Moderna Homo sapiens har deltagit i ett stort antal ekosystemomvandlingar, men det är svårt att upptäcka ursprunget eller tidiga konsekvenser av dessa beteenden.Arkeologi, geokronologi, geomorfologi och paleomiljödata från norra Malawi dokumenterar det föränderliga förhållandet mellan förekomsten av födosökare, ekosystemorganisation och alluvial fläktbildning i den sena pleistocenen.Efter ungefär 1900-talet bildades ett tätt system av mesolitiska artefakter och alluvialfläktar.För 92 000 år sedan, i den paleo-ekologiska miljön, fanns det ingen analog i det tidigare 500 000-åriga rekordet.Arkeologiska data och principiella koordinatanalyser visar att tidiga konstgjorda bränder mildrade de säsongsbetonade restriktionerna för antändning, vilket påverkade vegetationssammansättning och erosion.Detta, i kombination med klimatdrivna nederbördsförändringar, ledde så småningom till en ekologisk övergång till det tidiga artificiella landskapet före jordbruket.
Moderna människor är kraftfulla främjare av ekosystemomvandling.I tusentals år har de förändrat miljön omfattande och avsiktligt, vilket väckt debatt om när och hur det första människodominerade ekosystemet uppstod (1).Fler och fler arkeologiska och etnografiska bevis visar att det finns ett stort antal rekursiva interaktioner mellan födosökare och deras miljö, vilket indikerar att dessa beteenden är grunden för vår artutveckling (2-4).Fossila och genetiska data indikerar att Homo sapiens fanns i Afrika för ungefär 315 000 år sedan (ka).Arkeologiska data visar att komplexiteten hos beteenden som förekommer över hela kontinenten har ökat avsevärt under de senaste cirka 300 till 200 ka spännen.Slutet på Pleistocen (Chibanian) (5).Sedan vår uppkomst som art har människor börjat förlita sig på teknisk innovation, säsongsbetonade arrangemang och komplext socialt samarbete för att frodas.Dessa attribut gör det möjligt för oss att dra nytta av tidigare obebodda eller extrema miljöer och resurser, så idag är människan den enda pan-globala djurarten (6).Eld spelade en nyckelroll i denna omvandling (7).
Biologiska modeller indikerar att anpassningsförmågan till tillagad mat kan spåras tillbaka till åtminstone 2 miljoner år sedan, men det var inte förrän i slutet av Mellan-Pleistocen som konventionella arkeologiska bevis för brandkontroll dök upp (8).Havskärnan med stoftregistreringar från ett stort område på den afrikanska kontinenten visar att under de senaste miljoner åren uppträdde toppen av elementärt kol efter cirka 400 ka, främst under övergången från interglacial till glacial period, men inträffade också under holocen (9).Detta visar att före omkring 400 ka var bränder i Afrika söder om Sahara inte vanliga, och mänskliga bidrag var betydande under holocen (9).Eld är ett verktyg som används av herdar under hela holocen för att odla och underhålla gräsmarker (10).Det är dock mer komplicerat att upptäcka bakgrunden och de ekologiska effekterna av jägare-samlares användning av eld under tidig Pleistocen (11).
Eld kallas ett ingenjörsverktyg för resursmanipulation inom både etnografi och arkeologi, inklusive förbättring av försörjningsintäkter eller modifiering av råmaterial.Dessa aktiviteter är vanligtvis relaterade till offentlig planering och kräver mycket ekologisk kunskap (2, 12, 13).Landskapsbränder gör det möjligt för jägare-samlare att driva bort byten, kontrollera skadedjur och öka livsmiljöns produktivitet (2).Brand på plats främjar matlagning, uppvärmning, försvar av rovdjur och social sammanhållning (14).Men i vilken utsträckning jägar- och samlarbränder kan omkonfigurera landskapets komponenter, såsom strukturen i det ekologiska samhället och topografin, är dock mycket tvetydig (15, 16).
Utan föråldrade arkeologiska och geomorfologiska data och kontinuerliga miljöregister från flera platser är det problematiskt att förstå utvecklingen av mänskliga inducerade ekologiska förändringar.Långsiktiga sjöavlagringar från Great Rift Valley i södra Afrika, i kombination med gamla arkeologiska register i området, gör det till en plats för att undersöka de ekologiska effekterna orsakade av Pleistocene.Här rapporterar vi om arkeologin och geomorfologin i ett omfattande stenålderslandskap i södra centrala Afrika.Sedan kopplade vi det med paleomiljödata som sträcker sig över >600 ka för att fastställa de tidigaste kopplingsbevisen för mänskligt beteende och ekosystemomvandling i samband med människobränder.
Vi tillhandahöll en tidigare orapporterad åldersgräns för Chitimwe-bädden i Karongadistriktet, beläget i norra änden av den norra delen av Malawi i södra Afrikas Rift Valley (Figur 1) (17).Dessa bäddar är sammansatta av röda jordalluvialfläktar och flodsediment, som täcker cirka 83 kvadratkilometer, innehåller miljontals stenprodukter, men inga bevarade organiska rester, såsom ben (tilläggstext) (18).Våra data för optiskt exciterat ljus (OSL) från jordrekordet (Figur 2 och tabellerna S1 till S3) ändrade åldern på Chitimwe-bädden till sen pleistocen, och den äldsta åldern för aktivering av alluvial fläkt och begravning från stenåldern är cirka 92 ka ( 18, 19).Det alluviala lagret och floden Chitimwe täcker sjöarna och floderna i det pliocen-pleistocena Chiwondo-lagret från en oöverensstämmelse med låg vinkel (17).Dessa avlagringar ligger i förkastningskilen längs sjökanten.Deras konfiguration indikerar interaktionen mellan fluktuationer i sjönivån och aktiva förkastningar som sträcker sig in i pliocen (17).Även om tektonisk verkan kan ha påverkat den regionala topografin och piemontesluttningen under lång tid, kan förkastningsaktiviteten i detta område ha avtagit sedan Mellan Pleistocen (20).Efter ~800 ka och till strax efter 100 ka drivs Malawisjöns hydrologi huvudsakligen av klimatet (21).Därför är ingen av dessa den enda förklaringen till bildandet av alluvialfläktar under sen pleistocen (22).
(A) Placeringen av den afrikanska stationen i förhållande till modern nederbörd (asterisk);blått är fuktigare och rött är torrare (73);rutan till vänster visar Malawisjön och omgivande områden MAL05-2A och MAL05-1B Placeringen av /1C-kärnan (lila prick), där Karonga-området är markerat som en grön kontur, och platsen för Luchamange-bädden är markerad som en vit låda.(B) Den norra delen av Malawi-bassängen, som visar bergskuggstopografin i förhållande till MAL05-2A-kärnan, den återstående Chitimwe-bädden (brun fläck) och utgrävningsplatsen för Malawi Early Mesolithic Project (MEMSAP) (gul prick) );CHA, Chaminade;MGD, byn Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara South;VIN, litterär biblioteksbild;WW, Beluga.
OSL-centrumålder (röd linje) och felintervall på 1-σ (25 % grått), alla OSL-åldrar relaterade till förekomsten av in situ-artefakter i Karonga.Ålder i förhållande till de senaste 125 ka-data visar (A) kärndensitetsuppskattningar av alla OSL-åldrar från alluvialfläktsediment, vilket indikerar sedimentär/alluvial fläktackumulering (cyan) och återuppbyggnad av sjövattennivån baserat på karakteristiska värden för principal komponentanalys (PCA) Aquatic fossiler och autentiska mineraler (21) (blå) från MAL05-1B/1C-kärnan.(B) Från MAL05-1B/1C-kärnan (svart, ett värde nära 7000 med en asterisk) och MAL05-2A-kärnan (grå), normaliseras antalet makromolekylärt kol per gram av sedimentationshastigheten.(C) Margalef artrikedomsindex (Dmg) från MAL05-1B/1C kärn fossil pollen.(D) Andel fossilt pollen från Compositae, miomboskogar och Olea europaea, och (E) Andel fossilt pollen från Poaceae och Podocarpus.Alla pollendata kommer från MAL05-1B/1C-kärnan.Siffrorna överst hänvisar till de individuella OSL-proverna som beskrivs i tabellerna S1 till S3.Skillnaden i datatillgänglighet och upplösning beror på olika samplingsintervall och materialtillgänglighet i kärnan.Figur S9 visar två makrokolposter omvandlade till z-poäng.
(Chitimwe) Landskapsstabiliteten efter fläktbildning indikeras av bildandet av röd jord och jordbildande karbonater, som täcker de solfjädrade sedimenten i hela studieområdet (Kompletterande text och tabell S4).Bildandet av sena pleistocen alluviala fläktar i Lake Malawi Basin är inte begränsad till Karonga-området.Cirka 320 kilometer sydost om Moçambique begränsar den terrestra kosmogena nukliddjupprofilen av 26Al och 10Be bildandet av Luchamange-bädden av alluvial röd jord till 119 till 27 ka (23).Denna omfattande åldersbegränsning överensstämmer med vår OSL-kronologi för den västra delen av Malawisjöns bassäng och indikerar expansionen av regionala alluvialfläktar i sen pleistocen.Detta stöds av data från sjökärnregistret, som indikerar att den högre sedimentationshastigheten åtföljs av ca 240 ka, vilket har ett särskilt högt värde vid ca.130 och 85 ka (tilläggstext) (21).
De tidigaste bevisen på mänsklig bosättning i detta område är relaterade till Chitimwe-sedimenten som identifierats vid ~92 ± 7 ka.Detta resultat är baserat på 605 m3 utgrävda sediment från 14 subcentimeters rymdkontroll arkeologiska utgrävningar och 147 m3 sediment från 46 arkeologiska provgropar, kontrollerade vertikalt till 20 cm och horisontellt kontrollerade till 2 meter (tilläggstext och figurer S1 till S3) Dessutom undersökte vi också 147,5 kilometer, ordnade 40 geologiska provgropar och analyserade mer än 38 000 kulturlämningar från 60 av dem (tabellerna S5 och S6) (18).Dessa omfattande undersökningar och utgrävningar indikerar att även om forntida människor inklusive tidigmoderna människor kan ha levt i området för cirka 92 ka sedan, bevarade ackumuleringen av sediment i samband med uppgången och sedan stabiliseringen av Malawisjön inte arkeologiska bevis förrän Form Chitimwe-bädden.
Arkeologiska data stöder slutsatsen att den solfjäderformade expansionen och mänskliga aktiviteter i norra Malawi förekom i stort antal under det sena kvartären, och att kulturlämningarna tillhörde de typer av andra delar av Afrika som var relaterade till tidigmoderna människor.De flesta artefakter är gjorda av kvartsit eller kvartsflodstenar, med radiell, Levallois, plattform och slumpmässig kärnreduktion (Figur S4).Morfologiska diagnostiska artefakter hänförs huvudsakligen till den mesolitiska tidsåldern (MSA)-specifika tekniken av Levallois-typ, som hittills har varit minst cirka 315 ka i Afrika (24).Den översta Chitimwe-bädden varade fram till tidig holocen, innehållande glest utspridda händelser från sen stenålder, och visade sig vara släkt med de sena Pleistocene och Holocene jägare-samlare i hela Afrika.Däremot är stenverktygstraditioner (som stora skärverktyg) som vanligtvis förknippas med tidig Mellanpleistocen sällsynta.Där dessa förekom, hittades de i MSA-innehållande sediment i slutet av Pleistocen, inte i de tidiga stadierna av deponering (tabell S4) (18).Även om platsen existerade vid ~92 ka, inträffade den mest representativa perioden av mänsklig aktivitet och alluvial fläktavsättning efter ~70 ka, väl definierad av en uppsättning OSL-åldrar (Figur 2).Vi bekräftade detta mönster med 25 publicerade och 50 tidigare opublicerade OSL-åldrar (Figur 2 och tabellerna S1 till S3).Dessa indikerar att av totalt 75 åldersbestämningar återfanns 70 från sediment efter cirka 70 ka.Figur 2 visar de 40 åldrarna associerade med MSA-artefakter på plats, i förhållande till de viktigaste paleomiljöindikatorerna publicerade från mitten av MAL05-1B/1C centrala bassängen (25) och den tidigare opublicerade MAL05-2A norra bassängens mitt i sjön.Träkol (i anslutning till fläkten som producerar OSL-ålder).
Med hjälp av färska data från arkeologiska utgrävningar av fytoliter och markmikromorfologi, såväl som offentliga data om fossilt pollen, stora träkol, vattenlevande fossiler och autentiska mineraler från kärnan av Malawisjöborrprojektet, rekonstruerade vi MSA:s mänskliga relation med Malawisjön.Upptar samma periods klimat- och miljöförhållanden (21).De två sistnämnda medlen är huvudbasen för att rekonstruera relativa sjödjup som går tillbaka till mer än 1200 ka (21), och matchas med pollen- och makrokolprover som samlats in från samma plats i kärnan av ~636 ka (25) tidigare .De längsta kärnorna (MAL05-1B och MAL05-1C; 381 respektive 90 m) samlades in cirka 100 kilometer sydost om det arkeologiska projektområdet.En kort kärna (MAL05-2A; 41 m) samlades in cirka 25 kilometer öster om North Rukulu River (Figur 1).MAL05-2A-kärnan återspeglar de terrestra paleomiljöförhållandena i Kalungaområdet, medan MAL05-1B/1C-kärnan inte får direkt älvtillförsel från Kalunga, så den kan bättre återspegla de regionala förhållandena.
Deponeringshastigheten som registrerades i MAL05-1B/1C kompositborrkärnan startade från 240 ka och ökade från det långsiktiga medelvärdet på 0,24 till 0,88 m/ka (Figur S5).Den initiala ökningen är relaterad till förändringar i det orbitalmodulerade solljuset, vilket kommer att orsaka höga amplitudförändringar i sjönivån under detta intervall (25).Men när den orbitala excentriciteten sjunker efter 85 ka och klimatet är stabilt är sättningshastigheten fortfarande hög (0,68 m/ka).Detta sammanföll med den markbundna OSL-posten, som visade omfattande bevis på alluvial fläktexpansion efter cirka 92 ka, och överensstämde med känslighetsdata som visade en positiv korrelation mellan erosion och brand efter 85 ka (tilläggstext och tabell S7).Med tanke på felintervallet för den tillgängliga geokronologiska kontrollen är det omöjligt att bedöma om denna uppsättning relationer utvecklas långsamt från den rekursiva processens fortskridande eller bryter ut snabbt när den når en kritisk punkt.Enligt den geofysiska modellen för bassängevolution, sedan Mellersta Pleistocen (20), har sprickförlängningen och relaterade sättningar avtagit, så det är inte huvudorsaken till den omfattande fläktbildningsprocessen som vi främst bestämde efter 92 ka.
Sedan Mellersta Pleistocen har klimatet varit den huvudsakliga styrande faktorn för sjövattennivån (26).Specifikt stängde höjningen av den norra bassängen en befintlig utgång.800 ka för att fördjupa sjön tills den når tröskelhöjden för den moderna utgången (21).Beläget i södra änden av sjön gav detta utlopp en övre gräns för sjöns vattennivå under våta intervaller (även idag), men tillät bassängen att stängas då sjöns vattennivå sjönk under torra perioder (27).Rekonstruktionen av sjönivån visar de omväxlande torra och våta cyklerna under de senaste 636 ka.Enligt bevis från fossilt pollen har extrema torkaperioder (>95 % minskning av det totala vattnet) i samband med lågt sommarsolsken lett till en expansion av halvökenvegetation, med träd begränsade till permanenta vattendrag (27).Dessa (sjö) låga nivåer är korrelerade med pollenspektra, som visar en hög andel gräs (80 % eller mer) och xerofyter (Amaranthaceae) på bekostnad av trädtaxa och låg övergripande artrikedom (25).När sjön däremot närmar sig moderna nivåer, sträcker sig vegetation som är nära relaterad till afrikanska bergsskogar vanligtvis till sjöstranden [ca 500 m över havet].Idag förekommer afrikanska bergsskogar endast i små diskreta fläckar över cirka 1500 möh (25, 28).
Den senaste extrema torkaperioden inträffade från 104 till 86 ka.Efter det, även om sjönivån återgick till höga förhållanden, blev öppna miomboskogar med en stor mängd örter och örtingredienser vanliga (27, 28).Den mest betydande afrikanska bergsskogstaxan är Podocarpus tall, som aldrig har återhämtat sig till ett värde som liknar den tidigare höga sjönivån efter 85 ka (10,7 ± 7,6 % efter 85 ka, medan den liknande sjönivån före 85 ka är 29,8 ± 11,8 % ).Margalef-indexet (Dmg) visar också att artrikedomen från de senaste 85 ka är 43 % lägre än den tidigare ihållande höga sjönivån (2,3 ± 0,20 respektive 4,6 ± 1,21), till exempel, mellan 420 och 345 ka ( Kompletterande text och figurer S5 och S6) (25).Pollenprover från ungefär tiden.88 till 78 ka innehåller också en hög andel Compositae-pollen, vilket kan tyda på att växtligheten har störts och ligger inom felintervallet för det äldsta datumet då människor ockuperade området.
Vi använder klimatanomalimetoden (29) för att analysera paleoekologiska och paleoklimatdata för kärnor som borrats före och efter 85 ka, och undersöker det ekologiska sambandet mellan vegetation, artöverflöd och nederbörd och hypotesen om att frikoppla den antagna rena klimatförutsägelsen.Kör baslinjeläge på ~550 ka.Detta omvandlade ekosystem påverkas av sjöfyllande nederbördsförhållanden och bränder, vilket återspeglas i bristen på arter och nya vegetationskombinationer.Efter den senaste torrperioden återhämtade sig endast vissa skogselement, inklusive de brandsäkra komponenterna i afrikanska bergsskogar, såsom olivolja, och de brandsäkra komponenterna i tropiska säsongsbetonade skogar, såsom Celtis (tilläggstext och figur S5) ( 25).För att testa denna hypotes modellerade vi sjövattennivåer härledda från ostracode och autentiska mineralersättningar som oberoende variabler (21) och beroende variabler som träkol och pollen som kan påverkas av ökad brandfrekvens (25).
För att kontrollera likheten eller skillnaden mellan dessa kombinationer vid olika tidpunkter använde vi pollen från Podocarpus (vintergröna träd), gräs (gräs) och oliv (brandsäker komponent i afrikanska bergsskogar) för principiell koordinatanalys (PCoA), och miombo (den huvudsakliga skogskomponenten idag).Genom att plotta PCoA på den interpolerade ytan som representerar sjönivån när varje kombination bildades, undersökte vi hur pollenkombinationen förändras med avseende på nederbörd och hur detta förhållande förändras efter 85 ka (Figur 3 och Figur S7).Före 85 ka aggregerade de graminösa proverna mot torra förhållanden, medan de podocarpus-baserade proverna aggregerade mot våta förhållanden.Däremot är proverna efter 85 ka klustrade med de flesta prover före 85 ka och har olika medelvärden, vilket indikerar att deras sammansättning är ovanlig för liknande nederbördsförhållanden.Deras position i PCoA återspeglar påverkan av Olea och miombo, som båda gynnas under förhållanden som är mer benägna att brand.I proverna efter 85 ka fanns Podocarpus tall endast rikligt i tre på varandra följande prover, vilket inträffade efter att intervallet mellan 78 och 79 ka började.Detta tyder på att efter den initiala ökningen av nederbörden verkar skogen ha återhämtat sig en kort stund innan den slutligen kollapsade.
Varje punkt representerar ett enda pollenprov vid en given tidpunkt, med hjälp av tilläggstexten och åldersmodellen i figur 1. S8.Vektorn representerar förändringens riktning och gradient, och en längre vektor representerar en starkare trend.Den underliggande ytan representerar sjöns vattennivå som en representant för nederbörden;den mörkblå är högre.Medelvärdet för PCoA-funktionsvärden tillhandahålls för data efter 85 ka (röd diamant) och all data från liknande sjönivåer före 85 ka (gul diamant).Med hjälp av data för hela 636 ka är den "simulerade sjönivån" mellan -0,130-σ och -0,198-σ nära det genomsnittliga egenvärdet för sjönivån PCA.
För att studera sambandet mellan pollen, sjövattennivå och träkol använde vi icke-parametrisk multivariat variansanalys (NP-MANOVA) för att jämföra den övergripande "miljön" (representerad av datamatrisen för pollen, sjövattennivå och träkol) före och efter 85 ka-övergången.Vi fann att variationen och kovariansen som finns i denna datamatris är statistiskt signifikanta skillnader före och efter 85 ka (tabell 1).
Våra terrestra paleomiljödata från fytoliterna och jordarna vid kanten av West Lake överensstämmer med tolkningen baserad på sjöproxy.Dessa tyder på att landskapet trots sjöns höga vattenstånd har förvandlats till ett landskap dominerat av öppen trädskogsmark och trädbevuxen gräsmark, precis som idag (25).Alla platser som analyserats för fytoliter på den västra kanten av bassängen är efter ~45 ka och visar en stor mängd trädlevande täckning som återspeglar våta förhållanden.De tror dock att det mesta av komposten är i form av öppen skog bevuxen med bambu och panikgräs.Enligt fytolitdata finns icke-brandbeständiga palmer (Arecaceae) endast vid sjöns strandlinje och är sällsynta eller saknas på arkeologiska platser i inlandet (tabell S8) (30).
Generellt sett kan våta men öppna förhållanden i sen Pleistocen också härledas från terrestra paleosoler (19).Lagunlera och kärrjordkarbonat från den arkeologiska platsen Mwanganda Village kan spåras tillbaka till 40 till 28 cal ka BP (tidigare kalibrerad Qian'anni) (tabell S4).Karbonatjordlagren i Chitimwe-bädden är vanligtvis nodulära kalkhaltiga (Bkm) och argillaceous och karbonat (Btk) lager, vilket indikerar platsen för relativ geomorfologisk stabilitet och den långsamma sättningen från den långtgående alluvialfläkten Cirka 29 cal ka BP (Supplementary text).Den eroderade, härdade lateritjorden (litisk sten) som bildas på resterna av forntida fläktar indikerar öppna landskapsförhållanden (31) och kraftig säsongsbetonad nederbörd (32), vilket indikerar den kontinuerliga påverkan av dessa förhållanden på landskapet.
Stöd för eldens roll i denna övergång kommer från de parade makrokolregistren för borrkärnor, och inflödet av träkol från Central Basin (MAL05-1B/1C) har generellt ökat från ca.175 kort.Ett stort antal toppar följer emellan ungefär.Efter 135 och 175 ka samt 85 och 100 ka återhämtade sig sjönivån, men skogs- och artrikedomen återhämtade sig inte (Kompletterande text, figur 2 och figur S5).Sambandet mellan inflöde av träkol och den magnetiska känsligheten hos sjösediment kan också visa mönster av långvarig brandhistoria (33).Använd data från Lyons et al.(34) Malawisjön fortsatte att erodera det brända landskapet efter 85 ka, vilket innebär en positiv korrelation (Spearmans Rs = 0,2542 och P = 0,0002; Tabell S7), medan de äldre sedimenten visar det motsatta förhållandet (Rs = -0,2509 och P < 0,0001).I den norra bassängen har den kortare MAL05-2A-kärnan den djupaste dateringsankarpunkten, och den yngsta Toba-tuffen är ~74 till 75 ka (35).Även om det saknar ett långsiktigt perspektiv, får det input direkt från bassängen där de arkeologiska uppgifterna hämtas.Träkolsregistreringen av den norra bassängen visar att sedan Toba-krypto-tephra-märket har tillförseln av fruktansvärt träkol stadigt ökat under den period då arkeologiska bevis är vanligast (Figur 2B).
Bevis på konstgjorda bränder kan återspegla avsiktlig användning i landskapsskala, utbredda populationer som orsakar fler eller större antändningar på plats, förändring av bränsletillgången genom att skörda underjordiska skogar, eller en kombination av dessa aktiviteter.Moderna jägare-samlare använder eld för att aktivt ändra födosöksbelöningar (2).Deras aktiviteter ökar mängden bytesdjur, upprätthåller mosaiklandskapet och ökar den termiska mångfalden och heterogeniteten i successionsstadier (13).Eld är också viktigt för aktiviteter på plats som uppvärmning, matlagning, försvar och umgänge (14).Även små skillnader i brandutbyggnad utanför naturliga blixtnedslag kan förändra skogens successionsmönster, bränsletillgänglighet och eldningssäsong.Minskningen av trädtäcke och träd under bebyggelse kommer med största sannolikhet att öka erosion, och förlusten av artmångfald i detta område är nära relaterad till förlusten av afrikanska bergsskogssamhällen (25).
I det arkeologiska arkivet innan MSA började, har mänsklig kontroll över branden varit väl etablerad (15), men hittills har dess användning som ett landskapshanteringsverktyg endast registrerats i ett fåtal paleolitiska sammanhang.Dessa inkluderar ungefär i Australien.40 ka (36), Highland New Guinea.45 ka (37) fredsfördrag.50 ka Niah Cave (38) i låglandet Borneo.I Amerika, när människor först gick in i dessa ekosystem, särskilt under de senaste 20 ka (16), ansågs artificiell antändning vara huvudfaktorn i omstruktureringen av växt- och djursamhällen.Dessa slutsatser måste baseras på relevanta bevis, men i fallet med direkt överlappning av arkeologiska, geologiska, geomorfologiska och paleomiljödata har kausalitetsargumentet stärkts.Även om de marina kärndata från Afrikas kustvatten tidigare har gett bevis på brandförändringar under de senaste cirka 400 ka (9), ger vi här bevis på mänsklig påverkan från relevanta arkeologiska, paleomiljömässiga och geomorfologiska datauppsättningar.
Identifieringen av konstgjorda bränder i paleomiljöregister kräver bevis på brandaktiviteter och tidsmässiga eller rumsliga förändringar av vegetation, vilket bevisar att dessa förändringar inte förutsägs enbart av klimatparametrar, och den tidsmässiga/spatiala överlappningen mellan förändringar i brandförhållanden och förändringar hos människan. register (29) Här inträffade de första bevisen på utbredd MSA-ockupation och alluvial fläktbildning i Malawisjöns bassäng ungefär i början av en större omorganisation av regional vegetation.85 kort.Träkolsmängden i MAL05-1B/1C-kärnan återspeglar den regionala trenden för produktion och deponering av träkol, på cirka 150 ka jämfört med resten av 636 ka-rekordet (figurerna S5, S9 och S10).Denna övergång visar eldens viktiga bidrag till att forma ekosystemets sammansättning, vilket inte kan förklaras enbart av klimatet.I naturliga brandsituationer inträffar vanligtvis blixtnedslag i slutet av torrperioden (39).Men om bränslet är tillräckligt torrt kan konstgjorda bränder antändas när som helst.På scenens skala kan människor kontinuerligt ändra elden genom att samla ved från under skogen.Slutresultatet av alla typer av konstgjorda eldar är att den har potential att orsaka mer konsumtion av vedartad vegetation, som varar under hela året och i alla skalor.
I Sydafrika, så tidigt som 164 ka (12), användes eld för värmebehandling av verktygstillverkningsstenar.Redan 170 ka (40) användes eld som ett redskap för att koka stärkelsehaltiga knölar, vilket utnyttjade elden fullt ut i antiken.Landskap med välmående resurser (41).Landskapsbränder minskar den trädlevande täckningen och är ett viktigt verktyg för att upprätthålla gräsmarker och skogsmarksmiljöer, som är de definierande elementen i människoförmedlade ekosystem (13).Om syftet med att ändra växtlighet eller bytesbeteende är att öka människans förbränning, så representerar detta beteende en ökning av komplexiteten i att kontrollera och sprida eld av tidiga moderna människor jämfört med tidiga människor, och visar att vårt förhållande till eld har genomgått en förändring i ömsesidigt beroende (7).Vår analys ger ett ytterligare sätt att förstå förändringarna i människors användning av eld under den sena Pleistocenen, och effekterna av dessa förändringar på deras landskap och miljö.
Utvidgningen av de sena kvartära alluvialfläktarna i Karonga-området kan bero på förändringar i den säsongsbetonade förbränningscykeln under förhållanden med högre nederbörd än genomsnittet, vilket leder till ökad erosion av sluttningen.Mekanismen för denna händelse kan vara reaktionen i vattendelareskala som drivs av störningen orsakad av branden, den ökade och ihållande erosionen av den övre delen av vattendelaren och expansionen av alluvialfläktar i piemontemiljön nära Malawisjön.Dessa reaktioner kan inkludera förändrade jordegenskaper för att minska permeabiliteten, minska ytjämnheten och öka avrinning på grund av kombinationen av höga nederbördsförhållanden och minskad trädbeläggning (42).Tillgången på sediment förbättras till en början genom att täckmaterialet skalas av och med tiden kan markstyrkan minska på grund av uppvärmning och minskad rotstyrka.Exfolieringen av matjorden ökar sedimentflödet, som tas upp av den solfjäderformade ansamlingen nedströms och påskyndar bildandet av röd jord på den solfjäderformade.
Många faktorer kan styra landskapets reaktion på förändrade brandförhållanden, varav de flesta verkar inom en kort tidsperiod (42-44).Signalen vi associerar här är uppenbar på millennieskalan.Analyser och modeller för landskapsutveckling visar att med den vegetationsstörning som orsakas av upprepade skogsbränder har denudationshastigheten förändrats avsevärt på en millennieskala (45, 46).Bristen på regionala fossilregister som sammanfaller med de observerade förändringarna i kol- och vegetationsregister hindrar återuppbyggnaden av effekterna av mänskligt beteende och miljöförändringar på sammansättningen av växtätare samhällen.Stora växtätare som lever i öppnare landskap spelar dock en roll för att underhålla dem och förhindra invasionen av trädig vegetation (47).Bevis på förändringar i olika komponenter i miljön bör inte förväntas inträffa samtidigt, utan bör ses som en serie kumulativa effekter som kan inträffa under lång tid (11).Genom att använda klimatanomalimetoden (29) ser vi mänsklig aktivitet som en viktig drivkraft för att forma landskapet i norra Malawi under sen pleistocen.Dessa effekter kan dock vara baserade på det tidigare, mindre uppenbara arvet från interaktioner mellan människa och miljö.Träkolstoppen som dök upp i paleomiljöregistret före det tidigaste arkeologiska datumet kan innehålla en antropogen komponent som inte orsakar samma ekologiska systemförändringar som registrerades senare, och inte involverar avlagringar som är tillräckliga för att säkert indikera mänsklig ockupation.
Korta sedimentkärnor, såsom de från det intilliggande Masoko Lake Basin i Tanzania, eller de kortare sedimentkärnorna i Malawisjön, visar att den relativa pollenförekomsten av gräs- och skogstaxa har förändrats, vilket tillskrivs de senaste 45 åren.Den naturliga klimatförändringen av ka (48-50).Men endast en långtidsobservation av pollenrekordet i Malawisjön >600 ka, tillsammans med det urgamla arkeologiska landskapet bredvid, är det möjligt att förstå klimatet, vegetationen, träkolet och mänskliga aktiviteter.Även om människor sannolikt kommer att dyka upp i den norra delen av Malawisjöns bassäng före 85 ka, så indikerar cirka 85 ka, särskilt efter 70 ka, att området är attraktivt för mänsklig bosättning efter att den senaste stora torkaperioden tog slut.Vid denna tidpunkt kombineras den nya eller mer intensiva/frekventa användningen av eld av människor uppenbarligen med naturliga klimatförändringar för att rekonstruera det ekologiska förhållandet > 550-ka, och bildade slutligen det tidiga artificiella landskapet före jordbruket (Figur 4).Till skillnad från tidigare perioder bevarar landskapets sedimentära natur MSA-platsen, vilket är en funktion av det rekursiva förhållandet mellan miljön (resursfördelning), mänskligt beteende (aktivitetsmönster) och fläktaktivering (deponering/platsbegravning).
(A) Om.400 ka: Inga människor kan upptäckas.De fuktiga förhållandena liknar idag, och sjönivån är hög.Olika, icke-brandsäker trädkåpa.(B) Cirka 100 ka: Det finns inga arkeologiska uppgifter, men närvaron av människor kan upptäckas genom inflödet av träkol.Extremt torra förhållanden förekommer i torra vattendelar.Berggrunden är generellt exponerad och ytsedimenten är begränsade.(C) Cirka 85 till 60 ka: Vattennivån i sjön ökar med ökningen av nederbörden.Människors existens kan upptäckas genom arkeologi efter 92 ka, och efter 70 ka kommer brännandet av högland och utvidgningen av alluvialfläktar att följa.Ett mindre mångsidigt, brandbeständigt vegetationssystem har uppstått.(D) Cirka 40 till 20 ka: Miljötillförseln av träkol i den norra bassängen har ökat.Bildandet av alluvialfläktar fortsatte, men började försvagas i slutet av denna period.Jämfört med det tidigare rekordet på 636 ka är sjönivån fortsatt hög och stabil.
Antropocen representerar ackumuleringen av nischbyggande beteenden som utvecklats under tusentals år, och dess omfattning är unik för moderna Homo sapiens (1, 51).I det moderna sammanhanget, med införandet av jordbruket, fortsätter konstgjorda landskap att existera och intensifieras, men de är förlängningar av mönster som etablerats under Pleistocen, snarare än frånkopplingar (52).Data från norra Malawi visar att den ekologiska övergångsperioden kan bli långvarig, komplicerad och repetitiv.Denna omvandlingsskala återspeglar den komplexa ekologiska kunskapen hos tidigmoderna människor och illustrerar deras omvandling till vår globalt dominerande art idag.
Enligt det protokoll som beskrivs av Thompson et al., undersökning och registrering på plats av artefakter och kullerstensegenskaper på undersökningsområdet.(53).Placeringen av testgropen och utgrävningen av huvudplatsen, inklusive mikromorfologi och fytolitprovtagning, följde det protokoll som beskrivs av Thompson et al.(18) och Wright et al.(19).Vår karta över geografiska informationssystem (GIS) baserad på Malawis geologiska kartläggningskarta över regionen visar en tydlig korrelation mellan Chitimwe-bäddar och arkeologiska platser (Figur S1).Intervallet mellan de geologiska och arkeologiska testgroparna i Karonga-området är för att fånga det bredaste representativa provet (Figur S2).Karongas geomorfologi, geologiska ålder och arkeologiska undersökningar involverar fyra huvudsakliga fältundersökningsmetoder: fotgängarundersökningar, arkeologiska provgropar, geologiska provgropar och detaljerade platsutgrävningar.Tillsammans möjliggör dessa tekniker provtagning av den huvudsakliga exponeringen av Chitimwe-bädden i norr, centrala och söder om Karonga (Figur S3).
Undersökningen på plats och registreringen av artefakter och kullerstensdetaljer på fotgängarundersökningsområdet följde det protokoll som beskrivs av Thompson et al.(53).Detta tillvägagångssätt har två huvudmål.Den första är att identifiera de platser där kulturlämningarna har eroderats, och sedan placera arkeologiska provgropar uppför på dessa platser för att återställa kulturlämningarna in situ från den begravda miljön.Det andra målet är att formellt registrera fördelningen av artefakter, deras egenskaper och deras förhållande till källan till närliggande stenmaterial (53).I detta arbete gick ett team på tre personer på ett avstånd av 2 till 3 meter under totalt 147,5 linjära kilometer och korsade de flesta av de ritade Chitimwe-bäddarna (tabell S6).
Arbetet fokuserade först på Chitimwe-bäddar för att maximera de observerade artefaktproverna, och för det andra fokuserade på långa linjära sektioner från sjöstranden till höglandet som skär över olika sedimentära enheter.Detta bekräftar en viktig observation att artefakterna som ligger mellan det västra höglandet och sjöstranden endast är relaterade till Chitimwe-bädden eller senare sediment från sena Pleistocen och Holocen.Artefakterna som finns i andra fyndigheter är utanför platsen, flyttade från andra platser i landskapet, vilket kan ses av deras överflöd, storlek och vittringsgrad.
Den arkeologiska testgropen på plats och utgrävningen av huvudplatsen, inklusive mikromorfologi och fytolitprovtagning, följde protokollet som beskrivs av Thompson et al.(18, 54) och Wright et al.(19, 55).Huvudsyftet är att förstå den underjordiska utbredningen av artefakter och solfjäderformade sediment i det större landskapet.Artefakter är vanligtvis begravda djupt på alla ställen i Chitimwe Beds, utom i kanterna, där erosion har börjat ta bort toppen av sedimentet.Under den informella utredningen gick två personer förbi Chitimwe Beds, som visades som kartfunktioner på Malawis regerings geologiska karta.När dessa människor stötte på axlarna av Chitimwe Bed-sedimentet började de gå längs kanten, där de kunde observera artefakterna som eroderats från sedimentet.Genom att luta utgrävningarna något uppåt (3 till 8 m) från de aktivt eroderande artefakterna, kan utgrävningen avslöja deras in-situ position i förhållande till sedimentet som innehåller dem, utan att det behövs en omfattande utgrävning i sidled.Testgroparna är placerade så att de är 200 till 300 meter bort från närmaste grop, och fångar därigenom förändringar i Chitimwe-bäddsedimentet och artefakterna som det innehåller.I vissa fall avslöjade provgropen en plats som senare blev en fullskalig utgrävningsplats.
Alla provgropar börjar med en kvadrat på 1 × 2 m, vetter mot nord-sydlig, och grävs ut i godtyckliga enheter på 20 cm, såvida inte sedimentets färg, textur eller innehåll förändras avsevärt.Registrera sedimentologin och markegenskaperna för alla utgrävda sediment, som passerar jämnt genom en 5 mm torr sikt.Om deponeringsdjupet fortsätter att överstiga 0,8 till 1 m, sluta gräva i den ena av de två kvadratmeterna och fortsätt gräva i den andra, och bildar därigenom ett "steg" så att du säkert kan gå in i djupare lager.Fortsätt sedan att gräva tills berggrunden nås, minst 40 cm arkeologiskt sterila sediment ligger under koncentrationen av artefakter, eller så blir utgrävningen för osäker (djup) för att fortsätta.I vissa fall behöver deponeringsdjupet förlänga provgropen till en tredje kvadratmeter och gå in i diket i två steg.
Geologiska provgropar har tidigare visat att Chitimwe-bäddar ofta förekommer på geologiska kartor på grund av sin distinkta röda färg.När de inkluderar omfattande bäckar och flodsediment, och alluviala fläktsediment, ser de inte alltid röda ut (19).Geologi Testgropen grävdes ut som en enkel grop utformad för att ta bort de blandade övre sedimenten för att avslöja de underjordiska skikten av sedimenten.Detta är nödvändigt eftersom Chitimwe-bädden eroderas till en parabolisk sluttning, och det finns kollapsade sediment på sluttningen, som vanligtvis inte bildar tydliga naturliga delar eller skärningar.Därför skedde dessa utgrävningar antingen på toppen av Chitimwe-bädden, antagligen fanns det underjordisk kontakt mellan Chitimwe-bädden och Pliocene Chiwondo-bädden nedanför, eller så skedde de där flodterrasssedimenten behövde dateras (55).
Fullskaliga arkeologiska utgrävningar genomförs på platser som utlovar ett stort antal in-situ stenverktygssammansättningar, vanligtvis baserade på provgropar eller platser där ett stort antal kulturlämningar kan ses erodera från sluttningen.De viktigaste utgrävda kulturlämningarna återfanns från sedimentära enheter som grävdes ut separat i en kvadrat på 1 × 1 m.Om tätheten av artefakter är hög är grävenheten en 10 eller 5 cm pip.Alla stenprodukter, fossila ben och ockra ritades vid varje större utgrävning, och det finns ingen storleksbegränsning.Skärmens storlek är 5 mm.Om kulturlämningar upptäcks under utgrävningsprocessen kommer de att tilldelas ett unikt streckkodsritningsupptäcktsnummer, och upptäcktsnumren i samma serie kommer att tilldelas de filtrerade upptäckterna.Kulturlämningarna är märkta med permanent bläck, läggs i påsar med provetiketter och packas ihop med andra kulturlämningar från samma bakgrund.Efter analys lagras alla kulturlämningar i Karongas kultur- och museicentrum.
Alla utgrävningar utförs enligt naturliga skikt.Dessa är uppdelade i spett, och spotttjockleken beror på artefaktdensiteten (till exempel, om artefaktdensiteten är låg blir spotttjockleken hög).Bakgrundsdata (till exempel sedimentegenskaper, bakgrundsförhållanden och observationer av interferens och artefaktdensitet) registreras i Access-databasen.Alla koordinatdata (till exempel fynd ritade i segment, kontexthöjd, fyrkantiga hörn och prov) är baserade på Universal Transverse Mercator (UTM)-koordinater (WGS 1984, Zone 36S).På huvudplatsen registreras alla punkter med en Nikon Nivo C-serie 5″ totalstation, som är byggd på ett lokalt rutnät så nära norr om UTM som möjligt.Placeringen av det nordvästra hörnet av varje utgrävningsplats och placeringen av varje utgrävningsplats Mängden sediment anges i Tabell S5.
Sektionen av sedimentologi och markvetenskapliga egenskaper för alla utgrävda enheter registrerades med hjälp av United States Agricultural Part Class Program (56).Sedimentära enheter specificeras baserat på kornstorlek, vinklarhet och bäddegenskaper.Notera de onormala inneslutningarna och störningarna som är förknippade med sedimentenheten.Markutvecklingen bestäms av ackumuleringen av seskvioxid eller karbonat i underjordisk jord.Underjordisk vittring (till exempel redox, bildning av kvarvarande manganknölar) registreras också ofta.
Uppsamlingsplatsen för OSL-prover bestäms utifrån uppskattning av vilka facies som kan ge den mest tillförlitliga uppskattningen av sedimentets gravålder.Vid provtagningsplatsen grävdes diken för att exponera det autentiska sedimentära lagret.Samla alla prover som används för OSL-datering genom att föra in ett ogenomskinligt stålrör (ca 4 cm i diameter och ca 25 cm i längd) i sedimentprofilen.
OSL-datering mäter storleken på gruppen av fångade elektroner i kristaller (som kvarts eller fältspat) på grund av exponering för joniserande strålning.Det mesta av denna strålning kommer från sönderfallet av radioaktiva isotoper i miljön, och en liten mängd ytterligare komponenter på tropiska breddgrader uppträder i form av kosmisk strålning.De fångade elektronerna frigörs när kristallen utsätts för ljus, vilket sker under transport (nollställning) eller i laboratoriet, där ljuset sker på en sensor som kan detektera fotoner (till exempel ett fotomultiplikatorrör eller en kamera med laddad kopplingsanordning) Den nedre delen avger när elektronen återgår till grundtillstånd.Kvartspartiklar med en storlek mellan 150 och 250 μm separeras genom siktning, syrabehandling och densitetsseparation och används som små alikvoter (<100 partiklar) monterade på ytan av en aluminiumplatta eller borrade i en 300 x 300 mm brunn. partiklar analyseras på en aluminiumpanna.Den nedgrävda dosen uppskattas vanligtvis med en enstaka alikvot regenereringsmetod (57).Förutom att bedöma stråldosen som tas emot av spannmål, kräver OSL-datering också att man uppskattar doshastigheten genom att mäta radionuklidkoncentrationen i sedimentet av det insamlade provet med gammaspektroskopi eller neutronaktiveringsanalys, och bestämma det kosmiska dosreferensprovet Plats och djup av begravning.Den slutliga åldersbestämningen uppnås genom att dividera nedgravningsdosen med doshastigheten.Men när det finns en förändring i dosen uppmätt av ett enstaka korn eller grupp av korn, behövs en statistisk modell för att bestämma den lämpliga nedgrävda dosen som ska användas.Den nedgrävda dosen beräknas här med hjälp av den centrala eramodellen, vid enstaka alikvotdatering, eller i fallet med enpartikeldatering, med en finit blandningsmodell (58).
Tre oberoende laboratorier utförde OSL-analys för denna studie.De detaljerade individuella metoderna för varje laboratorium visas nedan.I allmänhet använder vi den regenerativa dosmetoden för att tillämpa OSL-datering på små alikvoter (tiotals korn) istället för att använda enkelkornsanalys.Detta beror på att under det regenerativa tillväxtexperimentet är återhämtningshastigheten för ett litet prov låg (<2%) och OSL-signalen är inte mättad på den naturliga signalnivån.Den interlaboratoriska konsistensen av åldersbestämning, konsekvensen av resultaten inom och mellan de testade stratigrafiska profilerna och överensstämmelsen med den geomorfologiska tolkningen av karbonatbergarternas 14C-ålder är den huvudsakliga grunden för denna bedömning.Varje laboratorium utvärderade eller implementerade ett enda spannmålsavtal, men fastställde oberoende att det inte var lämpligt för användning i denna studie.De detaljerade metoderna och analysprotokollen som följs av varje laboratorium finns i de kompletterande materialen och metoderna.
Stenartefakter som återvunnits från kontrollerade utgrävningar (BRU-I; CHA-I, CHA-II och CHA-III; MGD-I, MGD-II och MGD-III; och SS-I) är baserade på det metriska systemet och kvaliteten egenskaper.Mät vikten och den maximala storleken för varje arbetsstycke (använd en digital våg för att mäta vikten är 0,1 g; att använda en Mitutoyo digitala bromsok för att mäta alla dimensioner är 0,01 mm).Alla kulturlämningar klassificeras också efter råvaror (kvarts, kvartsit, flinta etc.), kornstorlek (fin, medel, grov), likformighet i kornstorlek, färg, cortextyp och täckning, vittring/kantavrundning och teknisk kvalitet (kompletta eller fragmenterade) Kärnor eller flingor, flingor/hörnbitar, hammarstenar, granater och annat).
Kärnan mäts längs sin maximala längd;maximal bredd;bredd är 15 %, 50 % och 85 % av längden;maximal tjocklek;tjockleken är 15 %, 50 % och 85 % av längden.Mätningar utfördes också för att utvärdera volymegenskaperna hos kärnan av hemisfäriska vävnader (radial och Levallois).Både intakta och trasiga kärnor klassificeras enligt återställningsmetoden (enkelplattform eller multiplattform, radiell, Levallois, etc.), och flagnande ärr räknas till ≥15 mm och ≥20 % av kärnans längd.Kärnor med 5 eller färre 15 mm ärr klassificeras som "slumpmässiga".Den kortikala täckningen av hela kärnytan registreras, och den relativa kortikala täckningen av varje sida registreras på kärnan av den hemisfäriska vävnaden.
Arket mäts längs sin maximala längd;maximal bredd;bredd är 15 %, 50 % och 85 % av längden;maximal tjocklek;tjockleken är 15 %, 50 % och 85 % av längden.Beskriv fragmenten enligt de återstående delarna (proximalt, mitten, distalt, delat till höger och delat till vänster).Förlängningen beräknas genom att den maximala längden divideras med den maximala bredden.Mät plattformens bredd, tjocklek och yttre plattformsvinkel för den intakta skivan och de proximala skivfragmenten och klassificera plattformarna efter förberedelsegraden.Registrera kortikal täckning och plats på alla skivor och fragment.De distala kanterna klassificeras efter typen av avslutning (fjäder, gångjärn och övre gaffel).På hela skivan, registrera antalet och riktningen för ärret på föregående skiva.När du stöter på, registrera ändringsplatsen och invasiviteten i enlighet med protokollet som fastställts av Clarkson (59).Renoveringsplaner initierades för de flesta av schaktningskombinationerna för att utvärdera restaureringsmetoder och platsdeponeringsintegritet.
Stenartefakterna som återvunnits från testgroparna (CS-TP1-21, SS-TP1-16 och NGA-TP1-8) beskrivs enligt ett enklare schema än kontrollerad schaktning.För varje artefakt registrerades följande egenskaper: råmaterial, partikelstorlek, cortextäckning, storleksklass, väderpåverkan/kantskador, tekniska komponenter och bevarande av fragment.Beskrivande anteckningar för de diagnostiska egenskaperna hos flingorna och kärnorna registreras.
Kompletta block av sediment skars från exponerade sektioner i utgrävningar och geologiska diken.Dessa stenar fixerades på plats med gipsbandage eller toalettpapper och förpackningstejp och transporterades sedan till det geologiska arkeologiska laboratoriet vid universitetet i Tübingen i Tyskland.Där torkas provet vid 40°C i minst 24 timmar.Därefter härdas de under vakuum, med en blandning av icke befrämjat polyesterharts och styren i förhållandet 7:3.Metyletylketonperoxid används som katalysator, harts-styrenblandning (3 till 5 ml/l).När hartsblandningen har gelerat, värm provet vid 40°C i minst 24 timmar för att helt härda blandningen.Använd en kakelsåg för att skära det härdade provet i 6 × 9 cm bitar, fäst dem på en glasskiva och slipa dem till en tjocklek av 30 μm.De resulterande skivorna skannades med hjälp av en flatbäddsskanner och analyserades med hjälp av planpolariserat ljus, korspolariserat ljus, snett infallande ljus och blå fluorescens med blotta ögat och förstoring (×50 till ×200).Terminologin och beskrivningen av tunna sektioner följer riktlinjerna publicerade av Stoops (60) och Courty et al.(61).De jordbildande karbonatknölarna som samlats upp från ett djup av > 80 cm skärs på mitten så att hälften kan impregneras och utföras i tunna skivor (4,5 × 2,6 cm) med ett standard stereomikroskop och petrografiskt mikroskop och katodoluminescens (CL) forskningsmikroskop .Kontrollen av karbonattyper är mycket försiktig, eftersom bildningen av jordbildande karbonat är relaterad till den stabila ytan, medan bildningen av grundvattenkarbonat är oberoende av ytan eller marken.
Prover borrades från snittytan på de jordbildande karbonatknölarna och halverades för olika analyser.FS använde standard stereo- och petrografimikroskop från Geoarchaeology Working Group och CL-mikroskopet från Experimental Mineralogy Working Group för att studera de tunna skivorna, som båda finns i Tübingen, Tyskland.Radiokoldateringsdelproverna borrades med precisionsborrar från ett angivet område som är ungefär 100 år gammalt.Den andra hälften av knölarna är 3 mm i diameter för att undvika områden med sen omkristallisering, rika mineralinneslutningar eller stora förändringar i storleken på kalcitkristaller.Samma protokoll kan inte följas för MEM-5038-, MEM-5035- och MEM-5055 A-proverna.Dessa prover är valda från lösa sedimentprover och är för små för att skäras på mitten för tunn sektionering.Tunnsnittsstudier utfördes dock på motsvarande mikromorfologiska prover av intilliggande sediment (inklusive karbonatknölar).
Vi lämnade in 14C-dateringsprover till Center for Applied Isotope Research (CAIS) vid University of Georgia, Aten, USA.Karbonatprovet reagerar med 100 % fosforsyra i ett evakuerat reaktionskärl för att bilda CO2.Lågtemperaturrening av CO2-prover från andra reaktionsprodukter och katalytisk omvandling till grafit.Förhållandet mellan grafit 14C/13C mättes med användning av en 0,5 MeV acceleratormasspektrometer.Jämför provförhållandet med förhållandet uppmätt med oxalsyra I-standarden (NBS SRM 4990).Carraramarmor (IAEA C1) används som bakgrund och travertin (IAEA C2) används som sekundär standard.Resultatet uttrycks som en procentandel av modernt kol, och det angivna okalibrerade datumet anges i radiokolår (BP-år) före 1950, med en 14C-halveringstid på 5568 år.Felet anges som 1-σ och återspeglar statistiska och experimentella fel.Baserat på δ13C-värdet uppmätt med isotopförhållande masspektrometri rapporterade C. Wissing från Biogeology Laboratory i Tübingen, Tyskland, datumet för isotopfraktionering, förutom UGAMS-35944r uppmätt vid CAIS.Prov 6887B analyserades i duplikat.För att göra detta, borra ett andra delprov från nodulen (UGAMS-35944r) från provtagningsområdet som anges på skärytan.INTCAL20-kalibreringskurvan (tabell S4) (62) applicerad på södra halvklotet användes för att korrigera atmosfärsfraktioneringen av alla prover till 14C till 2-σ.