L'Homo sapiens modern ha participat en un gran nombre de transformacions dels ecosistemes, però és difícil detectar l'origen o les conseqüències primerenques d'aquests comportaments.L'arqueologia, la geocronologia, la geomorfologia i les dades paleoambientals del nord de Malawi documenten la relació canviant entre la presència d'alimentadors, l'organització dels ecosistemes i la formació de ventalls al·luvials al Pleistocè superior.Al voltant del segle XX, es va formar un dens sistema d'artefactes mesolítics i ventalls al·luvials.Fa 92.000 anys, en l'entorn paleoecològic, no hi havia cap anàleg en el registre anterior de 500.000 anys.Les dades arqueològiques i l'anàlisi de coordenades principals mostren que els primers incendis provocats per l'home van relaxar les restriccions estacionals d'ignició, afectant la composició i l'erosió de la vegetació.Això, combinat amb els canvis de precipitació impulsats pel clima, finalment va conduir a una transició ecològica cap al paisatge artificial pre-agrícola inicial.
Els humans moderns són poderosos promotors de la transformació dels ecosistemes.Durant milers d'anys, han canviat el medi ambient de manera extensiva i intencionada, provocant un debat sobre quan i com va sorgir el primer ecosistema dominat pels humans (1).Cada cop hi ha més evidències arqueològiques i etnogràfiques que mostren que hi ha un gran nombre d'interaccions recursives entre els recol·lectors i el seu entorn, la qual cosa indica que aquests comportaments són la base de l'evolució de la nostra espècie (2-4).Les dades fòssils i genètiques indiquen que l'Homo sapiens va existir a l'Àfrica fa aproximadament 315.000 anys (ka).Les dades arqueològiques mostren que la complexitat dels comportaments que es produeixen a tot el continent ha augmentat significativament en els darrers 300 a 200 intervals ka.El final del Plistocè (Chibanià) (5).Des de la nostra aparició com a espècie, els humans hem començat a confiar en la innovació tecnològica, els arranjaments estacionals i la cooperació social complexa per prosperar.Aquests atributs ens permeten aprofitar entorns i recursos abans deshabitats o extrems, de manera que avui els humans som l'única espècie animal panglobal (6).El foc va tenir un paper clau en aquesta transformació (7).
Els models biològics indiquen que l'adaptabilitat als aliments cuinats es remunta a almenys fa 2 milions d'anys, però no va ser fins a finals del Plistocè mitjà que van aparèixer les evidències arqueològiques convencionals del control del foc (8).El nucli oceànic amb registres de pols d'una gran àrea del continent africà mostra que en els últims milions d'anys, el pic de carboni elemental va aparèixer després d'uns 400 ka, principalment durant la transició del període interglacial al glacial, però també es va produir durant l'Holocè (9).Això demostra que abans d'uns 400 ka, els incendis a l'Àfrica subsahariana no eren habituals i les contribucions humanes eren importants a l'Holocè (9).El foc és una eina utilitzada pels ramaders durant tot l'Holocè per conrear i mantenir pastures (10).Tanmateix, detectar els antecedents i l'impacte ecològic de l'ús del foc per part dels caçadors-recol·lectors a principis del Plistocè és més complicat (11).
El foc s'anomena una eina d'enginyeria per a la manipulació de recursos tant en etnografia com en arqueologia, inclosa la millora dels rendiments dels mitjans de vida o la modificació de matèries primeres.Aquestes activitats solen estar relacionades amb la planificació pública i requereixen molts coneixements ecològics (2, 12, 13).Els incendis a escala paisatgística permeten als caçadors-recol·lectors allunyar les preses, controlar les plagues i augmentar la productivitat de l'hàbitat (2).El foc in situ promou la cuina, la calefacció, la defensa dels depredadors i la cohesió social (14).Tanmateix, fins a quin punt els focs de caçadors-recol·lectors poden reconfigurar els components del paisatge, com ara l'estructura de la comunitat ecològica i la topografia, és molt ambigu (15, 16).
Sense dades arqueològiques i geomorfològiques obsoletes i registres ambientals continus de múltiples ubicacions, entendre el desenvolupament dels canvis ecològics induïts per l'home és problemàtic.Els registres de dipòsits de llacs a llarg termini de la Gran Vall del Rift al sud d'Àfrica, combinats amb registres arqueològics antics a la zona, el converteixen en un lloc per investigar els impactes ecològics causats pel Plistocè.Aquí, informem sobre l'arqueologia i la geomorfologia d'un extens paisatge de l'edat de pedra al centre-sud d'Àfrica.A continuació, el vam enllaçar amb dades paleoambientals que abasten> 600 ka per determinar les primeres proves d'acoblament del comportament humà i la transformació de l'ecosistema en el context dels incendis provocats per l'home.
Vam proporcionar un límit d'edat no informat anteriorment per al llit de Chitimwe al districte de Karonga, situat a l'extrem nord de la part nord de Malawi a la vall del Rift sud d'Àfrica (Figura 1) (17).Aquests llits es componen de ventalls al·luvials de sòl vermell i sediments fluvials, que cobreixen uns 83 quilòmetres quadrats, que contenen milions de productes de pedra, però no hi ha restes orgàniques conservades, com ara ossos (text suplementari) (18).Les nostres dades de llum excitada òpticament (OSL) del registre de la Terra (figura 2 i taules S1 a S3) van modificar l'edat del llit de Chitimwe al Pleistocè superior, i l'edat més antiga d'activació del ventilador al·luvial i enterrament de l'edat de pedra és d'uns 92 ka ( 18, 19).La capa al·luvial i del riu Chitimwe cobreix els llacs i rius de la capa de Chiwondo del Pliocè-Pleistocè des d'una disconformitat d'angle baix (17).Aquests dipòsits es troben a la falca de la falla al llarg de la vora del llac.La seva configuració indica la interacció entre les fluctuacions del nivell del llac i les falles actives que s'estenen al Pliocè (17).Tot i que l'acció tectònica pot haver afectat la topografia regional i el vessant del piemont durant molt de temps, l'activitat de falla en aquesta zona pot haver-se alentit des del Plistocè mitjà (20).Després de ~800 ka i fins poc després dels 100 ka, la hidrologia del llac Malawi està impulsada principalment pel clima (21).Per tant, cap d'aquestes és l'única explicació per a la formació de ventalls al·luvials al Plistocè superior (22).
(A) La ubicació de l'estació africana en relació amb la precipitació moderna (asterisc);el blau és més humit i el vermell més sec (73);el quadre de l'esquerra mostra el llac Malawi i les àrees circumdants MAL05-2A i MAL05-1B La ubicació del nucli /1C (punt morat), on l'àrea de Karonga es destaca com a contorn verd i la ubicació del llit de Luchamange es destaca. com una caixa blanca.(B) La part nord de la conca de Malawi, que mostra la topografia d'ombra relativa al nucli MAL05-2A, el llit de Chitimwe restant (taca marró) i la ubicació d'excavació del projecte del mesolític primerenc de Malawi (MEMSAP) (punt groc));CHA, Chaminade;MGD, el poble de Mwanganda;NGA, Ngara;SS, Sadara Sud;VIN, imatge de la biblioteca literària;WW, Beluga.
Edat central OSL (línia vermella) i rang d'error d'1-σ (25% gris), totes les edats OSL relacionades amb l'aparició d'artefactes in situ a Karonga.L'edat relativa als darrers 125 ka mostra les estimacions de la densitat del nucli (A) de totes les edats de l'OSL a partir de sediments de ventalls al·luvials, que indiquen l'acumulació sedimentària/al·luvial de ventiladors (cian) i la reconstrucció del nivell d'aigua del llac basant-se en els valors característics de l'anàlisi de components principals (PCA). fòssils i minerals autigènics (21) (blau) del nucli MAL05-1B/1C.(B) A partir del nucli MAL05-1B/1C (negre, un valor proper a 7000 amb un asterisc) i del nucli MAL05-2A (gris), els recomptes de carboni macromolecular per gram normalitzats per la velocitat de sedimentació.(C) Índex de riquesa d'espècies de Margalef (Dmg) del pol·len fòssil bàsic MAL05-1B/1C.(D) Percentatge de pol·len fòssil de Compositae, miombo woodland i Olea europaea, i (E) Percentatge de pol·len fòssil de Poaceae i Podocarpus.Totes les dades de pol·len són del nucli MAL05-1B/1C.Els números de la part superior fan referència a les mostres d'OSL individuals detallades a les taules S1 a S3.La diferència en la disponibilitat i resolució de dades es deu als diferents intervals de mostreig i a la disponibilitat de material al nucli.La figura S9 mostra dos macro registres de carboni convertits en puntuacions z.
(Chitimwe) L'estabilitat del paisatge després de la formació del ventall s'indica per la formació de sòl vermell i carbonats formadors del sòl, que cobreixen els sediments en forma de ventall de tota l'àrea d'estudi (text suplementari i taula S4).La formació de ventalls al·luvials del Pleistocè tardà a la conca del llac Malawi no es limita a la zona de Karonga.A uns 320 quilòmetres al sud-est de Moçambic, el perfil de profunditat de nuclids cosmogènics terrestres de 26Al i 10Be limita la formació del llit de Luchamange de sòl vermell al·luvial entre 119 i 27 ka (23).Aquesta extensa restricció d'edat és coherent amb la nostra cronologia OSL per a la part occidental de la conca del llac Malawi i indica l'expansió dels ventalls al·luvials regionals al Pleistocè superior.Això està recolzat per les dades del registre del nucli del llac, que indiquen que la velocitat de sedimentació més alta va acompanyada d'uns 240 ka, que té un valor especialment elevat a ca.130 i 85 ka (text suplementari) (21).
Les primeres evidències de l'assentament humà en aquesta zona estan relacionades amb els sediments de Chitimwe identificats a ~ 92 ± 7 ka.Aquest resultat es basa en 605 m3 de sediments excavats procedents d'excavacions arqueològiques de control espacial de 14 sub-centímetres i 147 m3 de sediments de 46 fosses arqueològiques, controlats verticalment fins a 20 cm i horitzontalment controlats fins a 2 metres (text suplementari i figures S1 a S3) A més, també vam estudiar 147,5 quilòmetres, vam disposar 40 fosses d'assaig geològic i vam analitzar més de 38.000 relíquies culturals de 60 d'elles (taules S5 i S6) (18).Aquestes extenses investigacions i excavacions indiquen que, tot i que els humans antics, inclosos els humans moderns primerencs, podrien haver viscut a la zona fa uns 92 ka, l'acumulació de sediments associada a l'augment i posterior estabilització del llac Malawi no va preservar evidències arqueològiques fins que es va formar el llit de Chitimwe.
Les dades arqueològiques donen suport a la inferència que a finals del Quaternari, l'expansió en forma de ventall i les activitats humanes al nord de Malawi existien en gran nombre, i les relíquies culturals pertanyien als tipus d'altres parts d'Àfrica relacionades amb els humans moderns primerencs.La majoria dels artefactes estan fets de còdols de quars o quars, amb reducció radial, Levallois, plataforma i nucli aleatori (Figura S4).Els artefactes de diagnòstic morfològic s'atribueixen principalment a la tècnica de tipus Levallois específica de l'Edat Mesolítica (MSA), que fins ara ha estat almenys uns 315 ka a l'Àfrica (24).El llit de Chitimwe més alt va durar fins a principis de l'Holocè, que contenia esdeveniments de l'Edat de Pedra tardana poc distribuïts, i es va trobar que estava relacionat amb els caçadors-recol·lectors del Pleistocè final i de l'Holocè a tot Àfrica.En canvi, les tradicions d'eines de pedra (com les grans eines de tall) normalment associades al Pleistocè mitjà primerenc són rares.Quan es van produir, es van trobar en sediments que contenien MSA a finals del Plistocè, no en les primeres etapes de la deposició (taula S4) (18).Tot i que el lloc va existir a ~ 92 ka, el període més representatiu de l'activitat humana i la deposició de ventiladors al·luvials es va produir després de ~ 70 ka, ben definit per un conjunt d'edats OSL (figura 2).Vam confirmar aquest patró amb 25 edats OSL publicades i 50 no publicades anteriorment (figura 2 i taules S1 a S3).Aquests indiquen que d'un total de 75 determinacions d'edat, 70 es van recuperar dels sediments després d'aproximadament 70 ka.La figura 2 mostra les 40 edats associades als artefactes MSA in situ, en relació amb els principals indicadors paleoambientals publicats des del centre de la conca central MAL05-1B/1C (25) i el centre de la conca nord del llac MAL05-2A no publicat anteriorment.Carbó vegetal (adjacent al ventilador que produeix l'edat OSL).
Utilitzant dades noves d'excavacions arqueològiques de fitòlits i micromorfologia del sòl, així com dades públiques sobre pol·len fòssil, carbó vegetal gran, fòssils aquàtics i minerals autigènics del nucli del projecte de perforació del llac Malawi, vam reconstruir la relació humana de MSA amb el llac Malawi.Ocupar les condicions climàtiques i ambientals del mateix període (21).Aquests dos últims agents són la base principal per reconstruir les profunditats relatives dels llacs que es remunten a més de 1200 ka (21), i es combinen amb mostres de pol·len i macrocarboni recollides del mateix lloc al nucli de ~ 636 ka (25) en el passat. .Els nuclis més llargs (MAL05-1B i MAL05-1C; 381 i 90 m respectivament) es van recollir a uns 100 quilòmetres al sud-est de l'àrea del projecte arqueològic.Es va recollir un nucli curt (MAL05-2A; 41 m) a uns 25 quilòmetres a l'est del riu North Rukulu (figura 1).El nucli MAL05-2A reflecteix les condicions paleoambientals terrestres a l'àrea de Kalunga, mentre que el nucli MAL05-1B/1C no rep l'entrada directa del riu del Kalunga, de manera que pot reflectir millor les condicions regionals.
La taxa de deposició registrada al nucli de perforació compost MAL05-1B/1C va començar des de 240 ka i va augmentar des del valor mitjà a llarg termini de 0,24 a 0,88 m / ka (figura S5).L'augment inicial està relacionat amb els canvis en la llum solar modulada orbital, que provocarà canvis d'alta amplitud en el nivell del llac durant aquest interval (25).Tanmateix, quan l'excentricitat orbital disminueix després de 85 ka i el clima és estable, la taxa de subsidència encara és alta (0,68 m/ka).Això va coincidir amb el registre OSL terrestre, que va mostrar una àmplia evidència d'expansió del ventilador al·luvial després d'uns 92 ka, i va ser coherent amb les dades de susceptibilitat que mostraven una correlació positiva entre l'erosió i el foc després de 85 ka (text suplementari i taula S7).En vista del rang d'errors del control geocronològic disponible, és impossible jutjar si aquest conjunt de relacions evoluciona lentament a partir del progrés del procés recursiu o esclata ràpidament en arribar a un punt crític.Segons el model geofísic d'evolució de la conca, des del Plistocè mitjà (20), l'extensió del rift i la subsidència relacionada s'han alentit, per la qual cosa no és la raó principal de l'extens procés de formació de ventalls que vam determinar principalment després de 92 ka.
Des del Plistocè mitjà, el clima ha estat el principal factor de control del nivell de l'aigua del llac (26).Concretament, l'aixecament de la conca nord va tancar una sortida existent.800 ka per aprofundir el llac fins a assolir l'alçada llindar de la sortida moderna (21).Situada a l'extrem sud del llac, aquesta sortida proporcionava un límit superior per al nivell d'aigua del llac durant els intervals humits (inclòs avui), però permetia que la conca es tanqués a mesura que el nivell d'aigua del llac baixava durant els períodes secs (27).La reconstrucció del nivell del llac mostra els cicles secs i humits alternats en els últims 636 ka.Segons l'evidència del pol·len fòssil, els períodes de sequera extrema (> 95% de reducció de l'aigua total) associats amb poca insolació estival han provocat l'expansió de la vegetació semidesèrtica, amb arbres restringits a vies fluvials permanents (27).Aquests mínims (llacs) es correlacionen amb espectres de pol·len, mostrant una proporció elevada d'herbes (80% o més) i xeròfits (Amaranthaceae) a costa dels tàxons d'arbres i una baixa riquesa general d'espècies (25).En canvi, quan el llac s'acosta als nivells moderns, la vegetació estretament relacionada amb els boscos de muntanya africans sol estendre's fins a la vora del llac [uns 500 m sobre el nivell del mar (msnm)].Avui dia, els boscos de muntanya africans només apareixen en petits fragments discrets per sobre d'uns 1500 msnm (25, 28).
El període de sequera extrema més recent va passar de 104 a 86 ka.Després d'això, tot i que el nivell del llac va tornar a les condicions altes, els boscos oberts de miombo amb una gran quantitat d'herbes i ingredients d'herbes es van fer habituals (27, 28).Els tàxons de bosc de muntanya africans més significatius és el pi Podocarpus, que mai s'ha recuperat a un valor similar al nivell alt anterior del llac després dels 85 ka (10,7 ± 7,6% després dels 85 ka, mentre que el nivell del llac similar abans dels 85 ka és del 29,8 ± 11,8%). ).L'índex de Margalef (Dmg) també mostra que la riquesa d'espècies dels darrers 85 ka és un 43% inferior a l'anterior nivell sostingut del llac (2,3 ± 0,20 i 4,6 ± 1,21, respectivament), per exemple, entre 420 i 345 ka ( Suplementari text i figures S5 i S6) (25).Mostres de pol·len d'aproximadament temps.88 a 78 ka també conté un alt percentatge de pol·len de compostes, que pot indicar que la vegetació ha estat alterada i es troba dins del rang d'error de la data més antiga en què els humans van ocupar la zona.
Utilitzem el mètode de l'anomalia climàtica (29) per analitzar les dades paleoecològiques i paleoclimàtiques dels nuclis perforats abans i després de 85 ka, i examinem la relació ecològica entre vegetació, abundància d'espècies i precipitació i la hipòtesi de desacoblament de la predicció climàtica pura inferida.Condueix el mode de referència de ~ 550 ka.Aquest ecosistema transformat es veu afectat per les condicions de precipitació i els incendis que omplen els llacs, la qual cosa es reflecteix en la manca d'espècies i noves combinacions de vegetació.Després de l'últim període sec, només es van recuperar alguns elements forestals, inclosos els components resistents al foc dels boscos africans de muntanya, com l'oli d'oliva, i els components resistents al foc dels boscos tropicals estacionals, com Celtis (text suplementari i figura S5) ( 25).Per provar aquesta hipòtesi, vam modelar els nivells d'aigua del llac derivats d'ostracode i substituts de minerals autigènics com a variables independents (21) i variables dependents com el carbó vegetal i el pol·len que poden veure's afectades per l'augment de la freqüència dels incendis (25).
Per comprovar la similitud o la diferència entre aquestes combinacions en diferents moments, hem utilitzat pol·len de Podocarpus (arbre de fulla perenne), herba (herba) i olivera (component resistent al foc dels boscos de muntanya africans) per a l'anàlisi de coordenades principals (PCoA). i miombo (el principal component boscós actual).En representar PCoA a la superfície interpolada que representa el nivell del llac quan es va formar cada combinació, vam examinar com canvia la combinació de pol·len respecte a la precipitació i com canvia aquesta relació després de 85 ka (figura 3 i figura S7).Abans dels 85 ka, les mostres basades en gramines es van agregar cap a condicions seques, mentre que les mostres basades en podocarpus es van agregar cap a condicions humides.En canvi, les mostres després de 85 ka s'agrupen amb la majoria de mostres abans de 85 ka i tenen valors mitjans diferents, cosa que indica que la seva composició és inusual per a condicions de precipitació similars.La seva posició a PCoA reflecteix la influència d'Olea i miombo, tots dos afavorits en condicions més propenses al foc.A les mostres posteriors als 85 ka, el pi Podocarpus només va ser abundant en tres mostres consecutives, que es van produir després de començar l'interval entre 78 i 79 ka.Això suggereix que després de l'augment inicial de les pluges, el bosc sembla haver-se recuperat breument abans que finalment es col·lapsés.
Cada punt representa una única mostra de pol·len en un moment determinat, utilitzant el text suplementari i el model d'edat de la figura 1. S8.El vector representa la direcció i el gradient del canvi, i un vector més llarg representa una tendència més forta.La superfície subjacent representa el nivell de l'aigua del llac com a representant de la precipitació;el blau fosc és més alt.El valor mitjà dels valors de les característiques PCoA es proporciona per a les dades després de 85 ka (diamant vermell) i totes les dades de nivells similars de llac abans de 85 ka (diamant groc).Utilitzant les dades de tots els 636 ka, el "nivell simulat del llac" es troba entre -0,130-σ i -0,198-σ a prop del valor propi mitjà del nivell del llac PCA.
Per estudiar la relació entre el pol·len, el nivell d'aigua del llac i el carbó vegetal, hem utilitzat l'anàlisi multivariant no paramètrica de la variància (NP-MANOVA) per comparar el "ambient" global (representat per la matriu de dades de pol·len, nivell d'aigua del llac i carbó vegetal) abans i després de la transició de 85 ka.Hem trobat que la variació i la covariància trobades en aquesta matriu de dades són diferències estadísticament significatives abans i després de 85 ka (taula 1).
Les nostres dades paleoambientals terrestres dels fitòlits i sòls a la vora del llac de l'oest són coherents amb la interpretació basada en el proxy del llac.Aquests indiquen que malgrat l'elevat nivell de l'aigua de l'estany, el paisatge s'ha transformat en un paisatge dominat per terrenys boscosos de copa oberta i praderies boscoses, igual que avui (25).Totes les ubicacions analitzades per als fitòlits a la vora occidental de la conca són després de ~ 45 ka i mostren una gran quantitat de coberta arbòria que reflecteix condicions humides.No obstant això, creuen que la major part del mulch té forma de bosc obert cobert de bambú i herba de pànic.Segons les dades dels fitòlits, les palmeres no resistents al foc (Arecaceae) només existeixen a la riba del llac i són rares o absents als jaciments arqueològics de l'interior (taula S8) (30).
En termes generals, les condicions humides però obertes al Pleistocè superior també es poden inferir dels paleosols terrestres (19).L'argila de la llacuna i el carbonat del sòl dels pantàs del jaciment arqueològic del poble de Mwanganda es remunten a 40 a 28 cal ka BP (Qian'anni prèviament calibrat) (taula S4).Les capes de sòl carbonatat al llit de Chitimwe solen ser capes nodulars calcàries (Bkm) i argiloses i carbonatades (Btk), cosa que indica la ubicació d'una estabilitat geomorfològica relativa i el lent assentament del ventilador al·luvial de gran abast Aproximadament 29 cal ka BP (complementari). text).El sòl de laterita erosionat i endurit (roca lítica) format sobre les restes d'antics ventalls indica condicions de paisatge obert (31) i fortes precipitacions estacionals (32), cosa que indica l'impacte continu d'aquestes condicions sobre el paisatge.
El suport per al paper del foc en aquesta transició prové dels registres macro de carbó aparellats dels nuclis de perforació, i l'entrada de carbó vegetal de la conca central (MAL05-1B/1C) ha augmentat generalment d'aproximadament.175 cartes.Un gran nombre de cims segueixen entremig aproximadament.Després de 135 i 175 ka i 85 i 100 ka, el nivell del llac es va recuperar, però la riquesa forestal i d'espècies no es va recuperar (text suplementari, figura 2 i figura S5).La relació entre l'afluència de carbó vegetal i la susceptibilitat magnètica dels sediments del llac també pot mostrar patrons d'història d'incendis a llarg termini (33).Utilitzeu dades de Lyons et al.(34) El llac Malawi va continuar erosionant el paisatge cremat després de 85 ka, la qual cosa implica una correlació positiva (Rs de Spearman = 0,2542 i P = 0,0002; Taula S7), mentre que els sediments més antics mostren la relació contrària (Rs = -0,2509 i P < 0,0001).A la conca del nord, el nucli MAL05-2A més curt té el punt d'ancoratge de datació més profund, i la toba de Toba més jove és d'entre 74 i 75 ka (35).Tot i que no té una perspectiva a llarg termini, rep l'aportació directament de la conca d'on s'obtenen les dades arqueològiques.Els registres de carbó vegetal de la conca del nord mostren que des de la marca Toba crypto-tephra, l'entrada de carbó vegetal terrígen ha augmentat constantment durant el període en què l'evidència arqueològica és més comuna (figura 2B).
L'evidència d'incendis provocats per l'home pot reflectir l'ús deliberat a escala paisatgística, poblacions generalitzades que causen encesos més o més grans al lloc, alteració de la disponibilitat de combustible per la recol·lecció de boscos de sotabosc o una combinació d'aquestes activitats.Els caçadors-recol·lectors moderns utilitzen el foc per canviar activament les recompenses d'alimentació (2).Les seves activitats augmenten l'abundància de preses, mantenen el paisatge del mosaic i augmenten la diversitat tèrmica i l'heterogeneïtat de les etapes successives (13).El foc també és important per a activitats in situ com la calefacció, la cuina, la defensa i la socialització (14).Fins i tot les petites diferències en el desplegament del foc fora dels llamps naturals poden canviar els patrons de successió forestal, la disponibilitat de combustible i l'estacionalitat del tret.És més probable que la reducció de la coberta arbòria i dels arbres del sotabosc augmenti l'erosió, i la pèrdua de diversitat d'espècies en aquesta zona està estretament relacionada amb la pèrdua de comunitats forestals de muntanya africanes (25).
En el registre arqueològic anterior a l'inici del MSA, el control humà del foc està ben establert (15), però fins ara, el seu ús com a eina de gestió del paisatge només s'ha registrat en alguns contextos paleolítics.Aquests inclouen a Austràlia.40 ka (36), Highland New Guinea.45 ka (37) tractat de pau.50 ka Niah Cave (38) a les terres baixes de Borneo.A les Amèriques, quan els humans van entrar per primera vegada en aquests ecosistemes, especialment en els darrers 20 ka (16), es considerava que la ignició artificial era el factor principal en la reconfiguració de les comunitats vegetals i animals.Aquestes conclusions s'han de basar en evidències rellevants, però en el cas de la superposició directa de dades arqueològiques, geològiques, geomorfològiques i paleoambientals, l'argument de la causalitat s'ha reforçat.Tot i que les dades bàsiques marines de les aigües costaneres d'Àfrica han proporcionat anteriorment evidències de canvis de foc en el passat uns 400 ka (9), aquí proporcionem proves de la influència humana a partir de conjunts de dades arqueològiques, paleoambientals i geomorfològiques rellevants.
La identificació d'incendis provocats per l'home en registres paleoambientals requereix evidència d'activitats d'incendi i canvis temporals o espacials de la vegetació, que demostrin que aquests canvis no es preveuen només pels paràmetres climàtics, i la superposició temporal/espacial entre els canvis en les condicions del foc i els canvis en les persones. registres (29) Aquí, la primera evidència d'ocupació generalitzada de MSA i formació de ventalls al·luvials a la conca del llac Malawi es va produir aproximadament al començament d'una important reorganització de la vegetació regional.85 cartes.L'abundància de carbó vegetal al nucli MAL05-1B/1C reflecteix la tendència regional de producció i deposició de carbó vegetal, aproximadament 150 ka en comparació amb la resta del registre de 636 ka (figures S5, S9 i S10).Aquesta transició mostra la important contribució del foc a la configuració de la composició de l'ecosistema, que no es pot explicar només pel clima.En situacions d'incendi natural, l'encesa d'un llamp sol produir-se al final de l'estació seca (39).Tanmateix, si el combustible està prou sec, es poden encendre focs artificials en qualsevol moment.A l'escala de l'escena, els humans poden canviar contínuament el foc recollint llenya de sota el bosc.El resultat final de qualsevol tipus d'incendi provocat per l'home és que té el potencial de provocar un consum més de vegetació llenyosa, que dura tot l'any i a totes les escales.
A Sud-àfrica, ja l'any 164 ka (12), el foc s'utilitzava per al tractament tèrmic de les pedres de fabricació d'eines.Ja l'any 170 ka (40), el foc s'utilitzava com a eina per cuinar tubercles amb midó, fent un ús complet del foc en l'antiguitat.Paisatges propensos a recursos pròspers (41).Els incendis paisatgístics redueixen la coberta arbòria i són una eina important per mantenir els entorns de pastures i boscos, que són els elements definidors dels ecosistemes mediats per l'home (13).Si el propòsit de canviar la vegetació o el comportament de les preses és augmentar la combustió provocada per l'home, aleshores aquest comportament representa un augment de la complexitat de controlar i desplegar el foc per part dels primers humans moderns en comparació amb els primers humans, i demostra que la nostra relació amb el foc ha experimentat un augment. canvi en la interdependència (7).La nostra anàlisi proporciona una manera addicional d'entendre els canvis en l'ús del foc per part dels humans al Pleistocè superior i l'impacte d'aquests canvis en el seu paisatge i entorn.
L'expansió dels ventalls al·luvials del Quaternari tardà a la zona de Karonga pot ser deguda a canvis en el cicle de combustió estacional en condicions de precipitació superior a la mitjana, que condueixin a un augment de l'erosió del vessant.El mecanisme d'aquest esdeveniment pot ser la resposta a escala de la conca hidrogràfica impulsada per la pertorbació causada pel foc, l'erosió augmentada i sostinguda de la part superior de la conca hidrogràfica i l'expansió dels ventalls al·luvials a l'entorn de piemont prop del llac Malawi.Aquestes reaccions poden incloure canvis en les propietats del sòl per reduir la permeabilitat, reduir la rugositat de la superfície i augmentar l'escorrentia a causa de la combinació de condicions d'alta precipitació i una coberta arbòria reduïda (42).La disponibilitat de sediments es millora inicialment pelant el material de recobriment i, amb el temps, la resistència del sòl pot disminuir a causa de l'escalfament i la reducció de la força de les arrels.L'exfoliació de la capa vegetal augmenta el flux de sediments, que s'acomoda per l'acumulació en forma de ventall aigües avall i accelera la formació de sòl vermell en forma de ventall.
Molts factors poden controlar la resposta del paisatge a les condicions canviants del foc, la majoria dels quals operen en un període curt de temps (42-44).El senyal que associem aquí és evident a l'escala de temps del mil·lenni.L'anàlisi i els models d'evolució del paisatge mostren que amb la pertorbació de la vegetació causada pels incendis forestals repetits, la taxa de denudació ha canviat significativament a l'escala de temps del mil·lenni (45, 46).La manca de registres fòssils regionals que coincideixin amb els canvis observats en els registres de carbó vegetal i vegetació dificulta la reconstrucció dels efectes del comportament humà i dels canvis ambientals en la composició de les comunitats d'herbívors.No obstant això, els grans herbívors que habiten paisatges més oberts tenen un paper en el seu manteniment i en la prevenció de la invasió de la vegetació llenyosa (47).No s'ha d'esperar que l'evidència de canvis en diferents components de l'entorn es produeixi simultàniament, sinó que s'ha de veure com una sèrie d'efectes acumulatius que es poden produir durant un llarg període de temps (11).Utilitzant el mètode de l'anomalia climàtica (29), considerem que l'activitat humana és un factor clau en la configuració del paisatge del nord de Malawi durant el Plistocè superior.Tanmateix, aquests efectes es poden basar en el llegat anterior i menys evident de les interaccions entre l'home i el medi.El pic de carbó vegetal que va aparèixer en el registre paleoambiental abans de la data arqueològica més antiga pot incloure un component antropogènic que no provoqui els mateixos canvis del sistema ecològic que es registren posteriorment, i no implica dipòsits suficients per indicar amb confiança l'ocupació humana.
Els nuclis de sediments curts, com els de la conca del llac Masoko adjacent a Tanzània, o els nuclis de sediments més curts del llac Malawi, mostren que l'abundància relativa de pol·len dels tàxons d'herba i boscos ha canviat, cosa que s'atribueix als últims 45 anys.El canvi climàtic natural de ka (48-50).Tanmateix, només una observació a llarg termini del registre de pol·len del llac Malawi > 600 ka, juntament amb el paisatge arqueològic mil·lenari al seu costat, és possible entendre el clima, la vegetació, el carbó vegetal i les activitats humanes.Tot i que és probable que els humans apareguin a la part nord de la conca del llac Malawi abans de 85 ka, uns 85 ka, especialment després dels 70 ka, indiquen que l'àrea és atractiva per a l'habitabilitat humana després de l'últim període de sequera important.En aquest moment, l'ús nou o més intensiu/freqüent del foc per part dels humans es combina òbviament amb el canvi climàtic natural per reconstruir la relació ecològica> 550-ka, i finalment es va formar el paisatge artificial pre-agrícola primerenc (Figura 4).A diferència de períodes anteriors, la naturalesa sedimentària del paisatge preserva el lloc MSA, que és una funció de la relació recursiva entre l'entorn (distribució de recursos), el comportament humà (patrons d'activitat) i l'activació del ventilador (deposició/enterrament del lloc).
(A) Sobre.400 ka: No es pot detectar cap ésser humà.Les condicions d'humitat són semblants a les actuals, i el nivell del llac és alt.Coberta arbòria diversa i no resistent al foc.(B) Uns 100 ka: no hi ha registre arqueològic, però la presència d'humans es pot detectar mitjançant l'entrada de carbó vegetal.Les condicions extremadament seques es donen a les conques seques.La roca principal està generalment exposada i els sediments superficials són limitats.(C) Uns 85 a 60 ka: El nivell de l'aigua del llac augmenta amb l'augment de les precipitacions.L'existència de l'ésser humà es pot descobrir a través de l'arqueologia després dels 92 ka, i després dels 70 ka, seguirà la crema de les terres altes i l'expansió dels ventalls al·luvials.Ha sorgit un sistema de vegetació menys divers i resistent al foc.(D) Uns 40 a 20 ka: l'aportació de carbó vegetal a la conca nord ha augmentat.La formació d'aficionats al·luvials va continuar, però va començar a debilitar-se al final d'aquest període.En comparació amb el rècord anterior de 636 ka, el nivell del llac es manté alt i estable.
L'Antropocè representa l'acumulació de comportaments de construcció de nínxols desenvolupats durant milers d'anys, i la seva escala és única per a l'Homo sapiens modern (1, 51).En el context modern, amb la introducció de l'agricultura, els paisatges artificials continuen existint i s'intensifiquen, però són extensions de patrons establerts durant el Plistocè, més que desconnexions (52).Les dades del nord de Malawi mostren que el període de transició ecològica pot ser prolongat, complicat i repetitiu.Aquesta escala de transformació reflecteix el complex coneixement ecològic dels primers humans moderns i il·lustra la seva transformació a les nostres espècies dominants globals actuals.
Segons el protocol descrit per Thompson et al., investigació in situ i registre d'artefactes i característiques de llambordes a l'àrea d'enquesta.(53).La col·locació de la fossa de prova i l'excavació del jaciment principal, incloent micromorfologia i mostreig de fitòlits, van seguir el protocol descrit per Thompson et al.(18) i Wright et al.(19).El nostre mapa del sistema d'informació geogràfica (GIS) basat en el mapa d'estudi geològic de Malawi de la regió mostra una clara correlació entre els llits de Chitimwe i els jaciments arqueològics (figura S1).L'interval entre les fosses de proves geològiques i arqueològiques a la zona de Karonga és capturar la mostra representativa més àmplia (figura S2).La geomorfologia, l'edat geològica i els estudis arqueològics de Karonga inclouen quatre mètodes principals de prospecció de camp: prospeccions de vianants, fosses de proves arqueològiques, fosses de proves geològiques i excavacions detallades del lloc.En conjunt, aquestes tècniques permeten el mostreig de l'exposició principal del llit de Chitimwe al nord, el centre i el sud de Karonga (figura S3).
La investigació in situ i l'enregistrament d'artefactes i característiques de llambordes a la zona de prospecció de vianants va seguir el protocol descrit per Thompson et al.(53).Aquest enfocament té dos objectius principals.El primer és identificar els llocs on s'han erosionat les relíquies culturals, i després col·locar fosses arqueològiques de prova amunt en aquests llocs per restaurar les relíquies culturals in situ de l'entorn soterrat.El segon objectiu és registrar formalment la distribució dels artefactes, les seves característiques i la seva relació amb la font dels materials de pedra propers (53).En aquest treball, un equip de tres persones va caminar a una distància de 2 a 3 metres per un total de 147,5 quilòmetres lineals, travessant la majoria dels llits de Chitimwe dibuixats (Taula S6).
El treball es va centrar primer en els llits de Chitimwe per maximitzar les mostres d'artefactes observades i, en segon lloc, es va centrar en llargues seccions lineals des de la riba del llac fins a les terres altes que tallen diferents unitats sedimentàries.Això confirma una observació clau que els artefactes situats entre les terres altes occidentals i la vora del llac només estan relacionats amb el llit de Chitimwe o sediments més recents del Plistocè tardà i de l'Holocè.Els artefactes trobats en altres jaciments es troben fora del lloc, traslladats d'altres llocs del paisatge, com es pot veure per la seva abundància, mida i grau de meteorització.
La fossa de prova arqueològica al lloc i l'excavació del jaciment principal, incloent micromorfologia i mostreig de fitòlits, van seguir el protocol descrit per Thompson et al.(18, 54) i Wright et al.(19, 55).L'objectiu principal és entendre la distribució subterrània d'artefactes i sediments en forma de ventall en el paisatge més gran.Els artefactes solen estar enterrats profundament a tots els llocs dels llits de Chitimwe, excepte a les vores, on l'erosió ha començat a eliminar la part superior del sediment.Durant la investigació informal, dues persones van passar per davant dels llits de Chitimwe, que es mostraven com a característiques del mapa al mapa geològic del govern de Malawi.Quan aquestes persones es van trobar amb les espatlles del sediment del llit de Chitimwe, van començar a caminar per la vora, on van poder observar els artefactes erosionats del sediment.En inclinar les excavacions lleugerament cap amunt (de 3 a 8 m) dels artefactes que s'erosionen activament, l'excavació pot revelar la seva posició in situ respecte al sediment que els conté, sense necessitat d'excavacions extensas lateralment.Les fosses de prova es col·loquen de manera que estiguin entre 200 i 300 metres de distància de la següent fossa més propera, capturant així els canvis en el sediment del llit de Chitimwe i els artefactes que conté.En alguns casos, la fossa de prova va revelar un lloc que més tard es va convertir en un lloc d'excavació a gran escala.
Tots els pous de prova comencen amb un quadrat d'1 × 2 m, estan orientats de nord a sud i s'excaven en unitats arbitràries de 20 cm, tret que el color, la textura o el contingut del sediment canviï significativament.Anoteu la sedimentologia i les propietats del sòl de tots els sediments excavats, que passen uniformement per un sedàs sec de 5 mm.Si la profunditat de deposició continua superant els 0,8 i 1 m, deixeu d'excavar en un dels dos metres quadrats i continueu excavant a l'altre, formant així un "pas" perquè pugueu entrar en capes més profundes amb seguretat.A continuació, continueu excavant fins que s'arribi a la roca base, almenys 40 cm de sediments arqueològicament estèrils estan per sota de la concentració d'artefactes o l'excavació esdevé massa insegura (profunda) per continuar.En alguns casos, la profunditat de deposició ha d'estendre la fossa de prova a un tercer metre quadrat i entrar a la rasa en dos passos.
Les fosses de proves geològiques han demostrat anteriorment que els llits de Chitimwe apareixen sovint als mapes geològics a causa del seu color vermell característic.Quan inclouen rierols extensos i sediments fluvials, i sediments de ventalls al·luvials, no sempre apareixen vermells (19).Geologia La fossa de prova es va excavar com una fossa senzilla dissenyada per eliminar els sediments superiors barrejats per revelar els estrats subterranis dels sediments.Això és necessari perquè el llit de Chitimwe està erosionat en un vessant parabòlic, i hi ha sediments col·lapsats al vessant, que normalment no formen parts naturals clares o talls.Per tant, aquestes excavacions o bé van tenir lloc a la part superior del llit de Chitimwe, presumiblement hi havia un contacte subterrani entre el llit de Chitimwe i el llit de Chiwondo del Pliocè a sota, o bé es van fer on calia datar els sediments de la terrassa fluvial (55).
Les excavacions arqueològiques a gran escala es duen a terme en llocs que prometen un gran nombre de conjunts d'eines de pedra in situ, normalment basats en fosses de prova o llocs on es pot veure erosionant un gran nombre de relíquies culturals des del talús.Les principals relíquies culturals excavades es van recuperar a partir d'unitats sedimentàries excavades per separat en un quadrat d'1 × 1 m.Si la densitat d'artefactes és alta, la unitat d'excavació és un broc de 10 o 5 cm.Tots els productes de pedra, ossos fòssils i ocres es van dibuixar durant cada gran excavació, i no hi ha límit de mida.La mida de la pantalla és de 5 mm.Si es descobreixen relíquies culturals durant el procés d'excavació, se'ls assignarà un número de descobriment de dibuix de codi de barres únic i els números de descobriment de la mateixa sèrie s'assignaran als descobriments filtrats.Les relíquies culturals es marquen amb tinta permanent, es col·loquen en bosses amb etiquetes d'exemplars i s'emboquen juntament amb altres relíquies culturals del mateix fons.Després de l'anàlisi, totes les relíquies culturals s'emmagatzemen al Centre Cultural i Museu de Karonga.
Totes les excavacions es realitzen segons estrats naturals.Aquests es subdivideixen en espits, i el gruix de l'espit depèn de la densitat de l'artefacte (per exemple, si la densitat de l'artefacte és baixa, el gruix de l'espit serà alt).Les dades de fons (per exemple, propietats del sediment, relacions de fons i observacions d'interferències i densitat d'artefactes) es registren a la base de dades Access.Totes les dades de coordenades (per exemple, troballes dibuixades en segments, elevació del context, cantonades quadrades i mostres) es basen en coordenades Universal Transverse Mercator (UTM) (WGS 1984, Zona 36S).Al lloc principal, tots els punts s'enregistren mitjançant una estació total de 5 polzades Nikon Nivo de la sèrie C, que es construeix en una xarxa local el més a prop possible al nord d'UTM.La ubicació de l'angle nord-oest de cada lloc d'excavació i la ubicació de cada lloc d'excavació La quantitat de sediment es mostra a la taula S5.
La secció de característiques de sedimentologia i ciència del sòl de totes les unitats excavades es va registrar mitjançant el programa de classes de peces agrícoles dels Estats Units (56).Les unitats sedimentàries s'especifiquen en funció de la mida del gra, l'angularitat i les característiques de llit.Observeu les inclusions anormals i les pertorbacions associades a la unitat de sediment.El desenvolupament del sòl està determinat per l'acumulació de sesquiòxid o carbonat al sòl subterrani.La meteorització subterrània (per exemple, redox, formació de nòduls de manganès residual) també es registra amb freqüència.
El punt de recollida de mostres OSL es determina a partir de l'estimació de quina fàcies pot produir l'estimació més fiable de l'edat d'enterrament de sediments.Al lloc de mostreig, es van excavar rases per exposar la capa sedimentària autigènica.Recolliu totes les mostres utilitzades per a la datació OSL inserint un tub d'acer opac (uns 4 cm de diàmetre i uns 25 cm de llarg) al perfil del sediment.
La datació OSL mesura la mida del grup d'electrons atrapats en cristalls (com el quars o el feldspat) a causa de l'exposició a la radiació ionitzant.La major part d'aquesta radiació prové de la desintegració dels isòtops radioactius del medi ambient, i una petita quantitat de components addicionals en latituds tropicals apareixen en forma de radiació còsmica.Els electrons capturats s'alliberen quan el cristall s'exposa a la llum, que es produeix durant el transport (esdeveniment de posada a zero) o al laboratori, on la il·luminació es produeix en un sensor que pot detectar fotons (per exemple, un tub fotomultiplicador o una càmera amb una càrrega carregada). dispositiu d'acoblament) La part inferior emet quan l'electró torna a l'estat fonamental.Les partícules de quars amb una mida entre 150 i 250 μm es separen mitjançant tamisat, tractament àcid i separació de densitat, i s'utilitzen com a petites alíquotes (<100 partícules) muntades a la superfície d'una placa d'alumini o perforades en un pou de 300 x 300 mm L'individu Les partícules s'analitzen en una cassola d'alumini.La dosi soterrada s'estima normalment utilitzant un mètode de regeneració alíquota única (57).A més d'avaluar la dosi de radiació rebuda pels grans, la datació OSL també requereix estimar la taxa de dosi mesurant la concentració de radionúclid al sediment de la mostra recollida mitjançant espectroscòpia gamma o anàlisi d'activació de neutrons, i determinant la mostra de referència de la dosi còsmica Localització i profunditat de enterrament.La determinació final de l'edat s'aconsegueix dividint la dosi d'enterrament per la taxa de dosi.Tanmateix, quan hi ha un canvi en la dosi mesurada per un sol gra o grup de grans, cal un model estadístic per determinar la dosi soterrada adequada a utilitzar.La dosi soterrada es calcula aquí utilitzant el model d'era central, en el cas de datació alíquota única, o en el cas de datació d'una sola partícula, utilitzant un model de mescla finita (58).
Tres laboratoris independents van realitzar anàlisis OSL per a aquest estudi.A continuació es mostren els mètodes individuals detallats per a cada laboratori.En general, utilitzem el mètode de dosi regenerativa per aplicar la datació OSL a alíquotes petites (desenes de grans) en lloc d'utilitzar l'anàlisi de gra únic.Això es deu al fet que durant l'experiment de creixement regeneratiu, la taxa de recuperació d'una petita mostra és baixa (<2%) i el senyal OSL no està saturat al nivell del senyal natural.La consistència interlaboratori de la determinació de l'edat, la consistència dels resultats dins i entre els perfils estratigràfics provats i la coherència amb la interpretació geomorfològica de l'edat 14C de les roques carbonatades són la base principal d'aquesta avaluació.Cada laboratori va avaluar o va implementar un acord de gra únic, però va determinar de manera independent que no era adequat per al seu ús en aquest estudi.Els mètodes detallats i els protocols d'anàlisi que segueix cada laboratori es proporcionen als materials i mètodes complementaris.
Els artefactes de pedra recuperats d'excavacions controlades (BRU-I; CHA-I, CHA-II i CHA-III; MGD-I, MGD-II i MGD-III; i SS-I) es basen en el sistema mètric i la qualitat. característiques.Mesureu el pes i la mida màxima de cada peça de treball (utilitzant una bàscula digital per mesurar el pes és de 0,1 g; amb una pinça digital Mitutoyo per mesurar totes les dimensions és de 0,01 mm).Totes les relíquies culturals també es classifiquen segons les matèries primeres (quars, quarsita, sílex, etc.), la mida del gra (fins, mitjans, gruixuts), la uniformitat de la mida del gra, el color, el tipus de còrtex i la cobertura, la meteorització/arrodoniment de les vores i el grau tècnic. (complets o fragmentats) Nuclis o escates, escates/canconades, pedres de martell, granades i altres).
El nucli es mesura al llarg de la seva longitud màxima;amplada màxima;l'amplada és del 15%, el 50% i el 85% de la longitud;gruix màxim;el gruix és del 15%, 50% i 85% de la longitud.També es van realitzar mesures per avaluar les propietats de volum del nucli dels teixits hemisfèrics (radial i Levallois).Tant els nuclis intactes com els trencats es classifiquen segons el mètode de reinici (plataforma única o multiplataforma, radial, Levallois, etc.), i les cicatrius escamoses es compten a ≥15 mm i ≥20% de la longitud del nucli.Els nuclis amb 5 o menys cicatrius de 15 mm es classifiquen com a "atzars".Es registra la cobertura cortical de tota la superfície del nucli i la cobertura cortical relativa de cada costat es registra al nucli del teixit hemisfèric.
El full es mesura al llarg de la seva longitud màxima;amplada màxima;l'amplada és del 15%, el 50% i el 85% de la longitud;gruix màxim;el gruix és del 15%, 50% i 85% de la longitud.Descriu els fragments segons les parts restants (proximal, mitjana, distal, partida a la dreta i partida a l'esquerra).L'allargament es calcula dividint la longitud màxima per l'amplada màxima.Mesureu l'amplada, el gruix i l'angle de la plataforma exterior de la llesca intacta i els fragments de la llesca proximal, i classifiqueu les plataformes segons el grau de preparació.Enregistreu la cobertura cortical i la ubicació en totes les rodanxes i fragments.Les vores distals es classifiquen segons el tipus de terminació (ploma, frontissa i forquilla superior).A la llesca completa, anoteu el nombre i la direcció de la cicatriu a la llesca anterior.Quan es trobi, registreu la ubicació de la modificació i la invasivitat d'acord amb el protocol establert per Clarkson (59).Es van iniciar plans de renovació per a la majoria de les combinacions d'excavació per avaluar els mètodes de restauració i la integritat de la deposició del lloc.
Els artefactes de pedra recuperats de les fosses de prova (CS-TP1-21, SS-TP1-16 i NGA-TP1-8) es descriuen segons un esquema més senzill que l'excavació controlada.Per a cada artefacte, es van registrar les característiques següents: matèria primera, mida de partícules, cobertura de l'escorça, grau de mida, danys per intempèrie / vora, components tècnics i preservació de fragments.S'enregistren notes descriptives per a les característiques de diagnòstic de les escates i nuclis.
Es van tallar blocs complets de sediments de seccions exposades en excavacions i rases geològiques.Aquestes pedres es van fixar in situ amb embenats de guix o paper higiènic i cinta d'embalatge, i després es van transportar al Laboratori d'Arqueologia Geològica de la Universitat de Tubinga a Alemanya.Allà, la mostra s'asseca a 40 °C durant almenys 24 hores.A continuació, es curen al buit, utilitzant una barreja de resina de polièster sense promoció i estirè en una proporció de 7:3.El peròxid de metil etil cetona s'utilitza com a catalitzador, barreja de resina-estirè (3 a 5 ml/l).Un cop la barreja de resina s'hagi gelificat, escalfeu la mostra a 40 °C durant almenys 24 hores per endurir completament la mescla.Utilitzeu una serra de rajoles per tallar la mostra endurida en trossos de 6 × 9 cm, enganxeu-los sobre un portaobjectes de vidre i tritureu-los fins a un gruix de 30 μm.Les rodanxes resultants es van escanejar amb un escàner pla i es van analitzar amb llum polaritzada plana, llum polaritzada creuada, llum incident obliqua i fluorescència blava a ull nu i ampliació (×50 a ×200).La terminologia i la descripció de les seccions primes segueixen les directrius publicades per Stoops (60) i Courty et al.(61).Els nòduls de carbonat que formen el sòl recollits des d'una profunditat de> 80 cm es tallen per la meitat de manera que la meitat es pugui impregnar i es realitzen en rodanxes fines (4,5 × 2,6 cm) mitjançant un microscopi estereogràfic estàndard i un microscopi petrogràfic i un microscopi d'investigació de catodoluminescència (CL). .El control dels tipus de carbonat és molt prudent, perquè la formació de carbonat de sòl està relacionada amb la superfície estable, mentre que la formació de carbonat d'aigua subterrània és independent de la superfície o del sòl.
Es van perforar mostres de la superfície tallada dels nòduls de carbonat que formen el sòl i es van reduir a la meitat per a diverses anàlisis.FS va utilitzar els microscopis estereogràfics i petrogràfics estàndard del Grup de Treball de Geoarqueologia i el microscopi CL del Grup de Treball de Mineralogia Experimental per estudiar les rodanxes fines, totes dues ubicades a Tübingen, Alemanya.Les submostres de datació per radiocarboni es van perforar mitjançant trepants de precisió d'una àrea designada d'aproximadament 100 anys d'antiguitat.L'altra meitat dels nòduls té 3 mm de diàmetre per evitar zones amb recristal·lització tardana, inclusions minerals riques o grans canvis en la mida dels cristalls de calcita.No es pot seguir el mateix protocol per a les mostres MEM-5038, MEM-5035 i MEM-5055 A.Aquestes mostres es seleccionen a partir de mostres de sediment solt i són massa petites per ser tallades per la meitat per a una secció fina.Tanmateix, es van realitzar estudis de secció prima sobre les corresponents mostres micromorfològiques de sediments adjacents (inclosos nòduls carbonatats).
Vam enviar mostres de datació 14C al Centre de Recerca d'Isòtops Aplicats (CAIS) de la Universitat de Geòrgia, Atenes, EUA.La mostra de carbonat reacciona amb àcid fosfòric al 100% en un recipient de reacció evacuat per formar CO2.Purificació a baixa temperatura de mostres de CO2 d'altres productes de reacció i conversió catalítica a grafit.La relació de grafit 14C/13C es va mesurar mitjançant un espectròmetre de masses accelerador de 0,5 MeV.Compareu la proporció de la mostra amb la proporció mesurada amb l'estàndard d'àcid oxàlic I (NBS SRM 4990).El marbre de Carrara (IAEA C1) s'utilitza com a fons i el travertí (IAEA C2) com a estàndard secundari.El resultat s'expressa com a percentatge de carboni modern, i la data no calibrada citada es dóna en anys de radiocarboni (anys BP) abans de 1950, utilitzant una vida mitjana de 14C de 5568 anys.L'error es cita com a 1-σ i reflecteix un error estadístic i experimental.Basant-se en el valor δ13C mesurat per espectrometria de masses de proporció d'isòtops, C. Wissing del Laboratori de Biogeologia de Tubinga, Alemanya, va informar de la data del fraccionament d'isòtops, excepte per a UGAMS-35944r mesurat al CAIS.La mostra 6887B es va analitzar per duplicat.Per fer-ho, foradeu una segona submostra del nòdul (UGAMS-35944r) de la zona de mostreig indicada a la superfície de tall.La corba de calibratge INTCAL20 (taula S4) (62) aplicada a l'hemisferi sud es va utilitzar per corregir el fraccionament atmosfèric de totes les mostres a 14C a 2-σ.