Mae Homo sapiens modern wedi cymryd rhan mewn nifer fawr o drawsnewidiadau ecosystem, ond mae'n anodd canfod tarddiad neu ganlyniadau cynnar yr ymddygiadau hyn.Mae archeoleg, geocronoleg, geomorffoleg, a data paleoamgylcheddol o ogledd Malawi yn dogfennu'r berthynas newidiol rhwng presenoldeb helwyr, trefniadaeth ecosystemau, a ffurfiant ffan llifwaddodol yn y Pleistosen Diweddar.Ar ôl tua'r 20fed ganrif, ffurfiwyd system drwchus o arteffactau Mesolithig a ffaniau llifwaddod.92,000 o flynyddoedd yn ôl, yn yr amgylchedd paleo-ecolegol, nid oedd analog yn y cofnod blaenorol o 500,000 o flynyddoedd.Dengys data archeolegol a phrif ddadansoddiad cyfesurynnau fod tanau cynnar o waith dyn wedi llacio’r cyfyngiadau tymhorol ar gynnau tân, gan effeithio ar gyfansoddiad llystyfiant ac erydiad.Arweiniodd hyn, ynghyd â newidiadau dyddodiad a yrrir gan yr hinsawdd, yn y pen draw at drawsnewidiad ecolegol i'r dirwedd artiffisial gyn-amaethyddol gynnar.
Mae bodau dynol modern yn hyrwyddwyr pwerus o drawsnewid ecosystemau.Am filoedd o flynyddoedd, maent wedi newid yr amgylchedd yn helaeth ac yn fwriadol, gan sbarduno dadl ynghylch pryd a sut y daeth yr ecosystem gyntaf dan reolaeth ddynol i'r amlwg (1).Mae mwy a mwy o dystiolaeth archeolegol ac ethnograffig yn dangos bod nifer fawr o ryngweithio ailadroddus rhwng helwyr a'u hamgylchedd, sy'n dangos mai'r ymddygiadau hyn yw sail esblygiad ein rhywogaeth (2-4).Mae data ffosil a genetig yn dangos bod Homo sapiens yn bodoli yn Affrica tua 315,000 o flynyddoedd yn ôl (ka).Mae data archeolegol yn dangos bod cymhlethdod ymddygiadau sy'n digwydd ar draws y cyfandir wedi cynyddu'n sylweddol yn y gorffennol tua 300 i 200 ka rhychwant.Diwedd y Pleistosen (Chibaneg) (5).Ers ein hymddangosiad fel rhywogaeth, mae bodau dynol wedi dechrau dibynnu ar arloesi technolegol, trefniadau tymhorol, a chydweithrediad cymdeithasol cymhleth i ffynnu.Mae'r priodoleddau hyn yn ein galluogi i fanteisio ar amgylcheddau ac adnoddau anghyfannedd neu eithafol o'r blaen, felly heddiw bodau dynol yw'r unig rywogaeth anifeiliaid ledled y byd (6).Chwaraeodd tân ran allweddol yn y trawsnewid hwn (7).
Mae modelau biolegol yn nodi y gellir olrhain y gallu i addasu i fwyd wedi'i goginio yn ôl i o leiaf 2 filiwn o flynyddoedd yn ôl, ond nid tan ddiwedd y Pleistosen Canol yr ymddangosodd tystiolaeth archeolegol confensiynol o reoli tân (8).Mae craidd y cefnfor gyda chofnodion llwch o ardal fawr o gyfandir Affrica yn dangos, yn y miliynau o flynyddoedd diwethaf, fod uchafbwynt carbon elfennol wedi ymddangos ar ôl tua 400 ka, yn bennaf yn ystod y cyfnod pontio o gyfnod rhyngrewlifol i gyfnod rhewlifol, ond hefyd wedi digwydd Yn ystod yr Holosen (9).Mae hyn yn dangos, cyn tua 400 ka, nad oedd tanau yn Affrica Is-Sahara yn gyffredin, a bod cyfraniadau dynol yn arwyddocaol yn yr Holosen (9).Mae tân yn arf a ddefnyddir gan fugeiliaid ledled yr Holosen i drin a chynnal glaswelltiroedd (10).Fodd bynnag, mae canfod effaith cefndir ac ecolegol y defnydd o dân gan helwyr-gasglwyr yn y Pleistosen cynnar yn fwy cymhleth (11).
Gelwir tân yn arf peirianneg ar gyfer trin adnoddau mewn ethnograffeg ac archaeoleg, gan gynnwys gwella enillion bywoliaeth neu addasu deunyddiau crai.Mae'r gweithgareddau hyn fel arfer yn gysylltiedig â chynllunio cyhoeddus ac mae angen llawer o wybodaeth ecolegol (2, 12, 13).Mae tanau ar raddfa tirwedd yn galluogi helwyr-gasglwyr i yrru ysglyfaeth i ffwrdd, rheoli plâu, a chynyddu cynhyrchiant cynefinoedd (2).Mae tân ar y safle yn hyrwyddo coginio, gwresogi, amddiffyn rhag ysglyfaethwyr, a chydlyniad cymdeithasol (14).Fodd bynnag, mae i ba raddau y gall tanau helwyr-gasglwyr ailgyflunio cydrannau'r dirwedd, megis strwythur y gymuned ecolegol a'r dopograffeg, yn amwys iawn (15, 16).
Heb ddata archeolegol a geomorffolegol hen ffasiwn a chofnodion amgylcheddol parhaus o leoliadau lluosog, mae deall datblygiad newidiadau ecolegol a achosir gan ddyn yn broblematig.Mae cofnodion dyddodion llynnoedd hirdymor o'r Great Rift Valley yn Ne Affrica, ynghyd â chofnodion archeolegol hynafol yn yr ardal, yn ei wneud yn lle i ymchwilio i'r effeithiau ecolegol a achosir gan y Pleistosen.Yma, rydym yn adrodd ar archeoleg a geomorffoleg tirwedd helaeth o Oes y Cerrig yn ne-ganolog Affrica.Yna, fe wnaethom ei gysylltu â data paleoamgylcheddol yn rhychwantu> 600 ka i bennu'r dystiolaeth gyplu gynharaf o ymddygiad dynol a thrawsnewid ecosystemau yng nghyd-destun tanau o waith dyn.
Fe wnaethom ddarparu terfyn oedran nas adroddwyd yn flaenorol ar gyfer gwely Chitimwe yn Ardal Karonga, a leolir ym mhen gogleddol rhan ogleddol Malawi yn Nyffryn Hollt de Affrica (Ffigur 1) (17).Mae'r gwelyau hyn yn cynnwys gwyntyllau llifwaddod pridd coch a gwaddodion afon, yn gorchuddio tua 83 cilomedr sgwâr, yn cynnwys miliynau o gynhyrchion carreg, ond dim olion organig wedi'u cadw, fel esgyrn (Testun atodol) (18).Diwygiodd ein data golau wedi'i gyffroi'n optegol (OSL) o gofnod y Ddaear (Ffigur 2 a Thablau S1 i S3) oedran gwely Chitimwe i'r Pleistosen Diweddar, ac mae oedran hynaf actifadu ffan llifwaddodol a chladdu oes y cerrig tua 92 ka ( 18, 19).Mae haen llifwaddodol ac afon Chitimwe yn gorchuddio llynnoedd ac afonydd yr haen Pliocene-Pleistosenaidd Chiwondo o anghydffurfiaeth ongl isel (17).Mae'r dyddodion hyn wedi'u lleoli yn y lletem ffawt ar hyd ymyl y llyn.Mae eu cyfluniad yn dangos y rhyngweithio rhwng amrywiadau yn lefel y llyn a namau gweithredol sy'n ymestyn i'r Pliocene (17).Er y gallai gweithredu tectonig fod wedi effeithio ar y topograffi rhanbarthol a'r llethr piedmont ers amser maith, mae'n bosibl bod gweithgaredd namau yn yr ardal hon wedi arafu ers y Pleistosen Canol (20).Ar ôl ~800 ka a than yn fuan ar ôl 100 ka, mae hydroleg Llyn Malawi yn cael ei yrru'n bennaf gan yr hinsawdd (21).Felly, nid y naill na'r llall yw'r unig esboniad am ffurfio gwyntyllau llifwaddodol yn y Pleistosen Diweddar (22).
(A) Lleoliad yr orsaf Affricanaidd o'i gymharu â dyddodiad modern (seren);glas yn wlypach a choch yn sychach (73);mae'r blwch ar y chwith yn dangos Llyn Malawi a'r ardaloedd cyfagos MAL05-2A a MAL05-1B Lleoliad y craidd /1C (dot porffor), lle mae ardal Karonga wedi'i hamlygu fel amlinelliad gwyrdd, a lleoliad gwely Luchamange wedi'i amlygu fel blwch gwyn.(B) Rhan ogleddol basn Malawi, sy'n dangos topograffeg y cysgod bryn o'i gymharu â chraidd MAL05-2A, gwely'r Chitimwe sy'n weddill (clwt brown) a lleoliad cloddio Prosiect Mesolithig Cynnar Malawi (MEMSAP) (dot melyn);CHA, Chaminâd;MGD, pentref Mwanganda;NGA, Ngara;SS, De Sadara;VIN, darlun llyfrgell lenyddol;WW, Beluga.
OSL canol oed (llinell goch) ac ystod gwall o 1-σ (25% llwyd), pob oedran OSL yn ymwneud â digwyddiad o arteffactau in situ yn Karonga.Oedran o'i gymharu â'r gorffennol 125 ka data yn dangos (A) amcangyfrifon dwysedd cnewyllyn o'r holl oedrannau OSL o waddodion gwyntyll llifwaddodol, sy'n dangos cronni gwaddodol / gwyntyll llifwaddodol (cyan), ac adluniad lefel dŵr llyn yn seiliedig ar ddadansoddiad prif gydrannau (PCA) gwerthoedd nodweddiadol Dyfrol ffosilau a mwynau awdigenig (21) (glas) o'r craidd MAL05-1B/1C.(B) O'r craidd MAL05-1B/1C (du, gwerth yn agos at 7000 gyda seren) a'r craidd MAL05-2A (llwyd), mae'r cyfrif o garbon macromoleciwlaidd fesul gram wedi'i normaleiddio gan y gyfradd gwaddodi.(C) Mynegai cyfoeth rhywogaethau Margalef (Dmg) o baill ffosil craidd MAL05-1B/1C.(D) Canran y paill ffosil o Compositae, coetir miombo ac Olea europaea, a (E) Canran y paill ffosil o Poaceae a Podocarpus.Daw'r holl ddata paill o'r craidd MAL05-1B/1C.Mae'r niferoedd ar y brig yn cyfeirio at y samplau OSL unigol y manylir arnynt yn Nhablau S1 i S3.Mae'r gwahaniaeth mewn argaeledd a datrysiad data oherwydd gwahanol gyfnodau samplu ac argaeledd deunydd yn y craidd.Mae Ffigur S9 yn dangos dau gofnod macro carbon wedi'u trosi i sgorau z.
(Chitimwe) Mae sefydlogrwydd y dirwedd ar ôl ffurfio ffan yn cael ei ddangos gan ffurfiant pridd coch a charbonadau sy'n ffurfio pridd, sy'n gorchuddio gwaddodion siâp ffan yr ardal astudio gyfan (Testun Atodol a Thabl S4).Nid yw ffurfio cefnogwyr llifwaddodol Pleistosen Diweddar ym Masn Llyn Malawi yn gyfyngedig i ardal Karonga.Tua 320 cilomedr i'r de-ddwyrain o Mozambique, mae proffil dyfnder niwclid cosmogenig daearol o 26Al a 10Be yn cyfyngu ar ffurfio gwely Luchamange o bridd coch llifwaddodol i 119 i 27 ka (23).Mae'r cyfyngiad oedran helaeth hwn yn gyson â'n cronoleg OSL ar gyfer rhan orllewinol Basn Llyn Malawi ac mae'n dynodi ehangiad cefnogwyr llifwaddodol rhanbarthol yn y Pleistosen Diweddar.Cefnogir hyn gan ddata o gofnod craidd y llyn, sy'n dangos bod y gyfradd waddodiad uwch yn cyd-fynd â thua 240 ka, sydd â gwerth arbennig o uchel ar ca.130 a 85 ka (testun atodol) (21).
Mae'r dystiolaeth gynharaf o anheddiad dynol yn yr ardal hon yn gysylltiedig â gwaddodion Chitimwe a nodwyd yn ~92 ± 7 ka.Mae'r canlyniad hwn yn seiliedig ar 605 m3 o waddodion a gloddiwyd o 14 o gloddiadau archeolegol rheoli gofod is-centimetr a 147 m3 o waddodion o 46 o byllau prawf archeolegol, wedi'u rheoli'n fertigol i 20 cm ac wedi'u rheoli'n llorweddol i 2 fetr (Testun atodol a Ffigurau S1 i S3) Yn ogystal, fe wnaethom hefyd arolygu 147.5 cilomedr, trefnu 40 o byllau prawf daearegol, a dadansoddi mwy na 38,000 o greiriau diwylliannol o 60 ohonynt (Tablau S5 ac S6) (18).Mae'r ymchwiliadau a'r cloddiadau helaeth hyn yn dangos, er y gallai bodau dynol hynafol gan gynnwys bodau dynol modern cynnar fod wedi byw yn yr ardal tua 92 ka yn ôl, ni chadwodd y croniad o waddodion sy'n gysylltiedig â chodiad ac yna sefydlogi Llyn Malawi dystiolaeth archeolegol tan Ffurfio gwely Chitimwe.
Mae data archeolegol yn cefnogi'r casgliad bod yr ehangiad siâp ffan a'r gweithgareddau dynol yng ngogledd Malawi wedi bodoli mewn niferoedd mawr yn y Cwaternaidd hwyr, a bod y creiriau diwylliannol yn perthyn i fathau o rannau eraill o Affrica sy'n gysylltiedig â bodau dynol modern cynnar.Mae'r rhan fwyaf o arteffactau wedi'u gwneud o gerrig mân afon cwartsit neu gwarts, gyda gostyngiad rheiddiol, Levallois, platfform a chraidd ar hap (Ffigur S4).Mae arteffactau diagnostig morffolegol yn cael eu priodoli'n bennaf i dechneg math Levallois sy'n benodol i'r Oes Mesolithig (MSA), sydd wedi bod o leiaf tua 315 ka yn Affrica hyd yn hyn (24).Parhaodd gwely uchaf Chitimwe hyd at yr Holosen cynnar, a oedd yn cynnwys digwyddiadau o ddiwedd Oes y Cerrig ar wasgar yn wasgaredig, a chanfuwyd ei fod yn perthyn i helwyr-gasglwyr y Pleistosen a'r Holosen diweddar ledled Affrica.Mewn cyferbyniad, mae traddodiadau offer carreg (fel offer torri mawr) sydd fel arfer yn gysylltiedig â'r Pleistosen Canol Cynnar yn brin.Lle digwyddodd y rhain, fe'u canfuwyd mewn gwaddodion a oedd yn cynnwys MSA yn y cyfnod Pleistosenaidd hwyr, nid yn ystod camau cynnar y dyddodiad (Tabl S4) (18).Er bod y safle'n bodoli ar ~92 ka, digwyddodd y cyfnod mwyaf cynrychioliadol o weithgarwch dynol a dyddodiad ffan llifwaddodol ar ôl ~70 ka, wedi'i ddiffinio'n dda gan set o oedrannau OSL (Ffigur 2).Cadarnhawyd y patrwm hwn gyda 25 o oedran OSL wedi'u cyhoeddi a 50 heb eu cyhoeddi o'r blaen (Ffigur 2 a Thablau S1 i S3).Mae'r rhain yn dangos, o gyfanswm o 75 o benderfyniadau oedran, bod 70 wedi'u hadennill o waddodion ar ôl tua 70 ka.Dengys Ffigur 2 y 40 oed sy'n gysylltiedig ag arteffactau MSA in-situ, o'u cymharu â'r prif ddangosyddion paleoamgylcheddol a gyhoeddwyd o ganol basn canolog MAL05-1B/1C (25) a chanol basn gogleddol y llyn MAL05-2A nas cyhoeddwyd yn flaenorol.Siarcol (ger y ffan sy'n cynhyrchu OSL oedran).
Gan ddefnyddio data ffres o gloddiadau archeolegol o ffytolithau a micromorffoleg pridd, yn ogystal â data cyhoeddus ar baill ffosil, siarcol mawr, ffosilau dyfrol a mwynau awdigenig o graidd Prosiect Drilio Llyn Malawi, fe wnaethom ail-greu perthynas ddynol MSA â Llyn Malawi.Meddiannu hinsawdd ac amodau amgylcheddol yr un cyfnod (21).Y ddau asiant olaf yw'r brif sail ar gyfer ail-greu dyfnderoedd llyn cymharol sy'n dyddio'n ôl i fwy na 1200 ka (21), ac maent yn cael eu paru â samplau paill a macrocarbon a gasglwyd o'r un lleoliad yn y craidd o ~636 ka (25) yn y gorffennol .Casglwyd y creiddiau hiraf (MAL05-1B a MAL05-1C; 381 a 90 m yn y drefn honno) tua 100 cilomedr i'r de-ddwyrain o ardal y prosiect archeolegol.Casglwyd craidd byr (MAL05-2A; 41 m) tua 25 cilomedr i'r dwyrain o Afon Gogledd Rukulu (Ffigur 1).Mae craidd MAL05-2A yn adlewyrchu'r amodau paleoamgylcheddol daearol yn ardal Kalunga, tra nad yw craidd MAL05-1B/1C yn derbyn mewnbwn afon uniongyrchol o'r Kalunga, felly gall adlewyrchu'r amodau rhanbarthol yn well.
Dechreuodd y gyfradd dyddodi a gofnodwyd yng nghraidd dril cyfansawdd MAL05-1B/1C o 240 ka a chynyddodd o'r gwerth cyfartalog hirdymor o 0.24 i 0.88 m/ka (Ffigur S5).Mae'r cynnydd cychwynnol yn gysylltiedig â newidiadau yng ngolau'r haul modiwleiddiedig orbitol, a fydd yn achosi newidiadau osgled uchel yn lefel y llyn yn ystod y cyfnod hwn (25).Fodd bynnag, pan fydd yr ecsentrigrwydd orbitol yn gostwng ar ôl 85 ka a'r hinsawdd yn sefydlog, mae'r gyfradd ymsuddiant yn dal yn uchel (0.68 m/ka).Roedd hyn yn cyd-daro â'r cofnod OSL daearol, a ddangosodd dystiolaeth helaeth o ehangu ffan llifwaddodol ar ôl tua 92 ka, ac roedd yn gyson â'r data tueddiad yn dangos cydberthynas gadarnhaol rhwng erydiad a thân ar ôl 85 ka (Testun Atodol a Thabl S7).O ystyried ystod gwallau'r rheolaeth geocronolegol sydd ar gael, mae'n amhosibl barnu a yw'r set hon o berthnasoedd yn esblygu'n araf o gynnydd y broses ailadroddus neu'n ffrwydro'n gyflym wrth gyrraedd pwynt critigol.Yn ôl y model geoffisegol o esblygiad basn, ers y Pleistosen Canol (20), mae estyniad hollt ac ymsuddiant cysylltiedig wedi arafu, felly nid dyma'r prif reswm dros y broses ffurfio gefnogwr helaeth yr ydym yn ei bennu'n bennaf ar ôl 92 ka.
Ers y Pleistosen Canol, hinsawdd sydd wedi bod yn brif ffactor rheoli lefel dŵr llynnoedd (26).Yn benodol, caeodd codiad y basn gogleddol allanfa bresennol.800 ka i ddyfnhau'r llyn nes iddo gyrraedd uchder trothwy'r allanfa fodern (21).Wedi'i leoli ym mhen deheuol y llyn, roedd yr allfa hon yn darparu terfyn uchaf ar gyfer lefel dŵr y llyn yn ystod cyfnodau gwlyb (gan gynnwys heddiw), ond yn caniatáu i'r basn gau wrth i lefel dŵr y llyn ostwng yn ystod cyfnodau sych (27).Mae ail-greu lefel y llyn yn dangos y cylchoedd sych a gwlyb bob yn ail yn y gorffennol 636 ka.Yn ôl tystiolaeth o baill ffosil, mae cyfnodau o sychder eithafol (>95% o ostyngiad yng nghyfanswm y dŵr) sy’n gysylltiedig â heulwen isel yr haf wedi arwain at ehangu llystyfiant lled-anialwch, gyda choed wedi’u cyfyngu i ddyfrffyrdd parhaol (27).Mae'r isafbwyntiau (llynoedd) hyn yn cydberthyn â sbectra paill, gan ddangos cyfran uchel o laswelltau (80% neu fwy) a seroffytau (Amaranthaceae) ar draul taxa coed a chyfoeth rhywogaethau cyffredinol isel (25).Mewn cyferbyniad, pan fydd y llyn yn agosáu at lefelau modern, mae llystyfiant sydd â chysylltiad agos â choedwigoedd mynydd Affrica fel arfer yn ymestyn i lan y llyn [tua 500 m uwch lefel y môr (masl)].Heddiw, dim ond mewn darnau bach arwahanol uwchlaw tua 1500 masl (25, 28) y mae coedwigoedd mynydd Affrica yn ymddangos.
Digwyddodd y cyfnod sychder eithafol diweddaraf o 104 i 86 ka.Ar ôl hynny, er bod lefel y llyn yn dychwelyd i amodau uchel, daeth coetiroedd miombo agored gyda llawer iawn o berlysiau a chynhwysion perlysiau yn gyffredin (27, 28).Y tacsa coedwig fynydd Affricanaidd mwyaf arwyddocaol yw pinwydd Podocarpus, nad yw erioed wedi gwella i werth tebyg i'r lefel llyn uchel flaenorol ar ôl 85 ka (10.7 ± 7.6% ar ôl 85 ka, tra bod lefel debyg y llyn cyn 85 ka yn 29.8 ± 11.8% ).Mae mynegai Margalef (Dmg) hefyd yn dangos bod cyfoeth rhywogaethau'r 85 ka yn y gorffennol 43% yn is na'r lefel llynnoedd uchel parhaus blaenorol (2.3 ± 0.20 a 4.6 ± 1.21, yn y drefn honno), er enghraifft, rhwng 420 a 345 ka (Atodol testun a ffigurau S5 ac S6) (25).Samplau paill o tua amser.Mae 88 i 78 ka hefyd yn cynnwys canran uchel o baill Compositae, sy'n gallu dangos bod tarfu ar y llystyfiant a'i fod o fewn ystod gwallau'r dyddiad hynaf pan oedd bodau dynol yn meddiannu'r ardal.
Defnyddiwn y dull anomaleddau hinsawdd (29) i ddadansoddi data paleoecological a paleohinsawdd creiddiau a ddrilio cyn ac ar ôl 85 ka, ac archwilio'r berthynas ecolegol rhwng llystyfiant, helaethrwydd rhywogaethau, a dyddodiad a'r ddamcaniaeth o ddatgysylltu'r rhagfynegiad hinsawdd pur a gasglwyd.Modd llinell sylfaen gyrru o ~550 ka.Effeithir ar yr ecosystem drawsnewidiedig hon gan amodau dyddodiad llenwi llynnoedd a thanau, a adlewyrchir yn y diffyg rhywogaethau a chyfuniadau llystyfiant newydd.Ar ôl y cyfnod sych diwethaf, dim ond rhai elfennau coedwig a adferwyd, gan gynnwys cydrannau gwrthsefyll tân coedwigoedd mynydd Affrica, megis olew olewydd, a chydrannau gwrthsefyll tân coedwigoedd tymhorol trofannol, megis Celtis (Testun Atodol a Ffigur S5) ( 25).Er mwyn profi'r ddamcaniaeth hon, rydym yn modelu lefelau dŵr llyn sy'n deillio o ostracode ac amnewidion mwynau authigenic fel newidynnau annibynnol (21) a newidynnau dibynnol fel siarcol a phaill a allai gael eu heffeithio gan amlder tân cynyddol (25).
Er mwyn gwirio'r tebygrwydd neu'r gwahaniaeth rhwng y cyfuniadau hyn ar wahanol adegau, gwnaethom ddefnyddio paill o Podocarpus (coeden fythwyrdd), glaswellt (glaswellt), ac olewydd (elfen sy'n gwrthsefyll tân o goedwigoedd mynydd Affrica) ar gyfer prif ddadansoddiad cydlynol (PCoA), a miombo (y brif elfen coetir heddiw).Trwy blotio PCoA ar yr arwyneb rhyngosodedig sy'n cynrychioli lefel y llyn pan ffurfiwyd pob cyfuniad, archwiliwyd sut mae'r cyfuniad paill yn newid mewn perthynas â dyddodiad a sut mae'r berthynas hon yn newid ar ôl 85 ka (Ffigur 3 a Ffigur S7).Cyn 85 ka, roedd y samplau graminaidd yn cydgrynhoi tuag at amodau sych, tra bod y samplau sy'n seiliedig ar podocarpws yn cydgrynhoi tuag at amodau gwlyb.Mewn cyferbyniad, mae'r samplau ar ôl 85 ka wedi'u clystyru gyda'r rhan fwyaf o samplau cyn 85 ka ac mae ganddynt werthoedd cyfartalog gwahanol, sy'n dangos bod eu cyfansoddiad yn anarferol ar gyfer amodau dyodiad tebyg.Mae eu safle yn PCoA yn adlewyrchu dylanwad Olea a miombo, y mae'r ddau ohonynt yn cael eu ffafrio o dan amodau sy'n fwy tueddol o dân.Yn y samplau ar ôl 85 ka, dim ond mewn tri sampl yn olynol yr oedd pinwydd Podocarpus yn helaeth, a ddigwyddodd ar ôl i'r cyfnod rhwng 78 a 79 ka ddechrau.Mae hyn yn awgrymu, ar ôl y cynnydd cychwynnol mewn glawiad, ei bod yn ymddangos bod y goedwig wedi gwella'n fyr cyn iddi ddymchwel o'r diwedd.
Mae pob pwynt yn cynrychioli un sampl paill ar adeg benodol, gan ddefnyddio'r testun atodol a'r model oedran yn Ffigur 1. S8.Mae'r fector yn cynrychioli cyfeiriad a graddiant newid, ac mae fector hirach yn cynrychioli tuedd gryfach.Mae'r arwyneb gwaelodol yn cynrychioli lefel dŵr y llyn fel cynrychiolydd o wlybaniaeth;mae'r glas tywyll yn uwch.Darperir gwerth cyfartalog gwerthoedd nodwedd PCoA ar gyfer y data ar ôl 85 ka (diemwnt coch) a'r holl ddata o lefelau llyn tebyg cyn 85 ka (diemwnt melyn).Gan ddefnyddio data'r 636 ka cyfan, mae “lefel y llyn efelychiedig” rhwng -0.130-σ a -0.198-σ yn agos at werth eigen cyfartalog PCA lefel y llyn.
Er mwyn astudio'r berthynas rhwng paill, lefel dŵr llyn a siarcol, fe wnaethom ddefnyddio dadansoddiad aml-amrywedd anparametrig o amrywiant (NP-MANOVA) i gymharu'r “amgylchedd” cyffredinol (a gynrychiolir gan fatrics data paill, lefel dŵr llyn a siarcol) o'r blaen ac ar ôl y trawsnewid 85 ka.Gwelsom fod yr amrywiad a'r cydamrywiant a geir yn y matrics data hwn yn wahaniaethau ystadegol arwyddocaol cyn ac ar ôl 85 ka (Tabl 1).
Mae ein data paleoamgylcheddol daearol o'r ffytolithau a'r priddoedd ar ymyl y West Lake yn gyson â'r dehongliad sy'n seiliedig ar ddirprwy'r llyn.Mae'r rhain yn dangos, er gwaethaf lefel y dŵr uchel yn y llyn, fod y dirwedd wedi'i thrawsnewid yn dirwedd a ddominyddir gan dir coedwig â chanopi agored a glaswelltir coediog, yn union fel heddiw (25).Mae'r holl leoliadau a ddadansoddwyd ar gyfer ffytolithau ar ymyl gorllewinol y basn ar ôl ~45 ka ac yn dangos llawer iawn o orchudd coed yn adlewyrchu amodau gwlyb.Fodd bynnag, maent yn credu bod y rhan fwyaf o'r tomwellt ar ffurf coetir agored sydd wedi tyfu'n wyllt gyda bambŵ a glaswellt panig.Yn ôl data ffytolith, dim ond ar draethlin y llyn y mae coed palmwydd nad ydynt yn gwrthsefyll tân (Arecaceae), ac maent yn brin neu'n absennol mewn safleoedd archeolegol mewndirol (Tabl S8) (30).
Yn gyffredinol, gellir casglu amodau gwlyb ond agored ar ddiwedd y cyfnod Pleistosenaidd o'r paleosolau daearol (19).Gellir olrhain clai morlyn a charbonad pridd cors o safle archeolegol Pentref Mwanganda yn ôl i 40 i 28 cal ka BP (Qian'anni wedi'i galibro'n flaenorol) (Tabl S4).Mae'r haenau pridd carbonad yng ngwely Chitimwe fel arfer yn haenau calchaidd nodular (Bkm) a cheuog a charbonad (Btk), sy'n dynodi lleoliad sefydlogrwydd geomorffolegol cymharol a'r setliad araf o'r ffan llifwaddodol pellgyrhaeddol Tua 29 cal ka BP (Atodol). testun).Mae'r pridd diweddarach wedi erydu ac wedi'i galedu (craig lithig) a ffurfiwyd ar weddillion ffaniau hynafol yn dynodi amodau tirwedd agored (31) a dyodiad tymhorol cryf (32), sy'n arwydd o effaith barhaus yr amodau hyn ar y dirwedd.
Daw cefnogaeth i rôl tân yn y trawsnewid hwn o gofnodion macro siarcol parau o greiddiau dril, ac mae'r mewnlif o siarcol o'r Basn Canolog (MAL05-1B/1C) wedi cynyddu'n gyffredinol o tua.175 o gardiau.Mae nifer fawr o gopaon yn dilyn rhwng tua.Ar ôl 135 a 175 ka a 85 a 100 ka, adferodd lefel y llyn, ond ni adferodd cyfoeth y goedwig a rhywogaethau (Testun atodol, Ffigur 2 a Ffigur S5).Gall y berthynas rhwng mewnlifiad siarcol a thueddiad magnetig gwaddodion llyn hefyd ddangos patrymau o hanes tân hirdymor (33).Defnyddio data o Lyons et al.(34) Parhaodd Llyn Malawi i erydu'r dirwedd losgi ar ôl 85 ka, sy'n awgrymu cydberthynas gadarnhaol (Spearman's Rs = 0.2542 a P = 0.0002; Tabl S7), tra bod y gwaddodion hŷn yn dangos y berthynas gyferbyn (Rs = -0.2509 a P < 0.0001).Yn y basn gogleddol, y craidd byrrach MAL05-2A sydd â'r pwynt angor dyddio dyfnaf, a'r twfff Toba ieuengaf yw ~74 i 75 ka (35).Er nad oes ganddo bersbectif tymor hwy, mae'n cael mewnbwn yn uniongyrchol o'r basn lle mae'r data archeolegol yn dod.Mae cofnodion siarcol y basn gogleddol yn dangos, ers marc crypto-tephra Toba, fod mewnbwn siarcol daearol wedi cynyddu'n raddol yn ystod y cyfnod pan fo tystiolaeth archeolegol yn fwyaf cyffredin (Ffigur 2B).
Gall tystiolaeth o danau o waith dyn adlewyrchu defnydd bwriadol ar raddfa tirwedd, poblogaethau eang yn achosi mwy neu fwy o danau ar y safle, newid argaeledd tanwydd trwy gynaeafu coedwigoedd isdyfiant, neu gyfuniad o'r gweithgareddau hyn.Mae helwyr-gasglwyr modern yn defnyddio tân i newid gwobrau chwilota yn weithredol (2).Mae eu gweithgareddau'n cynyddu'r digonedd o ysglyfaeth, yn cynnal y dirwedd fosaig, ac yn cynyddu amrywiaeth thermol a heterogenedd cyfnodau olyniaeth (13).Mae tân hefyd yn bwysig ar gyfer gweithgareddau ar y safle fel gwresogi, coginio, amddiffyn a chymdeithasu (14).Gall hyd yn oed gwahaniaethau bach yn y defnydd o dân y tu allan i ergydion mellt naturiol newid patrymau olyniaeth coedwigoedd, argaeledd tanwydd, a thymhorau tanio.Mae lleihau gorchudd coed a choed isdyfiant yn fwyaf tebygol o gynyddu erydiad, ac mae colli amrywiaeth rhywogaethau yn yr ardal hon yn gysylltiedig yn agos â cholli cymunedau coedwigoedd mynydd Affricanaidd (25).
Yn y cofnod archeolegol cyn i'r MSA ddechrau, mae rheolaeth ddynol ar dân wedi'i hen sefydlu (15), ond hyd yn hyn, dim ond mewn ychydig o gyd-destunau Paleolithig y mae ei ddefnydd fel offeryn rheoli tirwedd wedi'i gofnodi.Mae'r rhain yn cynnwys tua yn Awstralia.40 ka (36), Highland New Guinea.45 ka (37) cytundeb heddwch.50 ka Ogof Niah (38) yn iseldir Borneo.Yn America, pan aeth bodau dynol i mewn i'r ecosystemau hyn gyntaf, yn enwedig yn yr 20 ka (16) diwethaf, ystyriwyd mai tanio artiffisial oedd y prif ffactor wrth ad-drefnu cymunedau planhigion ac anifeiliaid.Rhaid i'r casgliadau hyn fod yn seiliedig ar dystiolaeth berthnasol, ond yn achos gorgyffwrdd uniongyrchol rhwng data archeolegol, daearegol, geomorffolegol a phaleoamgylcheddol, mae'r ddadl achosiaeth wedi'i chryfhau.Er bod data craidd morol dyfroedd arfordirol Affrica wedi darparu tystiolaeth o newidiadau tân yn y gorffennol tua 400 ka (9), yma rydym yn darparu tystiolaeth o ddylanwad dynol o setiau data archeolegol, paleoamgylcheddol a geomorffolegol perthnasol.
Mae nodi tanau o waith dyn mewn cofnodion paleoamgylcheddol yn gofyn am dystiolaeth o weithgareddau tân a newidiadau tymhorol neu ofodol mewn llystyfiant, sy'n profi nad yw'r newidiadau hyn yn cael eu rhagweld gan baramedrau hinsawdd yn unig, a'r gorgyffwrdd amser/gofodol rhwng newidiadau mewn amodau tân a newidiadau mewn llystyfiant dynol. cofnodion (29) Yma, cafwyd y dystiolaeth gyntaf o feddiannaeth eang o MSA a ffurfiant gwyntyll llifwaddodol ym masn Llyn Malawi tua dechrau ad-drefnu llystyfiant rhanbarthol yn sylweddol.85 o gardiau.Mae'r helaethrwydd siarcol yn y craidd MAL05-1B/1C yn adlewyrchu'r duedd ranbarthol o gynhyrchu a dyddodi siarcol, sef tua 150 ka o gymharu â gweddill y cofnod 636 ka (Ffigurau S5, S9, ac S10).Mae'r trawsnewidiad hwn yn dangos cyfraniad pwysig tân at lunio cyfansoddiad yr ecosystem, na ellir ei esbonio gan hinsawdd yn unig.Mewn sefyllfaoedd tân naturiol, mae tanio mellt fel arfer yn digwydd ar ddiwedd y tymor sych (39).Fodd bynnag, os yw'r tanwydd yn ddigon sych, gellir cynnau tanau o waith dyn unrhyw bryd.Ar raddfa'r olygfa, gall bodau dynol newid y tân yn barhaus trwy gasglu coed tân o dan y goedwig.Canlyniad unrhyw fath o dân o waith dyn yn y pen draw yw bod ganddo’r potensial i achosi mwy o ddefnydd o lystyfiant coediog, yn para drwy gydol y flwyddyn, ac ar bob graddfa.
Yn Ne Affrica, mor gynnar â 164 ka (12), defnyddiwyd tân i drin cerrig gwneud offer â gwres.Cyn gynted â 170 ka (40), defnyddiwyd tân fel offeryn ar gyfer coginio cloron â starts, gan wneud defnydd llawn o dân yn yr hen amser.Adnoddau Ffyniannus-Golygfeydd Tueddol (41).Mae tanau tirwedd yn lleihau'r gorchudd coed ac yn arf pwysig ar gyfer cynnal amgylcheddau glaswelltir a choedwigoedd, sef elfennau diffiniol ecosystemau dynol-gyfryngol (13).Os mai pwrpas newid ymddygiad llystyfiant neu ysglyfaeth yw cynyddu llosgi o waith dyn, yna mae’r ymddygiad hwn yn cynrychioli cynnydd yn y cymhlethdod o reoli a defnyddio tân gan fodau dynol cynnar yn y cyfnod modern o gymharu â bodau dynol cynnar, ac mae’n dangos bod ein perthynas â thân wedi mynd drwy newid mewn cyd-ddibyniaeth (7).Mae ein dadansoddiad yn darparu ffordd ychwanegol o ddeall y newidiadau yn y defnydd o dân gan bobl yn y Pleistosen Diweddar, ac effaith y newidiadau hyn ar eu tirwedd a'u hamgylchedd.
Mae'n bosibl bod ehangiad y gwyntyllau llifwaddodol Cwaternaidd Diweddar yn ardal Karonga oherwydd newidiadau yn y cylch hylosgi tymhorol o dan amodau glawiad uwch na'r cyfartaledd, gan arwain at fwy o erydu ar ochr y bryn.Mae'n bosibl mai mecanwaith y digwyddiad hwn yw'r ymateb ar raddfa'r trothwy a yrrwyd gan yr aflonyddwch a achoswyd gan y tân, erydiad estynedig a pharhaus rhan uchaf y cefn dŵr, ac ehangiad gwyntyllau llifwaddod yn amgylchedd piedmont ger Llyn Malawi.Gall yr adweithiau hyn gynnwys newid priodweddau pridd i leihau athreiddedd, lleihau garwedd arwyneb, a chynyddu dŵr ffo oherwydd y cyfuniad o amodau dyddodiad uchel a llai o orchudd coed (42).Mae argaeledd gwaddodion yn cael ei wella i ddechrau trwy blicio'r deunydd gorchuddio, a thros amser, gall cryfder y pridd leihau oherwydd gwresogi a llai o gryfder gwreiddiau.Mae exfoliation yr uwchbridd yn cynyddu'r fflwcs gwaddod, sy'n cael ei letya gan y croniad siâp ffan i lawr yr afon ac yn cyflymu ffurfio pridd coch ar y siâp ffan.
Gall llawer o ffactorau reoli ymateb y dirwedd i amodau tân newidiol, y rhan fwyaf ohonynt yn gweithredu o fewn cyfnod byr o amser (42-44).Mae'r signal rydyn ni'n ei gysylltu yma yn amlwg ar raddfa amser y mileniwm.Mae modelau dadansoddi a esblygiad tirwedd yn dangos, gyda'r aflonyddwch llystyfiant a achosir gan danau gwyllt dro ar ôl tro, fod y gyfradd dinoethi wedi newid yn sylweddol ar raddfa amser mileniwm (45, 46).Mae diffyg cofnodion ffosil rhanbarthol sy'n cyd-fynd â'r newidiadau a welwyd mewn cofnodion golosg a llystyfiant yn rhwystro'r gwaith o ail-greu effeithiau ymddygiad dynol a newidiadau amgylcheddol ar gyfansoddiad cymunedau llysysyddion.Fodd bynnag, mae llysysyddion mawr sy'n byw mewn tirweddau mwy agored yn chwarae rhan yn y gwaith o'u cynnal ac yn atal ymlediad llystyfiant coediog (47).Ni ddylid disgwyl i dystiolaeth o newidiadau mewn gwahanol gydrannau o'r amgylchedd ddigwydd ar yr un pryd, ond dylid ei gweld fel cyfres o effeithiau cronnol a all ddigwydd dros gyfnod hir o amser (11).Gan ddefnyddio’r dull anomaleddau hinsawdd (29), rydym yn ystyried bod gweithgarwch dynol yn ffactor ysgogol allweddol wrth lunio tirwedd gogledd Malawi yn ystod y Pleistosen Diweddar.Fodd bynnag, gall yr effeithiau hyn fod yn seiliedig ar etifeddiaeth gynharach, llai amlwg rhyngweithiadau dynol-amgylchedd.Gall y brig golosg a ymddangosodd yn y cofnod paleoamgylcheddol cyn y dyddiad archeolegol cynharaf gynnwys cydran anthropogenig nad yw'n achosi'r un newidiadau i'r system ecolegol ag a gofnodwyd yn ddiweddarach, ac nad yw'n cynnwys dyddodion sy'n ddigon i ddangos meddiannaeth ddynol yn hyderus.
Mae creiddiau gwaddod byr, fel y rhai o Fasn Llyn Masoko cyfagos yn Tanzania, neu'r creiddiau gwaddod byrrach yn Llyn Malawi, yn dangos bod digonedd paill cymharol tacsa glaswellt a choetir wedi newid, a briodolir i'r 45 mlynedd diwethaf.Newid hinsawdd naturiol ka (48-50).Fodd bynnag, dim ond arsylwi mwy hirdymor ar gofnod paill Llyn Malawi >600 ka, ynghyd â'r dirwedd archeolegol oesol wrth ei ymyl, y mae'n bosibl deall yr hinsawdd, llystyfiant, siarcol a gweithgareddau dynol.Er bod bodau dynol yn debygol o ymddangos yn rhan ogleddol basn Llyn Malawi cyn 85 ka, mae tua 85 ka, yn enwedig ar ôl 70 ka, yn nodi bod yr ardal yn ddeniadol i bobl fyw ynddi ar ôl i'r cyfnod sychder mawr diwethaf ddod i ben.Ar yr adeg hon, mae'r defnydd newydd neu fwy dwys / aml o dân gan bobl yn amlwg wedi'i gyfuno â newid hinsawdd naturiol i ail-greu'r berthynas ecolegol> 550-ka, ac yn olaf ffurfio'r dirwedd artiffisial cyn-amaethyddol cynnar (Ffigur 4).Yn wahanol i gyfnodau cynharach, mae natur waddodol y dirwedd yn cadw safle MSA, sy'n un o swyddogaethau'r berthynas ailadroddus rhwng yr amgylchedd (dosbarthiad adnoddau), ymddygiad dynol (patrymau gweithgaredd), ac actifadu ffan (dyddodiad/safle claddu).
(A) Amdanom.400 ka: Ni ellir canfod bodau dynol.Mae'r amodau llaith yn debyg i heddiw, ac mae lefel y llyn yn uchel.Gorchudd coediog amrywiol nad yw'n gallu gwrthsefyll tân.(B) Tua 100 ka: Nid oes cofnod archeolegol, ond gellir canfod presenoldeb bodau dynol trwy fewnlifiad siarcol.Mae amodau sych iawn yn digwydd mewn trothwyon sych.Yn gyffredinol mae'r creigwely yn agored ac mae'r gwaddodion arwyneb yn gyfyngedig.(C) Tua 85 i 60 ka: Mae lefel dŵr y llyn yn cynyddu gyda'r cynnydd mewn dyddodiad.Gellir darganfod bodolaeth bodau dynol trwy archeoleg ar ôl 92 ka, ac ar ôl 70 ka, bydd llosgi ucheldiroedd ac ehangu cefnogwyr llifwaddodol yn dilyn.Mae system lystyfiant llai amrywiol sy'n gwrthsefyll tân wedi dod i'r amlwg.(D) Tua 40 i 20 ka: Mae mewnbwn siarcol amgylcheddol yn y basn gogleddol wedi cynyddu.Parhaodd ffurfio cefnogwyr llifwaddodol, ond dechreuodd wanhau ar ddiwedd y cyfnod hwn.O'i gymharu â'r record flaenorol o 636 ka, mae lefel y llyn yn parhau'n uchel a sefydlog.
Mae'r Anthropocene yn cynrychioli'r casgliad o ymddygiadau adeiladu arbenigol a ddatblygwyd dros filoedd o flynyddoedd, ac mae ei raddfa yn unigryw i Homo sapiens modern (1, 51).Yn y cyd-destun modern, gyda chyflwyniad amaethyddiaeth, mae tirweddau o waith dyn yn parhau i fodoli ac yn dwysáu, ond maent yn estyniadau o batrymau a sefydlwyd yn ystod y Pleistosen, yn hytrach na datgysylltiadau (52).Mae data o ogledd Malawi yn dangos y gall y cyfnod pontio ecolegol fod yn hirfaith, yn gymhleth ac yn ailadroddus.Mae'r raddfa hon o drawsnewid yn adlewyrchu gwybodaeth ecolegol gymhleth bodau dynol modern cynnar ac yn dangos eu trawsnewidiad i'n rhywogaeth drechaf fyd-eang heddiw.
Yn ôl y protocol a ddisgrifiwyd gan Thompson et al., ymchwilio ar y safle a chofnodi arteffactau a nodweddion cobblestone ar ardal yr arolwg.(53).Roedd lleoliad y pwll prawf a chloddio'r prif safle, gan gynnwys samplu micromorffoleg a ffytolith, yn dilyn y protocol a ddisgrifiwyd gan Thompson et al.(18) a Wright et al.(19).Mae ein map system gwybodaeth ddaearyddol (GIS) sy'n seiliedig ar fap arolwg daearegol Malawi o'r rhanbarth yn dangos cydberthynas glir rhwng Gwelyau Chitimwe a safleoedd archeolegol (Ffigur S1).Yr egwyl rhwng y pyllau prawf daearegol ac archeolegol yn ardal Karonga yw dal y sampl cynrychioliadol ehangaf (Ffigur S2).Mae arolygon geomorffoleg, oedran daearegol ac archeolegol Karonga yn cynnwys pedwar prif ddull arolwg maes: arolygon cerddwyr, pyllau prawf archeolegol, pyllau prawf daearegol a chloddiadau safle manwl.Gyda'i gilydd, mae'r technegau hyn yn caniatáu samplu prif amlygiad gwely Chitimwe yng ngogledd, canol, a de Karonga (Ffigur S3).
Dilynodd yr ymchwiliad ar y safle a chofnodi arteffactau a nodweddion cobblestone ar ardal yr arolwg cerddwyr y protocol a ddisgrifiwyd gan Thompson et al.(53).Mae gan y dull hwn ddau brif nod.Y cyntaf yw nodi'r mannau lle mae'r creiriau diwylliannol wedi'u herydu, ac yna gosod pyllau prawf archeolegol i fyny'r allt yn y mannau hyn i adfer y creiriau diwylliannol in situ o'r amgylchedd claddedig.Yr ail nod yw cofnodi'n ffurfiol ddosbarthiad arteffactau, eu nodweddion, a'u perthynas â ffynhonnell deunyddiau cerrig cyfagos (53).Yn y gwaith hwn, cerddodd tîm tri pherson ar bellter o 2 i 3 metr am gyfanswm o 147.5 cilomedr llinellol, gan groesi'r rhan fwyaf o welyau Chitimwe lluniedig (Tabl S6).
Canolbwyntiodd y gwaith yn gyntaf ar Gwelyau Chitimwe i wneud y mwyaf o'r samplau arteffactau a arsylwyd, ac yn ail canolbwyntiodd ar ddarnau hirfain hir o lan y llyn i'r ucheldiroedd sy'n torri ar draws gwahanol unedau gwaddodol.Mae hyn yn cadarnhau sylw allweddol bod yr arteffactau a leolir rhwng ucheldiroedd y gorllewin a glan y llyn yn perthyn i wely Chitimwe neu waddodion diweddarach Pleistosenaidd a Holosenaidd yn unig.Mae'r arteffactau a geir mewn dyddodion eraill oddi ar y safle, wedi'u hadleoli o fannau eraill yn y dirwedd, fel y gwelir o'u helaethrwydd, eu maint, a graddau'r hindreulio.
Roedd y pwll prawf archeolegol a oedd yn ei le a gwaith cloddio'r prif safle, gan gynnwys samplu micromorffoleg a ffytolith, yn dilyn y protocol a ddisgrifiwyd gan Thompson et al.(18, 54) a Wright et al.(19, 55).Y prif bwrpas yw deall dosbarthiad tanddaearol arteffactau a gwaddodion siâp ffan yn y dirwedd fwy.Mae arteffactau fel arfer yn cael eu claddu'n ddwfn ym mhob man yn Gwelyau Chitimwe, ac eithrio'r ymylon, lle mae erydiad wedi dechrau tynnu brig y gwaddod.Yn ystod yr ymchwiliad anffurfiol, cerddodd dau berson heibio Gwelyau Chitimwe, a gafodd eu harddangos fel nodweddion map ar fap daearegol llywodraeth Malawi.Pan ddaeth y bobl hyn ar draws ysgwyddau gwaddod Gwely Chitimwe, dechreuasant gerdded ar hyd yr ymyl, lle gallent weld yr arteffactau wedi'u herydu o'r gwaddod.Trwy ogwyddo'r cloddiadau ychydig i fyny (3 i 8 m) o'r arteffactau sy'n erydu'n weithredol, gall y cloddiad ddatgelu eu lleoliad yn y fan a'r lle o gymharu â'r gwaddod sy'n eu cynnwys, heb fod angen cloddio helaeth yn ochrol.Mae'r pyllau prawf yn cael eu gosod fel eu bod 200 i 300 metr i ffwrdd o'r pwll agosaf nesaf, gan ddal newidiadau yng ngwadod gwely Chitimwe a'r arteffactau sydd ynddo.Mewn rhai achosion, datgelodd y pwll prawf safle a ddaeth yn ddiweddarach yn safle cloddio ar raddfa lawn.
Mae pob pwll prawf yn dechrau gyda sgwâr o 1 × 2 m, yn wynebu gogledd-de, ac yn cael eu cloddio mewn unedau mympwyol o 20 cm, oni bai bod lliw, gwead, neu gynnwys y gwaddod yn newid yn sylweddol.Cofnodwch briodweddau gwaddod a phridd yr holl waddodion a gloddiwyd, sy'n mynd yn gyfartal trwy ridyll sych 5 mm.Os yw dyfnder y dyddodiad yn parhau i fod yn fwy na 0.8 i 1 m, rhowch y gorau i gloddio yn un o'r ddau fetr sgwâr a pharhau i gloddio yn y llall, a thrwy hynny ffurfio "cam" fel y gallwch chi fynd i mewn i haenau dyfnach yn ddiogel.Yna parhewch i gloddio nes cyrraedd y creigwely, mae o leiaf 40 cm o waddodion di-haint archeolegol yn is na chrynodiad yr arteffactau, neu mae'r cloddiad yn mynd yn rhy anniogel (dwfn) i fynd ymlaen.Mewn rhai achosion, mae angen i ddyfnder y dyddodiad ymestyn y pwll prawf i drydydd metr sgwâr a mynd i mewn i'r ffos mewn dau gam.
Mae pyllau prawf daearegol wedi dangos yn flaenorol bod Gwelyau Chitimwe yn aml yn ymddangos ar fapiau daearegol oherwydd eu lliw coch nodedig.Pan fyddant yn cynnwys nentydd helaeth a gwaddodion afon, a gwaddodion ffan llifwaddodol, nid ydynt bob amser yn ymddangos yn goch (19).Daeareg Cloddiwyd y pwll prawf fel pwll syml a gynlluniwyd i gael gwared ar y gwaddodion uwch cymysg i ddatgelu haenau tanddaearol y gwaddodion.Mae hyn yn angenrheidiol oherwydd bod gwely Chitimwe yn cael ei erydu i lethr bryn parabolig, ac mae gwaddodion cwympo ar y llethr, nad ydynt fel arfer yn ffurfio rhannau neu doriadau naturiol clir.Felly, digwyddodd y cloddiadau hyn naill ai ar ben gwely Chitimwe, yn ôl pob tebyg roedd cyswllt tanddaearol rhwng gwely Chitimwe a gwely Pliocene Chiwondo islaw, neu fe'u cynhaliwyd lle'r oedd angen dyddio gwaddodion rhes yr afon (55).
Gwneir cloddiadau archeolegol ar raddfa lawn mewn mannau sy'n addo nifer fawr o gynulliadau offer carreg yn y fan a'r lle, fel arfer yn seiliedig ar byllau prawf neu fannau lle gellir gweld nifer fawr o greiriau diwylliannol yn erydu o'r llethr.Cafodd y prif greiriau diwylliannol a gloddiwyd eu hadennill o unedau gwaddodol a gloddiwyd ar wahân mewn sgwâr o 1 × 1 m.Os yw dwysedd yr arteffactau yn uchel, mae'r uned gloddio yn big 10 neu 5 cm.Tynnwyd yr holl gynhyrchion carreg, esgyrn ffosil ac ocr yn ystod pob cloddiad mawr, ac nid oes terfyn maint.Maint y sgrin yw 5mm.Os darganfyddir creiriau diwylliannol yn ystod y broses gloddio, rhoddir rhif darganfod lluniadu cod bar unigryw iddynt, a bydd y rhifau darganfod yn yr un gyfres yn cael eu neilltuo i'r darganfyddiadau wedi'u hidlo.Mae'r creiriau diwylliannol wedi'u marcio ag inc parhaol, eu gosod mewn bagiau gyda labeli sbesimen, a'u bagio ynghyd â chreiriau diwylliannol eraill o'r un cefndir.Ar ôl dadansoddi, mae'r holl greiriau diwylliannol yn cael eu storio yng Nghanolfan Ddiwylliannol ac Amgueddfa Karonga.
Mae pob cloddiad yn cael ei wneud yn ôl strata naturiol.Mae'r rhain wedi'u hisrannu'n dafodau, ac mae trwch y tafod yn dibynnu ar ddwysedd yr arteffact (er enghraifft, os yw dwysedd yr arteffact yn isel, bydd trwch y tafod yn uchel).Mae data cefndir (er enghraifft, priodweddau gwaddod, perthnasoedd cefndir, ac arsylwadau o ymyrraeth a dwysedd arteffactau) yn cael eu cofnodi yn y gronfa ddata Access.Mae'r holl ddata cydlynu (er enghraifft, canfyddiadau a dynnwyd mewn segmentau, drychiad cyd-destun, corneli sgwâr, a samplau) yn seiliedig ar gyfesurynnau Universal Transverse Mercator (UTM) (WGS 1984, Parth 36S).Yn y prif safle, mae pob pwynt yn cael ei gofnodi gan ddefnyddio gorsaf gyfan Nikon Nivo C cyfres 5″, sydd wedi'i hadeiladu ar grid lleol mor agos â phosibl i'r gogledd o UTM.Lleoliad cornel ogledd-orllewinol pob safle cloddio a lleoliad pob safle cloddio Rhoddir swm y gwaddod yn Nhabl S5.
Cofnodwyd yr adran o nodweddion gwaddodeg a gwyddor pridd yr holl unedau a gloddiwyd gan ddefnyddio Rhaglen Rhan Dosbarth Amaethyddol yr Unol Daleithiau (56).Pennir unedau gwaddodol yn seiliedig ar faint grawn, onglogrwydd, a nodweddion gwasarn.Sylwch ar y cynhwysiant annormal a'r aflonyddwch sy'n gysylltiedig â'r uned waddod.Mae datblygiad pridd yn cael ei bennu gan groniad sesquioxide neu garbonad mewn pridd tanddaearol.Mae hindreulio tanddaearol (er enghraifft, rhydocs, ffurfio nodiwlau manganîs gweddilliol) hefyd yn cael ei gofnodi'n aml.
Mae pwynt casglu samplau OSL yn cael ei bennu ar sail amcangyfrif pa facies all gynhyrchu'r amcangyfrif mwyaf dibynadwy o oedran claddu gwaddod.Yn y lleoliad samplu, cloddiwyd ffosydd i ddatgelu'r haen waddodol awthigenig.Casglwch yr holl samplau a ddefnyddiwyd ar gyfer dyddio OSL trwy fewnosod tiwb dur afloyw (tua 4 cm mewn diamedr a thua 25 cm o hyd) yn y proffil gwaddod.
Mae dyddio OSL yn mesur maint y grŵp o electronau sydd wedi'u dal mewn crisialau (fel cwarts neu ffelsbar) oherwydd amlygiad i ymbelydredd ïoneiddio.Daw'r rhan fwyaf o'r ymbelydredd hwn o ddadfeiliad isotopau ymbelydrol yn yr amgylchedd, ac mae ychydig bach o gydrannau ychwanegol mewn lledredau trofannol yn ymddangos ar ffurf ymbelydredd cosmig.Mae'r electronau sy'n cael eu dal yn cael eu rhyddhau pan fydd y grisial yn agored i olau, sy'n digwydd yn ystod cludiant (digwyddiad sero) neu yn y labordy, lle mae'r goleuo'n digwydd ar synhwyrydd sy'n gallu canfod ffotonau (er enghraifft, tiwb ffoto-multiplier neu gamera â gwefrwr). dyfais gyplu) Mae'r rhan isaf yn allyrru pan fydd yr electron yn dychwelyd i gyflwr y ddaear.Mae gronynnau cwarts â maint rhwng 150 a 250 μm yn cael eu gwahanu gan ridyll, triniaeth asid a gwahanu dwysedd, a'u defnyddio fel aliquots bach (<100 gronynnau) wedi'u gosod ar wyneb plât alwminiwm neu eu drilio i mewn i ffynnon 300 x 300 mm Yr unigolyn dadansoddir gronynnau ar sosban alwminiwm.Amcangyfrifir y dos claddedig fel arfer gan ddefnyddio dull adfywio aliquot sengl (57).Yn ogystal ag asesu'r dos ymbelydredd a dderbynnir gan grawn, mae dyddio OSL hefyd yn gofyn am amcangyfrif y gyfradd dos trwy fesur y crynodiad radioniwclid yng ngwaddod y sampl a gasglwyd gan ddefnyddio sbectrosgopeg gama neu ddadansoddiad actifadu niwtronau, a phennu'r sampl cyfeirio dos cosmig Lleoliad a dyfnder y claddedigaeth.Cyflawnir y penderfyniad oedran terfynol trwy rannu'r dos claddu â'r gyfradd dos.Fodd bynnag, pan fo newid yn y dos a fesurir gan un grawn neu grŵp o rawn, mae angen model ystadegol i bennu'r dos claddedig priodol i'w ddefnyddio.Cyfrifir y dos claddedig yma gan ddefnyddio'r model cyfnod canolog, yn achos dyddio aliquot sengl, neu yn achos dyddio un gronyn, gan ddefnyddio model cymysgedd cyfyngedig (58).
Perfformiodd tri labordy annibynnol ddadansoddiad OSL ar gyfer yr astudiaeth hon.Dangosir y dulliau unigol manwl ar gyfer pob labordy isod.Yn gyffredinol, rydym yn defnyddio'r dull dos adfywiol i gymhwyso dyddio OSL i aliquots bach (degau o grawn) yn lle defnyddio dadansoddiad grawn sengl.Mae hyn oherwydd yn ystod yr arbrawf twf adfywiol, mae cyfradd adennill sampl bach yn isel (<2%), ac nid yw'r signal OSL yn dirlawn ar lefel y signal naturiol.Y cysondeb rhyng-labordy o ran pennu oedran, cysondeb y canlyniadau o fewn a rhwng y proffiliau stratigraffig a brofwyd, a chysondeb â’r dehongliad geomorffolegol o’r oedran 14C o greigiau carbonad yw’r brif sail ar gyfer yr asesiad hwn.Gwerthusodd pob labordy neu weithredu cytundeb grawn sengl, ond penderfynodd yn annibynnol nad oedd yn addas i'w ddefnyddio yn yr astudiaeth hon.Darperir y dulliau manwl a'r protocolau dadansoddi a ddilynir gan bob labordy yn y deunyddiau a'r dulliau atodol.
Mae arteffactau carreg a adferwyd o gloddiadau rheoledig (BRU-I; CHA-I, CHA-II, a CHA-III; MGD-I, MGD-II, a MGD-III; a SS-I) yn seiliedig ar y system fetrig ac ansawdd nodweddion.Mesur pwysau ac uchafswm maint pob darn gwaith (gan ddefnyddio graddfa ddigidol i fesur y pwysau yw 0.1 g; defnyddio caliper digidol Mitutoyo i fesur pob dimensiwn yw 0.01 mm).Mae'r holl greiriau diwylliannol hefyd yn cael eu dosbarthu yn ôl deunyddiau crai (cwarts, cwartsit, fflint, ac ati), maint grawn (gain, canolig, bras), unffurfiaeth maint grawn, lliw, math a chwmpas cortecs, hindreulio / talgrynnu ymylon a gradd dechnegol (cyflawn neu ddarniog) Cridiau neu naddion, naddion/darnau cornel, cerrig morthwyl, grenadau ac eraill).
Mae'r craidd yn cael ei fesur ar ei hyd mwyaf;lled mwyaf;lled yw 15%, 50%, ac 85% o hyd;trwch mwyaf;trwch yw 15%, 50%, ac 85% o hyd.Perfformiwyd mesuriadau hefyd i werthuso priodweddau cyfaint craidd meinweoedd hemisfferig (rheiddiol a Levallois).Mae creiddiau cyfan a rhai sydd wedi torri yn cael eu dosbarthu yn ôl y dull ailosod (llwyfan sengl neu aml-lwyfan, rheiddiol, Levallois, ac ati), ac mae creithiau fflawiog yn cael eu cyfrif ar ≥15 mm a ≥20% o hyd y craidd.Mae creiddiau gyda 5 neu lai o greithiau 15 mm yn cael eu dosbarthu fel rhai “ar hap”.Cofnodir cwmpas cortical yr arwyneb craidd cyfan, a chofnodir cwmpas cortical cymharol pob ochr ar graidd y meinwe hemisfferig.
Mesurir y ddalen ar ei hyd eithaf;lled mwyaf;lled yw 15%, 50%, ac 85% o hyd;trwch mwyaf;trwch yw 15%, 50%, ac 85% o hyd.Disgrifiwch y darnau yn ôl y rhannau sy'n weddill (procsimol, canol, distal, hollt ar y dde a hollt ar y chwith).Cyfrifir yr elongation trwy rannu'r hyd mwyaf â'r lled mwyaf.Mesur lled y platfform, trwch, ac ongl llwyfan allanol y tafell gyfan a'r darnau tafell procsimol, a dosbarthwch y llwyfannau yn ôl gradd y paratoi.Cofnodi cwmpas cortigol a lleoliad ar bob tafell a darn.Mae'r ymylon distal yn cael eu dosbarthu yn ôl y math o derfyniad (plu, colfach, a fforc uchaf).Ar y sleisen gyflawn, cofnodwch rif a chyfeiriad y graith ar y sleisen flaenorol.Pan ddeuir ar ei draws, cofnodwch leoliad yr addasiad a'r ymlededd yn unol â'r protocol a sefydlwyd gan Clarkson (59).Cychwynnwyd cynlluniau adnewyddu ar gyfer y rhan fwyaf o'r cyfuniadau cloddio er mwyn gwerthuso dulliau adfer a chyfanrwydd dyddodiad y safle.
Disgrifir yr arteffactau carreg a adferwyd o'r pyllau prawf (CS-TP1-21, SS-TP1-16 ac NGA-TP1-8) yn ôl cynllun symlach na chloddio dan reolaeth.Ar gyfer pob arteffact, cofnodwyd y nodweddion canlynol: deunydd crai, maint gronynnau, gorchudd cortecs, gradd maint, hindreulio / difrod ymyl, cydrannau technegol, a chadw darnau.Cofnodir nodiadau disgrifiadol ar gyfer nodweddion diagnostig y naddion a'r creiddiau.
Torrwyd blociau cyfan o waddod o ddarnau agored mewn cloddiadau a ffosydd daearegol.Gosodwyd y cerrig hyn ar y safle gyda rhwymynnau plastr neu bapur toiled a thâp pecynnu, ac yna eu cludo i Labordy Archaeoleg Daearegol Prifysgol Tubingen yn yr Almaen.Yno, mae'r sampl yn cael ei sychu ar 40 ° C am o leiaf 24 awr.Yna cânt eu halltu o dan wactod, gan ddefnyddio cymysgedd o resin polyester a styren heb ei hyrwyddo mewn cymhareb o 7:3.Defnyddir perocsid ceton methyl ethyl fel catalydd, cymysgedd resin-styren (3 i 5 ml/l).Ar ôl i'r cymysgedd resin gelio, cynheswch y sampl ar 40°C am o leiaf 24 awr i galedu'r cymysgedd yn llwyr.Defnyddiwch lif teils i dorri'r sampl caled yn ddarnau 6 × 9 cm, eu gludo ar sleid wydr a'u malu i drwch o 30 μm.Sganiwyd y tafelli canlyniadol gan ddefnyddio sganiwr gwely gwastad, a'u dadansoddi gan ddefnyddio golau polariaidd awyren, golau traws-begynol, golau digwyddiad lletraws, a fflworoleuedd glas gyda'r llygad noeth a chwyddhad (×50 i ×200).Mae'r derminoleg a disgrifiad o adrannau tenau yn dilyn y canllawiau a gyhoeddwyd gan Stoops (60) a Courty et al.(61).Mae'r nodwlau carbonad sy'n ffurfio pridd a gesglir o ddyfnder o > 80 cm yn cael eu torri yn eu hanner fel bod hanner yn gallu cael eu trwytho a'u perfformio mewn tafelli tenau (4.5 × 2.6 cm) gan ddefnyddio microsgop stereo safonol a microsgop petrograffig a microsgop ymchwil cathodoluminescence (CL). .Mae rheoli mathau carbonad yn ofalus iawn, oherwydd bod ffurfio carbonad sy'n ffurfio pridd yn gysylltiedig â'r wyneb sefydlog, tra bod ffurfio carbonad dŵr daear yn annibynnol ar yr wyneb neu'r pridd.
Cafodd samplau eu drilio o arwyneb toriad y nodiwlau carbonad sy'n ffurfio pridd a'u haneru ar gyfer dadansoddiadau amrywiol.Defnyddiodd FS ficrosgopau stereo a phetrograffig safonol y Gweithgor Geoarchaeoleg a microsgop CL y Gweithgor Mwynoleg Arbrofol i astudio'r tafelli tenau, y ddau ohonynt wedi'u lleoli yn Tübingen, yr Almaen.Cafodd yr is-samplau dyddio radiocarbon eu drilio gan ddefnyddio driliau manwl gywir o ardal ddynodedig sydd tua 100 mlwydd oed.Mae hanner arall y nodules yn 3 mm mewn diamedr er mwyn osgoi ardaloedd ag ailgrisialu hwyr, cynhwysiant mwynau cyfoethog, neu newidiadau mawr ym maint crisialau calsit.Ni ellir dilyn yr un protocol ar gyfer y samplau MEM-5038, MEM-5035 a MEM-5055 A.Mae'r samplau hyn yn cael eu dewis o samplau gwaddod rhydd ac maent yn rhy fach i'w torri yn eu hanner ar gyfer toriad tenau.Fodd bynnag, perfformiwyd astudiaethau adran denau ar y samplau micromorffolegol cyfatebol o waddodion cyfagos (gan gynnwys nodiwlau carbonad).
Cyflwynwyd samplau dyddio 14C i'r Ganolfan Ymchwil Isotop Cymhwysol (CAIS) ym Mhrifysgol Georgia, Athen, UDA.Mae'r sampl carbonad yn adweithio ag asid ffosfforig 100% mewn llestr adwaith gwag i ffurfio CO2.Puro tymheredd isel samplau CO2 o gynhyrchion adwaith eraill a throsi catalytig i graffit.Mesurwyd cymhareb graffit 14C/13C gan ddefnyddio sbectromedr màs cyflymydd 0.5-MeV.Cymharwch gymhareb y sampl â'r gymhareb a fesurwyd â'r safon asid ocsalaidd I (NBS SRM 4990).Defnyddir marmor Carrara (IAEA C1) fel y cefndir, a defnyddir trafertin (IAEA C2) fel y safon uwchradd.Mynegir y canlyniad fel canran o garbon modern, a rhoddir y dyddiad heb ei raddnodi a ddyfynnir yn y blynyddoedd radiocarbon (blynyddoedd BP) cyn 1950, gan ddefnyddio hanner oes 14C o 5568 o flynyddoedd.Mae'r gwall yn cael ei ddyfynnu fel 1-σ ac mae'n adlewyrchu gwall ystadegol ac arbrofol.Yn seiliedig ar y gwerth δ13C a fesurwyd gan sbectrometreg màs cymhareb isotop, adroddodd C. Wissing o'r Labordy Bioddaeareg yn Tubingen, yr Almaen, ddyddiad ffracsiynu isotop, ac eithrio UGAMS-35944r a fesurwyd yn CAIS.Dadansoddwyd sampl 6887B yn ddyblyg.I wneud hyn, drilio ail is-sampl o'r nodule (UGAMS-35944r) o'r ardal samplu a nodir ar yr wyneb torri.Defnyddiwyd cromlin graddnodi INTCAL20 (Tabl S4) (62) a gymhwyswyd yn hemisffer y de i gywiro ffracsiynau atmosfferig yr holl samplau i 14C i 2-σ.