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第8章 田园洞人的发掘与研究

2003年,考古学家在周口店发现了“田园洞人”。2007年,科考人员对“田园洞人”的脚趾骨进行研究,并将其确定为“最早穿鞋的人”。

“田园洞人”的发现,对现代人的人类起源说是一个巨大挑战,由此引发的学术争鸣,产生了积极而深远的影响。这是迄今在欧亚大陆东部所测出的最早的现代型人类遗骸。

(一)找水源时的意外发现

据中科院古脊椎动物与古人类研究所所长朱敏介绍,这些化石是在周口店以南的田园洞出土的。其中人类遗骸多处于破碎状态,骨块彼此多不连接,有一定的石化,似属一个男性成年个体。

所发现人类化石的解剖部位包括:下颌骨、锁骨、肱骨、桡骨、脊椎骨、股骨、腓骨、跟骨、趾骨。此外还有几枚零散的牙齿,似属另外个体。

经过专家用同位素方法测定,初步确定化石的铀系年代为距今2.5万年,与周口店山顶洞人同期,系山顶洞人时期的晚期智人化石。担任野外发掘队队长的中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员同号文,亲历了“田园洞人”的发现和发掘的全过程。

2001年,北京市田园林场的工作人员在寻找水源时发现了一个山洞,洞内看起来很幽深。工作人员进去寻找水源,结果在洞内挖掘时发现了一些动物化石。随后,林场经理田秀梅就携带着部分动物碎骨到中科院古脊椎动物与古人类研究所请求鉴定。

为了探明田园洞的科学资源和学术价值,尤其探明残存洞穴有无第四纪原生纪堆积,是否包含更多的动物化石和人类遗存,周口店古人类学研究中心于2002年底向国家文物局提出发掘申请,2003年5月获得发掘执照。

2003年6月,发掘取得了突破,周口店古人类研究中心在周口店遗址附近的田园洞出土了这批山顶洞人时期的晚期智人化石。田园洞由此也成为了周口店遗址群的第二十七个地点。

中科院院士、著名古人类学家吴新智介绍说,人类的进化大致分四个阶段,第一阶段是早期猿人,第二阶段是晚期猿人,第三阶段是早期智人,第四阶段是晚期智人。

“田园洞人”属于晚期智人,从形态上说,我们就叫他解剖学上的现代智人,就是说他的解剖学结构和形态学结构已经跟现代人基本是一样的了。而我国从两万年前一直到现在,没有任何证据表明人类有很大的迁徙活动。所以应该说,他就是中国人的祖先。

在野外的发掘中,考古队还在扰乱层之下的由角砾和黏土构成的原生堆积中,发掘出土了一批古动物化石,目前已鉴定出哺乳动物化石26种,其中以鹿类化石为主,并有大量的豪猪化石。这些发现对研究该地区的哺乳动物演替及古环境变迁,具有重要意义。

该地点的哺乳动物群与周口店山顶洞的相当一致,有多数物种曾出现于山顶洞动物群中;而田园洞中出现的猕猴、猪獾、原麝等,是山顶洞动物群中所缺乏的。少量化石上有黑褐色斑块,疑为火烧所致。

吴新智兴奋地说,这次在田园洞的发现,是建国以来出土化石最丰富的一次,将弥补以前遗失化石的空白。该遗址的发现以及古人类遗存的发现,对东亚地区现代人的演化研究具有重要意义。因为田园洞里找到的有大腿、小腿、胳膊、手的化石,那么头骨的化石就有可能还在,有可能滚到洞里的其它地方去了,我们还没有挖到,所以我们会继续发掘,有可能找到头骨。头骨相对于别的部位反映的信息更多,能够反映脑容量的大小以及人与人之间、人与动物之间的区别,在古人类研究中至关重要。

“田园洞人”这一发现,为北京地区的古人类研究提供宝贵的实物资料,极具研究和学术价值。

(二)淡水鱼化石的价值

淡水鱼是世界上很多人群日常饮食少不了的,但对于早期人类,淡水鱼到底何时成为他们食谱中的重要组成部分,这一直是考古学家们关注的问题。

2009年7月,发表在美国《国家科学院院刊》上的一项研究证实,四万年前的亚洲现代人已经开始摄取大量的淡水鱼类作为食物。

而这一结论的证据并非来源于早期渔业工具的发现,而是出自中外科学家对北京近郊“田园洞人”骨骼化石的同位素分析。该国际研究小组的成员分别来自中国科学院研究生院、德国马普学会、中科院古脊椎动物与古人类研究所、北京大学、北京市文物考古研究所和美国华盛顿大学。

论文的第一作者、中科院研究生院科技史与科技考古系副教授胡耀武指出,对考古遗址中出土的人骨或牙齿进行稳定同位素的分析,是目前揭示先民食物结构的主要研究方法之一。

自食物被消化吸收转变成为人或动物组织的过程中,碳稳定同位素比值,即样品中的13C含量对12C含量的比值,皆有所富集,其中动物肌肉的富集程度甚微,通常可忽略不计。

而骨骼中骨胶原的富集程度则较为明显。通过小白鼠的饲养实验还发现,骨胶原中的碳主要来自食物中的蛋白质部分。因此,根据骨胶原的碳稳定同位素比值,可更为精细地了解动物的食物来源。

而相比于碳同位素,氮同位素的富集显得更有规律,从食物至食草类动物,再至食肉类动物,营养级每上升一级,其富集量约增加0.3%到0.4%。

这样,对骨胶原进行氮同位素分析,应该可以辨别动物食物的营养级别,揭示其主要的肉食来源。另外,对动物包括人类而言,硫是生物生长和发育的必需元素,对硫的获取,必然来自食物。

已有的研究表明,植物和动物生长于不同的环境之中,即陆生、海生和淡水,它们的硫同位素比值存在较为明显的差异。通常,生长于陆生环境中的生物,其硫同位素比值小于1%;海生环境中为2%左右;而生活于淡水环境下,硫同位素比值在-2.2%至2.2%间波动。

由此可以看出,通过对人或动物骨中的硫同位素分析,结合人骨的碳同位素和氮同位素分析,就可能了解其食物来源究竟是以陆生类为主还是以海生类为主,或是以淡水类为主。

通过对“田园洞人”和相关的动物遗存进行碳和氮的稳定同位素分析,胡耀武等人发现,“田园洞人”食谱中动物蛋白质含量非常高,而且非常高的氮同位素值表明“田园洞人”已经在大量食用淡水鱼类。

为了证实这一观点,研究小组又对该遗址的陆生动物和毗邻的淡水鱼以及“田园洞人”的骨骼进行了硫同位素值测量,结果证实“田园洞人”食谱中的确有大量的淡水鱼存在。

胡耀武说,在有效的渔业工具出现以前,当时的现代人就已开始捕捞大量的淡水鱼类,显然,这需要付出相当大的努力。早期现代人食谱中更多鱼类的出现,可能与欧亚大陆现代人的出现而导致的人口增长压力密切相关。

(三)挑战现代人的非洲起源说

2007年4月,中科院的科学家和外国专家对“田园洞人”化石的研究结果显示,“田园洞人”距今约四万年,比山顶洞人还要早两万年,为有年代数据的最早的中国现代人,这也是迄今在欧亚大陆东部所测出的最早的现代型人类遗骸,这一研究也表明中国人的祖先未必完全来自非洲。

来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的尚虹、同号文博士等人完成了对“田园洞人”类化石的研究。这次研究成果推翻了过去认为“田园洞人”与“山顶洞人”处于同一时期的判定,认为这是早于山顶洞人两万年前的人类骸骨。

随后,研究人员在中科院地质研究所,利用铀系检测法对部分动物骨骼进行检测,初步判定这些化石的地质年代为两万多年前,与“山顶洞人”的生活时代基本一致。

当时一些学者认为,“田园洞人”与“山顶洞人”发现地点相距不远,又处于同一时期,因此两者之间应该有相当密切的关系。

2004年前后,研究人员在田园洞又挖掘出大量人类骨骼,总计一千多件。由于数量充足,因此科研人员取出大约六个骨骼样本送到北京大学文博学院进行检测。

送检化石中一块为人类骨骼,其余为动物骨骼。此次科学家选用了更为精确的放射性炭——14检测法。获得的检验结果证实,该批化石的地质年代为3.85万年至4.2万年前,这是迄今在欧亚大陆东部所测出的最早的现代型人类遗骸。

据中国科学院院士、古脊椎动物与古人类研究所研究员吴新智介绍,当时挖掘出了动物骨骼化石和人类骨骼化石,但却没有发现石器的踪影。

为什么田园洞中没有石器呢,研究人员目前未有定论。据介绍,大约3.5万年前,人类就已经可以使用简单加工的石器进行狩猎等活动,一般这一时期的人类化石附近都会发现石器。

“但是我们在现场找到了一些碎骨片。”吴新智表示,根据初步判定,这些骨片很可能是“田园洞人”用来做骨器时留下的“下脚料”,最终结论还有待进一步研究。专家比对发现,“田园洞人”的骨骼特征大体与现代人相符,但也有一些特殊的地方。

比如“田园洞人”的小腿骨比较粗壮,而现代人则明显细长些;“田园洞人”手指骨末端的隆起类似圆形,而现代人的则似马蹄形;“田园洞人”手腕的钩骨明显长于现代人,其牙齿前后的比例也比现代人大些。

有意思的是,这些特征与距今三万至十万年间的欧洲“居民”尼安德特人有着相似之处。

“这说明简单的非洲取代说并不可靠。”吴新智院士指出,如果是简单的取代说,那么各地区的人类特征应该与现代人完全吻合,而不可能出现任何别的古老特征。但是,“田园洞人”的年代确定及其特征分析并不能完全否认非洲取代说。吴新智解释,因为我们并不能确定这些现代人特征究竟来自何处。有可能是“田园洞人”在当地自己演化而来,也有可能是六万年前的“非洲人”带来的。

因此,这一成果只能说是更有利于佐证“多地区进化说”。科学家无法断定这些现代人特征的来源,是因为掌握的信息量不足。

吴新智介绍,虽然两国也曾出土过距今八万年至十万年前的人类骨骼,但由于数量有限,所以了解的信息并不全面。比如中国山西曾出土过距今十万年前的人类骨骼,但却没有找到人类身体化石,因此不能判断出其身体是否具有现代人特征。

学术界共同认为,最早的人类起源于750万年前至500万年前的非洲。但是,对于现代人的起源,却存在两种争议很大的假说:很多科学家支持“非洲起源说”,即非洲是现代人的故乡;少数科学家则支持“多地区进化说”,即认为现代人是在欧亚非各自起源。

较早提出现代人非洲起源说的是美国的两位科学家华莱士和威尔逊,他们在1987年,分别带领两个实验室通过检测细胞线粒体内的遗传物质脱氧核糖核酸发现,现代人祖先可追溯至15万年前非洲的一个女人“夏娃”。

夏娃的后裔开始由非洲大陆向世界其它各洲迁移,取代已存在那里的“直立人”和智人。他们中的一支在亚洲地区完全取代了原来生活在这一地区的古人类,成了包括中国人的现代人的祖先,发展成现代黄种人。另一支则侵入欧洲的尼安德特人区域,消灭了土著的尼安德特人而形成现代的欧洲人。

至于其它各洲原有的原始人,有一些科学家推断他们被冰川严寒全部自然消灭;也有一些科学家推断他们全被夏娃的后裔征服并取代。

现代人非洲起源说在欧洲被普遍接受,但是仍然有不少科学家持不同的观点,尤其以东亚及中国学者的反驳声音最为响亮。他们提出“多地区进化说”。这个理论的主要观点是,在100万年至200万年前,“直立人”由非洲扩展至其它大陆后,分别独立演化为现代非洲人、亚洲人、大洋洲人、欧洲人。

一些中国专家提出,我国目前发现的古人类化石,从200万年前至一万多年前都没有间断过,从原始人类到现代人类的演化进展是连续的,因此中国人是自己演化而来的,与“非洲人”无关。

另外,有学者游离在两种观点之间,他们认为在人类从非洲走出的过程中,并不是简单地取代当地原始人,而是和本地人在杂交融合中演化进行。

所有这些观点,不仅仅具有纯学术性的理论意义,它寄托了人类探寻祖先、认识自然直至宇宙苍生的美好愿望。因此,保护好承载远古信息的古人类遗址,意义非比寻常。

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