Główny

Włączenie zasobów zwierzęcych do diety hominidów było kamieniem milowym w ewolucji naszego gatunku 7 , a ostatnie dowody potwierdzają, że do 2,6 Ma hominidy modyfikowały tusze ssaków za pomocą kamiennych narzędzi, aby uzyskać dostęp do mięsa 8 . W konsekwencji wkroczenia hominidów napędzanych technologią do cechu mięsożerców, jednym z pytań, które nasuwają się, jest to, kiedy użyteczność elementów szkieletu zwierzęcego rozszerzyła się o produkcję artefaktów oprócz ich głównej roli konsumpcyjnej 4 , 9 . Ta innowacja pociągała za sobą określoną wiedzę — technologiczną, a także anatomiczną — która miała być przekazywana poprzez społeczne uczenie się równolegle z technologią kamienia, otwierając możliwości nowych elastycznych adaptacji, które przyczyniły się do kształtowania ewolucji plejstoceńskich kultur hominidów.
Dowody narzędzi z kości z dolnego plejstocenu są skąpe; fragmenty trzonów kończyn i rdzenie rogów były używane — ale nie były celowo kształtowane przez łupanie — podczas kopania i żerowania termitów w kilku stanowiskach w południowej Afryce datowanych na okres od 2,4 do 0,8 mln lat 3 , 10 , 11 , 12 , 13 . W wąwozie Olduvai w Tanzanii tylko kilka skamieniałości wcześniej uważanych za narzędzia z kości 14 przetrwało badanie 4 , 15 , 16 i obejmują znaleziska powierzchniowe (czyli poza ich pierwotnym kontekstem osadowym) oraz izolowane okazy rozproszone w przedziale stratygraficznym trwającym ponad milion lat 14 . Konso w Etiopii również dostarczyło kilku rozproszonych artefaktów z łupanych kości, w tym odkrycie kościanej siekiery ręcznej znalezionej na powierzchni, ale przypisanej do złóż 1,4 mln lat 17 .
Narzędzia z kości kształtowane metodą kucia stają się częstsze w środkowoplejstocenie euroazjatyckim po 500 tysiącach lat temu (ka) 5 . Biface’y z kości znaleziono na kilku stanowiskach w Lewancie w kamieniołomie Revadim 18 , w Europie Środkowej w Vértesszőlős 19 i Bilzingsleben 20 oraz w Europie Południowej w Fontana Ranuccio i Castel di Guido 5 , a także w kamieniołomie Bashiyi w Chongqing w Chinach 21 . Możliwe fragmenty trzonu kostnego z jedną lub więcej krawędziami z bliznami po usunięciu odłupków na powierzchni korowej lub rdzeniowej, z których niektóre interpretowano jako kliny lub narzędzia pośrednie, występują w Europie już w stadium izotopu morskiego 9 w Gran Dolina, Hiszpania 22 , Schöningen, Niemcy 23 , 24 , i we Włoszech 5 w Castel di Guido, Bucobello, La Polledrara di Cecanibbio i Rebibbia-Casal de’ Pazzi. W Azji Wschodniej podobne narzędzia są zgłaszane w całym plejstocenie 25 . Narzędzia z kości kształtowane za pomocą technik takich jak skrobanie, szlifowanie i żłobienie, które umożliwiały produkcję zróżnicowanych i wyspecjalizowanych typów narzędzi, takich jak groty włóczni i strzał, groty zadziorne, szydła i igły, pojawiły się dopiero w górnym plejstocenie, w afrykańskiej epoce kamiennej po 90 tys. lat 26 , 27 , 28 , 29 r. n.e. , a w Eurazji po 45 tys. lat 30 , 31 , 32 , 33 , 34 r. n.e.
Rzadki charakter wczesnych zapisów narzędzi z kościanych narzędzi z łupanych kości uniemożliwił badaczom identyfikację spójności behawioralnej w ich produkcji i użytkowaniu oraz ustalenie roli, jaką odgrywały we wczesnym przetrwaniu i poznaniu homininów. Tutaj opisujemy zespół narzędzi z kości z pojedynczego horyzontu bezpiecznie datowanego na 1,5 Ma w Olduvai Gorge Bed II w Tanzanii, który wyprzedza inne dowody systematycznej produkcji narzędzi z kości o ponad 1 milion lat i rzuca nowe światło na niemal nieznany świat wczesnej technologii kości hominidów.

Kompleks archeologiczny T69

Kompleks T69 znajduje się w Frida Leakey Korongo (FLK) West Gully w Olduvai Gorge, w północnej Tanzanii (Extended Data Fig. 1 ). Miejsce to jest umiejscowione w przedziale stratygraficznym między Middle i Upper Bed II, w którym odnotowano wczesne zespoły acheulskie. Dane radiometryczne i chronostratygraficzne jednoznacznie umiejscowiły miejsce kompleksu T69 na 1,5 Ma ( Metody ).
Kompleks T69 obejmuje siedem wykopów wykonanych w latach 2015–2022 ( Metody ; Filmy z informacjami uzupełniającymi  1 i 2 ). Zespół archeologiczny, który dostarczył narzędzi z kości, został złożony w przewarstwiających się mułach i piaskach, co wskazuje na środowisko równiny aluwialnej z naprzemienną facją dekantacji i przepływu wody. Zawiera ponad 10 900 narzędzi kamiennych o długości 2 cm lub dłuższych, wykonanych głównie z lokalnie dostępnego kwarcytu, oraz liczne mniejsze artefakty kamienne (ponad 41 000). Zespół kamieni obejmuje rdzenie ( n  = 747) i rozłupane otoczaki ( n  = 50), tłuczone ( n  = 273) i retuszowane ( n  = 230) narzędzia, odłupki ( n  = 2804) i fragmenty odłupków ( n  = 8358) i jest przypisywany do okresu acheulskiego 35 ze względu na obecność dużych narzędzi do cięcia kamienia (LCT; n  = 37). Zespół zawiera również ponad 9419 identyfikowalnych skamieniałości kręgowców i 13413 niezidentyfikowanych fragmentów kości. Liczne szczątki ryb, krokodyli i hipopotamów są zgodne z danymi litologicznymi wskazującymi na bliskość źródeł wody. Duży zespół ssaków jest zdominowany przez wołowate i hipopotamy, te ostatnie reprezentowane przez stosunkowo kompletne tusze. Obecne są również koniowate, świniowate, słonie, nosorożce i inne taksony. Hipopotam jest najliczniej występującym rodzajem, a na jego kościach często widać ślady antropogenicznej manipulacji, co sugeruje, że hominidy zostały przyciągnięte do kompleksu T69 przez dostępność tusz hipopotamów ( Metody ; Dane uzupełniające  1 ).

Zespół narzędzi kostnych

Zespół faunistyczny T69 Complex, w tym narzędzia kostne, prezentuje doskonały stan zachowania, który pozwala na szczegółową dokumentację naturalnych i antropogenicznych modyfikacji. Analizy tafonomiczne i morfometrycznie wykluczają procesy naturalne, aby uwzględnić modyfikacje zarejestrowane na 27 okazach zidentyfikowanych jako narzędzia kostne ( Metody ). Wiadomo, że kilka czynników powoduje usuwanie odłupków z kości, które naśladuje celowe odłupywanie4 , w tym obgryzanie przez drapieżniki, gryzienie przez krokodyle, deptanie i łamanie w celu dostępu do szpiku. Kilka powodów wyklucza te czynniki: szczątki drapieżników stanowią mniej niż 1% zidentyfikowanych okazów. Z wyjątkiem dwóch możliwych śladów zębów (Dane uzupełniające  2 ), na narzędziach kostnych T69 Complex nie odnotowano żadnych modyfikacji wytworzonych przez drapieżniki, podczas gdy występują one obficie w zespołach kostnych zmodyfikowanych przez te czynniki i dają fragmenty noszące usunięte odłupki 36 , 37 . Świeży wygląd krawędzi narzędzi i rzadkość prążków przypisywanych deptaniu wskazują, że proces ten miał minimalny wpływ na stan zachowania artefaktów kostnych i nie może być przyczyną licznych inwazyjnych usunięć odłupków obecnych na nich. Eksperymentalne łamanie kości kończyn dużych ssaków w celu pobrania szpiku, w tym kości słoniowych, wykazało, że blizny po usunięciu odłupków wynikające z tej czynności rzadko przekraczają cztery (rozszerzone dane, ryc. 4f–h ), są one przeważnie izolowane lub, gdy są ciągłe, rzadko przekraczają trzy i występują preferencyjnie na końcach, a nie na bocznych stronach drzazg 4 , 9 . Złożone fragmenty fauny T69 wykazują średnio 2,1 blizn po odłupkach, które występują jako izolowane usunięcia w 84,3% okazów (rozszerzone dane, ryc. 4b–d ), co jest zgodne ze wzorem typowym dla łamania kości kończyn w celu uzyskania dostępu do szpiku. Dla porównania, narzędzia kostne kompleksu T69 wykazują średnio 12,9 blizn w postaci odłupków na okaz (rozszerzone dane, ryc. 4i–k ) i są one zawsze ułożone w sposób ciągły i preferencyjny — ale nie wyłącznie — na krawędziach bocznych.
Wszystkie 27 narzędzi z kości znaleziono in situ podczas wykopalisk (film uzupełniający  3 ). Osiemnaście (66,7%) pochodzi z kości przypisywanych ssakom cięższym niż dwie tony (ryc. 1 , rozszerzone dane ryc. 5 i dane uzupełniające  2 ). Spośród 16 taksonomicznie identyfikowalnych okazów osiem pochodzi od słonia, sześć od hipopotama, a dwa od bovidów (dane uzupełniające  2 ). Tak więc, chociaż w zespole ssaków dominują bovidy (41,1%), co najmniej 50% narzędzi z kości wykonano z kości słonia, co stanowi tylko 1,1% składu taksonów kompleksu T69. Z wyjątkiem pojedynczej proksymalnej części dużego promienia bovida, która zachowuje część swojej nasady, wszystkie narzędzia wykonano wyłącznie z fragmentów trzonów kości kończyn, w szczególności kości udowych, piszczelowych i ramiennych.
Ryc. 1: Narzędzia wykonane na trzonach kości długich bardzo dużych ssaków.

a , Nieokreślony takson większy niż dwie tony (numer akcesyjny T69L20-3009). b , Słoń (numer akcesyjny T79L10-2511). Podziałka, 5 cm. Zobacz także rozszerzone dane Fig. 6 i filmy uzupełniające  4 i 5 .

Obraz w pełnym rozmiarze
Narzędzia z kości wykazują cechy morfologiczne, technologiczne i wymiarowe identyfikujące wzorce zachowań wcześniej nieudokumentowane na wczesnych stanowiskach hominidów. Powierzchnia usuniętych odłupków jest świeża, co wskazuje na krótki okres podpowietrznej ekspozycji, jaki upłynął między wykonaniem narzędzi z kości a ich pochówkiem. Wszystkie narzędzia wykonane z fragmentów kończyn hipopotama pochodzą z kości złamanych, gdy były w stanie odżywczym. W przypadku narzędzi wykonanych ze słonia użyto zarówno świeżych, jak i częściowo zwietrzałych kości (dane uzupełniające  2 ), co sugeruje, że hominidy miały dostęp do świeżych tusz, ale także do kości pozbawionych tkanki. Narzędzia są znacznie dłuższe niż większość zespołu fauny i mieszczą się w zakresie wielkości eksperymentalnie złamanych długich kości słoniowych 4 (rozszerzone dane, rys. 4a, e, i ). Narzędzia z kości wykonane z kości słoni są największe, ich długość waha się od około 22 do 38 cm, a szerokość od około 8 do 15 cm. Narzędzia wykonane z kości hipopotama są nieco mniejsze – ich długość waha się od ok. 18 do 30 cm, a szerokość od ok. 6 do 8 cm (rozszerzone dane, rys. 5 ).
Narzędzia z kości słonia mają średnio więcej blizn po usunięciu odłupków ( µ  = 17,3) niż te wykonane na kościach hipopotama ( µ  = 13,3). Spośród taksonomicznie niezidentyfikowanych okazów, siedem narzędzi z kości wykazuje rozmiary i liczbę blizn po usunięciu odłupków, które są zgodne z tymi wykonanymi na kościach słonia lub hipopotama. Osiem narzędzi jest mniejszych i ma średnio sześć blizn po usunięciu odłupków. Podczas kształtowania narzędzi z kości, knapperzy z kompleksu T69 włożyli znaczny wysiłek w najpierw wykonanie inwazyjnych usunięć odłupków, aby nadać kształt narzędziu, a następnie uregulowanie powstałych krawędzi poprzez przycinanie. Te dwa kroki są udokumentowane przez porównanie szerokości blizn po usunięciu odłupków z grubością warstwy korowej i wskaźnikiem wielkości fragmentu trzonu (ryc. 2a–d ). Najbardziej inwazyjne blizny po usunięciu odłupków na narzędziach kostnych są znacznie dłuższe ( F  = 21,17, df = 2 i 461, P  < 0,0001) niż te na fragmentach kości kończyn złamanych doświadczalnie w celu pobrania szpiku (ryc. 2a,b ). Natomiast faza przycinania wytworzyła liczne małe, sąsiadujące blizny po usunięciu odłupków porównywalne pod względem wielkości — ale nie pod względem rozmieszczenia — z bliznami na kościach złamanych doświadczalnie w celu pobrania szpiku, które są na ogół izolowane (ryc. 2c,d ). Produkcja półfabrykatów dla największych artefaktów wymagała uderzania ciężkimi i dużymi kamiennymi młotkami o nieruchome kości4 , podczas gdy morfologia usuniętych odłupków we wszystkich narzędziach kostnych jest zgodna z użyciem ręcznych kamiennych młotków podczas etapu kształtowania.
Ryc. 2: Porównanie metryczne szerokości blizn po usunięciu odłupków w stosunku do wymiarów narzędzi kostnych oraz rozmiaru i wagi naciętych narzędzi kostnych w porównaniu z artefaktami kamiennymi znalezionymi w tym samym zespole.
a – d , Wykres punktowy szerokości najbardziej inwazyjnych ( a , b ) i wszystkich ( c , d ) blizn po usunięciu obecnych na narzędziach kostnych FLK T69 Complex i na fragmentach kości wytworzonych podczas eksperymentalnego (Exp) łamania kości w celu odsłonięcia szpiku kości kończyny konia 9 i słonia 4 w porównaniu z grubością warstwy korowej ( a , c ) i wskaźnikiem wielkości fragmentu trzonu ( b , d ). Maksymalna szerokość największych blizn po usunięciu odłupków na narzędziach kostnych i na fragmentach kości kończyn złamanych w celu pobrania szpiku pokazuje, że te pierwsze są znacznie większe niezależnie od grubości warstwy korowej lub wskaźnika wielkości fragmentu trzonu. Różnica w trendzie obserwowana przy rozpatrywaniu wszystkich blizn po usunięciu odłupków wynika prawdopodobnie z wytworzenia licznych małych, sąsiadujących odłupków retuszowych w celu ukształtowania krawędzi narzędzi kostnych. e , f , Pokazano porównania długości i szerokości ( e ) oraz długości i wagi ( f ) między narzędziami kostnymi T69 Complex a zespołem kamieni znalezionym w tym samym horyzoncie. Narzędzia kostne są bardziej wydłużone niż LCT, ale ich obecna waga mieści się w zakresie zmienności odnotowanej dla LCT znalezionego w kompleksie T69. Linie trendu i szare paski wskazują odpowiednio na metodę regresji liniowej i 90% przedział ufności ( a – d ), a elipsy oznaczają 90% przedział ufności ( e , f ).
Obraz w pełnym rozmiarze
Sześć narzędzi wykonanych na kościach ssaków ważących ponad 2 tony wykazuje powtarzający się wzór modyfikacji w celu uzyskania określonego kształtu (ryc. 3 i rozszerzone dane ryc. 7 i 9 ). Przy średniej liczbie usunięć wynoszącej 16,8 na okaz, charakteryzują się one jednym półksiężycowatym i jednym spiczastym końcem, połączonym z dużym inwazyjnym wcięciem wytworzonym przez ciągłe usunięcia w mezjalnej części obiektu. Większość blizn po usunięciu tworzących wcięcie znajduje się na powierzchni rdzenia. Spiczasty koniec tych narzędzi systematycznie odpowiada mocnej środkowej części trzonu, a zaokrąglony koniec metafizie. Duże wcięcie mogło ułatwiać chwyt narzędzia, jednocześnie zachowując jego solidny kształt i dużą wagę.
Ryc. 3: Duże narzędzia kostne wykonane na fragmentach trzonu kości.

a , Kość ramieniowa słonia (numer akcesyjny T79L10-9047). b , Kość udowa hipopotama (numer akcesyjny T79L10-18461). Skala podziałki, 5 cm. Zobacz także rozszerzone dane Fig. 7 i filmy uzupełniające  6 i 7 .

Obraz w pełnym rozmiarze
Funkcja ciężkich narzędzi do większych artefaktów kostnych jest sugerowana przez porównanie z LCT i mniejszymi retuszowanymi kamieniami z zespołu T69 Complex. Nacięte narzędzia kostne są większe, bardziej wydłużone i intensywniej ukształtowane niż narzędzia kamienne — średnia LCT 10,1 blizn odłupkowych na artefakt — podczas gdy ich obecna waga mieści się w zakresie odnotowanych wahań dla LCT znalezionych na stanowisku (ryc. 2e, f ). Ponadto, dystalne wzory pęknięć na niektórych okazach sugerują ich użycie w działaniach udarowych i ściskających38 , 39 , 40 , 41 ( Metody ; Rozszerzone dane Ryc. 11 ).
Podsumowując, aby wyprodukować artefakty kostne w kompleksie T69, homininy wybierały kości dużych ssaków, a najlepiej słoni. Dokładna wiedza anatomiczna i zrozumienie morfologii i struktury kości są sugerowane przez preferencję do grubych kości kończyn jako półfabrykatów narzędzi. Doskonałe zrozumienie mechaniki złamań kości jest wykazane przez preferencyjne wykorzystanie świeżych kości dużych ssaków i zastosowanie procedur nawracającego łuszczenia. Szablony mentalne są sugerowane przez produkcję morfologicznie podobnych, wydłużonych, spiczastych i karbowanych narzędzi kostnych.

Implikacje dla wczesnej technologii narzędzi kostnych

Systematyczna produkcja narzędzi z kości z pojedynczego poziomu datowanego na 1,5 mln lat temu w kompleksie T69 skłania do ponownego rozważenia kwestii pojawienia się i ewolucji technologii kości wśród wczesnych hominidów. Poprzednie dowody na produkcję narzędzi z kości we wczesnej epoce kamienia dotyczyły albo używanych niezmodyfikowanych fragmentów kości 3 , 11 , 12 , 13 , odosobnionych odkryć możliwych narzędzi kutych, uniemożliwiających wyciągnięcie jednoznacznych wniosków na temat zachowań wczesnych hominidów 4 , 14 , 15 , 16 , 17 , albo narzędzi z kości kształtowanych przez kucie, występujących dopiero po 500 tys. lat temu 5 , 6 , 9 , 18 , 19 , 20 , 21 , 42 . Natomiast kompleks T69 zawiera, w obrębie tego samego zespołu archeologicznego, zestaw narzędzi z kości, które mają spójne cechy technologiczne i sygnalizują istnienie wzorca zachowań.
Narzędzia z kości T69 Complex pokazują, że 1 milion lat przed produkcją w pełni sformatowanych bifacji z kości, wschodnioafrykańscy hominidzi skomplikowali swoją technologię poprzez systematyczną integrację z dużymi, łamanymi narzędziami z kości. Taka integracja miała miejsce w kluczowym momencie ewolucji afrykańskich adaptacji kulturowych — mianowicie w okresie przejściowym między późnym olduwajskim a wczesnym acheulskim — i mogła mieć głęboki wpływ na złożoność repertuarów behawioralnych obserwowanych w tym ostatnim okresie 43 , w tym ulepszenia w zakresie poznania i szablonów mentalnych 44 , opieki nad artefaktami i pozyskiwania surowców 45 . Ta innowacja miała miejsce w momencie, w którym duże bifacje kamienne odgrywały niewielką rolę w ich systemach technicznych 46 i nie nabyły jeszcze dużych rozmiarów, wyrafinowanej technologii i typowej symetrycznej morfologii znanej z bifacji z późniejszych zespołów acheulskich 47 . Szczególnie w miejscach rzeźni dużych ssaków, gdzie odpowiedni surowiec był łatwo dostępny, duże, ciężkie narzędzia z kości mogły spełniać funkcje, które później osiągnęły duże, dwustronne narzędzia kamienne, które zapewniały zarówno dużą wagę, jak i skuteczne krawędzie tnące. Ta hipoteza może wyjaśniać, dlaczego po pojawieniu się systematycznej produkcji kamiennych toporów ręcznych, ciężkie narzędzia z kości, takie jak te znalezione w kompleksie T69, potencjalnie mniej wydajne w zadaniach tnących, mogły stać się rzadkie. Z tego punktu widzenia, środkowoplejstoceńskie acheulskie kościane topory ręczne 5 można interpretować jako lokalne przeniesienie do kości technologii miażdżenia w kontekstach, w których ograniczona dostępność optymalnych kamiennych surowców utrudniała produkcję kamiennego LCT.
Alternatywne scenariusze zakładają, że technologie kostne pojawiały się i znikały w ciągu ponad 1 miliona lat lub były bardziej powszechne we wczesnej epoce kamienia łupanego, niż wcześniej sądzono. W obu przypadkach dowody takiej technologii nie zostały jeszcze odpowiednio zgłoszone. Stronniczość konserwacji przeciwko materiałom organicznym i ograniczona dostępność badań ukierunkowanych na identyfikację kości łupanej mogą maskować powszechne i systematyczne stosowanie technologii kostnych, o których do tej pory sądzono, że pojawiły się znacznie później w naszej historii ewolucyjnej. Przyszłe badania muszą zbadać, czy podobne narzędzia kostne były już produkowane we wcześniejszych czasach, przetrwały w okresie acheulskim i ostatecznie ewoluowały w środkowoplejstoceńskie bifaces kostne podobne pod względem kształtu, rozmiaru i technologii do ich kamiennych odpowiedników.

Metody

Kontekst witryny

Lokalizacja i wiek

Kompleks T69 (WGS84 UTM Zone 36S, x  = 760990; y  = 9669250) znajduje się w zachodniej odsłonięciu Frida Leakey Korongo (FLK), w obrębie Main Gorge w Olduvai Gorge, w północnej Tanzanii. Wykopaliska prowadzono corocznie przez osiem sezonów terenowych w latach 2015–2022. Na tym terenie wykopano siedem wykopów (T69, T71, T74, T75, T77, T78 i T79), z których trzy (T71, T74 i T75) nie dostarczyły żadnych materiałów archeologicznych (T71 umieszczono powyżej, a T74–T75 poniżej horyzontów zawierających skamieniałości). W miarę postępu prac wykopaliskowych wokół głównego odsłonięcia, wykopom nadano oddzielne nazwy, ale ostatecznie wszystkie połączono w jeden obszar wykopalisk (materiał wideo uzupełniający  1 ) nazwany Kompleksem T69, na cześć pierwszego wykopu, który wykopaliśmy w lokalizacji FLK West.
Stratygraficznie stanowisko jest umiejscowione w złożu Olduvai II, które nakłada się na złoże I i jest przykryte złożem III (rozszerzone dane, rys. 1e ). Wierzchołek złoża I (Tuff IF) datowany jest na 1,803 ± 0,002 Ma 48 , podczas gdy podstawa złoża III szacowana jest na 1,14 ± 0,05 Ma 49 . W złożu II kompleks T69 jest umieszczony w złożu piaskowca w stratygraficznym interwale Tuff IIC 50 , który oznacza przejście między środkowym a górnym złożem II 14 , i znajduje się 7 m nad tufem Bird Print i 4 m poniżej tufu IID 35 . Wiek tufu znajdującego się 20 cm poniżej tufu Bird Print Tuff 51 oszacowano na 1,664 ± 0,019 Ma52 , a średni wiek tufu IID 53 oszacowano na 1,339 ± 0,024 Ma . Wiek narzędzi kostnych w kompleksie T69 oszacowano na 1,48 ± 0,2 (1 σ ) Ma przy użyciu bezpośredniego datowania pochówku izochronowego nuklidów kosmogenicznych35 , co jest zgodne z dostępnymi ograniczeniami dotyczącymi wieku dla warstw I , II i III (rozszerzone dane, rys. 1e ).
W okresie Tuff IIC, wieloletnie paleojezioro Olduvai było ograniczone przez rów między uskokami Fifth i FLK. Lokalizacja FLK była położona w południowo-wschodniej strefie brzegowej jeziora, z dopływami drenażu w kierunku północno-północno-wschodnim 50 . Osady kompleksu T69 są zdominowane przez procesy rzeczne i jeziorne zachodzące na wschodnim brzegu paleojeziora Bed II 50 . Dolny interwał składa się z masywnych piasków aluwialnych i mulistych facji dekantacyjnych (rozszerzone dane, rys. 1d ). Osady te zostały częściowo zerodowane przez przepływy wody, co doprowadziło do sedymentacji złoża piaskowca zawierającego horyzont narzędzi kostnych. Ten piaskowiec ma geometrię przypominającą arkusz i zawiera głównie facje tufowe o masywnej lub słabo uwarstwionej strukturze. Złoże piaskowca obejmuje lokalne soczewki facji augityczno-krzyżowo-laminowanych, bardziej obfite w kierunku podstawy, oraz nieciągłe łaty scementowanego bardzo drobnego piaskowca w kierunku góry. Cienkie sedymenty piaskowca wskazują na matrycę ilastą i subokrągłe do zaokrąglonych ziaren, od bardzo grubych do drobnych, które lokalnie obejmują subokrągłe klasty rozrywanych iłów (rozszerzone dane, rys. 1f ). Te cechy sedymentologiczne sugerują, że facje krzyżowo-laminowane zostały wygenerowane przez lokalne fazy trakcji i sedymentacji w warunkach przepływu o niskim reżimie, podczas gdy dominujące facje masywne lub słabo uwarstwione powstały w wyniku stosunkowo szybkiego osadzania się zawieszonego ładunku podczas zmniejszającego się powodzi. Facje piaszczyste zostały pogrzebane przez progradację jeziornych brązowych iłów (rozszerzone dane, rys. 1d ).

Wykopy i przygotowanie próbek

Jednostki osadowe bez pozostałości archeologicznych obciążające złoża skamieniałości, które w niektórych częściach odsłonięcia miały ponad 6 m grubości, zostały usunięte ręcznie za pomocą większych kilofów. Wykopaliska jednostek archeologicznych rozpoczęto od małych kilofów, a gdy znaleziono pozostałości, odkrywano je sekwencyjnie za pomocą śrubokrętów, narzędzi dentystycznych i drewnianych patyków. Każdemu przedmiotowi znalezionemu in situ, niezależnie od jego rozmiaru, nadano unikalny identyfikator, ustawiono go trójwymiarowo za pomocą tachimetru i zarejestrowano zgodnie z protokołami określonymi przez de la Torre i in. 54 . Azymut (kierunek nachylenia, 0–360°) i kąt nachylenia (0–90°) głównej osi odpowiednich wydłużonych przedmiotów 55 rejestrowano za pomocą kompasu i klinometru podczas procesu wykopalisk. Cały osad zebrany z jednostek archeologicznych przesiano na sucho przez sita o oczkach 2 mm. Wszystkie przedmioty z indywidualnym identyfikatorem zostały ręcznie oznaczone, a następnie opatrzone kodem QR i dodane do systemu informacji geograficznej, który integruje wszystkie dane archeologiczne dotyczące stanowiska FLK.
Zgodnie z protokołami konserwacji szczegółowo opisanymi w innym miejscu56 , niektóre narzędzia kostne stabilizowano przez tymczasową konsolidację cyklododekanem (cyklicznym węglowodorem alkanu) przed podniesieniem ich z wykopu. Zastosowano również roztwory paraloidu B-72 (kopolimer metakrylanu etylu i akrylanu metylu) lub B-44 (metakrylanu metylu i akrylanu etylu) na acetonie. Mechaniczne usuwanie nawarstwień osadowych zapobiegało kontaktowi z powierzchniami kości. W razie potrzeby usuwano nadmiar środka konsolidującego, wyrównywano pęknięcia i przeprowadzano dalszą konsolidację. Luki lub pęknięcia, które podważały stan strukturalny skamieniałości, wypełniano roztworem B-44 lub B-72 zmieszanym z acetonem i mikroskopijnymi kulkami szklanymi.

Formacja witryny

Horyzont kostny kompleksu T69 obejmuje średnią grubość około 50 cm i został wykopany na powierzchni 295 m2 ( rozszerzone dane, rys. 2 i film uzupełniający  2 ). Za pomocą ArcGIS Pro (v3.3) przetestowano poziomy wzór rozmieszczenia poprzez analizę średniego najbliższego sąsiedztwa, która porównywała rzeczywistą odległość między elementami z hipotetyczną losową próbką57 . Cały zespół oraz zespoły kamieni i skamieniałości wykazały znacząco skupiony rozkład ( P  = 0,000; rozszerzone dane, rys. 3-1 ), podczas gdy narzędzia kostne były losowo rozmieszczone w skupiskach ( P  = 0,6785).
Analizy orientacji 58 , 59 i tkaniny 55 , 60 przeprowadzono przy użyciu oprogramowania Oriana (v3.13), aby zbadać potencjalne przegrupowania zespołu. Histogramy kątowe orientacji pokazują rozkład kołowy (rozszerzone dane, rys. 3-2a ), który staje się bardziej jednorodny, gdy rzutowane są wartości osiowe (rozszerzone dane, rys. 3-2b ). Przy rozpatrywaniu orientacji jako danych osiowych (0–180°), testy statystyczne nie pozwalają na odrzucenie hipotezy zerowej o jednorodności. Natomiast wszystkie testy statystyczne danych azymutalnych odrzucają rozkład jednorodny w stosunku do rozkładów unimodalnych i plurimodalnych, wskazując na preferencyjny wzór orientacji ze średnim wektorem przy N22° E (patrz wyniki statystyczne w tabeli 1 w Danych uzupełniających  1 ). Projekcja stereograficzna wartości azymutu i nachylenia wykazała, że ​​większość danych koncentrowała się wokół obszaru zewnętrznego i dominowały w niej niskie kąty nachylenia (rozszerzone dane, rys. 3-2c ). Tkaniny wykazują kształt kratki lub płaski (rozszerzone dane, rys. 3-2d,e ), przy czym wektor własny 1 wskazuje w stronę N27° E i pokrywa się z kierunkiem wektora średniego (tabela 2 w danych uzupełniających  1 ).
Podsumowując, poziome wzory rozmieszczenia nie wskazują na różnicowe rozmieszczenie skamieniałości i kamieni, przy czym obie grupy pojawiają się razem w skupiskach, a narzędzia kostne są rozrzucone losowo na powierzchni wykopalisk. Płaska lub pasowa tkanina z niskimi kątami nachylenia sugeruje, że przedmioty archeologiczne zostały nagromadzone na powierzchni subhoryzontalnej i nie doświadczyły pionowej dyspersji po depozycji. Niemniej jednak dane azymutalne w wymiarze poziomym wskazują na znaczący wpływ kierunku nachylenia, charakteryzujący się średnim wektorem, który pokrywa się z północno-północno-wschodnim trendem paleodrenażowym oszacowanym przez Hay 50 w strefie brzegowej jeziora w pobliżu lokalizacji FLK. Sugeruje to, że zespół archeologiczny mógł doświadczyć pewnych przegrupowań przez przepływy aluwialne osadzające złoże piaskowca. Biorąc pod uwagę ogólnie doskonały stan zachowania znalezisk archeologicznych, ogromną liczbę skał o grubości mniejszej niż 2 cm, cechy sedymentologiczne złoża piaskowca (patrz sekcja „Lokalizacja i wiek”) oraz zorientowany, ale rzadko skupiony wzór kątowy, ta delikatna reorganizacja mogła być wywołana przez warstwy powodziowe o niskiej energii i słabej zdolności sortowania, w których kierunek przedmiotu był określany przez powierzchnię osadzania.

Zespół faunistyczny

Zespół skamieniałości kompleksu T69 ( n  = 22 832; kości o długości 2 cm lub większe = 45,3%; kości o długości mniejszej niż 2 cm = 54,7%) zawiera liczne okazy ssaków (ponad 11 627), gadów ( n  = 1453), ryb ( n  = 1084) i ptaków ( n  = 286). Pobrano próbki kości ssaków o długości 2 cm lub większych ( n  = 8930) do pełnej analizy zooarcheologicznej zgodnie z odsyłaczami 56 , 61 , 62 . Ta zooarcheologiczna próbka kontrolna (ZCS; n  = 2075) obejmowała (1) wszystkie przedmioty zidentyfikowane jako narzędzia kostne, (2) wszystkie skamieniałości trąbowców (biorąc pod uwagę ich znaczenie w zestawie narzędzi kostnych, zbadano całą kolekcję skamieniałości T69 Complex, aby upewnić się, że wszystkie okazy słoni zostały przeanalizowane) oraz (3) losowo wybraną próbkę ze wszystkich innych 2-centymetrowych lub większych okazów kości ssaków. Zawsze, gdy było to możliwe, rejestrowano taksony i elementy szkieletowe. W przeciwnym razie okazy przypisywano do klasy wielkości ssaków na podstawie grubości ich warstwy korowej zgodnie z Bunnem 63 . Świeże i zwietrzałe złamania kości rozróżniano na podstawie kryteriów dostępnych w literaturze 64 , 65 , 66 , 67 , 68 , 69 , 70 , 71 .
Profil szkieletu ZCS jest zdominowany przez kości osiowe (żebra i kręgi), a następnie elementy kończynowe (szczególnie kość piszczelowa, kość udowa, kość ramienna i niezidentyfikowane fragmenty kości długich; tabele 3 i 4 w Danych uzupełniających  1 ). Taksonomicznie zespół ZCS jest zdominowany przez Bovidae ( n  = 691; 33,3%) i Hippopotamidae ( n  = 233; 11,2%), ze znacznie niższymi proporcjami Equidae ( n  = 49; 2,3%) i Elephantidae ( n  = 22; 1,1%), i szczątkową obecnością innych taksonów, takich jak Rhinocerotidae ( n  = 8; 0,4%), Suidae ( n  = 7; 0,3%) i inne ( n  = 2; mniej niż 0,1%; tabela 5 w Danych uzupełniających 1 ). Zbiór zawiera co najmniej 16 różnych osobników z 10 różnych gatunków (tabela 6 w danych uzupełniających  1 ): Hipopotam por. gorgops (minimalna liczba osobników (MNI) = 4), Equus sp. (MNI = 2), Elefas zob. recki (MNI = 2), Diceros por. bicornis (MNI = 2), Damaliscus por. lunatus (MNI = 1), Connochaetes aff. gentryi (MNI = 1),  Eudorcas por. thomsonii (MNI = 1), Hippotragus gigas (MNI = 1), Kobus sp. (MNI = 1) i Tragelaphus aff. imberbis (MNI = 1). Ogólnie rzecz biorąc, skład taksonomiczny i rozkład wielkości zwierząt (tabela 7 w danych uzupełniających  1 ) stanowiska kompleksu T69 wskazują na podobne warunki ekologiczne do tych panujących we współczesnym ekosystemie Serengeti, z otwartymi i sezonowymi siedliskami trawiastymi, w których dominują duże społeczności wołowatych o wielkości 2 i 3 w pobliżu rzek i na skraju alkalicznego jeziora, w którym żyły hipopotamy, ryby i krokodyle 72 , 73 .
Ślady nacięć (obecne w ponad 5,5% okazów ZCS) i ślady uderzeń (ponad 3,1%) wskazują, że wczesni ludzie rozbierali tusze zwierząt w tym miejscu (tabele 8 i 9 w danych uzupełniających  1 ). Zgodnie z proporcją kości ze śladami zębów (ponad 2,4%), mięsożercy odegrali mniejszą rolę w formowaniu zespołu (tabela 10 w danych uzupełniających  1 ). Krótki okres ekspozycji subaeryjnej udokumentowano w 39,8% okazów, chociaż w próbce dominują kości  stadium 2 (ref. 74 ), a obecne są również bardziej zwietrzałe kości (tabela 11 w danych uzupełniających 1 ). Wszystkie te sygnatury tafonomiczne wskazują na oddzielne epizody formowania zespołu i są zgodne z dynamiką aluwiów, która charakteryzuje środowisko depozycyjne kompleksu T69.

Funkcja witryny

Przedstawione taksony, profile części szkieletu i wzory tafonomiczne wskazują, że hominidy zamieszkiwały środowisko równiny zalewowej, gdzie miały dostęp do stosunkowo kompletnych tusz hipopotamów. Inne części ciała ssaków, które wykazują modyfikacje antropogeniczne — w tym bovidy (kości z nacięciami) i słonie (kości z odłupkami) — zostały potencjalnie przetransportowane przez hominidy do tego miejsca. Hominidy importowały również duże ilości kwarcytu z pobliskiego wzgórza Naibor Soit 50, aby produkować narzędzia kamienne. Wkład innych czynników biotycznych, jak również abiotycznych do powstania zespołu jest potwierdzony obecnością kości z nacięciami zębów — wskazujących na działanie mięsożerców — ptaków, gadów i ryb — niezwiązanych z powstaniem zespołu antropogenicznego — oraz dowodami sedymentacyjnymi — wskazującymi na delikatne przegrupowania części osadu.
Duży rozmiar narzędzi kamiennych i zespołów kości sugeruje, że hominidy odwiedzały ten obszar wielokrotnie, prawdopodobnie zwabione dostępnością martwych hipopotamów. Eksploatacja tusz hipopotamów nie ograniczała się do pozyskiwania mięsa, ale także do produkcji narzędzi z kości. Ślady nacięć pozostawione przez kamienie kostne wyraźnie wskazują, że narzędzia kamienne importowane z Naibor Soit odgrywały rolę w działalności rzeźniczej, ale twierdzimy, że hominidy importowały również surowce kostne; skamieniałości słoni są rzadkie w składzie fauny kompleksu T69, podczas gdy są nadreprezentowane w zespole narzędzi z kości. Stawiamy hipotezę, że twórcy narzędzi z kości uzyskiwali dostęp do kończyn słoni w innych miejscach i kształtowali duże fragmenty diafiz, które były następnie importowane do kompleksu T69 i wykorzystywane w działaniach uderzeniowych i ściskających, potencjalnie związanych z rzeźnią tusz hipopotamów, która przyciągnęła hominidy do tego obszaru.

Narzędzia kostne

Tafonomia

Narzędzia kostne ( n  = 27) z najbardziej widocznymi cechami technologicznymi zostały rozpoznane na miejscu podczas procesu wykopaliskowego (film uzupełniający  2 ), podczas gdy inne zostały zidentyfikowane podczas inspekcji całej próbki kości ssaków o długości 2 cm lub większej. Każdy okaz został najpierw zbadany za pomocą szkła powiększającego z padającym światłem. Modyfikacje antropogeniczne odróżniono od modyfikacji naturalnych na podstawie opublikowanych kryteriów41 , 74 , 75 , 76 , 77 , 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84 , 85 ,  ze szczególnym uwzględnieniem procesów naturalnych i antropogenicznych, które mogą powodować powstawanie łuszczących się blizn na szczątkach fauny, takich jak deptanie86 , 87 , 88 ,   modyfikacje spowodowane przez drapieżniki36 , 37 , 83 , 89 , 90 i ekstrakcja szpiku4 , 9 , 91 , 92 , 93 , 94 , 95 (patrz poniżej i dane  uzupełniające3 ) .

Analiza narzędzi kostnych i porównanie ich z próbkami archeologicznymi i eksperymentalnymi

Materiał archeologiczny rozpatrywany w niniejszym badaniu obejmował: (1) 27 okazów kości noszących cechy, tj. blizny odłupkowe, ślady uderzeń i morfologię, które skłoniły nas do uznania ich za narzędzia kostne (dalej BTS; ryc. 1 i 3 oraz rozszerzone dane ryc. 6–10 ) . (2) Próbkę 4507 długich fragmentów kości z tych samych wykopalisk (dalej losowa próba kontrolna (RCS)). RCS wybrano w celu sprawdzenia, czy narzędzia kostne wyróżniały się morfologicznie w porównaniu z resztą fauny, czy też reprezentowały ekstremalną zmienność wielkości, tj. maksymalną długość, szerokość i grubość fragmentów kości. (3) Podpróbkę 250 długich fragmentów kości z RCS (dalej losowa próba kontrolna (RCSS)). Wybrano metodę RCSS, aby sprawdzić, czy liczba blizn po usunięciu odłupków zaobserwowana na BTS wyróżniała się na tle innych okazów w zespole faunistycznym, czy też stanowiła skrajną zmienność.
Aby ustalić, czy czynności związane z ekstrakcją szpiku mogły wytworzyć wzór łuszczenia podobny do tego obserwowanego w RCSS i BTS, porównaliśmy okazy T69 Complex z dwoma opublikowanymi próbkami eksperymentalnymi dużych długich kości ssaków złamanych w celu odsłonięcia szpiku. Pierwsza, odtąd próbka eksperymentalna 1 (ES1), składała się z dziewięciu długich kości słoni złamanych przez miażdżenie, co dało 107 fragmentów trzonu kości 4 . Druga, ES2, pochodzi z złamania sześciu długich kości końskich przez miażdżenie, co dało 33 fragmenty trzonu kości i 284 odłamki i drzazgi 9 . Maksymalną długość, szerokość, grubość i grubość korową okazów uwzględnionych w BTS, ES1 i ES2 zebrano za pomocą suwmiarki cyfrowej. Następujące zmienne zostały zarejestrowane dla okazów z bliznami po usunięciu płatków: liczba blizn, lokalizacja każdej blizny (powierzchnia korowa lub rdzeniowa, dystalna, proksymalna, prawa lub lewa krawędź boczna), ich układ (izolowane, ciągłe lub seria ciągłych płatków) i szerokość każdej blizny. Kategoria ciągłych obejmuje zarówno sąsiadujące, jak i zachodzące na siebie blizny po usunięciu płatków. Seria ciągłych blizn po usunięciu płatków oznacza dwie lub więcej grup ciągłych blizn oddzielonych niezmodyfikowaną krawędzią. Szerokość blizn po usunięciu płatków została porównana z grubością korową fragmentu trzonu i ze wskaźnikiem wielkości fragmentu trzonu, czyli iloczynem maksymalnej długości i szerokości (w centymetrach) podzielonym przez dwa 4 , w celu wykrycia anomalnie inwazyjnych blizn po usunięciu płatków na BTS w porównaniu z tymi zarejestrowanymi dla okazów ES1 i ES2.
Poszukiwano powtarzających się wzorców antropogenicznej modyfikacji fragmentów kości w częstotliwości, rozmiarze i układzie blizn po usunięciu odłupków, a także w złamaniach wynikających z potencjalnego użytkowania. Cechy technologiczne opisano zgodnie z konwencjami zaproponowanymi przez Inizan i in. 96 i dostosowanymi do analizy narzędzi kostnych przez Pante i in. 16 . Porównano rozmiary ciężkich narzędzi kostnych, to jest podpróbki BTS, a także litych LCT i retuszowanych odłupków znalezionych w zespole T69 Complex. Na koniec porównano również wagę ciężkich narzędzi kostnych i litych LCT.
Wszystkie narzędzia kostne zostały sfotografowane aparatem Nikon D7500 (obiektywy Nikon DX 18–140 mm 1:3,5–5,6 i Nikon N 105 mm 1:2,8) i zeskanowane w 3D za pomocą skanera Artec Space Spider 3D. Istotne modyfikacje powierzchni kości zostały przeanalizowane za pomocą cyfrowego mikroskopu Leica DVM6 (obiektywy Planapo FOV 12,55 i 43,75, do ×675). Analizy ilościowe i wykresy zostały wykonane w R-CRAN (v4.4.1) 97 .

Podsumowanie raportu

Więcej informacji na temat projektu badawczego można znaleźć w  podsumowaniu sprawozdania Nature Portfolio Reporting Summary dostępnym pod tym artykułem.