Moderní Homo sapiens se podíleli na velkém počtu přeměn ekosystémů, ale je obtížné odhalit původ nebo rané důsledky tohoto chování.Archeologie, geochronologie, geomorfologie a paleoenvironmentální údaje ze severního Malawi dokumentují měnící se vztah mezi přítomností krmných porostů, organizací ekosystémů a tvorbou aluviálních vějířů v pozdním pleistocénu.Asi po 20. století se vytvořil hustý systém druhohorních artefaktů a aluviálních vějířů.Před 92 000 lety v paleoekologickém prostředí neexistovala obdoba v předchozím 500 000letém rekordu.Archeologická data a základní souřadnicová analýza ukazují, že rané požáry způsobené člověkem uvolnily sezónní omezení vznícení, což ovlivnilo složení vegetace a erozi.To v kombinaci s klimatickými změnami srážek nakonec vedlo k ekologickému přechodu k rané předzemědělské umělé krajině.
Moderní lidé jsou mocnými propagátory transformace ekosystémů.Po tisíce let rozsáhle a záměrně měnily životní prostředí, což vyvolalo debatu o tom, kdy a jak vznikl první ekosystém ovládaný člověkem (1).Stále více archeologických a etnografických důkazů ukazuje, že existuje velké množství rekurzivních interakcí mezi sháněči potravy a jejich prostředím, což naznačuje, že toto chování je základem evoluce našeho druhu (2-4).Fosilní a genetická data naznačují, že Homo sapiens existoval v Africe přibližně před 315 000 lety (ka).Archeologické údaje ukazují, že složitost chování vyskytujícího se na celém kontinentu výrazně vzrostla za posledních přibližně 300 až 200 ka rozpětí.Konec pleistocénu (chibanian) (5).Od doby, kdy jsme se objevili jako druh, se lidé začali spoléhat na technologické inovace, sezónní opatření a komplexní sociální spolupráci, aby prosperovali.Tyto atributy nám umožňují využívat dříve neobydlená nebo extrémní prostředí a zdroje, takže dnes jsou lidé jediným celosvětovým živočišným druhem (6).Klíčovou roli v této proměně sehrál oheň (7).
Biologické modely naznačují, že adaptabilitu na vařené jídlo lze vysledovat nejméně před 2 miliony let, ale až na konci středního pleistocénu se objevily konvenční archeologické důkazy o kontrole ohně (8).Oceánské jádro s prachovými záznamy z velké oblasti afrického kontinentu ukazuje, že v posledních milionech let se vrchol elementárního uhlíku objevil po asi 400 ka, hlavně při přechodu z meziledové do doby ledové, ale nastal i během holocén (9).To ukazuje, že před asi 400 ka nebyly požáry v subsaharské Africe běžné a lidský příspěvek byl v holocénu významný (9).Oheň je nástroj používaný pastevci v celém holocénu ke kultivaci a údržbě pastvin (10).Odhalit pozadí a ekologický dopad používání ohně lovci-sběrači v raném pleistocénu je však složitější (11).
Oheň je nazýván inženýrským nástrojem pro manipulaci se zdroji jak v etnografii, tak v archeologii, včetně zlepšování návratnosti obživy nebo úpravy surovin.Tyto činnosti obvykle souvisí s veřejným plánováním a vyžadují mnoho ekologických znalostí (2, 12, 13).Požáry v krajinném měřítku umožňují lovcům a sběračům odhánět kořist, kontrolovat škůdce a zvyšovat produktivitu stanovišť (2).Oheň na místě podporuje vaření, topení, obranu predátorů a sociální soudržnost (14).Míra, do jaké mohou požáry lovců a sběračů rekonfigurovat složky krajiny, jako je struktura ekologického společenství a topografie, je však velmi nejednoznačná (15, 16).
Bez zastaralých archeologických a geomorfologických dat a nepřetržitých environmentálních záznamů z více míst je pochopení vývoje člověkem vyvolaných ekologických změn problematické.Dlouhodobé záznamy o ložiskách jezera z Velké příkopové propadliny v jižní Africe v kombinaci se starověkými archeologickými záznamy v této oblasti z něj činí místo pro zkoumání ekologických dopadů způsobených pleistocénem.Zde podáváme zprávu o archeologii a geomorfologii rozsáhlé krajiny z doby kamenné na jihu střední Afriky.Poté jsme je propojili s paleoenvironmentálními daty zasahujícími > 600 ka, abychom určili nejranější důkaz spojení lidského chování a transformace ekosystému v kontextu umělých požárů.
Poskytli jsme dříve nenahlášenou věkovou hranici pro postel Chitimwe v okrese Karonga, který se nachází na severním konci severní části Malawi v jižní africké příkopové propadlině (obrázek 1) (17).Tato ložiska se skládají z červených půdních aluviálních vějířů a říčních sedimentů, pokrývají asi 83 kilometrů čtverečních, obsahují miliony kamenných výrobků, ale žádné zachované organické zbytky, jako jsou kosti (doplňkový text) (18).Naše data opticky excitovaného světla (OSL) ze zemského záznamu (obrázek 2 a tabulky S1 až S3) upravila stáří dna Chitimwe na pozdní pleistocén a nejstarší věk aktivace aluviálních vějířů a pohřbu z doby kamenné je asi 92 ka ( 18, 19).Aluviální a říční vrstva Chitimwe pokrývá jezera a řeky pliocénně-pleistocénní vrstvy Chiwondo z nízkého úhlu (17).Tato ložiska se nacházejí v zlomovém klínu podél okraje jezera.Jejich konfigurace ukazuje na interakci mezi kolísáním hladiny jezera a aktivními zlomy zasahujícími do pliocénu (17).Přestože tektonické působení mohlo ovlivňovat regionální topografii a svah podhůří na dlouhou dobu, zlomová aktivita v této oblasti se mohla zpomalit od středního pleistocénu (20).Po ~800 ka a krátce po 100 ka je hydrologie jezera Malawi řízena hlavně klimatem (21).Proto ani jedno z nich není jediným vysvětlením vzniku aluviálních vějířů v pozdním pleistocénu (22).
(A) Umístění africké stanice vzhledem k moderním srážkám (hvězdička);modrá je vlhčí a červená je sušší (73);pole vlevo ukazuje jezero Malawi a okolní oblasti MAL05-2A a MAL05-1B Umístění jádra /1C (fialová tečka), kde je oblast Karonga zvýrazněna jako zelený obrys a umístění postele Luchamange je zvýrazněno jako bílá krabice.(B) Severní část povodí Malawi, zobrazující topografii kopce ve vztahu k jádru MAL05-2A, zbývající dno Chitimwe (hnědá skvrna) a umístění vykopávek projektu raného mezolitu Malawi (MEMSAP) (žlutá tečka) );CHA, Chaminade;MGD, vesnice Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara Jih;VIN, obrázek literární knihovny;WW, Beluga.
Věk centra OSL (červená čára) a rozsah chyb 1-σ (25 % šedá), všechna stáří OSL souvisí s výskytem artefaktů in situ v Karonga.Věk ve vztahu k posledním 125 ka datům ukazuje (A) odhady hustoty jádra všech věků OSL ze sedimentů aluviálních vějířů, což naznačuje akumulaci sedimentárních/aluviálních vějířů (azurová) a rekonstrukci hladiny vody v jezeře na základě charakteristických hodnot analýzy hlavních složek (PCA) Vodní fosilie a autentické minerály (21) (modré) z jádra MAL05-1B/1C.(B) Z jádra MAL05-1B/1C (černé, hodnota blízká 7000 s hvězdičkou) a jádra MAL05-2A (šedé), počty makromolekulárního uhlíku na gram normalizované rychlostí sedimentace.(C) Index druhové bohatosti Margalef (Dmg) z jádrového fosilního pylu MAL05-1B/1C.(D) Procento fosilního pylu z Compositae, lesů miombo a Olea europaea a (E) Procento fosilního pylu z Poaceae a Podocarpus.Všechna pylová data jsou z jádra MAL05-1B/1C.Čísla v horní části odkazují na jednotlivé vzorky OSL podrobně uvedené v tabulkách S1 až S3.Rozdíl v dostupnosti dat a rozlišení je způsoben různými intervaly vzorkování a dostupností materiálu v jádře.Obrázek S9 ukazuje dva makro uhlíkové záznamy převedené na z-skóre.
(Chitimwe) Stabilita krajiny po vzniku vějíře je indikována tvorbou červené půdy a půdotvorných karbonátů, které pokrývají vějířovité sedimenty celé studované oblasti (Doplňkový text a tabulka S4).Tvorba aluviálních vějířů pozdního pleistocénu v povodí jezera Malawi není omezena na oblast Karonga.Asi 320 kilometrů jihovýchodně od Mosambiku omezuje hloubkový profil pozemských kosmogenních nuklidů 26Al a 10Be tvorbu lůžka Luchamange aluviální červené půdy na 119 až 27 ka (23).Toto rozsáhlé věkové omezení je v souladu s naší chronologií OSL pro západní část povodí jezera Malawi a naznačuje expanzi regionálních aluviálních vějířů v pozdním pleistocénu.To je podpořeno údaji ze záznamu jádra jezera, které ukazují, že vyšší rychlost sedimentace je doprovázena asi 240 ka, což má zvláště vysokou hodnotu při ca.130 a 85 ka (doplňující text) (21).
Nejstarší důkazy o lidském osídlení v této oblasti souvisí se sedimenty Chitimwe identifikovanými na úrovni ~92 ± 7 ka.Tento výsledek je založen na 605 m3 vytěžených sedimentů ze 14 subcentimetrových prostorových kontrolních archeologických vykopávek a 147 m3 sedimentů ze 46 archeologických zkušebních jam, kontrolovaných vertikálně do 20 cm a horizontálně kontrolovaných do 2 metrů (doplňkový text a obrázky S1 až S3) Kromě toho jsme také prozkoumali 147,5 kilometrů, uspořádali 40 geologických zkušebních jam a analyzovali více než 38 000 kulturních památek z 60 z nich (tabulky S5 a S6) (18).Tyto rozsáhlé výzkumy a vykopávky naznačují, že ačkoli starověcí lidé, včetně raně moderních lidí, mohli v oblasti žít asi před 92 ka, akumulace sedimentů spojená se vzestupem a následnou stabilizací jezera Malawi nezachovala archeologické důkazy až do vytvoření koryta Chitimwe.
Archeologické údaje podporují závěr, že v pozdních čtvrtohorách existovala vějířovitá expanze a lidské aktivity v severním Malawi ve velkém množství a kulturní památky patřily k typům jiných částí Afriky souvisejících s raně moderními lidmi.Většina artefaktů je vyrobena z křemenných nebo křemenných říčních oblázků s radiální, levalloiskou, platformou a náhodnou redukcí jádra (obrázek S4).Morfologické diagnostické artefakty jsou připisovány především technice levalloisského typu specifické pro mezolitický věk (MSA), která byla dosud v Africe nejméně asi 315 ka (24).Nejsvrchnější vrstva Chitimwe trvala až do raného holocénu, obsahovala řídce rozšířené události pozdní doby kamenné a bylo zjištěno, že souvisí s pozdním pleistocénem a holocénními lovci-sběrači v celé Africe.Naproti tomu tradice kamenných nástrojů (jako jsou velké řezné nástroje) obvykle spojené s raným středním pleistocénem jsou vzácné.Tam, kde k nim došlo, byly nalezeny v sedimentech obsahujících MSA v pozdním pleistocénu, nikoli v raných fázích ukládání (tabulka S4) (18).Ačkoli místo existovalo přibližně 92 ka, nejreprezentativnější období lidské činnosti a depozice aluviálních vějířů nastalo po přibližně 70 ka, dobře definované sadou věků OSL (obrázek 2).Tento vzorec jsme potvrdili s 25 publikovanými a 50 dříve nepublikovanými věkovými skupinami OSL (obrázek 2 a tabulky S1 až S3).Ty ukazují, že z celkem 75 stanovení stáří bylo 70 získáno ze sedimentů po přibližně 70 ka.Obrázek 2 ukazuje 40 věků souvisejících s artefakty MSA in-situ ve vztahu k hlavním paleoenvironmentálním indikátorům publikovaným ze středu centrální pánve MAL05-1B/1C (25) a dříve nepublikovaného středu severní pánve jezera MAL05-2A.Dřevěné uhlí (sousedící s ventilátorem, který produkuje OSL věk).
Pomocí čerstvých dat z archeologických vykopávek fytolitů a půdní mikromorfologie, stejně jako veřejných dat o fosilním pylu, velkém dřevěném uhlí, vodních fosiliích a autentických minerálech z jádra projektu Malawi Lake Drilling Project, jsme rekonstruovali lidský vztah MSA k jezeru Malawi.Zabírat klimatické a environmentální podmínky stejného období (21).Poslední dva činitelé jsou hlavním základem pro rekonstrukci relativních hloubek jezera pocházejících z více než 1200 ka (21) a jsou porovnávány s pylovými a makrouhlíkovými vzorky odebranými ze stejného místa v jádru ~636 ka (25) v minulosti. .Nejdelší jádra (MAL05-1B a MAL05-1C; 381, resp. 90 m) byla shromážděna asi 100 kilometrů jihovýchodně od oblasti archeologického projektu.Krátké jádro (MAL05-2A; 41 m) bylo shromážděno asi 25 kilometrů východně od řeky North Rukulu (obrázek 1).Jádro MAL05-2A odráží pozemské paleoenvironmentální podmínky v oblasti Kalungy, zatímco jádro MAL05-1B/1C nedostává přímý říční vstup z Kalungy, takže může lépe odrážet regionální podmínky.
Depoziční rychlost zaznamenaná u kompozitního vrtného jádra MAL05-1B/1C začala od 240 ka a zvýšila se z dlouhodobé průměrné hodnoty 0,24 na 0,88 m/ka (obrázek S5).Počáteční nárůst souvisí se změnami orbitálního modulovaného slunečního světla, které během tohoto intervalu způsobí změny vysoké amplitudy hladiny jezera (25).Když však excentricita oběžné dráhy po 85 ka klesne a klima je stabilní, míra poklesu je stále vysoká (0,68 m/ka).To se shodovalo s pozemským záznamem OSL, který ukázal rozsáhlé důkazy o expanzi aluviálního ventilátoru po asi 92 ka, a byl v souladu s údaji o citlivosti ukazujícími pozitivní korelaci mezi erozí a požárem po 85 ka (doplňkový text a tabulka S7).S ohledem na rozsah chyb dostupné geochronologické kontroly není možné posoudit, zda se tento soubor vztahů vyvíjí pomalu z postupu rekurzivního procesu nebo rychle vybuchuje při dosažení kritického bodu.Podle geofyzikálního modelu vývoje pánve se od středního pleistocénu (20) zpomalilo rozšiřování riftu a související pokles, takže to není hlavní důvod rozsáhlého vějířovitého procesu, který jsme hlavně určili po 92 ka.
Od středního pleistocénu bylo hlavním faktorem ovlivňujícím hladinu vody v jezerech klima (26).Konkrétně vyzdvižení severní pánve uzavřelo stávající východ.800 ka prohloubit jezero, dokud nedosáhne prahové výšky moderního východu (21).Tento výstup, který se nachází na jižním konci jezera, poskytoval horní limit pro hladinu vody v jezeře během vlhkých intervalů (včetně dneška), ale umožňoval uzavření nádrže, protože hladina vody v jezeře během suchých období klesala (27).Rekonstrukce hladiny jezera ukazuje střídání suchých a vlhkých cyklů v posledních 636 ka.Podle důkazů z fosilního pylu vedla období extrémního sucha (>95% snížení celkové vody) spojená s nízkým letním slunečním svitem k expanzi polopouštní vegetace se stromy omezenými na trvalé vodní cesty (27).Tato (jezerní) minima korelují s pylovými spektry a vykazují vysoký podíl trav (80 % a více) a xerofytů (Amaranthaceae) na úkor taxonů stromů a nízkou celkovou druhovou bohatost (25).Naproti tomu, když se jezero přiblíží k moderní úrovni, vegetace blízce související s africkými horskými lesy se obvykle rozšíří na břeh jezera [asi 500 m nad mořem (masl)].Dnes se africké horské lesy objevují pouze v malých diskrétních oblastech nad asi 1500 m nm (25, 28).
Poslední období extrémního sucha nastalo od 104 do 86 ka.Poté, i když se hladina jezera vrátila do vysokých podmínek, staly se běžné otevřené miombo lesy s velkým množstvím bylin a bylinných přísad (27, 28).Nejvýznamnějším taxonem afrických horských lesů je borovice Podocarpus, která se po 85 ka nikdy nevzpamatovala na hodnotu podobnou předchozí vysoké hladině jezera (10,7 ± 7,6 % po 85 ka, zatímco podobná hladina jezera před 85 ka je 29,8 ± 11,8 % ).Margalefův index (Dmg) také ukazuje, že druhová bohatost za posledních 85 ka je o 43 % nižší než předchozí trvale vysoká hladina jezera (2,3 ± 0,20 a 4,6 ± 1,21, v tomto pořadí), například mezi 420 a 345 ka ( doplňkový text a obrázky S5 a S6) (25).Vzorky pylu přibližně z doby.88 až 78 ka také obsahuje vysoké procento pylu Compositae, což může naznačovat, že vegetace byla narušena a nachází se v chybovém rozsahu nejstaršího data, kdy tuto oblast obývali lidé.
K analýze paleoekologických a paleoklimatických dat jader vyvrtaných před a po 85 ka používáme metodu klimatické anomálie (29) a zkoumáme ekologický vztah mezi vegetací, abundací druhů a srážkami a hypotézu oddělení odvozené předpovědi čistého klimatu.Základní režim pohonu ~550 ka.Tento přeměněný ekosystém je ovlivněn srážkovými podmínkami a požáry zaplňujícími jezera, což se odráží v nedostatku druhů a nových kombinací vegetace.Po posledním suchém období se obnovily pouze některé lesní prvky, včetně ohnivzdorných složek afrických horských lesů, jako je olivový olej, a ohnivzdorných složek tropických sezónních lesů, jako je Celtis (doplňkový text a obrázek S5) ( 25).Abychom tuto hypotézu otestovali, modelovali jsme hladiny vody v jezeře odvozené z ostracode a autentických minerálních náhražek jako nezávislé proměnné (21) a závislé proměnné, jako je dřevěné uhlí a pyl, které mohou být ovlivněny zvýšenou frekvencí požárů (25).
Abychom ověřili podobnost nebo rozdíl mezi těmito kombinacemi v různých časech, použili jsme pyl z Podocarpus (stále zelený strom), trávy (tráva) a oliv (ohnivzdorná složka afrických horských lesů) pro hlavní souřadnicovou analýzu (PCoA), a miombo (dnes hlavní lesní složka).Vynesením PCoA na interpolovaný povrch představující hladinu jezera při vytvoření každé kombinace jsme zkoumali, jak se kombinace pylu mění s ohledem na srážky a jak se tento vztah mění po 85 ka (obrázek 3 a obrázek S7).Před 85 ka se vzorky na bázi trávy agregovaly do suchých podmínek, zatímco vzorky na bázi podokarpu agregovaly do vlhkých podmínek.Naproti tomu vzorky po 85 ka jsou shluky s většinou vzorků před 85 ka a mají různé průměrné hodnoty, což naznačuje, že jejich složení je neobvyklé pro podobné srážkové podmínky.Jejich pozice v PCoA odráží vliv Olea a miomba, které jsou oba upřednostňovány za podmínek, které jsou náchylnější k požáru.Ve vzorcích po 85 ka byla borovice Podocarpus hojná pouze ve třech po sobě jdoucích vzorcích, k nimž došlo po začátku intervalu mezi 78 a 79 ka.To naznačuje, že po počátečním nárůstu srážek se zdá, že se les nakrátko vzpamatoval, než se nakonec zhroutil.
Každý bod představuje jeden vzorek pylu v daném časovém okamžiku s použitím doplňkového textu a modelu věku na obrázku 1. S8.Vektor představuje směr a gradient změny a delší vektor představuje silnější trend.Podkladový povrch představuje vodní hladinu jezera jako zástupce srážek;tmavě modrá je vyšší.Průměrná hodnota hodnot funkce PCoA je uvedena pro data po 85 ka (červený kosočtverec) a všechna data z podobných hladin jezer před 85 ka (žlutý kosočtverec).Při použití dat celého 636 ka je „simulovaná hladina jezera“ mezi -0,130-σ a -0,198-σ blízko průměrné vlastní hodnoty hladiny jezera PCA.
Abychom mohli studovat vztah mezi pylem, hladinou jezerní vody a dřevěným uhlím, použili jsme neparametrickou multivariační analýzu rozptylu (NP-MANOVA) k porovnání celkového „prostředí“ (reprezentovaného datovou maticí pylu, hladiny jezerní vody a dřevěného uhlí). a po přechodu 85 ka.Zjistili jsme, že variace a kovariance nalezené v této datové matici jsou statisticky významné rozdíly před a po 85 ka (tabulka 1).
Naše terestrická paleoenvironmentální data z fytolitů a půd na okraji West Lake jsou v souladu s interpretací založenou na proxy serveru.Ty naznačují, že i přes vysokou hladinu jezera se krajina stejně jako dnes proměnila v krajinu, které dominuje otevřená baldachýnová lesní půda a zalesněné pastviny (25).Všechny lokality analyzované na fytolity na západním okraji pánve jsou po ~45 ka a vykazují velké množství stromového pokryvu odrážejícího vlhké podmínky.Domnívají se však, že většina mulče je ve formě otevřených lesů porostlých bambusem a panickou trávou.Podle údajů fytolitů se palmy ohnivzdorné (Arecaceae) vyskytují pouze na břehu jezera a na vnitrozemských archeologických nalezištích se vyskytují vzácně nebo se nevyskytují (tabulka S8) (30).
Obecně lze říci, že vlhké, ale otevřené podmínky v pozdním pleistocénu lze odvodit také z terestrických paleosolů (19).Uhličitan z lagunové hlíny a bažinaté půdy z archeologického naleziště ve vesnici Mwanganda lze vysledovat zpět do 40 až 28 cal ka BP (dříve kalibrováno Qian'anni) (tabulka S4).Vrstvy karbonátové půdy v korytě Chitimwe jsou obvykle nodulární vápnité (Bkm) a jílovité a karbonátové (Btk) vrstvy, což ukazuje na polohu relativní geomorfologické stability a pomalé osídlení z dalekosáhlého aluviálního vějíře Přibližně 29 cal ka BP (doplňková text).Erodovaná, ztvrdlá lateritová půda (litická hornina) vytvořená na zbytcích dávných vějířů svědčí o podmínkách otevřené krajiny (31) a silných sezónních srážkách (32), což naznačuje nepřetržitý vliv těchto podmínek na krajinu.
Podpora pro roli ohně v tomto přechodu pochází ze spárovaných makrouhlových záznamů vrtných jader a přítok dřevěného uhlí z centrální pánve (MAL05-1B/1C) se obecně přibližně zvýšil.175 karet.Mezi nimi přibližně následuje velké množství vrcholů.Po 135 a 175 ka a 85 a 100 ka se hladina jezera obnovila, ale lesní a druhová bohatost se neobnovila (doplňkový text, obrázek 2 a obrázek S5).Vztah mezi přítokem dřevěného uhlí a magnetickou susceptibilitou jezerních sedimentů může také vykazovat vzorce dlouhodobé historie požárů (33).Použijte data z Lyons et al.(34) Jezero Malawi pokračovalo v erozi spálené krajiny po 85 ka, což implikuje pozitivní korelaci (Spearmanovo Rs = 0,2542 a P = 0,0002; tabulka S7), zatímco starší sedimenty vykazují opačný vztah (Rs = -0,2509 a P < 0,0001).V severní pánvi má kratší jádro MAL05-2A nejhlubší datovací kotevní bod a nejmladší tuf Toba má ~74 až 75 ka (35).Přestože postrádá dlouhodobější perspektivu, dostává vstupy přímo z povodí, odkud pocházejí archeologická data.Záznamy o dřevěném uhlí v severní pánvi ukazují, že od označení kryptotefry Toba se vstup terigenního dřevěného uhlí neustále zvyšoval v období, kdy jsou archeologické důkazy nejběžnější (obrázek 2B).
Důkazy o požárech způsobených člověkem mohou odrážet záměrné použití v krajinném měřítku, rozšířené populace způsobující více nebo větší vznícení na místě, změnu dostupnosti paliva těžbou podrostových lesů nebo kombinaci těchto činností.Moderní lovci-sběrači používají oheň k aktivní změně odměn za hledání potravy (2).Jejich aktivity zvyšují početnost kořisti, udržují mozaikovou krajinu a zvyšují tepelnou diverzitu a heterogenitu sukcesních stádií (13).Oheň je také důležitý pro činnosti na místě, jako je topení, vaření, obrana a socializace (14).I malé rozdíly v rozmístění palby mimo přirozené údery blesku mohou změnit vzorce sukcese lesa, dostupnost paliva a sezónnost palby.Snížení stromové pokrývky a podrostových stromů s největší pravděpodobností zvýší erozi a ztráta druhové diverzity v této oblasti úzce souvisí se ztrátou afrických horských lesních společenství (25).
V archeologických záznamech před zahájením MSA byla lidská kontrola ohně dobře zavedena (15), ale jeho použití jako nástroje správy krajiny bylo zaznamenáno pouze v několika paleolitických kontextech.Patří mezi ně asi v Austrálii.40 ka (36), Highland Nová Guinea.45 ka (37) mírová smlouva.50 ka jeskyně Niah (38) v nížině Borneo.V Americe, když lidé poprvé vstoupili do těchto ekosystémů, zejména v posledních 20 ka (16), bylo umělé zapálení považováno za hlavní faktor rekonfigurace rostlinných a živočišných společenstev.Tyto závěry musí být založeny na relevantních důkazech, ale v případě přímého překrývání archeologických, geologických, geomorfologických a paleoenvironmentálních dat byl argument kauzality posílen.Ačkoli údaje o mořském jádru pobřežních vod Afriky již dříve poskytly důkazy o změnách požárů v minulosti asi 400 ka (9), zde poskytujeme důkazy o lidském vlivu z příslušných souborů archeologických, paleoenvironmentálních a geomorfologických dat.
Identifikace požárů způsobených člověkem v paleoenvironmentálních záznamech vyžaduje důkazy o požárních aktivitách a časových nebo prostorových změnách vegetace, které prokazují, že tyto změny nelze předpovídat pouze klimatickými parametry a časovým/prostorovým překrýváním mezi změnami podmínek požáru a změnami v lidském organismu. záznamy (29) Zde se objevily první důkazy o rozsáhlé okupaci MSA a tvorbě aluviálních vějířů v povodí jezera Malawi přibližně na začátku velké reorganizace regionální vegetace.85 karet.Hojnost dřevěného uhlí v jádře MAL05-1B/1C odráží regionální trend produkce a ukládání dřevěného uhlí, přibližně 150 ka ve srovnání se zbytkem 636 ka záznamu (obrázky S5, S9 a S10).Tento přechod ukazuje důležitý příspěvek ohně k utváření složení ekosystému, který nelze vysvětlit pouze klimatem.V situacích přirozeného požáru k vznícení blesku obvykle dochází na konci období sucha (39).Pokud je však palivo dostatečně suché, může kdykoli dojít ke vznícení umělých požárů.V měřítku scény mohou lidé průběžně měnit oheň sbíráním dříví zpod lesa.Konečným výsledkem jakéhokoli typu požáru způsobeného člověkem je, že má potenciál způsobit větší spotřebu dřevní vegetace, trvající po celý rok a ve všech měřítcích.
V Jižní Africe se již v roce 164 ka (12) používal oheň k tepelnému zpracování nástrojových kamenů.Již v roce 170 ka (40) se oheň používal jako nástroj k vaření škrobových hlíz, přičemž se v dávných dobách plně využíval oheň.Krajina náchylná k prosperujícím zdrojům (41).Krajinné požáry zmenšují stromový pokryv a jsou důležitým nástrojem pro zachování prostředí pastvin a lesních ploch, které jsou určujícími prvky ekosystémů zprostředkovaných člověkem (13).Je-li účelem změny vegetace nebo chování kořisti zvýšit pálení způsobené člověkem, pak toto chování představuje nárůst složitosti ovládání a rozšiřování ohně raně moderními lidmi ve srovnání s ranými lidmi a ukazuje, že náš vztah k ohni prošel určitými změnami. posun ve vzájemné závislosti (7).Naše analýza poskytuje další způsob, jak pochopit změny v používání ohně lidmi v pozdním pleistocénu a dopad těchto změn na jejich krajinu a životní prostředí.
Rozšíření aluviálních vějířů pozdních čtvrtohor v oblasti Karonga může být způsobeno změnami v sezónním cyklu spalování za podmínek vyšších než průměrných srážek, což vede ke zvýšené erozi svahu.Mechanismem tohoto jevu může být odezva povodí vyvolaná poruchou způsobenou požárem, zesílená a trvalá eroze horní části povodí a expanze aluviálních vějířů v podhorském prostředí poblíž jezera Malawi.Tyto reakce mohou zahrnovat změnu vlastností půdy ke snížení propustnosti, snížení drsnosti povrchu a zvýšení odtoku v důsledku kombinace podmínek s vysokými srážkami a sníženého stromového pokryvu (42).Dostupnost usazenin se zpočátku zlepšuje odlupováním krycího materiálu a časem může dojít ke snížení pevnosti půdy vlivem zahřívání a snížení pevnosti kořenů.Odlupování ornice zvyšuje tok sedimentu, který se přizpůsobuje vějířovité akumulaci po proudu a urychluje tvorbu červené půdy na vějířovitém tvaru.
Reakce krajiny na měnící se podmínky požáru může ovlivnit mnoho faktorů, z nichž většina působí během krátké doby (42–44).Signál, který zde spojujeme, je zřejmý v časovém měřítku tisíciletí.Analýza a modely vývoje krajiny ukazují, že s narušením vegetace způsobeným opakovanými lesními požáry se míra denudace významně změnila v časovém měřítku tisíciletí (45, 46).Nedostatek regionálních fosilních záznamů, které se shodují s pozorovanými změnami v záznamech dřevěného uhlí a vegetace, brání rekonstrukci účinků lidského chování a změn prostředí na složení společenstev býložravců.Nicméně velcí býložravci, kteří obývají více otevřené krajiny, hrají roli v jejich udržování a prevenci invaze dřevin (47).Důkazy o změnách v různých složkách životního prostředí by neměly být očekávány současně, ale měly by být chápány jako série kumulativních vlivů, které se mohou vyskytovat po dlouhou dobu (11).Pomocí metody klimatické anomálie (29) považujeme lidskou činnost za klíčový hnací faktor při utváření krajiny severního Malawi během pozdního pleistocénu.Tyto účinky však mohou být založeny na dřívějším, méně zřejmém dědictví interakcí mezi člověkem a životním prostředím.Vrchol dřevěného uhlí, který se objevil v paleoenvironmentálních záznamech před nejstarším archeologickým datem, může obsahovat antropogenní složku, která nezpůsobuje stejné změny ekologického systému, jaké byly zaznamenány později, a nezahrnuje ložiska, která jsou dostatečná k tomu, aby s jistotou ukazovala lidské zaměstnání.
Krátká jádra sedimentů, jako jsou jádra z přilehlé jezerní pánve Masoko v Tanzanii nebo kratší jádra sedimentů v jezeře Malawi, ukazují, že relativní množství pylu trav a lesních taxonů se změnilo, což je připisováno posledních 45 let.Přirozená změna klimatu ka (48-50).Avšak pouze dlouhodobější pozorování pylového záznamu jezera Malawi > 600 ka, spolu s odvěkou archeologickou krajinou vedle něj, je možné pochopit klima, vegetaci, dřevěné uhlí a lidské aktivity.Ačkoli se lidé pravděpodobně objeví v severní části povodí jezera Malawi před 85 ka, asi 85 ka, zejména po 70 ka, naznačuje, že oblast je atraktivní pro lidské obydlí po skončení posledního období velkého sucha.V této době je nové nebo intenzivnější/častější používání ohně lidmi zjevně kombinováno s přirozenou změnou klimatu, aby se rekonstruoval ekologický vztah> 550-ka, a nakonec se vytvořila raná předzemědělská umělá krajina (obrázek 4).Na rozdíl od dřívějších období zachovává sedimentární povaha krajiny lokalitu MSA, která je funkcí rekurzivního vztahu mezi prostředím (distribuce zdrojů), chováním člověka (vzorce aktivity) a aktivací ventilátorů (depozice/pohřebiště).
(A) O.400 ka: Nelze detekovat žádné lidské bytosti.Vlhké podmínky jsou podobné jako dnes a hladina jezera je vysoká.Různorodý, nehořlavý stromový kryt.(B) Asi 100 ka: Neexistuje žádný archeologický záznam, ale přítomnost lidí může být zjištěna přílivem dřevěného uhlí.V suchých povodích se vyskytují extrémně suché podmínky.Podloží je obecně odkryté a povrchové sedimenty jsou omezené.(C) Asi 85 až 60 ka: Hladina vody v jezeře se zvyšuje s nárůstem srážek.Existenci lidských bytostí lze odhalit archeologií po 92 ka a po 70 ka bude následovat vypalování vrchovin a expanze aluviálních vějířů.Vznikl méně rozmanitý, ohnivzdorný vegetační systém.(D) Asi 40 až 20 ka: Environmentální přísun dřevěného uhlí v severní pánvi se zvýšil.Formace aluviálních fanoušků pokračovala, ale v závěru této periody začala slábnout.Ve srovnání s předchozím rekordem 636 ka zůstává hladina jezera vysoká a stabilní.
Antropocén představuje akumulaci chování při budování výklenků vyvíjené po tisíce let a jeho rozsah je jedinečný pro moderní Homo sapiens (1, 51).V moderním kontextu, se zavedením zemědělství, člověkem vytvořená krajina nadále existuje a zintenzivňuje se, ale jde spíše o rozšíření vzorů vytvořených během pleistocénu, než o přerušení (52).Údaje ze severního Malawi ukazují, že období ekologického přechodu může být prodloužené, komplikované a opakující se.Tato škála transformace odráží komplexní ekologické znalosti raně moderních lidí a ilustruje jejich transformaci na náš dnešní celosvětově dominantní druh.
Podle protokolu popsaného Thompsonem et al. průzkum na místě a zaznamenávání artefaktů a charakteristik dlažebních kostek na zkoumané ploše.(53).Umístění zkušební jámy a hloubení hlavního místa včetně mikromorfologie a odběru fytolitu se řídilo protokolem popsaným Thompsonem et al.(18) a Wright a kol.(19).Naše mapa geografického informačního systému (GIS) založená na mapě geologického průzkumu Malawi v regionu ukazuje jasnou korelaci mezi Chitimwe Beds a archeologickými nalezišti (obrázek S1).Interval mezi geologickými a archeologickými zkušebními jámami v oblasti Karonga má zachytit nejširší reprezentativní vzorek (obr. S2).Geomorfologie, geologické stáří a archeologické průzkumy Karongy zahrnují čtyři hlavní metody terénního průzkumu: pěší průzkumy, archeologické zkušební jámy, geologické zkušební jámy a podrobné vykopávky.Společně tyto techniky umožňují odběr vzorků z hlavní expozice lože Chitimwe na severu, střední a jižní části Karongy (obrázek S3).
Vyšetřování a zaznamenávání artefaktů a dlažebních prvků na ploše pro pěší se řídilo protokolem popsaným Thompsonem et al.(53).Tento přístup má dva hlavní cíle.Prvním je identifikovat místa, kde byly kulturní památky erodovány, a poté na tato místa umístit archeologické zkušební jámy, aby se obnovily kulturní památky in situ ze zasypaného prostředí.Druhým cílem je formálně zaznamenat distribuci artefaktů, jejich charakteristiky a jejich vztah ke zdroji blízkých kamenných materiálů (53).V této práci tříčlenný tým ušel ve vzdálenosti 2 až 3 metry celkem 147,5 lineárních kilometrů, přičemž prošel většinu zakreslených lůžek Chitimwe (tabulka S6).
Práce se nejprve zaměřila na Chitimwe Beds, aby se maximalizovaly vzorky pozorovaných artefaktů, a za druhé se zaměřila na dlouhé lineární úseky od břehu jezera po vysočiny, které protínají různé sedimentární jednotky.To potvrzuje klíčové pozorování, že artefakty nacházející se mezi západní vysočinou a břehem jezera se týkají pouze dna Chitimwe nebo novějších sedimentů pozdního pleistocénu a holocénu.Artefakty nalezené v jiných nalezištích jsou mimo lokalitu, přemístěny z jiných míst v krajině, jak je patrné z jejich hojnosti, velikosti a stupně zvětrávání.
Archeologická zkušební jáma na místě a výkop hlavního místa, včetně mikromorfologie a odběru fytolitu, se řídily protokolem popsaným Thompsonem et al.(18, 54) a Wright a kol.(19, 55).Hlavním účelem je pochopit podzemní distribuci artefaktů a vějířovitých sedimentů ve větší krajině.Artefakty jsou obvykle pohřbeny hluboko na všech místech v Chitimwe Beds, kromě okrajů, kde eroze začala odstraňovat horní část sedimentu.Během neformálního vyšetřování prošli dva lidé kolem postelí Chitimwe, které byly zobrazeny jako mapové prvky na geologické mapě vlády Malawi.Když tito lidé narazili na ramena sedimentu Chitimwe Bed, začali chodit podél okraje, kde mohli pozorovat artefakty erodované ze sedimentu.Mírným nakloněním výkopů směrem nahoru (3 až 8 m) od aktivně erodujících artefaktů může výkop odhalit jejich polohu in-situ vzhledem k sedimentu, který je obsahuje, bez potřeby rozsáhlého bočního výkopu.Testovací jámy jsou umístěny tak, aby byly 200 až 300 metrů od další nejbližší jámy, čímž se zachycují změny v sedimentu lože Chitimwe a artefakty, které obsahuje.V některých případech zkušební jáma odhalila místo, které se později stalo místem výkopů v plném rozsahu.
Všechny zkušební jámy začínají čtvercem 1 × 2 m, směřují na sever-jih a jsou hloubeny v libovolných jednotkách po 20 cm, pokud se výrazně nezmění barva, textura nebo obsah sedimentu.Zaznamenejte sedimentologii a půdní vlastnosti všech vytěžených sedimentů, které rovnoměrně projdou 5 mm suchým sítem.Pokud hloubka uložení nadále překračuje 0,8 až 1 m, přestaňte kopat v jednom ze dvou metrů čtverečních a pokračujte v kopání ve druhém, čímž vytvoříte „schod“, abyste mohli bezpečně vstoupit do hlubších vrstev.Poté pokračujte v ražbě, dokud nedosáhnete skalního podloží, nejméně 40 cm archeologicky sterilních sedimentů je pod koncentrací artefaktů, nebo se ražba stane příliš nebezpečnou (hlubokou), aby mohla pokračovat.V některých případech musí hloubka uložení rozšířit zkušební jámu na třetí metr čtvereční a vstoupit do výkopu ve dvou krocích.
Geologické zkušební jámy již dříve prokázaly, že se lůžka Chitimwe často objevují na geologických mapách kvůli své výrazné červené barvě.Pokud zahrnují rozsáhlé toky a říční sedimenty a aluviální vějířové sedimenty, nevypadají vždy červeně (19).Geologie Zkušební jáma byla vyhloubena jako jednoduchá jáma určená k odstranění smíšených svrchních sedimentů a odhalení podzemních vrstev sedimentů.Je to nutné, protože koryto Chitimwe je erodováno do parabolického svahu a na svahu jsou propadlé sedimenty, které obvykle netvoří jasné přírodní části nebo zářezy.Tyto vykopávky proto probíhaly buď na vrcholu koryta Chitimwe, pravděpodobně došlo k podzemnímu kontaktu mezi korytem Chitimwe a pliocénním korytem Chiwondo níže, nebo k nim došlo tam, kde bylo potřeba datovat sedimenty říční terasy (55).
Rozsáhlé archeologické vykopávky se provádějí v místech, která slibují velké množství in-situ kamenných nástrojových sestav, obvykle založených na zkušebních jámách nebo na místech, kde je vidět velké množství kulturních památek erodujících ze svahu.Hlavní vytěžené kulturní památky byly získány ze sedimentárních jednotek vyhloubených samostatně ve čtverci 1 × 1 m.Pokud je hustota artefaktů vysoká, je rycí jednotkou výlevka 10 nebo 5 cm.Všechny kamenné výrobky, fosilní kosti a okry byly kresleny během každého většího výkopu a není zde žádné omezení velikosti.Velikost obrazovky je 5 mm.Pokud jsou během procesu vykopávky objeveny kulturní památky, bude jim přiděleno jedinečné číslo objevu nákresu s čárovým kódem a čísla objevů ve stejné sérii budou přiřazena filtrovaným objevům.Kulturní památky jsou označeny permanentním inkoustem, vloženy do sáčků se vzorovými štítky a zabaleny spolu s dalšími kulturními památkami ze stejného prostředí.Po analýze jsou všechny kulturní památky uloženy v Kulturním a muzejním centru Karonga.
Všechny výkopy jsou prováděny podle přírodních vrstev.Ty jsou rozděleny na výběžky a tloušťka výběžků závisí na hustotě artefaktu (pokud je například hustota artefaktů nízká, tloušťka výběžků bude vysoká).Data na pozadí (například vlastnosti sedimentu, vztahy na pozadí a pozorování interference a hustoty artefaktů) se zaznamenávají do databáze Accessu.Všechna data souřadnic (například nálezy nakreslené v segmentech, nadmořská výška kontextu, hranaté rohy a vzorky) jsou založeny na souřadnicích Universal Transverse Mercator (UTM) (WGS 1984, Zone 36S).Na hlavním místě jsou všechny body zaznamenávány pomocí 5″ totální stanice Nikon Nivo řady C, která je postavena na místní síti co nejblíže severně od UTM.Umístění severozápadního rohu každého místa výkopu a umístění každého místa výkopu Množství sedimentu je uvedeno v tabulce S5.
Část sedimentologických a půdních charakteristik všech vytěžených jednotek byla zaznamenána pomocí programu United States Agricultural Part Class Program (56).Sedimentární jednotky jsou specifikovány na základě zrnitosti, hranatosti a charakteristik lože.Všimněte si abnormálních inkluzí a poruch spojených s jednotkou sedimentu.Vývoj půdy je dán akumulací seskvioxidu nebo uhličitanu v podzemní půdě.Často je také zaznamenáno podzemní zvětrávání (např. redox, tvorba zbytkových manganových uzlů).
Místo odběru vzorků OSL je určeno na základě odhadu, která facie může poskytnout nejspolehlivější odhad stáří uložení sedimentů.V místě odběru vzorků byly vykopány příkopy, aby se obnažila autentická sedimentární vrstva.Odeberte všechny vzorky použité pro datování OSL vložením neprůhledné ocelové trubice (asi 4 cm v průměru a asi 25 cm na délku) do profilu sedimentu.
OSL datování měří velikost skupiny zachycených elektronů v krystalech (jako je křemen nebo živec) v důsledku vystavení ionizujícímu záření.Většina tohoto záření pochází z rozpadu radioaktivních izotopů v prostředí a malé množství dalších složek se v tropických zeměpisných šířkách objevuje ve formě kosmického záření.Zachycené elektrony se uvolňují při vystavení krystalu světlu, ke kterému dochází při transportu (nulování) nebo v laboratoři, kde k osvětlení dochází na senzoru, který dokáže detekovat fotony (například fotonásobič nebo kamera s nabitým spojovací zařízení) Spodní část emituje, když se elektron vrátí do základního stavu.Částice křemene o velikosti mezi 150 a 250 μm se oddělí proséváním, ošetřením kyselinou a separací podle hustoty a použijí se jako malé alikvoty (<100 částic) namontované na povrchu hliníkové desky nebo vyvrtané do jamky 300 x 300 mm. Částice se analyzují na hliníkové pánvi.Skrytá dávka se obvykle odhaduje pomocí jedné alikvotní metody regenerace (57).Kromě posouzení radiační dávky přijaté zrny vyžaduje datování OSL také odhad dávkového příkonu měřením koncentrace radionuklidů v sedimentu odebraného vzorku pomocí gama spektroskopie nebo analýzy aktivace neutronů a určení referenčního vzorku kosmické dávky Umístění a hloubka pohřbení.Konečné určení stáří se dosáhne vydělením pohřební dávky dávkovým příkonem.Pokud však dojde ke změně v dávce měřené jedním zrnem nebo skupinou zrn, je zapotřebí statistický model pro určení vhodné skryté dávky, která se má použít.Skrytá dávka je zde vypočítána pomocí modelu centrální éry, v případě datování jednotlivých alikvotů, nebo v případě datování jednotlivých částic pomocí modelu konečné směsi (58).
Pro tuto studii provedly analýzu OSL tři nezávislé laboratoře.Podrobné jednotlivé metody pro každou laboratoř jsou uvedeny níže.Obecně používáme metodu regenerativní dávky k aplikaci datování OSL na malé alikvoty (desítky zrn) namísto použití analýzy jednotlivých zrn.Je to proto, že během experimentu s regenerativním růstem je míra obnovy malého vzorku nízká (<2 %) a signál OSL není nasycený na přirozené úrovni signálu.Hlavním podkladem pro toto hodnocení je mezilaboratorní konzistence stanovení stáří, konzistence výsledků v rámci a mezi testovanými stratigrafickými profily a konzistence s geomorfologickou interpretací stáří 14C karbonátových hornin.Každá laboratoř vyhodnotila nebo zavedla dohodu o jednom zrnu, ale nezávisle rozhodla, že není vhodná pro použití v této studii.Podrobné metody a protokoly analýzy, kterými se každá laboratoř řídí, jsou uvedeny v doplňkových materiálech a metodách.
Kamenné artefakty získané z kontrolovaných vykopávek (BRU-I; CHA-I, CHA-II a CHA-III; MGD-I, MGD-II a MGD-III; a SS-I) jsou založeny na metrickém systému a kvalitě vlastnosti.Změřte hmotnost a maximální velikost každého obrobku (pomocí digitální váhy změřte hmotnost 0,1 g; pomocí digitálního posuvného měřítka Mitutoyo změřte všechny rozměry 0,01 mm).Všechny kulturní památky jsou také klasifikovány podle surovin (křemen, křemenec, pazourek atd.), zrnitosti (jemné, střední, hrubé), stejnoměrnosti zrnitosti, barvy, typu kůry a pokrytí, zvětrávání/zaoblení hran a technické kvality (úplné nebo fragmentované) Jádra nebo vločky, vločky/rohové kusy, kladivové kameny, granáty a další).
Jádro se měří podél jeho maximální délky;maximální šířka;šířka je 15 %, 50 % a 85 % délky;maximální tloušťka;tloušťka je 15 %, 50 % a 85 % délky.Dále byla provedena měření pro hodnocení objemových vlastností jádra hemisférických tkání (radiální a Levallois).Jak intaktní, tak zlomená jádra jsou klasifikována podle metody resetování (jedna platforma nebo multiplatformní, radiální, Levallois atd.) a vločkovité jizvy se počítají při ≥15 mm a ≥20 % délky jádra.Jádra s 5 nebo méně 15 mm jizvami jsou klasifikována jako „náhodná“.Zaznamená se kortikální pokrytí celého povrchu jádra a relativní kortikální pokrytí každé strany se zaznamená na jádro hemisférické tkáně.
List se měří podél své maximální délky;maximální šířka;šířka je 15 %, 50 % a 85 % délky;maximální tloušťka;tloušťka je 15 %, 50 % a 85 % délky.Fragmenty popište podle zbývajících částí (proximální, střední, distální, štěpený vpravo a štěpený vlevo).Prodloužení se vypočítá vydělením maximální délky maximální šířkou.Změřte šířku, tloušťku a úhel vnější platformy neporušeného řezu a fragmentů proximálního řezu a klasifikujte platformy podle stupně přípravy.Zaznamenejte kortikální pokrytí a umístění na všech řezech a fragmentech.Distální okraje jsou klasifikovány podle typu zakončení (pero, pant a horní vidlice).Na kompletním řezu zaznamenejte počet a směr jizvy na předchozím řezu.Pokud se setkáte, zaznamenejte polohu modifikace a invazivitu v souladu s protokolem stanoveným Clarksonem (59).Pro většinu kombinací výkopů byly zahájeny plány renovace s cílem vyhodnotit metody obnovy a integritu uložení na místě.
Kamenné artefakty získané ze zkušebních jam (CS-TP1-21, SS-TP1-16 a NGA-TP1-8) jsou popsány podle jednoduššího schématu než řízená ražba.Pro každý artefakt byly zaznamenány následující charakteristiky: surovina, velikost částic, pokrytí kůry, třída velikosti, zvětrávání/poškození hran, technické komponenty a zachování fragmentů.Zaznamenají se popisné poznámky pro diagnostické vlastnosti vloček a jader.
Z odkrytých úseků ve výkopech a geologických příkopech byly vyřezány kompletní bloky sedimentu.Tyto kameny byly na místě fixovány sádrovými obvazy nebo toaletním papírem a balicí páskou a poté převezeny do Geologické archeologické laboratoře Univerzity v Tubingenu v Německu.Tam se vzorek suší při 40 °C po dobu alespoň 24 hodin.Poté se vytvrzují ve vakuu za použití směsi nepodporované polyesterové pryskyřice a styrenu v poměru 7:3.Jako katalyzátor se používá methylethylketonperoxid, směs pryskyřice a styrenu (3 až 5 ml/l).Jakmile pryskyřičná směs zgelovatí, zahřejte vzorek na 40 °C po dobu alespoň 24 hodin, aby směs zcela vytvrdla.Vytvrzený vzorek nařežte pilou na dlaždice na kousky 6 × 9 cm, nalepte je na podložní sklíčko a rozdrťte na tloušťku 30 μm.Výsledné řezy byly skenovány pomocí plochého skeneru a analyzovány pomocí rovinně polarizovaného světla, křížově polarizovaného světla, šikmého dopadajícího světla a modré fluorescence pouhým okem a zvětšením (50 až 200).Terminologie a popis tenkých řezů se řídí pokyny publikovanými Stoopsem (60) a Courtym et al.(61).Půdotvorné karbonátové noduly odebrané z hloubky > 80 cm se rozřežou na polovinu, takže polovinu lze impregnovat a zpracovat na tenké plátky (4,5 × 2,6 cm) pomocí standardního stereomikroskopu a petrografického mikroskopu a katodoluminiscenčního mikroskopu (CL) Výzkumný mikroskop .Kontrola karbonátových typů je velmi opatrná, protože tvorba půdotvorného karbonátu souvisí se stabilním povrchem, zatímco tvorba karbonátu podzemní vody je nezávislá na povrchu nebo půdě.
Vzorky byly navrtány z povrchu řezu půdotvorných karbonátových nodulů a rozpůleny pro různé analýzy.FS použila ke studiu tenkých řezů standardní stereo a petrografické mikroskopy Pracovní skupiny pro geoarcheologii a mikroskop CL Pracovní skupiny pro experimentální mineralogii, které se oba nacházejí v Tübingenu v Německu.Dílčí vzorky radiokarbonového datování byly vyvrtány pomocí přesných vrtáků z určené oblasti staré přibližně 100 let.Druhá polovina nodulů má průměr 3 mm, aby se předešlo oblastem s pozdní rekrystalizací, bohatými minerálními inkluzemi nebo velkými změnami velikosti krystalů kalcitu.Stejný protokol nelze použít pro vzorky MEM-5038, MEM-5035 a MEM-5055 A.Tyto vzorky jsou vybírány z volných vzorků sedimentu a jsou příliš malé na to, aby byly rozříznuty na polovinu pro tenké řezy.Byly však provedeny studie na tenkém řezu na odpovídajících mikromorfologických vzorcích sousedních sedimentů (včetně karbonátových nodulů).
Odeslali jsme vzorky datování 14C do Centra pro aplikovaný výzkum izotopů (CAIS) na University of Georgia, Athens, USA.Vzorek uhličitanu reaguje se 100% kyselinou fosforečnou v evakuované reakční nádobě za vzniku CO2.Nízkoteplotní čištění vzorků CO2 z jiných reakčních produktů a katalytická konverze na grafit.Poměr grafitu 14C/13C byl měřen pomocí hmotnostního spektrometru s urychlovačem 0,5-MeV.Porovnejte poměr vzorků s poměrem naměřeným se standardem kyseliny šťavelové I (NBS SRM 4990).Jako pozadí je použit kararský mramor (IAEA C1) a jako sekundární standard je použit travertin (IAEA C2).Výsledek je vyjádřen jako procento moderního uhlíku a citované nekalibrované datum je uvedeno v radiokarbonových letech (BP roky) před rokem 1950 s použitím poločasu 14C 5568 let.Chyba se uvádí jako 1-σ a odráží statistickou a experimentální chybu.Na základě hodnoty δ13C naměřené hmotnostní spektrometrií s poměrem izotopů oznámil C. Wissing z Biogeologické laboratoře v Tubingenu v Německu datum izotopové frakcionace, s výjimkou UGAMS-35944r měřeného v CAIS.Vzorek 6887B byl analyzován v duplikátech.Chcete-li to provést, vyvrtejte druhý dílčí vzorek z uzlíku (UGAMS-35944r) z oblasti vzorkování vyznačené na řezné ploše.Kalibrační křivka INTCAL20 (tabulka S4) (62) aplikovaná na jižní polokouli byla použita ke korekci atmosférické frakcionace všech vzorků na 14C až 2-σ.