Malawi-bassenget omtrent ved begynnelsen av en større omorganisering av regional vegetasjon.85 kort.Trekullmengden i MAL05-1B/1C-kjernen gjenspeiler den regionale trenden for trekullproduksjon og -avsetning, på omtrent 150 ka sammenlignet med resten av 636 ka-rekorden (figurene S5, S9 og S10).Denne overgangen viser brannens viktige bidrag til å forme sammensetningen av økosystemet, som ikke kan forklares med klima alene.I naturlige brannsituasjoner oppstår lynantenning vanligvis ved slutten av den tørre årstiden (39).Men hvis drivstoffet er tørt nok, kan menneskeskapte branner bli antent når som helst.På scenens skala kan mennesker kontinuerlig endre brannen ved å samle ved fra under skogen.Sluttresultatet av enhver type menneskeskapt brann er at den har potensial til å forårsake mer forbruk av treaktig vegetasjon, som varer hele året og i alle skalaer.
I Sør-Afrika, så tidlig som 164 ka (12), ble ild brukt til varmebehandling av verktøyfremstillingsstein.Allerede i 170 ka (40) ble ild brukt som redskap for koking av stivelsesholdige knoller, og utnyttet ilden til fulle i oldtiden.Velstående ressurser-utsatt natur (41).Landskapsbranner reduserer skogdekket og er et viktig verktøy for å opprettholde gressletter og skogflekker, som er de definerende elementene i menneskemedierte økosystemer (13).Hvis hensikten med å endre vegetasjon eller byttedyradferd er å øke menneskeskapt forbrenning, representerer denne atferden en økning i kompleksiteten av å kontrollere og utplassere ild av tidlig moderne mennesker sammenlignet med tidlige mennesker, og viser at vårt forhold til ild har gjennomgått en skifte i gjensidig avhengighet (7).Vår analyse gir en ekstra måte å forstå endringene i bruken av ild av mennesker i sent pleistocen, og virkningen av disse endringene på deres landskap og miljø.
Utvidelsen av de sene kvartære alluviale viftene i Karonga-området kan skyldes endringer i den sesongmessige forbrenningssyklusen under forhold med høyere nedbør enn gjennomsnittet, noe som fører til økt erosjon av åssiden.Mekanismen for denne hendelsen kan være reaksjonen i vannskilleskalaen drevet av forstyrrelsen forårsaket av brannen, den økte og vedvarende erosjonen av den øvre delen av vannskillet, og utvidelsen av alluviale vifter i piemontemiljøet nær Malawisjøen.Disse reaksjonene kan inkludere endring av jordegenskaper for å redusere permeabilitet, redusere overflateruhet og øke avrenning på grunn av kombinasjonen av høye nedbørsforhold og redusert skogdekke (42).Tilgjengeligheten av sedimenter forbedres i utgangspunktet ved å skrelle av dekkmaterialet, og over tid kan jordstyrken reduseres på grunn av oppvarming og redusert rotstyrke.Eksfolieringen av matjorda øker sedimentfluksen, som tas opp av den vifteformede ansamlingen nedstrøms og akselererer dannelsen av rød jord på den vifteformede.
Mange faktorer kan styre landskapets respons på endrede brannforhold, hvorav de fleste opererer i løpet av kort tid (42-44).Signalet vi forbinder her er åpenbart på tusenårsskalaen.Analyse og landskapsutviklingsmodeller viser at med vegetasjonsforstyrrelsen forårsaket av gjentatte skogbranner, har denuderingsraten endret seg betydelig på en årtusenskala (45, 46).Mangelen på regionale fossilregistreringer som sammenfaller med de observerte endringene i kull- og vegetasjonsregistreringer hindrer rekonstruksjonen av effektene av menneskelig atferd og miljøendringer på sammensetningen av planteetende samfunn.Store planteetere som bor i åpnere landskap spiller imidlertid en rolle i å opprettholde dem og forhindre invasjon av trevegetasjon (47).Bevis på endringer i ulike komponenter i miljøet bør ikke forventes å skje samtidig, men bør sees på som en serie kumulative effekter som kan oppstå over lang tid (11).Ved å bruke klimaanomalimetoden (29) ser vi på menneskelig aktivitet som en sentral drivende faktor for å forme landskapet i det nordlige Malawi under sent pleistocen.Imidlertid kan disse effektene være basert på den tidligere, mindre åpenbare arven etter interaksjoner mellom menneske og miljø.Kulltoppen som dukket opp i paleo-miljøjournalen før den tidligste arkeologiske datoen kan inkludere en menneskeskapt komponent som ikke forårsaker de samme økologiske systemendringene som ble registrert senere, og involverer ikke forekomster som er tilstrekkelige til å trygt indikere menneskelig okkupasjon.
Korte sedimentkjerner, som de fra det tilstøtende Masoko Lake Basin i Tanzania, eller de kortere sedimentkjernene i Lake Malawi, viser at den relative pollenmengden av gress og skogtaksa har endret seg, noe som tilskrives de siste 45 årene.Den naturlige klimaendringen til ka (48-50).Imidlertid er det bare en langsiktig observasjon av pollenposten til Malawisjøen >600 ka, sammen med det eldgamle arkeologiske landskapet ved siden av, det mulig å forstå klimaet, vegetasjonen, trekullet og menneskelige aktiviteter.Selv om mennesker sannsynligvis vil dukke opp i den nordlige delen av Lake Malawi-bassenget før 85 ka, indikerer omtrent 85 ka, spesielt etter 70 ka, at området er attraktivt for menneskelig beboelse etter at den siste store tørkeperioden tok slutt.På dette tidspunktet er den nye eller mer intensive/hyppige bruken av ild av mennesker åpenbart kombinert med naturlige klimaendringer for å rekonstruere det økologiske forholdet> 550-ka, og dannet til slutt det tidlige pre-agricultural kunstige landskapet (Figur 4).I motsetning til tidligere perioder, bevarer den sedimentære naturen til landskapet MSA-stedet, som er en funksjon av det rekursive forholdet mellom miljøet (ressursfordeling), menneskelig atferd (aktivitetsmønstre) og vifteaktivering (avsetning/stedbegravelse).
(A) Omtrent.400 ka: Ingen mennesker kan oppdages.De fuktige forholdene er lik i dag, og innsjønivået er høyt.Diverse, ikke-brannsikkert trehusdekke.(B) Omtrent 100 ka: Det er ingen arkeologisk registrering, men tilstedeværelsen av mennesker kan oppdages gjennom tilstrømning av trekull.Ekstremt tørre forhold forekommer i tørre vannskiller.Berggrunnen er generelt eksponert og overflatesedimentene er begrenset.(C) Omtrent 85 til 60 ka: Vannstanden i innsjøen øker med økningen i nedbør.Eksistensen av mennesker kan oppdages gjennom arkeologi etter 92 ka, og etter 70 ka vil brenning av høyland og utvidelse av alluviale vifter følge.Et mindre mangfoldig, brannsikkert vegetasjonssystem har oppstått.(D) Omtrent 40 til 20 ka: Miljøtilførselen av trekull i det nordlige bassenget har økt.Dannelsen av alluviale fans fortsatte, men begynte å svekkes på slutten av denne perioden.Sammenlignet med den forrige rekorden på 636 ka, er innsjønivået fortsatt høyt og stabilt.
Antropocen representerer akkumuleringen av nisjebyggende atferd utviklet over tusenvis av år, og omfanget er unikt for moderne Homo sapiens (1, 51).I den moderne konteksten, med introduksjonen av jordbruk, fortsetter menneskeskapte landskap å eksistere og intensiveres, men de er utvidelser av mønstre etablert under Pleistocen, snarere enn frakoblinger (52).Data fra det nordlige Malawi viser at den økologiske overgangsperioden kan bli langvarig, komplisert og repeterende.Denne transformasjonsskalaen reflekterer den komplekse økologiske kunnskapen til tidlig moderne mennesker og illustrerer deres transformasjon til vår globalt dominerende art i dag.
I henhold til protokollen beskrevet av Thompson et al., undersøkelse og registrering på stedet av gjenstander og brosteinsegenskaper på undersøkelsesområdet.(53).Plasseringen av testgropen og utgravingen av hovedstedet, inkludert mikromorfologi og fytolittprøvetaking, fulgte protokollen beskrevet av Thompson et al.(18) og Wright et al.(19).Vårt geografiske informasjonssystem (GIS) kart basert på Malawis geologiske kart over regionen viser en klar sammenheng mellom Chitimwe Beds og arkeologiske funnsteder (Figur S1).Intervallet mellom de geologiske og arkeologiske prøvegropene i Karonga-området er å fange det bredeste representative utvalget (Figur S2).Karongas geomorfologi, geologiske alder og arkeologiske undersøkelser involverer fire hovedfeltundersøkelsesmetoder: fotgjengerundersøkelser, arkeologiske prøvegroper, geologiske prøvegroper og detaljerte utgravninger.Sammen tillater disse teknikkene prøvetaking av hovedeksponeringen av Chitimwe-sengen nord, sentralt og sør for Karonga (Figur S3).
Undersøkelsen på stedet og registreringen av gjenstander og brosteinstrekk på fotgjengerundersøkelsesområdet fulgte protokollen beskrevet av Thompson et al.(53).Denne tilnærmingen har to hovedmål.Den første er å identifisere stedene hvor kulturminnene er erodert, og deretter plassere arkeologiske prøvegroper oppover på disse stedene for å gjenopprette kulturminnene in situ fra det nedgravde miljøet.Det andre målet er å formelt registrere fordelingen av artefakter, deres egenskaper og deres forhold til kilden til nærliggende steinmaterialer (53).I dette arbeidet gikk et team på tre personer i en avstand på 2 til 3 meter i totalt 147,5 lineære kilometer, og krysset de fleste av de tegnede Chitimwe-sengene (tabell S6).
Arbeidet fokuserte først på Chitimwe Beds for å maksimere de observerte artefaktprøvene, og for det andre fokuserte på lange lineære seksjoner fra innsjøen til høylandet som skjærer over forskjellige sedimentære enheter.Dette bekrefter en nøkkelobservasjon om at gjenstandene som ligger mellom det vestlige høylandet og innsjøen kun er relatert til Chitimwe-sengen eller nyere sent pleistocene og holocene sedimenter.Gjenstandene som finnes i andre forekomster er off-site, flyttet fra andre steder i landskapet, som kan sees av deres overflod, størrelse og grad av forvitring.
Den arkeologiske prøvegraven på plass og utgravingen av hovedstedet, inkludert mikromorfologi og fytolittprøvetaking, fulgte protokollen beskrevet av Thompson et al.(18, 54) og Wright et al.(19, 55).Hovedformålet er å forstå den underjordiske utbredelsen av artefakter og vifteformede sedimenter i det større landskapet.Gjenstander er vanligvis begravd dypt alle steder i Chitimwe Beds, bortsett fra kantene, hvor erosjon har begynt å fjerne toppen av sedimentet.Under den uformelle etterforskningen gikk to personer forbi Chitimwe Beds, som ble vist som kartfunksjoner på Malawis geologiske kart.Da disse menneskene møtte skuldrene til Chitimwe Bed-sedimentet, begynte de å gå langs kanten, hvor de kunne observere gjenstandene erodert fra sedimentet.Ved å vippe utgravningene litt oppover (3 til 8 m) fra de aktivt eroderende gjenstandene, kan utgravningen avsløre deres in-situ posisjon i forhold til sedimentet som inneholder dem, uten behov for omfattende utgraving sideveis.Prøvegropene er plassert slik at de er 200 til 300 meter unna den nest nærmeste gropen, og fanger dermed opp endringer i Chitimwe-bunnsedimentet og artefaktene det inneholder.I noen tilfeller avslørte prøvegropa et sted som senere ble et fullskala utgravingssted.
Alle prøvegroper starter med en kvadrat på 1 × 2 m, vender mot nord-sør, og graves ut i vilkårlige enheter på 20 cm, med mindre fargen, teksturen eller innholdet i sedimentet endres vesentlig.Registrer sedimentologien og jordegenskapene til alle utgravde sedimenter, som passerer jevnt gjennom en 5 mm tørr sikt.Hvis deponeringsdybden fortsetter å overskride 0,8 til 1 m, slutt å grave i den ene av de to kvadratmeterne og fortsett å grave i den andre, og danner derved et «trinn» slik at du trygt kan gå inn i dypere lag.Fortsett deretter å grave til berggrunnen er nådd, minst 40 cm med arkeologisk sterile sedimenter er under konsentrasjonen av gjenstander, eller utgravningen blir for usikker (dyp) til å fortsette.I noen tilfeller må deponeringsdybden utvide testgropen til en tredje kvadratmeter og gå inn i grøften i to trinn.
Geologiske testgroper har tidligere vist at Chitimwe Beds ofte vises på geologiske kart på grunn av deres karakteristiske røde farge.Når de inkluderer omfattende bekker og elvesedimenter, og alluviale viftesedimenter, ser de ikke alltid røde ut (19).Geologi Prøvegropen ble gravd ut som en enkel grop designet for å fjerne de blandede øvre sedimentene for å avsløre de underjordiske lagene i sedimentene.Dette er nødvendig fordi Chitimwe-bedet er erodert til en parabolsk åsside, og det er kollapsede sedimenter i skråningen, som vanligvis ikke danner klare naturlige deler eller kutt.Derfor fant disse utgravningene enten sted på toppen av Chitimwe-leiet, antagelig var det underjordisk kontakt mellom Chitimwe-sengen og Pliocene Chiwondo-sengen nedenfor, eller de fant sted der elveterrassedimentene måtte dateres (55).
Fullskala arkeologiske utgravninger utføres på steder som lover et stort antall in-situ steinverktøymontasjer, vanligvis basert på prøvegroper eller steder hvor et stort antall kulturminner kan sees erodere fra skråningen.De viktigste utgravde kulturminnene ble gjenvunnet fra sedimentære enheter gravd ut separat i et kvadrat på 1 × 1 m.Hvis tettheten av gjenstander er høy, er graveenheten en 10 eller 5 cm tut.Alle steinprodukter, fossile bein og oker ble tegnet under hver større utgraving, og det er ingen størrelsesgrense.Skjermstørrelsen er 5 mm.Dersom kulturminner blir oppdaget under utgravingsprosessen, vil de bli tildelt et unikt strekkodetegningsfunnnummer, og funnnumrene i samme serie vil bli tildelt de filtrerte funnene.Kulturminnene merkes med permanent blekk, legges i poser med prøveetiketter, og pakkes sammen med andre kulturminner fra samme bakgrunn.Etter analyse lagres alle kulturminner i kultur- og museumssenteret i Karonga.
Alle utgravninger utføres etter naturlag.Disse er delt inn i spytter, og spytttykkelsen avhenger av artefakttettheten (for eksempel hvis artefakttettheten er lav, vil spyttetykkelsen være høy).Bakgrunnsdata (for eksempel sedimentegenskaper, bakgrunnsrelasjoner og observasjoner av interferens og artefakttetthet) registreres i Access-databasen.Alle koordinatdata (for eksempel funn tegnet i segmenter, konteksthøyde, firkantede hjørner og prøver) er basert på Universal Transverse Mercator (UTM) koordinater (WGS 1984, Zone 36S).På hovedstedet registreres alle punkter ved hjelp av en Nikon Nivo C-serie 5″ totalstasjon, som er bygget på et lokalt rutenett så nært som mulig nord for UTM.Plasseringen av det nordvestlige hjørnet av hvert gravested og plasseringen av hvert gravested Mengden av sediment er gitt i tabell S5.
Seksjonen av sedimentologi og jordvitenskapelige egenskaper for alle utgravde enheter ble registrert ved hjelp av United States Agricultural Part Class Program (56).Sedimentære enheter er spesifisert basert på kornstørrelse, vinklethet og strøegenskaper.Legg merke til de unormale inneslutningene og forstyrrelsene knyttet til sedimentenheten.Jordutvikling bestemmes av akkumulering av seskvioksid eller karbonat i underjordisk jord.Underjordisk forvitring (for eksempel redoks, dannelse av gjenværende manganknuter) registreres også ofte.
Innsamlingspunktet for OSL-prøver bestemmes på grunnlag av å estimere hvilke facies som kan gi den mest pålitelige estimeringen av sedimentets gravalder.På prøvetakingsstedet ble det gravd grøfter for å avsløre det autentiske sedimentære laget.Samle alle prøvene som brukes til OSL-datering ved å sette inn et ugjennomsiktig stålrør (ca. 4 cm i diameter og ca. 25 cm i lengde) inn i sedimentprofilen.
OSL-datering måler størrelsen på gruppen av fanget elektroner i krystaller (som kvarts eller feltspat) på grunn av eksponering for ioniserende stråling.Mesteparten av denne strålingen kommer fra forfallet av radioaktive isotoper i miljøet, og en liten mengde tilleggskomponenter på tropiske breddegrader vises i form av kosmisk stråling.De fangede elektronene frigjøres når krystallen utsettes for lys, som oppstår under transport (nullstilling) eller i laboratoriet, hvor belysningen skjer på en sensor som kan oppdage fotoner (for eksempel et fotomultiplikatorrør eller et kamera med ladet koblingsanordning) Den nedre delen avgir når elektronet går tilbake til grunntilstand.Kvartspartikler med en størrelse mellom 150 og 250 μm separeres ved sikting, syrebehandling og tetthetsseparering, og brukes som små alikvoter (<100 partikler) montert på overflaten av en aluminiumsplate eller boret inn i en 300 x 300 mm brønn. partikler analyseres på en aluminiumspanne.Den nedgravde dosen estimeres vanligvis ved å bruke en enkel alikvot regenereringsmetode (57).I tillegg til å vurdere stråledosen mottatt av korn, krever OSL-datering også å estimere dosehastigheten ved å måle radionuklidkonsentrasjonen i sedimentet til den innsamlede prøven ved bruk av gammaspektroskopi eller nøytronaktiveringsanalyse, og bestemme den kosmiske dosereferanseprøven Plassering og dybde av begravelse.Den endelige aldersbestemmelsen oppnås ved å dele gravdosen på doseraten.Men når det er en endring i dosen målt av et enkelt korn eller en gruppe av korn, er det nødvendig med en statistisk modell for å bestemme den passende nedgravde dosen som skal brukes.Den nedgravde dosen beregnes her ved hjelp av den sentrale tidsaldermodellen, ved enkel aliquot-datering, eller ved enkeltpartikkeldatering, ved bruk av en endelig blandingsmodell (58).
Tre uavhengige laboratorier utførte OSL-analyse for denne studien.De detaljerte individuelle metodene for hvert laboratorium er vist nedenfor.Generelt bruker vi den regenerative dosemetoden for å bruke OSL-datering til små alikvoter (tivis av korn) i stedet for å bruke enkeltkornanalyse.Dette er fordi under det regenerative veksteksperimentet er utvinningshastigheten til en liten prøve lav (<2%), og OSL-signalet er ikke mettet på det naturlige signalnivået.Den interlaboratoriske konsistensen av aldersbestemmelse, konsistensen av resultatene innenfor og mellom de testede stratigrafiske profilene, og konsistensen med den geomorfologiske tolkningen av 14C-alderen til karbonatbergarter er hovedgrunnlaget for denne vurderingen.Hvert laboratorium evaluerte eller implementerte en enkelt kornavtale, men bestemte uavhengig at den ikke var egnet for bruk i denne studien.De detaljerte metodene og analyseprotokollene som følges av hvert laboratorium er gitt i tilleggsmaterialene og metodene.
Steinartefakter gjenvunnet fra kontrollerte utgravninger (BRU-I; CHA-I, CHA-II og CHA-III; MGD-I, MGD-II og MGD-III; og SS-I) er basert på det metriske systemet og kvaliteten kjennetegn.Mål vekten og maksimal størrelse for hvert arbeidsstykke (ved å bruke en digital vekt for å måle vekten er 0,1 g; bruk av en Mitutoyo digital skyvelære for å måle alle dimensjoner er 0,01 mm).Alle kulturminner er også klassifisert etter råvarer (kvarts, kvartsitt, flint, etc.), kornstørrelse (fin, middels, grov), ensartethet i kornstørrelse, farge, cortex type og dekning, forvitring/kantavrunding og teknisk karakter. (komplett eller fragmentert) Kjerner eller flak, flak/hjørnestykker, hammersteiner, granater og annet).
Kjernen måles langs sin maksimale lengde;maksimal bredde;bredden er 15 %, 50 % og 85 % av lengden;maksimal tykkelse;tykkelsen er 15 %, 50 % og 85 % av lengden.Målinger ble også utført for å evaluere volumegenskapene til kjernen av hemisfærisk vev (radial og Levallois).Både intakte og ødelagte kjerner klassifiseres i henhold til tilbakestillingsmetoden (enkeltplattform eller multiplattform, radial, Levallois, etc.), og flassende arr telles til ≥15 mm og ≥20 % av kjernelengden.Kjerner med 5 eller færre 15 mm arr er klassifisert som "tilfeldig".Den kortikale dekningen av hele kjerneoverflaten registreres, og den relative kortikale dekningen av hver side registreres på kjernen av det halvkuleformede vevet.
Arket måles langs sin maksimale lengde;maksimal bredde;bredden er 15 %, 50 % og 85 % av lengden;maksimal tykkelse;tykkelsen er 15 %, 50 % og 85 % av lengden.Beskriv fragmentene i henhold til de gjenværende delene (proksimalt, midt, distalt, delt til høyre og delt til venstre).Forlengelsen beregnes ved å dividere maksimal lengde med maksimal bredde.Mål plattformbredden, tykkelsen og den ytre plattformvinkelen til den intakte skiven og proksimale skivefragmenter, og klassifiser plattformene i henhold til graden av forberedelse.Registrer kortikal dekning og plassering på alle skiver og fragmenter.De distale kantene er klassifisert i henhold til typen avslutning (fjær, hengsel og øvre gaffel).På hele snittet, registrer nummeret og retningen til arret på den forrige skiven.Når du støter på, registrer endringsstedet og invasiviteten i samsvar med protokollen etablert av Clarkson (59).Det ble igangsatt renoveringsplaner for de fleste av utgravningskombinasjonene for å evaluere restaureringsmetoder og tomteavsetningsintegritet.
Steinartefaktene som ble utvunnet fra prøvegropene (CS-TP1-21, SS-TP1-16 og NGA-TP1-8) er beskrevet etter et enklere opplegg enn kontrollert utgraving.For hver artefakt ble følgende egenskaper registrert: råmateriale, partikkelstørrelse, cortex-dekning, størrelsesgrad, forvitring/kantskader, tekniske komponenter og bevaring av fragmenter.Beskrivende notater for de diagnostiske egenskapene til flakene og kjernene er registrert.
Hele blokker med sediment ble kuttet fra utsatte seksjoner i utgravninger og geologiske grøfter.Disse steinene ble festet på stedet med gipsbandasjer eller toalettpapir og emballasjetape, og deretter fraktet til det geologiske arkeologiske laboratoriet ved Universitetet i Tübingen i Tyskland.Der tørkes prøven ved 40°C i minst 24 timer.Deretter herdes de under vakuum, ved å bruke en blanding av upromoveret polyesterharpiks og styren i forholdet 7:3.Metyletylketonperoksid brukes som katalysator, harpiks-styrenblanding (3 til 5 ml/l).Når harpiksblandingen har gelert, oppvarm prøven ved 40 °C i minst 24 timer for å herde blandingen fullstendig.Bruk en flissag til å skjære den herdede prøven i 6 × 9 cm biter, fest dem på en glassplate og slip dem til en tykkelse på 30 μm.De resulterende skivene ble skannet ved hjelp av en flatbedskanner, og analysert ved bruk av planpolarisert lys, krysspolarisert lys, skrått innfallende lys og blå fluorescens med det blotte øye og forstørrelse (×50 til ×200).Terminologien og beskrivelsen av tynne seksjoner følger retningslinjene publisert av Stoops (60) og Courty et al.(61).De jorddannende karbonatknutene samlet fra en dybde på > 80 cm kuttes i to slik at halvparten kan impregneres og utføres i tynne skiver (4,5 × 2,6 cm) ved bruk av et standard stereomikroskop og petrografisk mikroskop og katodoluminescens (CL) forskningsmikroskop .Kontrollen av karbonattyper er svært forsiktig, fordi dannelsen av jorddannende karbonat er relatert til den stabile overflaten, mens dannelsen av grunnvannskarbonat er uavhengig av overflaten eller jordsmonnet.
Prøver ble boret fra snittflaten til de jorddannende karbonatknutene og halvert for ulike analyser.FS brukte standard stereo- og petrografimikroskopene til Geoarchaeology Working Group og CL-mikroskopet til Experimental Mineralogy Working Group for å studere de tynne skivene, som begge er lokalisert i Tübingen, Tyskland.Radiokarbondatering-delprøvene ble boret ved hjelp av presisjonsbor fra et angitt område på omtrent 100 år gammelt.Den andre halvdelen av knutene er 3 mm i diameter for å unngå områder med sen omkrystallisering, rike mineralinneslutninger eller store endringer i størrelsen på kalsittkrystaller.Den samme protokollen kan ikke følges for MEM-5038-, MEM-5035- og MEM-5055 A-prøvene.Disse prøvene er valgt fra løse sedimentprøver og er for små til å kunne kuttes i to for tynnseksjonering.Tynnseksjonsstudier ble imidlertid utført på de tilsvarende mikromorfologiske prøvene av tilstøtende sedimenter (inkludert karbonatknuter).
Vi sendte inn 14C-dateringsprøver til Center for Applied Isotope Research (CAIS) ved University of Georgia, Athen, USA.Karbonatprøven reagerer med 100 % fosforsyre i en evakuert reaksjonsbeholder for å danne CO2.Lavtemperaturrensing av CO2-prøver fra andre reaksjonsprodukter og katalytisk konvertering til grafitt.Forholdet mellom grafitt 14C/13C ble målt ved bruk av et 0,5-MeV akseleratormassespektrometer.Sammenlign prøveforholdet med forholdet målt med oksalsyre I-standarden (NBS SRM 4990).Carrara marmor (IAEA C1) brukes som bakgrunn, og travertin (IAEA C2) brukes som sekundær standard.Resultatet er uttrykt som en prosentandel av moderne karbon, og den oppgitte ukalibrerte datoen er gitt i radiokarbonår (BP-år) før 1950, med en 14C-halveringstid på 5568 år.Feilen er oppgitt som 1-σ og reflekterer statistisk og eksperimentell feil.Basert på δ13C-verdien målt ved isotopforhold massespektrometri, rapporterte C. Wissing fra Biogeology Laboratory i Tübingen, Tyskland, datoen for isotopfraksjonering, bortsett fra UGAMS-35944r målt ved CAIS.Prøve 6887B ble analysert i duplikat.For å gjøre dette bor du en andre delprøve fra knuten (UGAMS-35944r) fra prøvetakingsområdet som er angitt på skjæreoverflaten.INTCAL20-kalibreringskurven (tabell S4) (62) brukt på den sørlige halvkule ble brukt for å korrigere den atmosfæriske fraksjoneringen av alle prøver til 14C til 2-σ.