Ang mga modernong Homo sapiens ay lumahok sa isang malaking bilang ng mga pagbabagong-anyo ng ecosystem, ngunit mahirap tuklasin ang pinagmulan o maagang mga kahihinatnan ng mga pag-uugaling ito.Ang archaeology, geochronology, geomorphology, at paleoenvironmental data mula sa hilagang Malawi ay nagdodokumento ng pagbabago ng ugnayan sa pagitan ng presensya ng mga foragers, organisasyon ng ecosystem, at alluvial fan formation sa Late Pleistocene.Matapos ang tungkol sa ika-20 siglo, nabuo ang isang makakapal na sistema ng mga artifact ng Mesolithic at alluvial fans.92,000 taon na ang nakalilipas, sa paleo-ecological na kapaligiran, walang analogue sa nakaraang 500,000 taon na rekord.Ang archaeological data at principal coordinate analysis ay nagpapakita na ang unang bahagi ng sunog na ginawa ng tao ay nagpaluwag sa mga pana-panahong paghihigpit sa pag-aapoy, na nakakaapekto sa komposisyon ng mga halaman at pagguho.Ito, na sinamahan ng mga pagbabago sa ulan na hinimok ng klima, sa kalaunan ay humantong sa isang ekolohikal na paglipat sa maagang pre-agricultural artificial landscape.
Ang mga modernong tao ay makapangyarihang tagapagtaguyod ng pagbabago ng ekosistema.Sa loob ng libu-libong taon, binago nila ang kapaligiran nang malawakan at sinasadya, na pumukaw ng debate tungkol sa kung kailan at paano lumitaw ang unang ecosystem na pinangungunahan ng tao (1).Parami nang parami ang arkeolohiko at etnograpikong ebidensya ay nagpapakita na mayroong isang malaking bilang ng mga recursive na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga forage at kanilang kapaligiran, na nagpapahiwatig na ang mga pag-uugali na ito ay ang batayan ng aming ebolusyon ng species (2-4).Ang fossil at genetic data ay nagpapahiwatig na ang Homo sapiens ay umiral sa Africa humigit-kumulang 315,000 taon na ang nakalilipas (ka).Ipinapakita ng archaeological data na ang pagiging kumplikado ng mga pag-uugali na nagaganap sa buong kontinente ay tumaas nang malaki sa nakalipas na humigit-kumulang 300 hanggang 200 ka span.Ang pagtatapos ng Pleistocene (Chibanian) (5).Mula nang tayo ay lumitaw bilang isang species, ang mga tao ay nagsimulang umasa sa teknolohikal na pagbabago, pana-panahong pagsasaayos, at kumplikadong pakikipagtulungang panlipunan upang umunlad.Ang mga katangiang ito ay nagbibigay-daan sa atin na samantalahin ang dati nang walang nakatira o matinding kapaligiran at mapagkukunan, kaya ngayon ang mga tao ay ang tanging pan-global na species ng hayop (6).Ang apoy ay may mahalagang papel sa pagbabagong ito (7).
Ang mga biyolohikal na modelo ay nagpapahiwatig na ang kakayahang umangkop sa lutong pagkain ay maaaring masubaybayan pabalik sa hindi bababa sa 2 milyong taon na ang nakalilipas, ngunit ito ay hindi hanggang sa katapusan ng Middle Pleistocene na lumitaw ang maginoo na arkeolohikong ebidensya ng pagkontrol ng apoy (8).Ang core ng karagatan na may mga tala ng alikabok mula sa isang malaking lugar ng kontinente ng Africa ay nagpapakita na sa nakalipas na milyun-milyong taon, ang rurok ng elemental na carbon ay lumitaw pagkatapos ng humigit-kumulang 400 ka, pangunahin sa panahon ng paglipat mula sa interglacial hanggang glacial na panahon, ngunit naganap din Sa panahon ang Holocene (9).Ipinapakita nito na bago ang tungkol sa 400 ka, ang mga sunog sa sub-Saharan Africa ay hindi karaniwan, at ang mga kontribusyon ng tao ay makabuluhan sa Holocene (9).Ang apoy ay isang kasangkapan na ginagamit ng mga pastol sa buong Holocene upang linangin at mapanatili ang mga damuhan (10).Gayunpaman, ang pag-detect sa background at ekolohikal na epekto ng paggamit ng apoy ng mga hunter-gatherers sa unang bahagi ng Pleistocene ay mas kumplikado (11).
Ang apoy ay tinatawag na tool sa engineering para sa pagmamanipula ng mapagkukunan sa parehong etnograpiya at arkeolohiya, kabilang ang pagpapabuti ng mga pagbabalik ng kabuhayan o pagbabago ng mga hilaw na materyales.Ang mga aktibidad na ito ay karaniwang nauugnay sa pampublikong pagpaplano at nangangailangan ng maraming kaalaman sa ekolohiya (2, 12, 13).Pinahihintulutan ng mga landscape-scale fire ang mga hunter-gatherer na itaboy ang biktima, kontrolin ang mga peste, at pataasin ang produktibidad ng tirahan (2).Ang apoy sa lugar ay nagtataguyod ng pagluluto, pag-init, pagtatanggol ng mandaragit, at pagkakaisa sa lipunan (14).Gayunpaman, ang lawak kung saan maaaring muling i-configure ng hunter-gatherer fire ang mga bahagi ng landscape, tulad ng istruktura ng ekolohikal na komunidad at topograpiya, ay napaka-ambiguous (15, 16).
Kung walang lumang archaeological at geomorphological na data at patuloy na mga rekord sa kapaligiran mula sa maraming lokasyon, ang pag-unawa sa pagbuo ng mga pagbabago sa ekolohiya na dulot ng tao ay may problema.Ang mga pangmatagalang talaan ng deposito sa lawa mula sa Great Rift Valley sa Southern Africa, na sinamahan ng mga sinaunang archaeological record sa lugar, ay ginagawa itong lugar upang siyasatin ang mga epekto sa ekolohiya na dulot ng Pleistocene.Dito, nag-uulat kami sa arkeolohiya at geomorphology ng isang malawak na tanawin ng Stone Age sa timog-gitnang Africa.Pagkatapos, iniugnay namin ito sa paleoenvironmental data na sumasaklaw sa >600 ka upang matukoy ang pinakamaagang pagsasama ng ebidensya ng pag-uugali ng tao at pagbabago ng ekosistema sa konteksto ng mga sunog na gawa ng tao.
Nagbigay kami ng dati nang hindi naiulat na limitasyon sa edad para sa Chitimwe bed sa Karonga District, na matatagpuan sa hilagang dulo ng hilagang bahagi ng Malawi sa southern African Rift Valley (Figure 1) (17).Ang mga kama na ito ay binubuo ng mga red soil alluvial fan at mga sediment ng ilog, na sumasaklaw sa humigit-kumulang 83 kilometro kuwadrado, na naglalaman ng milyun-milyong produkto ng bato, ngunit walang napreserbang organikong labi, tulad ng mga buto (Karagdagang teksto) (18).Ang aming optically excited light (OSL) na data mula sa Earth record (Figure 2 at Tables S1 hanggang S3) ay nag-amyendahan sa edad ng Chitimwe bed hanggang sa Late Pleistocene, at ang pinakamatandang edad ng alluvial fan activation at stone age burial ay humigit-kumulang 92 ka ( 18, 19).Sinasaklaw ng alluvial at river Chitimwe layer ang mga lawa at ilog ng Pliocene-Pleistocene Chiwondo layer mula sa isang mababang anggulo na hindi pagkakatugma (17).Ang mga deposito na ito ay matatagpuan sa fault wedge sa gilid ng lawa.Ang kanilang pagsasaayos ay nagpapahiwatig ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga pagbabago sa antas ng lawa at mga aktibong pagkakamali na umaabot sa Pliocene (17).Bagama't maaaring maapektuhan ng pagkilos ng tectonic ang topograpiya ng rehiyon at dalisdis ng piedmont sa mahabang panahon, maaaring bumagal ang aktibidad ng fault sa lugar na ito mula noong Middle Pleistocene (20).Pagkatapos ng ~800 ka at hanggang sa ilang sandali pagkatapos ng 100 ka, ang hydrology ng Lake Malawi ay pangunahing hinihimok ng klima (21).Samakatuwid, wala sa mga ito ang tanging paliwanag para sa pagbuo ng alluvial fans sa Late Pleistocene (22).
(A) Ang lokasyon ng istasyon ng Africa na may kaugnayan sa modernong pag-ulan (asterisk);ang asul ay mas basa at ang pula ay mas tuyo (73);ang kahon sa kaliwa ay nagpapakita ng Lake Malawi at mga kalapit na lugar MAL05-2A at MAL05-1B Ang lokasyon ng /1C core (purple tuldok), kung saan naka-highlight ang Karonga area bilang berdeng outline, at naka-highlight ang lokasyon ng Luchamange bed bilang isang puting kahon.(B) Ang hilagang bahagi ng Malawi basin, na nagpapakita ng hillshade topography na nauugnay sa MAL05-2A core, ang natitirang Chitimwe bed (brown patch) at ang lokasyon ng paghuhukay ng Malawi Early Mesolithic Project (MEMSAP) (dilaw na tuldok) );CHA, Chaminade;MGD, ang nayon ng Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara South;VIN, larawan ng aklatang pampanitikan;WW, Beluga.
OSL center age (red line) at error range na 1-σ (25% gray), lahat ng edad ng OSL na nauugnay sa paglitaw ng mga in situ artifact sa Karonga.Ang edad na nauugnay sa nakalipas na 125 ka data ay nagpapakita ng (A) mga pagtatantya sa density ng kernel ng lahat ng edad ng OSL mula sa mga sediment ng alluvial fan, na nagpapahiwatig ng akumulasyon ng sedimentary/alluvial fan (cyan), at pagbabagong-tatag ng antas ng tubig sa lawa batay sa mga value ng katangian ng principal component analysis (PCA) Aquatic mga fossil at authigenic na mineral (21) (asul) mula sa core ng MAL05-1B/1C.(B) Mula sa MAL05-1B/1C core (itim, isang value na malapit sa 7000 na may asterisk) at sa MAL05-2A core (grey), ang mga bilang ng macromolecular carbon bawat gramo ay na-normalize ng sedimentation rate.(C) Margalef species richness index (Dmg) mula sa MAL05-1B/1C core fossil pollen.(D) Porsyento ng fossil pollen mula sa Compositae, miombo woodland at Olea europaea, at (E) Porsyento ng fossil pollen mula sa Poaceae at Podocarpus.Ang lahat ng data ng pollen ay mula sa core ng MAL05-1B/1C.Ang mga numero sa itaas ay tumutukoy sa mga indibidwal na sample ng OSL na nakadetalye sa Mga Talahanayan S1 hanggang S3.Ang pagkakaiba sa availability at resolution ng data ay dahil sa iba't ibang agwat ng sampling at availability ng materyal sa core.Ipinapakita ng Figure S9 ang dalawang macro carbon record na na-convert sa z-scores.
(Chitimwe) Ang katatagan ng landscape pagkatapos ng pagbuo ng fan ay ipinahiwatig ng pagbuo ng pulang lupa at mga carbonate na bumubuo ng lupa, na sumasakop sa mga sediment na hugis fan ng buong lugar ng pag-aaral (Karagdagang teksto at Talahanayan S4).Ang pagbuo ng Late Pleistocene alluvial fans sa Lake Malawi Basin ay hindi limitado sa Karonga area.Mga 320 kilometro sa timog-silangan ng Mozambique, nililimitahan ng terrestrial cosmogenic nuclide depth profile ng 26Al at 10Be ang pagbuo ng Luchamange bed ng alluvial red soil sa 119 hanggang 27 ka (23).Ang malawak na paghihigpit sa edad na ito ay naaayon sa aming OSL chronology para sa kanlurang bahagi ng Lake Malawi Basin at nagpapahiwatig ng pagpapalawak ng mga regional alluvial fan sa Late Pleistocene.Sinusuportahan ito ng data mula sa talaan ng core ng lawa, na nagpapahiwatig na ang mas mataas na rate ng sedimentation ay sinamahan ng humigit-kumulang 240 ka, na may partikular na mataas na halaga sa ca.130 at 85 ka (pandagdag na teksto) (21).
Ang pinakaunang katibayan ng paninirahan ng tao sa lugar na ito ay nauugnay sa mga sediment ng Chitimwe na kinilala sa ~92 ± 7 ka.Ang resultang ito ay batay sa 605 m3 ng mga nahukay na sediment mula sa 14 sub-centimeter space control archaeological excavations at 147 m3 ng sediments mula sa 46 archaeological test pit, na kinokontrol patayo hanggang 20 cm at pahalang na kinokontrol hanggang 2 metro (Karagdagang teksto at Mga Figure S1 hanggang S3) Bilang karagdagan, nag-survey din kami ng 147.5 kilometro, nag-ayos ng 40 geological test pit, at nagsuri ng higit sa 38,000 cultural relics mula sa 60 sa mga ito (Tables S5 at S6) (18).Ang malawak na pagsisiyasat at paghuhukay na ito ay nagpapahiwatig na bagama't ang mga sinaunang tao kabilang ang mga unang modernong tao ay maaaring nanirahan sa lugar mga 92 ka na ang nakalipas, ang akumulasyon ng mga sediment na nauugnay sa pagtaas at pagkatapos ay ang pag-stabilize ng Lake Malawi ay hindi nagpapanatili ng arkeolohikong ebidensya hanggang sa Bumuo ng Chitimwe bed.
Sinusuportahan ng arkeolohikong data ang hinuha na sa huling bahagi ng Quaternary, ang pagpapalawak na hugis fan at mga aktibidad ng tao sa hilagang Malawi ay umiral sa malaking bilang, at ang mga kultural na labi ay kabilang sa mga uri ng iba pang bahagi ng Africa na may kaugnayan sa mga sinaunang modernong tao.Karamihan sa mga artifact ay gawa sa quartzite o quartz river pebbles, na may radial, Levallois, platform at random na pagbabawas ng core (Figure S4).Pangunahing nauugnay ang mga morphological diagnostic artifact sa Mesolithic Age (MSA)-specific na Levallois-type technique, na hindi bababa sa 315 ka sa Africa sa ngayon (24).Ang pinakamataas na kama ng Chitimwe ay tumagal hanggang sa unang bahagi ng Holocene, na naglalaman ng kalat-kalat na mga kaganapan sa Late Stone Age, at natagpuang nauugnay sa mga huling Pleistocene at Holocene hunter-gatherers sa buong Africa.Sa kabaligtaran, ang mga tradisyon ng kasangkapang bato (tulad ng malalaking kagamitan sa paggupit) na karaniwang nauugnay sa Early Middle Pleistocene ay bihira.Kung saan nangyari ang mga ito, natagpuan ang mga ito sa mga sediment na naglalaman ng MSA sa huling bahagi ng Pleistocene, hindi sa mga unang yugto ng deposition (Table S4) (18).Bagaman umiral ang site sa ~92 ka, ang pinakakinatawan na panahon ng aktibidad ng tao at alluvial fan deposition ay naganap pagkatapos ng ~70 ka, na mahusay na tinukoy ng isang hanay ng mga edad ng OSL (Larawan 2).Kinumpirma namin ang pattern na ito na may 25 na na-publish at 50 dati nang hindi na-publish na edad ng OSL (Figure 2 at Mga Talahanayan S1 hanggang S3).Ipinahihiwatig nito na sa kabuuang 75 pagtukoy sa edad, 70 ang nakuhang muli mula sa mga sediment pagkatapos ng humigit-kumulang 70 ka.Ipinapakita ng Figure 2 ang 40 edad na nauugnay sa mga in-situ na artifact ng MSA, na nauugnay sa mga pangunahing paleoenvironmental indicator na inilathala mula sa gitna ng MAL05-1B/1C central basin (25) at ang dating hindi nai-publish na MAL05-2A northern basin center ng lawa.Uling (katabi ng bentilador na gumagawa ng edad ng OSL).
Gamit ang sariwang data mula sa mga archaeological excavations ng phytoliths at soil micromorphology, pati na rin ang pampublikong data sa fossil pollen, malaking uling, aquatic fossil at authigenic na mineral mula sa core ng Malawi Lake Drilling Project, muling itinayo namin ang MSA human relationship sa Lake Malawi.Sakupin ang klima at mga kondisyon sa kapaligiran ng parehong panahon (21).Ang huling dalawang ahente ay ang pangunahing batayan para sa muling pagtatayo ng mga kamag-anak na lalim ng lawa mula noong higit sa 1200 ka (21), at itinutugma sa mga sample ng pollen at macrocarbon na nakolekta mula sa parehong lokasyon sa core ng ~636 ka (25) sa nakaraan .Ang pinakamahabang mga core (MAL05-1B at MAL05-1C; 381 at 90 m ayon sa pagkakabanggit) ay nakolekta mga 100 kilometro sa timog-silangan ng lugar ng proyektong arkeolohiko.Isang maikling core (MAL05-2A; 41 m) ang nakolekta mga 25 kilometro silangan ng North Rukulu River (Larawan 1).Ang MAL05-2A core ay sumasalamin sa terrestrial paleoenvironmental na mga kondisyon sa Kalunga area, habang ang MAL05-1B/1C core ay hindi tumatanggap ng direktang input ng ilog mula sa Kalunga, kaya mas maipapakita nito ang mga kondisyon sa rehiyon.
Ang deposition rate na naitala sa MAL05-1B/1C composite drill core ay nagsimula sa 240 ka at tumaas mula sa pangmatagalang average na halaga na 0.24 hanggang 0.88 m/ka (Figure S5).Ang paunang pagtaas ay nauugnay sa mga pagbabago sa orbital modulated na sikat ng araw, na magdudulot ng mataas na amplitude na pagbabago sa antas ng lawa sa pagitan ng pagitan na ito (25).Gayunpaman, kapag ang orbital eccentricity ay bumaba pagkatapos ng 85 ka at ang klima ay stable, ang subsidence rate ay mataas pa rin (0.68 m/ka).Kasabay ito ng rekord ng terrestrial OSL, na nagpakita ng malawak na ebidensya ng pagpapalawak ng alluvial fan pagkatapos ng humigit-kumulang 92 ka, at naaayon sa data ng pagkamaramdamin na nagpapakita ng positibong ugnayan sa pagitan ng pagguho at apoy pagkatapos ng 85 ka (Karagdagang teksto at Talahanayan S7).Dahil sa saklaw ng error ng magagamit na geochronological control, imposibleng hatulan kung ang hanay ng mga relasyon na ito ay dahan-dahang umuusbong mula sa pag-usad ng recursive na proseso o mabilis na pumuputok kapag umabot sa kritikal na punto.Ayon sa geophysical model of basin evolution, mula noong Middle Pleistocene (20), bumagal ang rift extension at kaugnay na paghupa, kaya hindi ito ang pangunahing dahilan para sa malawak na proseso ng fan formation na pangunahing tinutukoy natin pagkatapos ng 92 ka.
Mula noong Middle Pleistocene, ang klima ay ang pangunahing salik sa pagkontrol ng antas ng tubig sa lawa (26).Sa partikular, ang pagtaas ng hilagang basin ay nagsara ng isang umiiral na labasan.800 ka upang palalimin ang lawa hanggang umabot sa taas ng threshold ng modernong labasan (21).Matatagpuan sa katimugang dulo ng lawa, ang saksakan na ito ay nagbigay ng pinakamataas na limitasyon para sa antas ng tubig ng lawa sa panahon ng mga basang pagitan (kabilang ang ngayon), ngunit pinahintulutan ang palanggana na magsara habang bumababa ang antas ng tubig ng lawa sa panahon ng tagtuyot (27).Ang muling pagtatayo ng antas ng lawa ay nagpapakita ng salit-salit na tuyo at basa na mga siklo sa nakalipas na 636 ka.Ayon sa ebidensya mula sa fossil pollen, ang matinding tagtuyot (>95% na pagbawas sa kabuuang tubig) na nauugnay sa mababang sikat ng araw sa tag-araw ay humantong sa paglawak ng semi-disyerto na mga halaman, na ang mga puno ay limitado sa mga permanenteng daluyan ng tubig (27).Ang mga mababang (lawa) na ito ay nauugnay sa spectra ng pollen, na nagpapakita ng mataas na proporsyon ng mga damo (80% o higit pa) at xerophytes (Amaranthaceae) sa gastos ng taxa ng puno at mababang pangkalahatang kayamanan ng species (25).Sa kabaligtaran, kapag ang lawa ay lumalapit sa mga modernong antas, ang mga halamang malapit na nauugnay sa mga kagubatan sa kabundukan ng Aprika ay karaniwang umaabot hanggang sa baybayin ng lawa [mga 500 m sa ibabaw ng antas ng dagat (masl)].Sa ngayon, lumilitaw lamang ang mga kagubatan sa kabundukan ng Africa sa maliliit na hiwa-hiwalay na mga patch sa itaas ng humigit-kumulang 1500 masl (25, 28).
Ang pinakahuling matinding tagtuyot ay naganap mula 104 hanggang 86 ka.Pagkatapos noon, bagama't ang antas ng lawa ay bumalik sa matataas na kondisyon, naging karaniwan ang mga bukas na kakahuyan ng miombo na may malaking dami ng mga halamang gamot at damo (27, 28).Ang pinakamahalagang African mountain forest taxa ay Podocarpus pine, na hindi pa nakakabawi sa halagang katulad ng nakaraang mataas na antas ng lawa pagkatapos ng 85 ka (10.7 ± 7.6% pagkatapos ng 85 ka, habang ang katulad na antas ng lawa bago ang 85 ka ay 29.8 ± 11.8% ).Ang Margalef index (Dmg) ay nagpapakita rin na ang kayamanan ng mga species ng nakaraang 85 ka ay 43% na mas mababa kaysa sa nakaraang matagal na mataas na antas ng lawa (2.3 ± 0.20 at 4.6 ± 1.21, ayon sa pagkakabanggit), halimbawa, sa pagitan ng 420 at 345 ka (Karagdagang). teksto at mga numero S5 at S6) (25).Mga sample ng pollen mula sa tinatayang oras.Ang 88 hanggang 78 ka ay naglalaman din ng mataas na porsyento ng Compositae pollen, na maaaring magpahiwatig na ang mga halaman ay nabalisa at nasa saklaw ng error sa pinakalumang petsa kung kailan sinakop ng mga tao ang lugar.
Ginagamit namin ang paraan ng anomalya ng klima (29) upang pag-aralan ang paleoecological at paleoclimate data ng mga core na na-drill bago at pagkatapos ng 85 ka, at suriin ang ekolohikal na ugnayan sa pagitan ng mga halaman, kasaganaan ng mga species, at pag-ulan at ang hypothesis ng pag-decoupling ng hinuha na dalisay na hula sa klima.Magmaneho ng baseline mode na ~550 ka.Ang nabagong ecosystem na ito ay apektado ng mga kondisyon ng pag-ulan sa lawa at sunog, na makikita sa kakulangan ng mga species at bagong kumbinasyon ng mga halaman.Pagkatapos ng huling tagtuyot, ilang elemento lang ng kagubatan ang nakabawi, kabilang ang mga sangkap na lumalaban sa sunog ng mga kagubatan sa bundok ng Africa, tulad ng langis ng oliba, at ang mga sangkap na lumalaban sa sunog ng mga tropikal na seasonal na kagubatan, tulad ng Celtis (Karagdagang teksto at Larawan S5) ( 25).Upang subukan ang hypothesis na ito, nagmodelo kami ng mga antas ng tubig sa lawa na nagmula sa ostracode at authigenic na mga pamalit na mineral bilang mga independiyenteng variable (21) at dependent variable tulad ng uling at pollen na maaaring maapektuhan ng pagtaas ng dalas ng sunog (25).
Upang masuri ang pagkakatulad o pagkakaiba sa pagitan ng mga kumbinasyong ito sa iba't ibang panahon, gumamit kami ng pollen mula sa Podocarpus (evergreen tree), damo (damo), at olive (laban sa apoy na bahagi ng African mountain forest) para sa principal coordinate analysis ( PCoA), at miombo (ang pangunahing bahagi ng kakahuyan ngayon).Sa pamamagitan ng paglalagay ng PCoA sa interpolated na ibabaw na kumakatawan sa antas ng lawa kapag nabuo ang bawat kumbinasyon, sinuri namin kung paano nagbabago ang kumbinasyon ng pollen na may paggalang sa pag-ulan at kung paano nagbabago ang relasyon na ito pagkatapos ng 85 ka (Larawan 3 at Larawan S7).Bago ang 85 ka, ang mga sample na nakabatay sa gramo ay pinagsama-sama patungo sa mga tuyong kondisyon, habang ang mga sample na nakabatay sa podocarpus ay pinagsama-sama patungo sa mga basang kondisyon.Sa kabaligtaran, ang mga sample pagkatapos ng 85 ka ay pinagsama-sama sa karamihan ng mga sample bago ang 85 ka at may iba't ibang mga average na halaga, na nagpapahiwatig na ang kanilang komposisyon ay hindi karaniwan para sa mga katulad na kondisyon ng pag-ulan.Ang kanilang posisyon sa PCoA ay sumasalamin sa impluwensya ng Olea at miombo, na parehong pinapaboran sa ilalim ng mga kondisyon na mas madaling masunog.Sa mga sample pagkatapos ng 85 ka, ang Podocarpus pine ay sagana lamang sa tatlong magkakasunod na sample, na naganap pagkatapos magsimula ang pagitan sa pagitan ng 78 at 79 ka.Ipinahihiwatig nito na pagkatapos ng unang pagtaas ng pag-ulan, ang kagubatan ay tila nakabawi sandali bago ito tuluyang gumuho.
Ang bawat punto ay kumakatawan sa isang solong sample ng pollen sa isang partikular na punto ng oras, gamit ang pandagdag na teksto at ang modelo ng edad sa Figure 1. S8.Ang vector ay kumakatawan sa direksyon at gradient ng pagbabago, at ang isang mas mahabang vector ay kumakatawan sa isang mas malakas na trend.Ang nakapailalim na ibabaw ay kumakatawan sa antas ng tubig ng lawa bilang isang kinatawan ng pag-ulan;mas mataas ang dark blue.Ang average na halaga ng mga halaga ng tampok na PCoA ay ibinibigay para sa data pagkatapos ng 85 ka (pulang brilyante) at lahat ng data mula sa magkatulad na antas ng lawa bago ang 85 ka (dilaw na brilyante).Gamit ang data ng buong 636 ka, ang "simulate lake level" ay nasa pagitan ng -0.130-σ at -0.198-σ malapit sa average na eigenvalue ng lake level PCA.
Upang pag-aralan ang kaugnayan sa pagitan ng pollen, antas ng tubig sa lawa at uling, ginamit namin ang nonparametric multivariate analysis of variance (NP-MANOVA) upang ihambing ang pangkalahatang "kapaligiran" (kinakatawan ng data matrix ng pollen, antas ng tubig sa lawa at uling) bago at pagkatapos ng 85 ka transition.Natagpuan namin na ang pagkakaiba-iba at covariance na natagpuan sa data matrix na ito ay makabuluhang pagkakaiba sa istatistika bago at pagkatapos ng 85 ka (Talahanayan 1).
Ang aming terrestrial paleoenvironmental data mula sa mga phytolith at soils sa gilid ng West Lake ay pare-pareho sa interpretasyon batay sa lake proxy.Ang mga ito ay nagpapahiwatig na sa kabila ng mataas na antas ng tubig ng lawa, ang landscape ay nabago sa isang landscape na pinangungunahan ng open canopy forest land at wooded grassland, tulad ngayon (25).Ang lahat ng mga lokasyon na nasuri para sa mga phytolith sa kanlurang gilid ng palanggana ay pagkatapos ng ~45 ka at nagpapakita ng isang malaking halaga ng arboreal cover na sumasalamin sa mga basang kondisyon.Gayunpaman, naniniwala sila na ang karamihan sa mulch ay nasa anyo ng bukas na kakahuyan na tinutubuan ng kawayan at panic na damo.Ayon sa data ng phytolith, ang mga puno ng palma na hindi lumalaban sa sunog (Arecaceae) ay umiiral lamang sa baybayin ng lawa, at bihira o wala sa mga arkeolohikong site sa loob ng bansa (Talahanayan S8) (30).
Sa pangkalahatan, ang basa ngunit bukas na mga kondisyon sa huling bahagi ng Pleistocene ay maaari ding mahihinuha mula sa mga terrestrial paleosol (19).Ang lagoon clay at marsh soil carbonate mula sa archaeological site ng Mwanganda Village ay maaaring masubaybayan pabalik sa 40 hanggang 28 cal ka BP (dating naka-calibrate na Qian'anni) (Talahanayan S4).Ang carbonate soil layers sa Chitimwe bed ay karaniwang nodular calcareous (Bkm) at argillaceous at carbonate (Btk) layers, na nagpapahiwatig ng lokasyon ng relatibong geomorphological stability at ang mabagal na settlement mula sa malalayong alluvial fan Humigit-kumulang 29 cal ka BP (Supplement). teksto).Ang eroded, hardened laterite soil (lithic rock) na nabuo sa mga labi ng mga sinaunang fan ay nagpapahiwatig ng bukas na mga kondisyon ng landscape (31) at malakas na pana-panahong pag-ulan (32), na nagpapahiwatig ng patuloy na epekto ng mga kundisyong ito sa landscape.
Ang suporta para sa papel ng sunog sa transition na ito ay nagmumula sa mga nakapares na macro charcoal record ng mga drill core, at ang pag-agos ng uling mula sa Central Basin (MAL05-1B/1C) ay karaniwang tumaas mula sa humigit-kumulang.175 card.Ang isang malaking bilang ng mga taluktok ay sumusunod sa pagitan ng humigit-kumulang.Pagkatapos ng 135 at 175 ka at 85 at 100 ka, ang antas ng lawa ay nakabawi, ngunit ang kagubatan at yaman ng mga species ay hindi nakabawi (Karagdagang teksto, Larawan 2 at Larawan S5).Ang ugnayan sa pagitan ng charcoal influx at ang magnetic susceptibility ng lake sediments ay maaari ding magpakita ng mga pattern ng pangmatagalang kasaysayan ng sunog (33).Gumamit ng data mula sa Lyons et al.(34) Ang Lake Malawi ay nagpatuloy sa pagguho ng nasunog na tanawin pagkatapos ng 85 ka, na nagpapahiwatig ng isang positibong ugnayan (Spearman's Rs = 0.2542 at P = 0.0002; Table S7), habang ang mga mas lumang sediment ay nagpapakita ng kabaligtaran na relasyon (Rs = -0.2509 at P < 0.0001).Sa hilagang basin, ang mas maikling MAL05-2A core ay may pinakamalalim na dating anchor point, at ang pinakabatang Toba tuff ay ~74 hanggang 75 ka (35).Bagama't wala itong pangmatagalang pananaw, direktang tumatanggap ito ng input mula sa basin kung saan kinukuha ang archaeological data.Ang mga talaan ng uling ng hilagang basin ay nagpapakita na mula noong Toba crypto-tephra mark, ang input ng napakalaking uling ay patuloy na tumaas sa panahon kung kailan ang arkeolohikong ebidensya ay pinakakaraniwan (Larawan 2B).
Ang katibayan ng mga sunog na gawa ng tao ay maaaring magpakita ng sinasadyang paggamit sa isang landscape scale, malawakang populasyon na nagdudulot ng mas marami o mas malaking on-site na pag-aapoy, pagbabago ng availability ng gasolina sa pamamagitan ng pag-aani ng mga understory na kagubatan, o kumbinasyon ng mga aktibidad na ito.Ang mga modernong hunter-gatherer ay gumagamit ng apoy upang aktibong baguhin ang mga premyo sa paghahanap (2).Ang kanilang mga aktibidad ay nagpapataas ng kasaganaan ng biktima, nagpapanatili ng mosaic na landscape, at nagpapataas ng thermal diversity at heterogeneity ng succession stages (13).Mahalaga rin ang sunog para sa mga aktibidad sa lugar tulad ng pagpainit, pagluluto, pagtatanggol, at pakikisalamuha (14).Kahit na ang maliliit na pagkakaiba sa deployment ng apoy sa labas ng natural na pagtama ng kidlat ay maaaring magbago sa mga pattern ng sunod-sunod na kagubatan, availability ng gasolina, at seasonality ng pagpapaputok.Ang pagbabawas ng takip ng puno at mga understory na puno ay malamang na magpapataas ng pagguho, at ang pagkawala ng pagkakaiba-iba ng mga species sa lugar na ito ay malapit na nauugnay sa pagkawala ng African mountain forest community (25).
Sa archaeological record bago nagsimula ang MSA, ang kontrol ng tao sa apoy ay naitatag nang mabuti (15), ngunit sa ngayon, ang paggamit nito bilang isang tool sa pamamahala ng landscape ay naitala lamang sa ilang mga Paleolithic na konteksto.Kabilang dito ang tungkol sa Australia.40 ka (36), Highland New Guinea.45 ka (37) kasunduang pangkapayapaan.50 ka Niah Cave (38) sa lowland Borneo.Sa Americas, noong unang pumasok ang mga tao sa mga ecosystem na ito, lalo na sa nakalipas na 20 ka (16), ang artificial ignition ay itinuturing na pangunahing salik sa muling pagsasaayos ng mga komunidad ng halaman at hayop.Ang mga konklusyong ito ay dapat na nakabatay sa may-katuturang ebidensya, ngunit sa kaso ng direktang pagsasanib ng archaeological, geological, geomorphological, at paleoenvironmental na data, ang causality argument ay pinalakas.Bagama't ang marine core data ng coastal waters ng Africa ay dati nang nagbigay ng ebidensya ng mga pagbabago sa sunog sa nakalipas na mga 400 ka (9), dito ay nagbibigay kami ng ebidensya ng impluwensya ng tao mula sa mga nauugnay na archaeological, paleoenvironmental, at geomorphological data set.
Ang pagkilala sa mga sunog na gawa ng tao sa mga talaan ng paleoenvironmental ay nangangailangan ng ebidensya ng mga aktibidad ng sunog at temporal o spatial na pagbabago ng mga halaman, na nagpapatunay na ang mga pagbabagong ito ay hindi hinuhulaan ng mga parameter ng klima lamang, at ang temporal/spatial na overlap sa pagitan ng mga pagbabago sa mga kondisyon ng sunog at mga pagbabago sa tao records (29) Dito, ang unang katibayan ng malawakang okupasyon ng MSA at pagbuo ng alluvial fan sa Lake Malawi basin ay naganap sa humigit-kumulang sa simula ng isang malaking reorganisasyon ng rehiyonal na mga halaman.85 card.Ang kasaganaan ng uling sa core ng MAL05-1B/1C ay sumasalamin sa rehiyonal na takbo ng produksyon at pag-deposito ng uling, sa humigit-kumulang 150 ka kumpara sa natitirang tala ng 636 ka (Mga Figures S5, S9, at S10).Ang paglipat na ito ay nagpapakita ng mahalagang kontribusyon ng apoy sa paghubog ng komposisyon ng ecosystem, na hindi maipaliwanag ng klima lamang.Sa mga natural na sitwasyon ng sunog, kadalasang nangyayari ang pag-aapoy ng kidlat sa pagtatapos ng tagtuyot (39).Gayunpaman, kung ang gasolina ay sapat na tuyo, ang gawa ng tao na apoy ay maaaring mag-apoy anumang oras.Sa laki ng eksena, ang mga tao ay maaaring patuloy na baguhin ang apoy sa pamamagitan ng pagkolekta ng panggatong mula sa ilalim ng kagubatan.Ang resulta ng anumang uri ng sunog na gawa ng tao ay ang potensyal na magdulot ng mas maraming makahoy na pagkonsumo ng mga halaman, na tumatagal sa buong taon, at sa lahat ng antas.
Sa South Africa, kasing aga ng 164 ka (12), ginamit ang apoy para sa heat treatment ng mga tool-making na bato.Noon pang 170 ka (40), ginamit ang apoy bilang kasangkapan sa pagluluto ng mga starchy tubers, na ganap na gumagamit ng apoy noong sinaunang panahon.Maunlad na Yaman-Prone Scenery (41).Binabawasan ng mga sunog sa landscape ang takip ng arboreal at ito ay isang mahalagang kasangkapan para sa pagpapanatili ng mga kapaligiran sa damuhan at kagubatan, na siyang tumutukoy sa mga elemento ng mga human-mediated ecosystem (13).Kung ang layunin ng pagbabago ng vegetation o pag-uugali ng biktima ay upang madagdagan ang gawa ng tao na pagkasunog, kung gayon ang pag-uugali na ito ay kumakatawan sa pagtaas ng pagiging kumplikado ng pagkontrol at pag-deploy ng apoy ng mga sinaunang modernong tao kumpara sa mga unang tao, at nagpapakita na ang ating kaugnayan sa apoy ay sumailalim sa isang pagbabago sa pagtutulungan (7).Nagbibigay ang aming pagsusuri ng karagdagang paraan upang maunawaan ang mga pagbabago sa paggamit ng apoy ng mga tao sa Late Pleistocene, at ang epekto ng mga pagbabagong ito sa kanilang landscape at kapaligiran.
Ang pagpapalawak ng Late Quaternary alluvial fan sa lugar ng Karonga ay maaaring dahil sa mga pagbabago sa seasonal combustion cycle sa ilalim ng mga kondisyon na mas mataas kaysa sa average na pag-ulan, na humahantong sa pagtaas ng pagguho ng gilid ng burol.Ang mekanismo ng paglitaw na ito ay maaaring ang watershed-scale response na dulot ng kaguluhan na dulot ng sunog, ang pinahusay at patuloy na pagguho ng itaas na bahagi ng watershed, at ang pagpapalawak ng mga alluvial fan sa kapaligiran ng piedmont malapit sa Lake Malawi.Maaaring kabilang sa mga reaksyong ito ang pagbabago ng mga katangian ng lupa upang bawasan ang permeability, bawasan ang pagkamagaspang sa ibabaw, at pagtaas ng runoff dahil sa kumbinasyon ng mga kondisyon ng mataas na pag-ulan at nabawasan ang takip ng arboreal (42).Ang pagkakaroon ng mga sediment ay unang napabuti sa pamamagitan ng pagbabalat ng materyal na nakatakip, at sa paglipas ng panahon, ang lakas ng lupa ay maaaring bumaba dahil sa pag-init at pagbaba ng lakas ng ugat.Ang exfoliation ng topsoil ay nagpapataas ng sediment flux, na kung saan ay tinatanggap ng hugis fan na akumulasyon sa ibaba ng agos at nagpapabilis sa pagbuo ng pulang lupa sa hugis fan.
Maraming salik ang makakakontrol sa pagtugon ng landscape sa pagbabago ng mga kondisyon ng sunog, karamihan sa mga ito ay gumagana sa loob ng maikling panahon (42-44).Ang hudyat na iniuugnay natin dito ay kitang-kita sa sukat ng oras ng milenyo.Ang mga modelo ng pagsusuri at landscape evolution ay nagpapakita na sa kaguluhan sa mga halaman na dulot ng paulit-ulit na wildfire, ang denudation rate ay nagbago nang malaki sa millennium time scale (45, 46).Ang kakulangan ng mga rekord ng fossil sa rehiyon na tumutugma sa mga naobserbahang pagbabago sa mga talaan ng uling at mga halaman ay humahadlang sa muling pagtatayo ng mga epekto ng pag-uugali ng tao at mga pagbabago sa kapaligiran sa komposisyon ng mga pamayanan ng herbivore.Gayunpaman, ang malalaking herbivore na naninirahan sa mas bukas na mga landscape ay gumaganap ng papel sa pagpapanatili sa kanila at pagpigil sa pagsalakay ng makahoy na mga halaman (47).Ang ebidensya ng mga pagbabago sa iba't ibang bahagi ng kapaligiran ay hindi dapat asahan na magaganap nang sabay-sabay, ngunit dapat makita bilang isang serye ng mga pinagsama-samang epekto na maaaring mangyari sa mahabang panahon (11).Gamit ang paraan ng anomalya ng klima (29), itinuturing namin ang aktibidad ng tao bilang isang pangunahing salik sa paghubog sa tanawin ng hilagang Malawi sa panahon ng Late Pleistocene.Gayunpaman, maaaring nakabatay ang mga epektong ito sa mas nauna, hindi gaanong halatang pamana ng mga pakikipag-ugnayan sa kapaligiran ng tao.Ang charcoal peak na lumitaw sa paleoenvironmental record bago ang pinakamaagang petsa ng arkeolohiko ay maaaring may kasamang anthropogenic na bahagi na hindi nagdudulot ng kaparehong mga pagbabago sa ekolohikal na sistema tulad ng naitala sa ibang pagkakataon, at hindi nagsasangkot ng mga deposito na sapat upang kumpiyansang ipahiwatig ang trabaho ng tao.
Ang mga maiikling sediment core, gaya ng mula sa katabing Masoko Lake Basin sa Tanzania, o ang mas maikling sediment core sa Lake Malawi, ay nagpapakita na ang relatibong kasaganaan ng pollen ng damo at woodland taxa ay nagbago, na iniuugnay sa nakalipas na 45 taon.Ang natural na pagbabago ng klima ng ka (48-50).Gayunpaman, isang mas matagal na obserbasyon lamang sa pollen record ng Lake Malawi>600 ka, kasama ang lumang arkeolohiko na tanawin sa tabi nito, posible na maunawaan ang klima, mga halaman, uling, at mga aktibidad ng tao.Kahit na ang mga tao ay malamang na lumitaw sa hilagang bahagi ng Lake Malawi basin bago ang 85 ka, humigit-kumulang 85 ka, lalo na pagkatapos ng 70 ka, ay nagpapahiwatig na ang lugar ay kaakit-akit para sa tirahan ng mga tao pagkatapos ng huling panahon ng tagtuyot.Sa oras na ito, ang bago o mas masinsinan/madalas na paggamit ng apoy ng mga tao ay malinaw na sinamahan ng natural na pagbabago ng klima upang muling buuin ang ekolohikal na relasyon> 550-ka, at sa wakas ay nabuo ang maagang pre-agricultural na artificial landscape (Figure 4).Hindi tulad ng mga naunang panahon, pinapanatili ng sedimentary nature ng landscape ang MSA site, na isang function ng recursive na relasyon sa pagitan ng kapaligiran (resource distribution), human behavior (activity patterns), at fan activation (deposition/site burial).
(A) Tungkol sa.400 ka: Walang matukoy na tao.Ang mahalumigmig na mga kondisyon ay katulad ngayon, at ang antas ng lawa ay mataas.Iba't iba, hindi lumalaban sa sunog na arboreal cover.(B) Mga 100 ka: Walang archaeological record, ngunit ang presensya ng mga tao ay maaaring makita sa pamamagitan ng pag-agos ng uling.Ang sobrang tuyo na mga kondisyon ay nangyayari sa mga tuyong watershed.Ang bedrock ay karaniwang nakalantad at ang mga sediment sa ibabaw ay limitado.(C) Mga 85 hanggang 60 ka: Ang antas ng tubig ng lawa ay tumataas sa pagtaas ng ulan.Ang pag-iral ng mga tao ay matutuklasan sa pamamagitan ng arkeolohiya pagkatapos ng 92 ka, at pagkatapos ng 70 ka, ang pagkasunog ng mga kabundukan at ang paglawak ng mga alluvial fans ay susundan.Ang isang hindi gaanong magkakaibang, lumalaban sa sunog na sistema ng halaman ay lumitaw.(D) Mga 40 hanggang 20 ka: Ang input ng uling sa kapaligiran sa hilagang basin ay tumaas.Ang pagbuo ng mga tagahanga ng alluvial ay nagpatuloy, ngunit nagsimulang humina sa pagtatapos ng panahong ito.Kung ikukumpara sa dating record na 636 ka, nananatiling mataas at stable ang antas ng lawa.
Ang Anthropocene ay kumakatawan sa akumulasyon ng mga niche-building na pag-uugali na binuo sa loob ng libu-libong taon, at ang sukat nito ay natatangi sa modernong Homo sapiens (1, 51).Sa modernong konteksto, sa pagpapakilala ng agrikultura, ang mga gawa ng tao na tanawin ay patuloy na umiral at tumitindi, ngunit ang mga ito ay mga extension ng mga pattern na itinatag sa panahon ng Pleistocene, sa halip na mga disconnection (52).Ipinapakita ng data mula sa hilagang Malawi na ang panahon ng paglipat ng ekolohiya ay maaaring pahabain, kumplikado at paulit-ulit.Ang sukat ng pagbabagong ito ay sumasalamin sa masalimuot na kaalaman sa ekolohiya ng mga sinaunang modernong tao at inilalarawan ang kanilang pagbabago sa ating pandaigdigang nangingibabaw na species ngayon.
Ayon sa protocol na inilarawan ni Thompson et al., on-site na pagsisiyasat at pagtatala ng mga artifact at cobblestone na katangian sa lugar ng survey.(53).Ang paglalagay ng test pit at ang paghuhukay ng pangunahing site, kabilang ang micromorphology at phytolith sampling, ay sumunod sa protocol na inilarawan ni Thompson et al.(18) at Wright et al.(19).Ang aming geographic information system (GIS) na mapa batay sa Malawi geological survey map ng rehiyon ay nagpapakita ng malinaw na ugnayan sa pagitan ng Chitimwe Beds at mga archaeological site (Figure S1).Ang agwat sa pagitan ng geological at archaeological test pit sa Karonga area ay upang makuha ang pinakamalawak na sample na kinatawan (Figure S2).Kasama sa geomorphology, geological age at archaeological survey ng Karonga ang apat na pangunahing pamamaraan ng field survey: mga pedestrian survey, archaeological test pit, geological test pit at detalyadong paghuhukay sa site.Sama-sama, pinapayagan ng mga diskarteng ito ang pag-sample ng pangunahing pagkakalantad ng Chitimwe bed sa hilaga, gitna, at timog ng Karonga (Larawan S3).
Ang on-site na pagsisiyasat at pagtatala ng mga artifact at cobblestone na tampok sa pedestrian survey area ay sumunod sa protocol na inilarawan ni Thompson et al.(53).Ang diskarte na ito ay may dalawang pangunahing layunin.Ang una ay tukuyin ang mga lugar kung saan nasira ang mga kultural na labi, at pagkatapos ay maglagay ng mga archaeological test pit sa mga lugar na ito upang maibalik ang mga kultural na labi sa situ mula sa nakabaon na kapaligiran.Ang pangalawang layunin ay ang pormal na itala ang pamamahagi ng mga artifact, ang kanilang mga katangian, at ang kanilang kaugnayan sa pinagmulan ng mga kalapit na materyales na bato (53).Sa gawaing ito, isang pangkat na may tatlong tao ang naglakad sa layong 2 hanggang 3 metro para sa kabuuang 147.5 linear na kilometro, na binabaybay ang karamihan sa mga iginuhit na kama ng Chitimwe (Talahanayan S6).
Ang trabaho ay unang nakatuon sa Chitimwe Beds upang i-maximize ang mga naobserbahang sample ng artifact, at ikalawa ay nakatuon sa mahabang linear na seksyon mula sa baybayin ng lawa hanggang sa kabundukan na tumatawid sa iba't ibang sedimentary unit.Kinukumpirma nito ang isang mahalagang obserbasyon na ang mga artifact na matatagpuan sa pagitan ng western highlands at lakeshore ay nauugnay lamang sa Chitimwe bed o mas kamakailang Late Pleistocene at Holocene sediments.Ang mga artifact na matatagpuan sa ibang mga deposito ay nasa labas ng site, na inilipat mula sa ibang mga lugar sa landscape, gaya ng makikita sa kanilang kasaganaan, laki, at antas ng weathering.
Ang archaeological test pit sa lugar at ang paghuhukay ng pangunahing site, kabilang ang micromorphology at phytolith sampling, ay sumunod sa protocol na inilarawan ni Thompson et al.(18, 54) at Wright et al.(19, 55).Ang pangunahing layunin ay upang maunawaan ang pamamahagi sa ilalim ng lupa ng mga artifact at mga sediment na hugis fan sa mas malaking landscape.Ang mga artifact ay karaniwang nakabaon nang malalim sa lahat ng lugar sa Chitimwe Beds, maliban sa mga gilid, kung saan nagsimula ang pagguho upang alisin ang tuktok ng sediment.Sa panahon ng impormal na pagsisiyasat, dalawang tao ang dumaan sa Chitimwe Beds, na ipinakita bilang mga feature ng mapa sa geological map ng Malawi government.Nang makatagpo ang mga taong ito sa mga balikat ng sediment ng Chitimwe Bed, nagsimula silang maglakad sa gilid, kung saan makikita nila ang mga artifact na natanggal mula sa sediment.Sa pamamagitan ng pagkiling sa mga paghuhukay nang bahagya pataas (3 hanggang 8 m) mula sa aktibong nabubulok na mga artifact, maaaring ipakita ng paghuhukay ang kanilang in-situ na posisyon na may kaugnayan sa sediment na naglalaman ng mga ito, nang hindi nangangailangan ng malawak na paghuhukay sa gilid.Ang mga test pit ay inilalagay upang ang mga ito ay 200 hanggang 300 metro ang layo mula sa susunod na pinakamalapit na hukay, sa gayon ay kumukuha ng mga pagbabago sa Chitimwe bed sediment at ang mga artifact na nilalaman nito.Sa ilang mga kaso, ang test pit ay nagsiwalat ng isang site na kalaunan ay naging isang full-scale na site ng paghuhukay.
Ang lahat ng mga test pit ay nagsisimula sa isang parisukat na 1 × 2 m, nakaharap sa hilaga-timog, at hinuhukay sa mga di-makatwirang unit na 20 cm, maliban kung ang kulay, texture, o nilalaman ng sediment ay makabuluhang nagbabago.Itala ang sedimentology at mga katangian ng lupa ng lahat ng nahukay na sediment, na dumadaan nang pantay-pantay sa isang 5 mm na tuyong salaan.Kung ang lalim ng deposition ay patuloy na lumampas sa 0.8 hanggang 1 m, itigil ang paghuhukay sa isa sa dalawang metro kuwadrado at ipagpatuloy ang paghuhukay sa isa, sa gayon ay bumubuo ng isang "hakbang" upang maaari kang makapasok sa mas malalim na mga layer nang ligtas.Pagkatapos ay ipagpatuloy ang paghuhukay hanggang sa maabot ang bedrock, hindi bababa sa 40 cm ng archeologically sterile sediments ang nasa ibaba ng konsentrasyon ng mga artifact, o ang paghuhukay ay nagiging masyadong hindi ligtas (malalim) upang magpatuloy.Sa ilang mga kaso, ang lalim ng deposition ay kailangang pahabain ang test pit sa ikatlong metro kuwadrado at ipasok ang trench sa dalawang hakbang.
Nauna nang ipinakita ng mga geological test pit na ang mga Chitimwe Bed ay madalas na lumilitaw sa mga geological na mapa dahil sa kanilang natatanging pulang kulay.Kapag nagsama ang mga ito ng malalawak na batis at sediment ng ilog, at mga sediment ng alluvial fan, hindi palaging nagiging pula ang mga ito (19).Heolohiya Ang test pit ay hinukay bilang isang simpleng hukay na idinisenyo upang alisin ang halo-halong pang-itaas na sediment upang ipakita ang underground strata ng mga sediment.Ito ay kinakailangan dahil ang Chitimwe bed ay naguho sa isang parabolic na gilid ng burol, at may mga gumuhong sediment sa dalisdis, na kadalasang hindi bumubuo ng malinaw na natural na mga bahagi o hiwa.Samakatuwid, ang mga paghuhukay na ito ay maaaring naganap sa tuktok ng Chitimwe bed, marahil ay mayroong underground contact sa pagitan ng Chitimwe bed at ng Pliocene Chiwondo bed sa ibaba, o naganap ang mga ito kung saan ang mga sediment ng terrace ng ilog ay kailangang lagyan ng petsa (55).
Isinasagawa ang mga full-scale archaeological excavations sa mga lugar na nangangako ng malaking bilang ng mga in-situ stone tool assemblies, kadalasang nakabatay sa mga test pit o mga lugar kung saan makikita ang malaking bilang ng mga cultural relics na bumabagsak mula sa slope.Ang pangunahing nahukay na mga kultural na labi ay nakuhang muli mula sa mga sedimentary unit na hinukay nang hiwalay sa isang parisukat na 1 × 1 m.Kung ang density ng mga artifact ay mataas, ang yunit ng paghuhukay ay isang 10 o 5 cm na spout.Ang lahat ng mga produktong bato, fossil bone at ocher ay iginuhit sa bawat pangunahing paghuhukay, at walang limitasyon sa laki.Ang laki ng screen ay 5mm.Kung natuklasan ang mga kultural na labi sa panahon ng proseso ng paghuhukay, bibigyan sila ng natatanging numero ng pagtuklas sa pagguhit ng bar code, at ang mga numero ng pagtuklas sa parehong serye ay itatalaga sa mga na-filter na pagtuklas.Ang mga kultural na labi ay minarkahan ng permanenteng tinta, inilagay sa mga bag na may mga etiketa ng specimen, at kasama sa iba pang mga kultural na labi mula sa parehong background.Pagkatapos ng pagsusuri, lahat ng mga kultural na labi ay naka-imbak sa Cultural and Museum Center ng Karonga.
Ang lahat ng mga paghuhukay ay isinasagawa ayon sa natural na strata.Ang mga ito ay nahahati sa mga spits, at ang kapal ng dumura ay nakasalalay sa density ng artifact (halimbawa, kung mababa ang density ng artifact, magiging mataas ang kapal ng dura).Ang data sa background (halimbawa, mga katangian ng sediment, mga relasyon sa background, at mga obserbasyon ng interference at density ng artifact) ay naitala sa database ng Access.Ang lahat ng data ng coordinate (halimbawa, mga natuklasang iginuhit sa mga segment, elevation ng konteksto, mga square corner, at mga sample) ay batay sa Universal Transverse Mercator (UTM) coordinates (WGS 1984, Zone 36S).Sa pangunahing site, ang lahat ng mga punto ay naitala gamit ang kabuuang istasyon ng Nikon Nivo C series 5″, na itinayo sa isang lokal na grid na mas malapit hangga't maaari sa hilaga ng UTM.Ang lokasyon ng hilagang-kanlurang sulok ng bawat lugar ng paghuhukay at ang lokasyon ng bawat lugar ng paghuhukay Ang dami ng sediment ay ibinibigay sa Talahanayan S5.
Ang seksyon ng sedimentology at mga katangian ng agham ng lupa ng lahat ng mga nahukay na yunit ay naitala gamit ang United States Agricultural Part Class Program (56).Tinukoy ang mga sedimentary unit batay sa laki ng butil, angularity, at mga katangian ng bedding.Pansinin ang mga abnormal na inklusyon at kaguluhan na nauugnay sa sediment unit.Ang pag-unlad ng lupa ay tinutukoy ng akumulasyon ng sesquioxide o carbonate sa ilalim ng lupa.Ang underground weathering (halimbawa, redox, pagbuo ng mga natitirang manganese nodule) ay madalas ding naitala.
Ang punto ng koleksyon ng mga sample ng OSL ay tinutukoy batay sa pagtatantya kung aling mga facies ang maaaring gumawa ng pinaka-maaasahang pagtatantya ng edad ng sediment burial.Sa lokasyon ng sampling, hinukay ang mga trench upang ilantad ang authigenic na sedimentary layer.Kolektahin ang lahat ng mga sample na ginamit para sa OSL dating sa pamamagitan ng pagpasok ng opaque steel tube (mga 4 cm ang lapad at humigit-kumulang 25 cm ang haba) sa sediment profile.
Sinusukat ng OSL dating ang laki ng pangkat ng mga na-trap na electron sa mga kristal (gaya ng quartz o feldspar) dahil sa pagkakalantad sa ionizing radiation.Karamihan sa radiation na ito ay nagmumula sa pagkabulok ng radioactive isotopes sa kapaligiran, at ang isang maliit na halaga ng karagdagang mga bahagi sa tropikal na latitude ay lumilitaw sa anyo ng cosmic radiation.Ang mga na-capture na electron ay inilalabas kapag ang kristal ay nalantad sa liwanag, na nangyayari sa panahon ng transportasyon (zeroing event) o sa laboratoryo, kung saan ang pag-iilaw ay nangyayari sa isang sensor na maaaring makakita ng mga photon (halimbawa, isang photomultiplier tube o isang camera na may charge. coupling device) Ang ibabang bahagi ay naglalabas kapag ang electron ay bumalik sa ground state.Ang mga quartz particle na may sukat sa pagitan ng 150 at 250 μm ay pinaghihiwalay ng sieving, acid treatment at density separation, at ginagamit bilang maliliit na aliquots (<100 particles) na naka-mount sa ibabaw ng aluminum plate o na-drill sa isang 300 x 300 mm na balon Ang indibidwal sinusuri ang mga particle sa isang aluminum pan.Ang inilibing na dosis ay karaniwang tinatantya gamit ang isang paraan ng pagbabagong-buhay ng aliquot (57).Bilang karagdagan sa pagtatasa sa dosis ng radiation na natanggap ng mga butil, ang OSL dating ay nangangailangan din ng pagtatantya sa rate ng dosis sa pamamagitan ng pagsukat sa konsentrasyon ng radionuclide sa sediment ng nakolektang sample gamit ang gamma spectroscopy o neutron activation analysis, at pagtukoy sa cosmic dose reference sample Lokasyon at lalim ng libing.Ang huling pagpapasiya ng edad ay nakakamit sa pamamagitan ng paghahati ng dosis ng libing sa rate ng dosis.Gayunpaman, kapag may pagbabago sa dosis na nasusukat sa pamamagitan ng isang butil o grupo ng mga butil, kailangan ang isang istatistikal na modelo upang matukoy ang naaangkop na nakabaon na dosis na gagamitin.Ang inilibing na dosis ay kinakalkula dito gamit ang modelo ng gitnang panahon, sa kaso ng single aliquot dating, o sa kaso ng single-particle dating, gamit ang isang finite mixture model (58).
Tatlong independiyenteng laboratoryo ang nagsagawa ng OSL analysis para sa pag-aaral na ito.Ang mga detalyadong indibidwal na pamamaraan para sa bawat laboratoryo ay ipinapakita sa ibaba.Sa pangkalahatan, ginagamit namin ang regenerative dose method para ilapat ang OSL dating sa maliliit na aliquot (sampu-sampung butil) sa halip na gumamit ng solong pagsusuri ng butil.Ito ay dahil sa panahon ng regenerative growth experiment, ang recovery rate ng isang maliit na sample ay mababa (<2%), at ang OSL signal ay hindi saturated sa natural na antas ng signal.Ang pagkakapare-pareho ng inter-laboratoryo ng pagpapasiya ng edad, ang pagkakapare-pareho ng mga resulta sa loob at pagitan ng nasubok na mga stratigraphic na profile, at ang pagkakapare-pareho sa geomorphological na interpretasyon ng 14C na edad ng mga carbonate na bato ay ang pangunahing batayan para sa pagtatasa na ito.Sinuri o ipinatupad ng bawat laboratoryo ang isang kasunduan sa butil, ngunit independyenteng natukoy na hindi ito angkop para sa paggamit sa pag-aaral na ito.Ang mga detalyadong pamamaraan at mga protocol ng pagsusuri na sinusundan ng bawat laboratoryo ay ibinibigay sa mga pandagdag na materyales at pamamaraan.
Ang mga artifact ng bato na nakuha mula sa mga kinokontrol na paghuhukay (BRU-I; CHA-I, CHA-II, at CHA-III; MGD-I, MGD-II, at MGD-III; at SS-I) ay nakabatay sa metric system at kalidad katangian.Sukatin ang timbang at maximum na laki ng bawat workpiece (gamit ang digital scale para sukatin ang timbang ay 0.1 g; gamit ang Mitutoyo digital caliper para sukatin ang lahat ng dimensyon ay 0.01 mm).Ang lahat ng mga kultural na labi ay inuri din ayon sa mga hilaw na materyales (kuwarts, quartzite, flint, atbp.), laki ng butil (pino, katamtaman, magaspang), pagkakapareho ng laki ng butil, kulay, uri at saklaw ng cortex, weathering/edge rounding at teknikal na grado (kumpleto o pira-piraso) Mga core o natuklap, mga natuklap/sulok na piraso, mga batong martilyo, mga granada at iba pa).
Ang core ay sinusukat kasama ang maximum na haba nito;maximum na lapad;ang lapad ay 15%, 50%, at 85% ng haba;maximum na kapal;ang kapal ay 15%, 50%, at 85% ng haba.Ang mga sukat ay isinagawa din upang suriin ang mga katangian ng dami ng core ng hemispherical tissues (radial at Levallois).Ang parehong buo at sirang mga core ay inuri ayon sa paraan ng pag-reset (iisang platform o multi-platform, radial, Levallois, atbp.), at ang mga patumpik-tumpik na peklat ay binibilang sa ≥15 mm at ≥20% ng haba ng core.Ang mga core na may 5 o mas kaunting 15 mm na peklat ay inuri bilang "random".Ang cortical coverage ng buong core surface ay naitala, at ang relative cortical coverage ng bawat panig ay naitala sa core ng hemispherical tissue.
Ang sheet ay sinusukat kasama ang maximum na haba nito;maximum na lapad;ang lapad ay 15%, 50%, at 85% ng haba;maximum na kapal;ang kapal ay 15%, 50%, at 85% ng haba.Ilarawan ang mga fragment ayon sa natitirang bahagi (proximal, middle, distal, split sa kanan at split sa kaliwa).Ang pagpahaba ay kinakalkula sa pamamagitan ng paghahati ng maximum na haba sa maximum na lapad.Sukatin ang lapad ng platform, kapal, at panlabas na anggulo ng platform ng buo na slice at proximal slice fragment, at uriin ang mga platform ayon sa antas ng paghahanda.Itala ang cortical coverage at lokasyon sa lahat ng mga hiwa at fragment.Ang mga distal na gilid ay inuri ayon sa uri ng pagwawakas (feather, hinge, at upper fork).Sa kumpletong hiwa, itala ang bilang at direksyon ng peklat sa nakaraang hiwa.Kapag nakatagpo, itala ang lokasyon ng pagbabago at invasiveness alinsunod sa protocol na itinatag ni Clarkson (59).Ang mga plano sa pagsasaayos ay sinimulan para sa karamihan ng mga kumbinasyon ng paghuhukay upang suriin ang mga paraan ng pagpapanumbalik at integridad ng pag-deposito ng site.
Ang mga artifact ng bato na nakuhang muli mula sa mga test pit (CS-TP1-21, SS-TP1-16 at NGA-TP1-8) ay inilarawan ayon sa isang mas simpleng pamamaraan kaysa sa kontroladong paghuhukay.Para sa bawat artifact, ang mga sumusunod na katangian ay naitala: hilaw na materyal, laki ng butil, saklaw ng cortex, grado ng laki, pagkasira ng panahon/gilid, mga teknikal na bahagi, at pangangalaga ng mga fragment.Ang mga mapaglarawang tala para sa mga tampok na diagnostic ng mga natuklap at mga core ay naitala.
Ang mga kumpletong bloke ng sediment ay pinutol mula sa mga nakalantad na seksyon sa mga paghuhukay at geological trenches.Ang mga batong ito ay inayos sa lugar gamit ang plaster bandage o toilet paper at packaging tape, at pagkatapos ay dinala sa Geological Archaeology Laboratory ng University of Tubingen sa Germany.Doon, ang sample ay tuyo sa 40°C nang hindi bababa sa 24 na oras.Pagkatapos ay ginagamot sila sa ilalim ng vacuum, gamit ang pinaghalong hindi na-promote na polyester resin at styrene sa ratio na 7:3.Ang methyl ethyl ketone peroxide ay ginagamit bilang isang katalista, pinaghalong resin-styrene (3 hanggang 5 ml/l).Kapag na-gel na ang pinaghalong resin, painitin ang sample sa 40°C nang hindi bababa sa 24 na oras upang ganap na tumigas ang timpla.Gumamit ng tile saw upang gupitin ang tumigas na sample sa 6 × 9 cm na piraso, idikit ang mga ito sa isang glass slide at durugin ang mga ito sa kapal na 30 μm.Ang mga nagresultang hiwa ay na-scan gamit ang isang flatbed scanner, at sinuri gamit ang plane polarized light, cross-polarized light, oblique incident light, at asul na fluorescence na may mata at magnification (× 50 hanggang × 200).Ang terminolohiya at paglalarawan ng manipis na mga seksyon ay sumusunod sa mga alituntunin na inilathala ng Stoops (60) at Courty et al.(61).Ang nabubuong lupa na carbonate nodules na nakolekta mula sa lalim na> 80 cm ay pinuputol sa kalahati upang ang kalahati ay ma-impregnated at maisagawa sa manipis na mga hiwa (4.5 × 2.6 cm) gamit ang isang karaniwang stereo microscope at petrographic microscope at cathodoluminescence (CL) Research microscope .Ang kontrol ng mga uri ng carbonate ay napaka-maingat, dahil ang pagbuo ng soil-forming carbonate ay nauugnay sa matatag na ibabaw, habang ang pagbuo ng groundwater carbonate ay independiyente sa ibabaw o lupa.
Ang mga sample ay na-drill mula sa cut surface ng soil-forming carbonate nodules at hinati para sa iba't ibang pagsusuri.Ginamit ng FS ang karaniwang stereo at petrographic microscope ng Geoarchaeology Working Group at ang CL microscope ng Experimental Mineralogy Working Group upang pag-aralan ang manipis na mga hiwa, na parehong matatagpuan sa Tübingen, Germany.Ang mga sub-sample ng radiocarbon dating ay na-drill gamit ang mga precision drill mula sa isang itinalagang lugar na humigit-kumulang 100 taong gulang.Ang kalahati ng mga nodule ay 3 mm ang lapad upang maiwasan ang mga lugar na may late recrystallization, rich mineral inclusions, o malalaking pagbabago sa laki ng calcite crystals.Ang parehong protocol ay hindi maaaring sundin para sa MEM-5038, MEM-5035 at MEM-5055 A sample.Pinili ang mga sample na ito mula sa mga maluwag na sample ng sediment at masyadong maliit para hatiin sa kalahati para sa manipis na sectioning.Gayunpaman, ang mga pag-aaral ng manipis na seksyon ay isinagawa sa kaukulang micromorphological sample ng mga katabing sediment (kabilang ang carbonate nodules).
Nagsumite kami ng 14C dating sample sa Center for Applied Isotope Research (CAIS) sa University of Georgia, Athens, USA.Ang sample ng carbonate ay tumutugon sa 100% phosphoric acid sa isang evacuated reaction vessel upang bumuo ng CO2.Pagdalisay ng mababang temperatura ng mga sample ng CO2 mula sa iba pang mga produkto ng reaksyon at catalytic conversion sa graphite.Ang ratio ng graphite 14C/13C ay sinusukat gamit ang isang 0.5-MeV accelerator mass spectrometer.Ihambing ang sample ratio sa ratio na sinusukat sa oxalic acid I standard (NBS SRM 4990).Ang Carrara marble (IAEA C1) ay ginagamit bilang background, at ang travertine (IAEA C2) ay ginagamit bilang pangalawang pamantayan.Ang resulta ay ipinahayag bilang isang porsyento ng modernong carbon, at ang sinipi na hindi na-calibrate na petsa ay ibinibigay sa radiocarbon years (BP years) bago ang 1950, gamit ang 14C half-life na 5568 taon.Ang error ay binanggit bilang 1-σ at sumasalamin sa istatistika at eksperimental na error.Batay sa halaga ng δ13C na sinusukat ng isotope ratio mass spectrometry, iniulat ni C. Wissing ng Biogeology Laboratory sa Tubingen, Germany, ang petsa ng isotope fractionation, maliban sa UGAMS-35944r na sinusukat sa CAIS.Ang sample 6887B ay nasuri nang doble.Upang gawin ito, mag-drill ng pangalawang sub-sample mula sa nodule (UGAMS-35944r) mula sa sampling area na nakasaad sa cutting surface.Ang INTCAL20 calibration curve (Table S4) (62) na inilapat sa southern hemisphere ay ginamit upang iwasto ang atmospheric fractionation ng lahat ng sample sa 14C hanggang 2-σ.