O Homo sapiens moderno participou nunha gran cantidade de transformacións dos ecosistemas, pero é difícil detectar a orixe ou as primeiras consecuencias destes comportamentos.Os datos de arqueoloxía, xeocronoloxía, xeomorfoloxía e paleoambientais do norte de Malawi documentan a relación cambiante entre a presenza de forrajeadores, a organización do ecosistema e a formación de abanos aluviais no Pleistoceno tardío.Despois aproximadamente do século XX, formouse un denso sistema de artefactos mesolíticos e abanos aluviais.Hai 92.000 anos, no medio paleoecolóxico, non había ningún análogo no rexistro anterior de 500.000 anos.Os datos arqueolóxicos e as principais análises de coordenadas mostran que os primeiros incendios provocados polo home relaxaron as restricións estacionais sobre a ignición, afectando á composición da vexetación e á erosión.Isto, combinado cos cambios de precipitación impulsados ​​polo clima, levou finalmente a unha transición ecolóxica á paisaxe artificial pre-agrícola.
Os humanos modernos son poderosos promotores da transformación dos ecosistemas.Durante miles de anos, cambiaron o ambiente de forma extensiva e intencionada, provocando un debate sobre cando e como xurdiu o primeiro ecosistema dominado polos humanos (1).Cada vez son máis as evidencias arqueolóxicas e etnográficas que amosan que existe un gran número de interaccións recursivas entre os recolectores e o seu medio, o que indica que estes comportamentos son a base da evolución da nosa especie (2-4).Os datos fósiles e xenéticos indican que o Homo sapiens existía en África hai aproximadamente 315.000 anos (p.Os datos arqueolóxicos mostran que a complexidade dos comportamentos que ocorren en todo o continente aumentou significativamente no pasado aproximadamente entre 300 e 200 ka.Fin do Pleistoceno (Chibanian) (5).Desde a nosa aparición como especie, os humanos comezamos a depender da innovación tecnolóxica, dos arranxos estacionais e da complexa cooperación social para prosperar.Estes atributos permítennos aproveitar ambientes e recursos antes deshabitados ou extremos, polo que hoxe en día os humanos somos a única especie animal panglobal (6).O lume xogou un papel fundamental nesta transformación (7).
Os modelos biolóxicos indican que a adaptabilidade aos alimentos cocidos remóntase a polo menos 2 millóns de anos atrás, pero non foi ata finais do Pleistoceno Medio cando apareceron as evidencias arqueolóxicas convencionais do control do lume (8).O núcleo oceánico con rexistros de po dunha gran área do continente africano mostra que nos últimos millóns de anos, o pico de carbono elemental apareceu despois duns 400 ka, principalmente durante a transición do período interglacial ao glaciar, pero tamén se produciu durante o Holoceno (9).Isto demostra que antes duns 400 ka, os incendios na África subsahariana non eran comúns e as contribucións humanas foron significativas no Holoceno (9).O lume é unha ferramenta empregada polos gandeiros durante todo o Holoceno para cultivar e manter os pastos (10).Porén, detectar o trasfondo e o impacto ecolóxico do uso do lume por cazadores-recolectores no Pleistoceno temperán é máis complicado (11).
O lume chámase ferramenta de enxeñaría para a manipulación de recursos tanto en etnografía como en arqueoloxía, incluíndo a mellora do rendemento dos medios de vida ou a modificación das materias primas.Estas actividades adoitan estar relacionadas coa planificación pública e requiren moito coñecemento ecolóxico (2, 12, 13).Os incendios a escala paisaxística permiten aos cazadores-recolectores afastar as presas, controlar as pragas e aumentar a produtividade do hábitat (2).O lume no lugar promove a cociña, a calefacción, a defensa dos depredadores e a cohesión social (14).Porén, a medida en que os lumes cazadores-recolectores poden reconfigurar os compoñentes da paisaxe, como a estrutura da comunidade ecolóxica e a topografía, é moi ambigua (15, 16).
Sen datos arqueolóxicos e xeomorfolóxicos desactualizados e rexistros ambientais continuos de múltiples lugares, é problemático comprender o desenvolvemento dos cambios ecolóxicos inducidos polo home.Os rexistros de depósitos de lagos a longo prazo do Gran Val do Rift no sur de África, combinados con rexistros arqueolóxicos antigos na zona, fan que sexa un lugar para investigar os impactos ecolóxicos causados ​​polo Pleistoceno.Aquí, informamos sobre a arqueoloxía e xeomorfoloxía dunha extensa paisaxe da Idade de Pedra no centro-sur de África.Despois, relacionámolo con datos paleoambientais que abarcan > 600 ka para determinar a evidencia de acoplamento máis antiga do comportamento humano e a transformación do ecosistema no contexto dos incendios provocados polo home.
Proporcionamos un límite de idade previamente non declarado para o leito de Chitimwe no distrito de Karonga, situado no extremo norte da parte norte de Malawi, no val do Rift africano meridional (Figura 1) (17).Estes leitos están compostos por abanos aluviais de solo vermello e sedimentos fluviais, que abarcan uns 83 quilómetros cadrados, que conteñen millóns de produtos pétreos, pero non se conservan restos orgánicos, como ósos (Texto complementario) (18).Os nosos datos de luz excitada ópticamente (OSL) do rexistro da Terra (Figura 2 e Táboas S1 a S3) modificaron a idade do leito de Chitimwe ao Pleistoceno tardío, e a idade máis antiga de activación do ventilador aluvial e enterramento da idade de pedra é duns 92 ka. 18, 19).A capa aluvial e fluvial de Chitimwe cobre os lagos e ríos da capa de Chiwondo do Plioceno-Pleistoceno desde unha disconformidade de ángulo baixo (17).Estes depósitos sitúanse na cuña de falla ao longo da beira do lago.A súa configuración indica a interacción entre as flutuacións do nivel do lago e as fallas activas que se estenden ata o Plioceno (17).Aínda que a acción tectónica puido afectar durante moito tempo á topografía rexional e á vertente peamontana, a actividade de fallas nesta zona puido diminuír dende o Pleistoceno Medio (20).Despois de ~ 800 ka e ata pouco despois de 100 ka, a hidroloxía do lago Malawi é impulsada principalmente polo clima (21).Polo tanto, ningunha delas é a única explicación para a formación de abanos aluviais no Pleistoceno Tardío (22).
(A) A localización da estación africana en relación coa precipitación moderna (asterisco);o azul é máis húmido e o vermello máis seco (73);o cadro da esquerda mostra o lago Malawi e as áreas circundantes MAL05-2A e MAL05-1B. A localización do núcleo /1C (punto morado), onde a zona de Karonga se destaca como un contorno verde e a localización do leito de Luchamange. como unha caixa branca.(B) A parte norte da conca de Malawi, que mostra a topografía de sombra en relación ao núcleo MAL05-2A, o leito de Chitimwe restante (parche marrón) e a localización da escavación do Proxecto Mesolítico Temprano de Malawi (MEMSAP) (punto amarelo);CHA, Chaminade;MGD, a aldea de Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara Sur;VIN, imaxe da biblioteca literaria;WW, Beluga.
Idade central OSL (liña vermella) e intervalo de erro de 1-σ (25% gris), todas as idades OSL relacionadas coa aparición de artefactos in situ en Karonga.Os datos da idade en relación aos últimos 125 ka mostran (A) estimacións da densidade do grano de todas as idades de OSL a partir de sedimentos de abanicos aluviais, indicando a acumulación de abanicos sedimentarios/aluviais (cian) e a reconstrución do nivel da auga do lago baseada nos valores característicos da análise de compoñentes principais (PCA). fósiles e minerais autíxenos (21) (azul) do núcleo MAL05-1B/1C.(B) Do núcleo MAL05-1B/1C (negro, un valor próximo a 7000 cun asterisco) e do núcleo MAL05-2A (gris), os recontos de carbono macromolecular por gramo normalizados pola velocidade de sedimentación.(C) Índice de riqueza de especies de Margalef (Dmg) a partir de pole fósil de núcleo MAL05-1B/1C.(D) Porcentaxe de pole fósil de Compositae, bosque de miombo e Olea europaea, e (E) Porcentaxe de pole fósil de Poaceae e Podocarpus.Todos os datos do pole son do núcleo MAL05-1B/1C.Os números da parte superior refírense ás mostras individuais de OSL detalladas nas táboas S1 a S3.A diferenza na dispoñibilidade e resolución de datos débese a diferentes intervalos de mostraxe e dispoñibilidade de material no núcleo.A figura S9 mostra dous macro rexistros de carbono convertidos en puntuacións z.
(Chitimwe) A estabilidade paisaxística despois da formación de abanos indícase pola formación de solo vermello e carbonatos formadores de solo, que cobren os sedimentos en forma de abano de toda a área de estudo (texto complementario e táboa S4).A formación de abanos aluviais do Pleistoceno tardío na conca do lago Malawi non se limita á área de Karonga.A uns 320 quilómetros ao sueste de Mozambique, o perfil de profundidade dos nucleidos cosmoxénicos terrestres de 26Al e 10Be limita a formación do leito de Luchamange de solo vermello aluvial a 119 a 27 ka (23).Esta restrición de idade extensa é consistente coa nosa cronoloxía OSL para a parte occidental da conca do lago Malawi e indica a expansión dos abanos aluviais rexionais no Pleistoceno tardío.Isto está apoiado por datos do rexistro do núcleo do lago, que indican que a maior taxa de sedimentación vai acompañada duns 240 ka, que ten un valor particularmente alto a ca.130 e 85 ka (texto complementario) (21).
A evidencia máis antiga do asentamento humano nesta área está relacionada cos sedimentos de Chitimwe identificados en ~92 ± 7 ka.Este resultado baséase en 605 m3 de sedimentos escavados de escavacións arqueolóxicas de control espacial de 14 subcentímetros e 147 m3 de sedimentos de 46 pozos de probas arqueolóxicas, controlados verticalmente a 20 cm e horizontalmente controlados a 2 metros (texto complementario e figuras S1 a S3) Ademais, tamén analizamos 147,5 quilómetros, organizamos 40 pozos de proba xeolóxica e analizamos máis de 38.000 reliquias culturais de 60 delas (táboas S5 e S6) (18).Estas extensas investigacións e escavacións indican que aínda que os humanos antigos, incluídos os primeiros humanos modernos, puideron vivir na zona hai uns 92 ka, a acumulación de sedimentos asociada ao ascenso e posterior estabilización do lago Malawi non conservou evidencias arqueolóxicas ata formar o leito de Chitimwe.
Os datos arqueolóxicos apoian a inferencia de que a finais do Cuaternario, a expansión en forma de abanico e as actividades humanas no norte de Malawi existían en gran cantidade, e as reliquias culturais pertencían aos tipos doutras partes de África relacionadas cos primeiros humanos modernos.A maioría dos artefactos están feitos de cuarcita ou cantos de río de cuarzo, con redución radial, Levallois, plataforma e núcleo aleatorio (Figura S4).Os artefactos de diagnóstico morfolóxico atribúense principalmente á técnica de tipo Levallois específica da Idade Mesolítica (MSA), que foi polo menos duns 315 ka en África ata agora (24).O leito de Chitimwe máis alto durou ata principios do Holoceno, que contén eventos da Idade de Pedra tardía pouco distribuídos, e descubriuse que estaba relacionado cos cazadores-recolectores do Pleistoceno tardío e do Holoceno en toda África.Pola contra, as tradicións de ferramentas de pedra (como as grandes ferramentas de corte) normalmente asociadas ao Pleistoceno Medio temperán son raras.Onde ocorreron, atopáronse en sedimentos que conteñen MSA a finais do Pleistoceno, non nas primeiras fases de deposición (táboa S4) (18).Aínda que o sitio existía en ~92 ka, o período máis representativo da actividade humana e a deposición de abanos aluviais ocorreu despois de ~70 ka, ben definido por un conxunto de idades OSL (Figura 2).Confirmamos este patrón con 25 idades OSL publicadas e 50 inéditas (figura 2 e táboas S1 a S3).Estes indican que dun total de 75 determinacións de idade, 70 foron recuperados de sedimentos despois de aproximadamente 70 ka.A Figura 2 mostra as 40 idades asociadas aos artefactos MSA in situ, en relación aos principais indicadores paleoambientais publicados desde o centro da conca central MAL05-1B/1C (25) e o centro da conca norte do lago MAL05-2A inédito.Carbón vexetal (adxacente ao ventilador que produce idade OSL).
Usando datos novos de escavacións arqueolóxicas de fitolitos e micromorfoloxía do solo, así como datos públicos sobre pole fósil, carbón vexetal grande, fósiles acuáticos e minerais autíxenos do núcleo do Proxecto de perforación do lago Malawi, reconstruímos a relación humana de MSA co lago Malawi.Ocupar as condicións climáticas e ambientais do mesmo período (21).Estes dous últimos axentes son a base principal para reconstruír profundidades relativas dos lagos que se remontan a máis de 1200 ka (21), e son combinados con mostras de pole e macrocarbonos recollidas do mesmo lugar no núcleo de ~ 636 ka (25) no pasado. .Os núcleos máis longos (MAL05-1B e MAL05-1C; 381 e 90 m respectivamente) recolléronse a uns 100 quilómetros ao sueste da zona do proxecto arqueolóxico.Recolliuse un núcleo curto (MAL05-2A; 41 m) a uns 25 quilómetros ao leste do río Rukulu Norte (Figura 1).O núcleo MAL05-2A reflicte as condicións paleoambientais terrestres da zona de Kalunga, mentres que o núcleo MAL05-1B/1C non recibe entrada directa do río do Kalunga, polo que pode reflectir mellor as condicións rexionais.
A taxa de deposición rexistrada no núcleo de perforación composto MAL05-1B/1C comezou a partir de 240 ka e aumentou desde o valor medio a longo prazo de 0,24 a 0,88 m/ka (Figura S5).O aumento inicial está relacionado con cambios na luz solar modulada orbital, que provocarán cambios de gran amplitude no nivel do lago durante este intervalo (25).Porén, cando a excentricidade orbital cae despois de 85 ka e o clima é estable, a taxa de subsidencia aínda é alta (0,68 m/ka).Isto coincidiu co rexistro OSL terrestre, que mostrou unha ampla evidencia da expansión do ventilador aluvial despois duns 92 ka, e foi consistente cos datos de susceptibilidade que mostraban unha correlación positiva entre a erosión e o lume despois de 85 ka (texto complementario e táboa S7).Tendo en conta o rango de erros do control xeocronolóxico dispoñible, é imposible xulgar se este conxunto de relacións evoluciona lentamente a partir do progreso do proceso recursivo ou irrompe rapidamente ao chegar a un punto crítico.Segundo o modelo xeofísico da evolución da conca, desde o Pleistoceno Medio (20), a extensión do rift e a subsidencia relacionada diminuíron, polo que non é a razón principal do proceso de formación de abanos extensos que determinamos principalmente despois de 92 ka.
Desde o Pleistoceno Medio, o clima foi o principal factor de control do nivel da auga do lago (26).En concreto, o levantamento da conca norte pechou unha saída existente.800 ka para afondar o lago ata alcanzar a altura do limiar da saída moderna (21).Situada no extremo sur do lago, esta saída proporcionaba un límite superior para o nivel de auga do lago durante os intervalos húmidos (incluíndo hoxe), pero permitía que a conca se pechase mentres o nivel da auga do lago caía durante os períodos secos (27).A reconstrución do nivel do lago mostra os ciclos secos e húmidos alternantes nos últimos 636 ka.Segundo a evidencia do pole fósil, os períodos de seca extrema (> 95% de redución da auga total) asociados á baixa insolación estival provocaron a expansión da vexetación semidesértica, con árbores restrinxidas a vías de auga permanentes (27).Estes baixos (lago) están correlacionados cos espectros de pole, mostrando unha alta proporción de gramíneas (80% ou máis) e xerófitas (Amaranthaceae) a costa dos taxons arbóreos e unha baixa riqueza global de especies (25).Pola contra, cando o lago achégase aos niveis modernos, a vexetación moi relacionada cos bosques montañosos africanos adoita estenderse ata a beira do lago [uns 500 m sobre o nivel do mar (snm)].Hoxe, os bosques de montaña africanos só aparecen en pequenos parches discretos por encima dos 1500 msnm (25, 28).
O período de seca extrema máis recente ocorreu entre 104 e 86 ka.Despois diso, aínda que o nivel do lago volveu ás condicións altas, os bosques de miombo abertos con gran cantidade de herbas e ingredientes de herbas tornáronse comúns (27, 28).Os taxons de bosques de montaña africanos máis significativos é o piñeiro Podocarpus, que nunca se recuperou a un valor similar ao alto nivel do lago anterior despois de 85 ka (10,7 ± 7,6 % despois de 85 ka, mentres que o nivel do lago similar antes de 85 ka é de 29,8 ± 11,8 %). ).O índice de Margalef (Dmg) tamén mostra que a riqueza de especies dos últimos 85 ka é un 43% menor que o nivel alto do lago anterior sostido (2,3 ± 0,20 e 4,6 ± 1,21, respectivamente), por exemplo, entre 420 e 345 ka (Complementario). texto e figuras S5 e S6) (25).Mostras de pole de aproximadamente tempo.88 a 78 ka tamén contén unha alta porcentaxe de pole de Compositae, o que pode indicar que a vexetación foi perturbada e está dentro do intervalo de erro da data máis antiga na que os humanos ocuparon a zona.
Usamos o método da anomalía climática (29) para analizar os datos paleoecolóxicos e paleoclimáticos dos núcleos perforados antes e despois de 85 ka, e examinar a relación ecolóxica entre a vexetación, a abundancia de especies e as precipitacións e a hipótese de desacoplar a predición do clima puro inferido.Modo base de condución de ~550 ka.Este ecosistema transformado vese afectado polas condicións de precipitación e incendios que enchen os lagos, o que se reflicte na falta de especies e de novas combinacións de vexetación.Despois do último período seco, só se recuperaron algúns elementos forestais, incluídos os compoñentes resistentes ao lume dos bosques africanos de montaña, como o aceite de oliva, e os compoñentes resistentes ao lume dos bosques tropicais estacionais, como Celtis (texto complementario e figura S5) ( 25).Para probar esta hipótese, modelamos os niveis de auga do lago derivados do ostracode e os substitutos minerais autixénicos como variables independentes (21) e variables dependentes como o carbón vexetal e o pole que poden verse afectados polo aumento da frecuencia dos lumes (25).
Para comprobar a semellanza ou diferenza entre estas combinacións en diferentes momentos, utilizamos pole de Podocarpus (árbore perenne), herba (herba) e oliveira (compoñente resistente ao lume dos bosques de montaña africanos) para a análise de coordenadas principais (PCoA). e miombo (o principal compoñente forestal na actualidade).Trazando PCoA na superficie interpolada que representa o nivel do lago cando se formou cada combinación, examinamos como cambia a combinación de pole con respecto á precipitación e como cambia esta relación despois de 85 ka (Figura 3 e Figura S7).Antes de 85 ka, as mostras a base de gramíneas agregáronse cara a condicións secas, mentres que as mostras a base de podocarpo agregaron cara a condicións húmidas.Pola contra, as mostras posteriores a 85 ka están agrupadas coa maioría das mostras anteriores a 85 ka e teñen valores medios diferentes, o que indica que a súa composición é inusual para condicións similares de precipitación.A súa posición no PCoA reflicte a influencia de Olea e miombo, ambos os dous favorecidos en condicións máis propensas ao lume.Nas mostras posteriores aos 85 ka, o piñeiro Podocarpus só foi abundante en tres mostras consecutivas, o que ocorreu despois de que comezase o intervalo entre 78 e 79 ka.Isto suxire que despois do aumento inicial das precipitacións, o bosque parece que se recuperou brevemente antes de que finalmente colaprase.
Cada punto representa unha única mostra de pole nun momento determinado, utilizando o texto complementario e o modelo de idade da Figura 1. S8.O vector representa a dirección e gradiente do cambio, e un vector máis longo representa unha tendencia máis forte.A superficie subxacente representa o nivel da auga do lago como representante da precipitación;o azul escuro é máis alto.O valor medio dos valores da característica PCoA ofrécese para os datos despois de 85 ka (diamante vermello) e todos os datos de niveis similares de lago antes de 85 ka (diamante amarelo).Usando os datos de todo o 636 ka, o "nivel do lago simulado" está entre -0,130-σ e -0,198-σ preto do valor propio medio do PCA do nivel do lago.
Para estudar a relación entre o pole, o nivel de auga do lago e o carbón, utilizamos a análise multivariada non paramétrica da varianza (NP-MANOVA) para comparar o "ambiente" global (representado pola matriz de datos de pole, nivel de auga do lago e carbón) antes de e despois da transición de 85 ka.Descubrimos que a variación e a covarianza atopadas nesta matriz de datos son diferenzas estatisticamente significativas antes e despois de 85 ka (táboa 1).
Os nosos datos paleoambientais terrestres dos fitolitos e solos no bordo do lago Oeste son consistentes coa interpretación baseada no proxy do lago.Estes indican que a pesar do alto nivel da auga do lago, a paisaxe transformouse nunha paisaxe dominada por terreos forestais de copa aberta e prados arborados, igual que hoxe (25).Todos os lugares analizados para fitolitos no bordo occidental da conca son despois de ~45 ka e mostran unha gran cantidade de cuberta arbórea que reflicte condicións húmidas.Non obstante, cren que a maior parte do mulch ten forma de bosque aberto cuberto de bambú e herba de pánico.Segundo os datos de fitolitos, as palmeiras non resistentes ao lume (Arecaceae) só existen na beira do lago, e son raras ou ausentes nos sitios arqueolóxicos do interior (táboa S8) (30).
En xeral, as condicións húmidas pero abertas no Pleistoceno tardío tamén se poden deducir dos paleosolos terrestres (19).A arxila da lagoa e o carbonato do solo de pantano do sitio arqueolóxico da aldea de Mwanganda poden remontarse a 40 a 28 cal ka BP (previamente calibrado Qian'anni) (táboa S4).As capas de solo carbonatadas no leito de Chitimwe adoitan ser capas nodulares calcáreas (Bkm) e arxilosas e carbonatadas (Btk), o que indica a localización da relativa estabilidade xeomorfolóxica e o lento asentamento do abanico aluvial de gran alcance Aproximadamente 29 cal ka BP (complementario). texto).O solo laterítico erosionado e endurecido (rocha lítica) formado sobre os restos de antigos abanos indica condicións de paisaxe aberta (31) e forte precipitación estacional (32), indicando o impacto continuo destas condicións na paisaxe.
O apoio ao papel do lume nesta transición provén dos rexistros de macrocarbón apareados dos núcleos de perforación, e o fluxo de carbón vexetal da Conca Central (MAL05-1B/1C) aumentou en xeral desde aproximadamente.175 tarxetas.Un gran número de picos seguen no medio aproximadamente.Despois de 135 e 175 ka e 85 e 100 ka, o nivel do lago recuperouse, pero a riqueza forestal e de especies non se recuperou (texto complementario, figura 2 e figura S5).A relación entre a entrada de carbón vexetal e a susceptibilidade magnética dos sedimentos do lago tamén pode mostrar patróns de historia de incendios a longo prazo (33).Use datos de Lyons et al.(34) O lago Malawi continuou erosionando a paisaxe queimada despois de 85 ka, o que implica unha correlación positiva (Rs de Spearman = 0,2542 e P = 0,0002; Táboa S7), mentres que os sedimentos máis antigos mostran a relación oposta (Rs = -0,2509 e P < 0,0001).Na conca setentrional, o núcleo MAL05-2A máis curto ten o punto de ancoraxe de datación máis profundo, e o toba de Toba máis novo é de entre 74 e 75 ka (35).Aínda que carece dunha perspectiva a longo prazo, recibe a entrada directamente da conca onde se obteñen os datos arqueolóxicos.Os rexistros de carbón vexetal da conca norte mostran que desde a marca Toba crypto-tephra, a entrada de carbón vexetal terríxeno aumentou constantemente durante o período no que a evidencia arqueolóxica é máis común (Figura 2B).
A evidencia de incendios provocados polo home pode reflectir o uso deliberado a escala paisaxística, poboacións xeneralizadas que provocan ignicións máis ou maiores no lugar, alteración da dispoñibilidade de combustible pola colleita de bosques de sotobosque ou unha combinación destas actividades.Os cazadores-recolectores modernos usan o lume para cambiar activamente as recompensas de forrajeo (2).As súas actividades aumentan a abundancia de presas, manteñen a paisaxe mosaica e aumentan a diversidade térmica e a heteroxeneidade das etapas de sucesión (13).O lume tamén é importante para actividades no lugar como quentar, cociñar, defensa e socializar (14).Incluso pequenas diferenzas no despregamento do lume fóra dos raios naturais poden cambiar os patróns de sucesión forestal, a dispoñibilidade de combustible e a estacionalidade dos disparos.É máis probable que a redución da cuberta arbórea e das árbores do sotobosque aumente a erosión, e a perda de diversidade de especies nesta área está estreitamente relacionada coa perda de comunidades de bosques de montaña africanos (25).
No rexistro arqueolóxico anterior ao inicio do MSA, o control humano do lume está ben establecido (15), pero ata agora, o seu uso como ferramenta de xestión da paisaxe só se rexistrou nalgúns contextos paleolíticos.Estes inclúen preto de Australia.40 anos (36), Highland New Guinea.45 ka (37) tratado de paz.50 ka Niah Cave (38) nas terras baixas de Borneo.Nas Américas, cando os humanos entraron por primeira vez nestes ecosistemas, especialmente nos últimos 20 ka (16), considerábase que a ignición artificial era o principal factor na reconfiguración das comunidades vexetais e animais.Estas conclusións deben basearse en evidencias relevantes, pero no caso de superposición directa de datos arqueolóxicos, xeolóxicos, xeomorfolóxicos e paleoambientais, o argumento da causalidade reforzouse.Aínda que os datos do núcleo mariño das augas costeiras de África proporcionaron previamente probas de cambios de lume no pasado uns 400 ka (9), aquí proporcionamos evidencias da influencia humana a partir de conxuntos de datos arqueolóxicos, paleoambientais e xeomorfolóxicos relevantes.
A identificación de incendios provocados polo home nos rexistros paleoambientais require evidencias das actividades dos lumes e dos cambios temporais ou espaciais da vexetación, demostrando que estes cambios non se prevén só polos parámetros climáticos, e a superposición temporal/espacial entre os cambios nas condicións do lume e os cambios no ser humano. rexistros (29) Aquí, a primeira evidencia de ocupación xeneralizada de MSA e formación de abanos aluviais na conca do lago Malawi produciuse aproximadamente ao comezo dunha importante reorganización da vexetación rexional.85 tarxetas.A abundancia de carbón vexetal no núcleo MAL05-1B/1C reflicte a tendencia rexional de produción e deposición de carbón vexetal, aproximadamente 150 ka en comparación co resto do rexistro de 636 ka (Figuras S5, S9 e S10).Esta transición mostra a importante contribución do lume á conformación da composición do ecosistema, que non se pode explicar só polo clima.En situacións de incendio natural, a ignición dun raio adoita producirse ao final da estación seca (39).Non obstante, se o combustible está o suficientemente seco, pódense acender lumes artificiais en calquera momento.Na escala da escena, os humanos poden cambiar continuamente o lume recollendo leña debaixo do bosque.O resultado final de calquera tipo de lume provocado polo home é que ten o potencial de provocar un consumo máis de vexetación leñosa, que se prolonga durante todo o ano e en todas as escalas.
En Sudáfrica, xa no ano 164 ka (12), o lume utilizábase para o tratamento térmico das pedras de fabricación de ferramentas.Xa no ano 170 ka (40), o lume utilizábase como ferramenta para cociñar tubérculos feculentos, facendo un uso completo do lume nos tempos antigos.Recursos prósperos-Paisaxe propenso (41).Os incendios paisaxísticos reducen a cuberta arbórea e constitúen unha ferramenta importante para o mantemento dos ambientes de prados e parches forestais, que son os elementos definitorios dos ecosistemas mediados polo home (13).Se o propósito de cambiar a vexetación ou o comportamento das presas é aumentar a queima provocada polo home, entón este comportamento representa un aumento na complexidade de controlar e despregar o lume polos primeiros humanos modernos en comparación cos primeiros humanos, e mostra que a nosa relación co lume sufriu cambio de interdependencia (7).A nosa análise proporciona unha forma adicional de comprender os cambios no uso do lume por parte dos humanos no Pleistoceno tardío, e o impacto destes cambios na súa paisaxe e no seu medio.
A expansión dos abanos aluviais do Cuaternario Tardío na zona de Karonga pode deberse a cambios no ciclo de combustión estacional en condicións de precipitacións superiores á media, o que leva a un aumento da erosión da ladeira.O mecanismo desta aparición pode ser a resposta a escala de conca hidrográfica provocada pola perturbación causada polo lume, a erosión mellorada e sostida da parte superior da conca hidrográfica e a expansión dos abanicos aluviais no ambiente de piemonte preto do lago Malawi.Estas reaccións poden incluír cambios nas propiedades do solo para reducir a permeabilidade, reducir a rugosidade da superficie e aumentar a escorrentía debido á combinación de condicións de alta precipitación e redución da cobertura arbórea (42).A dispoñibilidade de sedimentos mellora inicialmente ao desprender o material de cuberta e, co paso do tempo, a resistencia do solo pode diminuír debido ao quecemento e á redución da forza das raíces.A exfoliación do solo aumenta o fluxo de sedimentos, que se acomoda á acumulación en forma de abanico augas abaixo e acelera a formación de chan vermello en forma de abanico.
Moitos factores poden controlar a resposta da paisaxe ás condicións cambiantes do lume, a maioría dos cales operan nun curto período de tempo (42-44).O sinal que asociamos aquí é obvio na escala temporal do milenio.Os modelos de análise e evolución da paisaxe mostran que coa perturbación da vexetación causada polos incendios forestais repetidos, a taxa de denudación cambiou significativamente nunha escala de tempo milenaria (45, 46).A falta de rexistros fósiles rexionais que coincidan cos cambios observados nos rexistros de carbón vexetal e vexetación dificulta a reconstrución dos efectos do comportamento humano e dos cambios ambientais na composición das comunidades de herbívoros.Porén, os grandes herbívoros que habitan paisaxes máis abertas xogan un papel no seu mantemento e na prevención da invasión da vexetación leñosa (47).Non se debe esperar que se produzan de forma simultánea a evidencia de cambios en diferentes compoñentes do medio, senón que debe verse como unha serie de efectos acumulativos que poden producirse durante un longo período de tempo (11).Usando o método da anomalía climática (29), consideramos a actividade humana como un factor impulsor clave na configuración da paisaxe do norte de Malawi durante o Pleistoceno tardío.Non obstante, estes efectos poden basearse no legado anterior e menos obvio das interaccións entre humanos e medio ambiente.O pico de carbón vexetal que apareceu no rexistro paleoambiental antes da data arqueolóxica máis antiga pode incluír un compoñente antropoxénico que non provoca os mesmos cambios no sistema ecolóxico que os rexistrados posteriormente, e non implica depósitos suficientes para indicar con confianza a ocupación humana.
Os núcleos de sedimentos curtos, como os da conca adxacente do lago Masoko en Tanzania, ou os núcleos de sedimentos máis curtos do lago Malawi, mostran que a abundancia relativa de pole dos taxons de herba e bosque cambiou, o que se atribúe aos últimos 45 anos.O cambio climático natural de ka (48-50).Non obstante, só unha observación a longo prazo do rexistro de pole do lago Malawi > 600 ka, xunto coa paisaxe arqueolóxica milenaria ao seu carón, é posible comprender o clima, a vexetación, o carbón vexetal e as actividades humanas.Aínda que é probable que os humanos aparezan na parte norte da conca do lago Malawi antes de 85 ka, uns 85 ka, especialmente despois de 70 ka, indican que a zona é atractiva para a habitación humana despois de que rematou o último gran período de seca.Neste momento, o uso novo ou máis intensivo/frecuente do lume por parte dos humanos combínase obviamente co cambio climático natural para reconstruír a relación ecolóxica> 550-ka, e finalmente formou a paisaxe artificial pre-agrícola inicial (Figura 4).A diferenza de períodos anteriores, a natureza sedimentaria da paisaxe preserva o sitio MSA, que é función da relación recursiva entre o medio ambiente (distribución de recursos), o comportamento humano (patróns de actividade) e a activación do abano (deposición/enterramento do sitio).
(A) Sobre.400 ka: Non se pode detectar ningún ser humano.As condicións de humidade son similares ás actuais, e o nivel do lago é alto.Cuberta arbórea diversa e non resistente ao lume.(B) Uns 100 ka: Non hai rexistro arqueolóxico, pero a presenza de humanos pódese detectar mediante a entrada de carbón vexetal.Condicións extremadamente secas ocorren nas concas secas.A rocha principal está xeralmente exposta e os sedimentos superficiais son limitados.(C) Uns 85 a 60 ka: o nivel da auga do lago aumenta co aumento das precipitacións.A existencia do ser humano pódese descubrir a través da arqueoloxía despois de 92 ka, e despois de 70 ka seguirá a queima de terras altas e a expansión dos abanos aluviais.Xurdiu un sistema de vexetación menos diverso e resistente ao lume.(D) Uns 40 a 20 ka: aumentou o aporte ambiental de carbón vexetal na conca norte.A formación de afeccionados aluviais continuou, pero comezou a debilitarse ao final deste período.En comparación co rexistro anterior de 636 ka, o nivel do lago segue sendo alto e estable.
O Antropoceno representa a acumulación de comportamentos de construción de nichos desenvolvidos ao longo de miles de anos, e a súa escala é exclusiva do Homo sapiens moderno (1, 51).No contexto moderno, coa introdución da agricultura, as paisaxes creadas polo home seguen existindo e intensificándose, pero son extensións de patróns establecidos durante o Pleistoceno, máis que desconexións (52).Os datos do norte de Malawi mostran que o período de transición ecolóxica pode ser prolongado, complicado e repetitivo.Esta escala de transformación reflicte o complexo coñecemento ecolóxico dos primeiros humanos modernos e ilustra a súa transformación cara á nosa especie dominante global actual.
Segundo o protocolo descrito por Thompson et al., a investigación in situ e o rexistro de artefactos e características de adoquín na área de investigación.(53).A colocación do pozo de proba e a escavación do xacemento principal, incluíndo micromorfoloxía e mostraxe de fitolitos, seguiu o protocolo descrito por Thompson et al.(18) e Wright et al.(19).O noso mapa do sistema de información xeográfica (GIS) baseado no mapa de investigación xeolóxica de Malawi da rexión mostra unha clara correlación entre os leitos de Chitimwe e os xacementos arqueolóxicos (Figura S1).O intervalo entre os pozos de probas xeolóxicas e arqueolóxicas na zona de Karonga é capturar a mostra representativa máis ampla (Figura S2).A xeomorfoloxía, a idade xeolóxica e os estudos arqueolóxicos de Karonga inclúen catro métodos principais de levantamento de campo: sondaxes peonís, pozos de probas arqueolóxicas, pozos de probas xeolóxicas e escavacións detalladas do lugar.En conxunto, estas técnicas permiten a mostraxe da exposición principal do leito de Chitimwe no norte, centro e sur de Karonga (Figura S3).
A investigación in situ e o rexistro de artefactos e características de adoquín na zona de levantamento peonil seguiu o protocolo descrito por Thompson et al.(53).Este enfoque ten dous obxectivos principais.O primeiro é identificar os lugares onde se erosionaron as reliquias culturais e, a continuación, colocar pozos arqueolóxicos costa arriba nestes lugares para restaurar in situ as reliquias culturais do medio soterrado.O segundo obxectivo é rexistrar formalmente a distribución dos artefactos, as súas características e a súa relación coa fonte dos materiais pétreos próximos (53).Neste traballo, un equipo de tres persoas camiñaba a unha distancia de 2 a 3 metros durante un total de 147,5 quilómetros lineais, atravesando a maioría dos leitos de Chitimwe debuxados (táboa S6).
O traballo centrouse primeiro nos leitos de Chitimwe para maximizar as mostras de artefactos observados e, en segundo lugar, centrouse en longas seccións lineais desde a beira do lago ata as terras altas que atravesan diferentes unidades sedimentarias.Isto confirma unha observación clave de que os artefactos situados entre as terras altas occidentais e a beira do lago só están relacionados co leito de Chitimwe ou con sedimentos máis recentes do Pleistoceno tardío e do Holoceno.Os artefactos atopados noutros depósitos atópanse fóra do lugar, reubicados doutros lugares da paisaxe, como se pode ver pola súa abundancia, tamaño e grao de meteorización.
O pozo de probas arqueolóxicas no lugar e a escavación do xacemento principal, incluíndo micromorfoloxía e mostraxe de fitolitos, seguiron o protocolo descrito por Thompson et al.(18, 54) e Wright et al.(19, 55).O obxectivo principal é comprender a distribución subterránea de artefactos e sedimentos en forma de abano na paisaxe máis ampla.Os artefactos adoitan estar enterrados profundamente en todos os lugares dos leitos de Chitimwe, excepto nos bordos, onde a erosión comezou a eliminar a parte superior do sedimento.Durante a investigación informal, dúas persoas pasaron polas camas de Chitimwe, que se mostraban como características do mapa no mapa xeolóxico do goberno de Malawi.Cando estas persoas atoparon os ombreiros do sedimento do leito de Chitimwe, comezaron a camiñar polo bordo, onde puideron observar os artefactos erosionados polo sedimento.Ao inclinar as escavacións lixeiramente cara arriba (de 3 a 8 m) desde os artefactos que se erosionan activamente, a escavación pode revelar a súa posición in situ en relación ao sedimento que as contén, sen necesidade de escavación extensa lateralmente.Os pozos de proba colócanse a unha distancia de 200 a 300 metros do seguinte pozo máis próximo, capturando así os cambios no sedimento do leito de Chitimwe e nos artefactos que contén.Nalgúns casos, o pozo de proba revelou un sitio que máis tarde se converteu nun sitio de escavación a gran escala.
Todos os pozos de proba comezan cun cadrado de 1 × 2 m, miran de norte a sur e son escavados en unidades arbitrarias de 20 cm, a non ser que a cor, a textura ou o contido do sedimento cambie significativamente.Rexistrar a sedimentoloxía e as propiedades do solo de todos os sedimentos escavados, que pasan uniformemente por unha peneira seca de 5 mm.Se a profundidade da deposición segue superando 0,8 a 1 m, deixe de escavar nun dos dous metros cadrados e continúe escavando no outro, formando así un "paso" para poder entrar en capas máis profundas con seguridade.A continuación, continúe escavando ata que se alcance o leito rocoso, polo menos 40 cm de sedimentos arqueoloxicamente estériles están por debaixo da concentración de artefactos ou a escavación faise demasiado insegura (profunda) para continuar.Nalgúns casos, a profundidade da deposición necesita estender o pozo de proba ata un terceiro metro cadrado e entrar na gabia en dous pasos.
Os pozos de probas xeolóxicas demostraron anteriormente que os leitos de Chitimwe adoitan aparecer nos mapas xeolóxicos debido á súa distintiva cor vermella.Cando inclúen regatos extensos e sedimentos fluviais e sedimentos de abanos aluviais, non sempre aparecen vermellos (19).Xeoloxía O pozo de proba foi escavado como un simple pozo deseñado para eliminar os sedimentos superiores mesturados para revelar os estratos subterráneos dos sedimentos.Isto é necesario porque o leito de Chitimwe está erosionado nunha ladeira parabólica, e hai sedimentos colapsados ​​na ladeira, que normalmente non forman partes naturais claras ou cortes.Polo tanto, estas escavacións ou tiveron lugar na parte superior do leito de Chitimwe, presumiblemente houbo contacto subterráneo entre o leito de Chitimwe e o leito de Chiwondo do Plioceno inferior, ou ben se realizaron onde había que datar os sedimentos da terraza fluvial (55).
As escavacións arqueolóxicas a gran escala realízanse en lugares que prometen un gran número de conxuntos de ferramentas de pedra in situ, xeralmente baseados en pozos de proba ou lugares onde se pode ver erosionándose desde a ladeira un gran número de reliquias culturais.As principais reliquias culturais escavadas foron recuperadas a partir de unidades sedimentarias escavadas por separado nun cadrado de 1 × 1 m.Se a densidade de artefactos é alta, a unidade de excavación é un pico de 10 ou 5 cm.Todos os produtos de pedra, ósos fósiles e ocres foron debuxados durante cada gran escavación, e non hai límite de tamaño.O tamaño da pantalla é de 5 mm.Se se descobren reliquias culturais durante o proceso de escavación, asignaráselles un número de descubrimento de debuxo de código de barras único e os números de descubrimento da mesma serie asignaranse aos descubrimentos filtrados.As reliquias culturais están marcadas con tinta permanente, colocadas en bolsas con etiquetas de exemplares e ensacadas con outras reliquias culturais do mesmo fondo.Despois da análise, todas as reliquias culturais almacénanse no Centro Cultural e Museo de Karonga.
Todas as escavacións realízanse segundo os estratos naturais.Estes subdivídense en cuspes, e o grosor do cuspe depende da densidade do artefacto (por exemplo, se a densidade do artefacto é baixa, o grosor do cuspe será alto).Os datos de fondo (por exemplo, as propiedades do sedimento, as relacións de fondo e as observacións de interferencia e densidade de artefactos) rexístranse na base de datos de Access.Todos os datos de coordenadas (por exemplo, achados debuxados en segmentos, elevación do contexto, esquinas cadradas e mostras) baséanse en coordenadas Universal Transverse Mercator (UTM) (WGS 1984, Zona 36S).No sitio principal, todos os puntos son rexistrados usando unha estación total Nikon Nivo C serie de 5″, que está construída nunha rede local o máis preto posible ao norte de UTM.A localización da esquina noroeste de cada lugar de escavación e a localización de cada lugar de escavación A cantidade de sedimento indícase na táboa S5.
A sección de características de sedimentoloxía e ciencia do solo de todas as unidades escavadas rexistrouse mediante o Programa de Clase de Partes Agrícolas dos Estados Unidos (56).As unidades sedimentarias especifícanse en función do tamaño do gran, a angularidade e as características do leito.Observe as inclusións anormais e as perturbacións asociadas á unidade de sedimentos.O desenvolvemento do solo está determinado pola acumulación de sesquióxido ou carbonato no solo subterráneo.A meteorización subterránea (por exemplo, redox, formación de nódulos de manganeso residual) tamén se rexistra con frecuencia.
O punto de recollida de mostras de OSL determínase a partir da estimación de que facies pode producir a estimación máis fiable da idade de enterramento dos sedimentos.No lugar de toma de mostras, caváronse foxas para deixar ao descuberto a capa sedimentaria autíxena.Recoller todas as mostras utilizadas para a datación OSL introducindo un tubo de aceiro opaco (uns 4 cm de diámetro e uns 25 cm de lonxitude) no perfil do sedimento.
A datación OSL mide o tamaño do grupo de electróns atrapados en cristais (como o cuarzo ou o feldespato) debido á exposición á radiación ionizante.A maior parte desta radiación provén da desintegración dos isótopos radioactivos no medio ambiente, e unha pequena cantidade de compoñentes adicionais en latitudes tropicais aparecen en forma de radiación cósmica.Os electróns capturados son liberados cando o cristal está exposto á luz, que ocorre durante o transporte (evento de cero) ou no laboratorio, onde a iluminación ocorre nun sensor que pode detectar fotóns (por exemplo, un tubo fotomultiplicador ou unha cámara cunha carga cargada). dispositivo de acoplamento) A parte inferior emite cando o electrón volve ao estado fundamental.As partículas de cuarzo cun tamaño entre 150 e 250 μm sepáranse mediante tamizado, tratamento ácido e separación de densidade, e utilízanse como alícuotas pequenas (<100 partículas) montadas na superficie dunha placa de aluminio ou perforadas nun pozo de 300 x 300 mm O individuo as partículas analízanse nunha tixola de aluminio.A dose soterrada adoita estimarse mediante un único método de rexeneración alícuota (57).Ademais de avaliar a dose de radiación recibida polos grans, a datación OSL tamén require estimar a taxa de dose medindo a concentración de radionúclidos no sedimento da mostra recollida mediante espectroscopia gamma ou análise de activación de neutróns, e determinando a mostra de referencia de dose cósmica Localización e profundidade de enterro.A determinación final da idade conséguese dividindo a dose de enterro pola taxa de dose.Non obstante, cando se produce un cambio na dose medida por un único gran ou grupo de grans, é necesario un modelo estatístico para determinar a dose soterrada adecuada a utilizar.A dose soterrada calcúlase aquí utilizando o modelo de era central, no caso de datación alícuota única, ou no caso de datación de partícula única, utilizando un modelo de mestura finita (58).
Tres laboratorios independentes realizaron análises OSL para este estudo.A continuación móstranse os métodos individuais detallados para cada laboratorio.En xeral, usamos o método de dose rexenerativa para aplicar datación OSL a alícuotas pequenas (decenas de grans) en lugar de usar análise de gran simple.Isto débese a que durante o experimento de crecemento rexenerativo, a taxa de recuperación dunha pequena mostra é baixa (<2%) e o sinal OSL non está saturado no nivel de sinal natural.A consistencia interlaboratorio da determinación da idade, a coherencia dos resultados dentro e entre os perfís estratigráficos probados e a coherencia coa interpretación xeomorfolóxica da idade 14C das rochas carbonatadas son a base principal para esta avaliación.Cada laboratorio avaliou ou implementou un único acordo de gran, pero determinou de forma independente que non era axeitado para o seu uso neste estudo.Os métodos e protocolos de análise detallados seguidos por cada laboratorio achéganse nos materiais e métodos complementarios.
Os artefactos de pedra recuperados de escavacións controladas (BRU-I; CHA-I, CHA-II e CHA-III; MGD-I, MGD-II e MGD-III; e SS-I) baséanse no sistema métrico e na calidade. características.Mida o peso e o tamaño máximo de cada peza (usando unha báscula dixital para medir o peso é de 0,1 g; usando un calibre dixital Mitutoyo para medir todas as dimensións é de 0,01 mm).Todas as reliquias culturais tamén clasifícanse segundo as materias primas (cuarzo, cuarcita, sílex, etc.), tamaño de gran (fino, medio, groso), uniformidade de tamaño de gran, cor, tipo de cortiza e cobertura, intemperie/redondeo de bordo e grao técnico. (completos ou fragmentados) Núcleos ou folerpas, escamas/esquinas, pedras de martelo, granadas e outros).
O núcleo mídese ao longo da súa lonxitude máxima;ancho máximo;o ancho é do 15 %, 50 % e 85 % da lonxitude;espesor máximo;o espesor é do 15%, 50% e 85% da lonxitude.Tamén se realizaron medicións para avaliar as propiedades de volume do núcleo dos tecidos hemisféricos (radial e Levallois).Tanto os núcleos intactos como os rotos clasifícanse segundo o método de reinicio (plataforma única ou multiplataforma, radial, Levallois, etc.), e as cicatrices escamosas cóntanse en ≥15 mm e ≥20% da lonxitude do núcleo.Os núcleos con 5 ou menos cicatrices de 15 mm clasifícanse como "aleatorios".Rexístrase a cobertura cortical de toda a superficie do núcleo e a cobertura cortical relativa de cada lado rexístrase no núcleo do tecido hemisférico.
A folla mídese ao longo da súa lonxitude máxima;ancho máximo;o ancho é do 15 %, 50 % e 85 % da lonxitude;espesor máximo;o espesor é do 15%, 50% e 85% da lonxitude.Describe os fragmentos segundo as partes restantes (proximal, media, distal, dividida pola dereita e dividida pola esquerda).O alongamento calcúlase dividindo a lonxitude máxima pola anchura máxima.Mida o ancho, o grosor e o ángulo exterior da plataforma da porción intacta e dos fragmentos da porción proximal e clasifique as plataformas segundo o grao de preparación.Rexistra a cobertura e localización cortical en todas as porcións e fragmentos.Os bordos distais clasifícanse segundo o tipo de terminación (pluma, bisagra e garfo superior).Na porción completa, rexistra o número e a dirección da cicatriz na porción anterior.Cando se atope, rexistre a localización da modificación e a invasividade de acordo co protocolo establecido por Clarkson (59).Iniciáronse plans de renovación para a maioría das combinacións de escavación para avaliar os métodos de restauración e a integridade da deposición do lugar.
Os artefactos pétreos recuperados dos pozos de proba (CS-TP1-21, SS-TP1-16 e NGA-TP1-8) descríbense segundo un esquema máis sinxelo que a escavación controlada.Para cada artefacto, rexistráronse as seguintes características: materia prima, tamaño de partículas, cobertura da cortiza, grao de tamaño, danos por intemperie/bordes, compoñentes técnicos e conservación dos fragmentos.Rexístranse notas descritivas das características de diagnóstico dos flocos e núcleos.
Cortáronse bloques completos de sedimentos de seccións expostas en escavacións e foxas xeolóxicas.Estas pedras foron fixadas no lugar con vendas de xeso ou papel hixiénico e cinta de embalaxe, e despois transportáronse ao Laboratorio de Arqueoloxía Xeolóxica da Universidade de Tubinga en Alemaña.Alí, a mostra sécase a 40 °C durante polo menos 24 horas.Despois cúranse ao baleiro, usando unha mestura de resina de poliéster sen promocionar e estireno nunha proporción de 7:3.O peróxido de metiletilcetona úsase como catalizador, mestura de resina-estireno (3 a 5 ml/l).Unha vez que a mestura de resina xelifícase, quenta a mostra a 40 °C durante polo menos 24 horas para endurecer completamente a mestura.Usa unha serra de tellas para cortar a mostra endurecida en anacos de 6 × 9 cm, pégalos nun portaobjetos de vidro e trituralos ata un espesor de 30 μm.Os cortes resultantes escaneáronse mediante un escáner plano e analizáronse mediante luz polarizada plana, luz polarizada cruzada, luz incidente oblicua e fluorescencia azul a simple vista e aumento (×50 a ×200).A terminoloxía e a descrición das seccións finas seguen as directrices publicadas por Stoops (60) e Courty et al.(61).Os nódulos de carbonato formadores de solo recollidos a partir dunha profundidade de > 80 cm córtanse pola metade para que a metade poida impregnarse e realizarse en rodajas finas (4,5 × 2,6 cm) utilizando un microscopio estereoscópico estándar e un microscopio petrográfico e un microscopio de investigación de catodoluminiscencia (CL). .O control dos tipos de carbonato é moi cauteloso, porque a formación de carbonato formador de solo está relacionada coa superficie estable, mentres que a formación de carbonato de auga subterránea é independente da superficie ou do solo.
Perforáronse mostras da superficie de corte dos nódulos carbonatados formadores do solo e reducíronse á metade para diversas análises.FS utilizou os microscopios estereoscópicos e petrográficos estándar do Grupo de Traballo de Xeoarqueoloxía e o microscopio CL do Grupo de Traballo de Mineraloxía Experimental para estudar as láminas finas, situadas ambas en Tübingen, Alemaña.As submostras de datación por radiocarbono foron perforadas mediante brocas de precisión dunha zona designada de aproximadamente 100 anos de antigüidade.A outra metade dos nódulos ten 3 mm de diámetro para evitar zonas con recristalización tardía, inclusións minerais ricas ou grandes cambios no tamaño dos cristais de calcita.Non se pode seguir o mesmo protocolo para as mostras MEM-5038, MEM-5035 e MEM-5055 A.Estas mostras son seleccionadas entre mostras de sedimentos soltos e son demasiado pequenas para cortalas á metade para seccionar finas.Non obstante, realizáronse estudos de sección fina nas correspondentes mostras micromorfolóxicas de sedimentos adxacentes (incluíndo nódulos carbonatados).
Enviamos mostras de datación 14C ao Center for Applied Isotope Research (CAIS) da Universidade de Xeorxia, Atenas, EUA.A mostra de carbonato reacciona con ácido fosfórico ao 100% nun recipiente de reacción evacuado para formar CO2.Purificación a baixa temperatura de mostras de CO2 doutros produtos de reacción e conversión catalítica a grafito.A relación de grafito 14C/13C foi medida usando un espectrómetro de masas acelerador de 0,5 MeV.Compare a proporción da mostra coa relación medida co estándar de ácido oxálico I (NBS SRM 4990).O mármore de Carrara (IAEA C1) úsase como fondo e o travertino (IAEA C2) como patrón secundario.O resultado exprésase como unha porcentaxe do carbono moderno, e a data non calibrada citada dáse en anos de radiocarbono (anos BP) anteriores a 1950, utilizando unha vida media de 14C de 5568 anos.O erro cítase como 1-σ e reflicte o erro estatístico e experimental.Baseándose no valor de δ13C medido mediante espectrometría de masas de proporción de isótopos, C. Wissing, do Laboratorio de Bioxeoloxía de Tubinga, Alemaña, informou a data do fraccionamento dos isótopos, excepto o UGAMS-35944r medido no CAIS.A mostra 6887B analizouse por duplicado.Para iso, perforar unha segunda submostra do nódulo (UGAMS-35944r) desde a zona de mostraxe indicada na superficie de corte.Utilizouse a curva de calibración INTCAL20 (táboa S4) (62) aplicada no hemisferio sur para corrixir o fraccionamento atmosférico de todas as mostras a 14C a 2-σ.