工具的使用与景观演变：3D 微磨损视角

通过共聚焦显微镜获得的 3D 形貌纹理分析为测量磨损特性的高精度差异提供了良好的结果

考古研究使用磨损分析来获取有关工具使用以及动物和人类牙齿的饮食习惯的信息^1-3。 1-.Scott RS, Ungar P S, Bergstrom T S, Brown C A, Grine F E, Teaford M F & Walker A (2005).牙齿微磨损质地分析显示，人化石中人种的饮食差异。Nature 436 693-695. 2-. Evans AA, Donahue RE (2008).激光扫描共聚焦显微镜：研究石器时代微磨损的潜在技术J. Archaeol.Sci. 35, 2223-2230. 3-. Gill PG, Purnell MA, Crumpton N, Brown KR, Gostling NJ, Stampanoni M and Rayfield EJ (2014).最早的干哺乳动物觅食生态学中的饮食专长和多样性。Nature 512 (7514) 303-5. 该分析通常是基于对在已知条件下使用的实验工具以及饮食结构已知的人和动物牙齿上的磨损进行比较。然后将这些磨损方式参考与在考古工具和牙齿上观察到的磨损进行比较。磨损特性可以告诉我们有关工具使用方式以及动物是在何种牧场条件下被放牧
（例如自由放养或密集、森林、开放或退化的环境）的信息。传统上，研究人员会使用定性或半定量方法来比较实验和考古磨损痕迹。在过去的十年中，通过共聚焦显微镜获得的 3D 形貌纹理分析为测量磨损特性的高精度差异提供了良好的结果这提供了有关人类在**时期的行为方式，以及畜牧业饲养方式是如何随着时间的推移而演变的**信息。

                                           Figure 1. Harvesting wild cereals in natural stands in Jebel Druze (Sweida, Syria)

在至少 23,000 年前，人类使用火石刀片收割自然生长的野生谷物（小麦和大麦）。3D 共聚焦显微镜研究表明，几万年后，人类开始种植野生谷物。这种年复一年的操纵造成遗传改性。 并解释了距今 10,500 年前第一个有记录的家养物种的出现。⁴ 4-.Ibáñez JJ, Anderson PC, González Urquijo JE, and Gibaja J (2016).通过共聚焦显微镜对镰刀光泽进行的显微组织分析表明谷物的种植和驯化。Journal of Archaeological Science 73, 62-81.对家畜的 3D 纹理分析揭示了与畜牧业制度（例如集约化饲养、自由放牧牧场）以及牧场压力程度有关的饮食结构变化。到目前为止，我们在试验研究中测量了现代和考古牙齿上的磨损纹理。我们选择了两组已知饮食结构的现代山羊的牙齿：一组在牧场中饲喂，另一组在森林中饲喂。测量两组的牙齿纹理可以使我们获得区分它们的算法。现在，我们将利用这种能力来了解在不同的考古遗迹，从青铜时代晚期到古典时代晚期的山羊管理是如何变化的。

使用具有 20 倍明场物镜的 Sensofar PLu neox 获得的一些磨损图像（图 2-5）。这些图像的样本都已通过进阶数据分析 SensoMAP 软件进行了处理和测量。在对表面进行平整之后，我们使用空间滤波器来将磨损纹理与可被视为背景噪声的火石表面的不规则性区分开。当测量牙齿纹理时，则不需要此滤波器。为了测量纹理，我们选择了能通过判别函数分析提供更好辨别能力的参数组合。我们使用二次判别函数分析来建立群体成员身份预测模型（图 6），而预测分析的分类规则则是基于 贝叶斯定理。⁵

                                           图 1.在 Jebel Druze（叙利亚斯威达）收割自然生长的野生谷物

Figure 3. Gloss through incident light microscope from harvesting c****ted wild cereals in Jalès (Ardeche, France)

                图 3.在入射光显微镜下，因在贾勒斯（法国阿德什）收割栽种的野生谷物而留下的磨损痕迹的光泽

                       Figure 5. 3D image through Plu neox profilometer from harvesting domestic cereals (T. Spelta) in Z

共聚焦模式下的 3D 光学轮廓仪 PLu neox 是一种非常有用的分析方法，可对考古物体进行精确、快速且无创的分析。利用 PLu neox 可以获得有关考古材料表面磨损（加工活动、使用、饮食、埋葬学改变……）的过程的性质和特征的相关信息。对从近东遗址发现的**镰刀的研究可追溯距今 13,000 至 9,000 年之前，这表明在距今 13,000 年前，幼发拉底河中段便已种植了野生谷物。

我们的数据还表明野生谷物的种植持续了两千年，这也表明该地区是谷物驯化的发展地区。我们的研究还表明，人类直到距今 10,000 年前还在收割未成熟的谷物（绿色，图 6）， 对此最有可能的解释是在农作物歉收时偶尔收割野生生长的谷物。⁴ 4-. Ibáñez JJ, Anderson PC, González Urquijo JE, and Gibaja J (2016).通过共聚焦显微镜对镰刀光泽进行的显微组织分析表明谷物的种植和驯化。Journal of Archaeological Science 73, 62-81.人类直到距今 10,000 年前还在收割未成熟的谷物，对此最有可能的解释是在农作物歉收时偶尔会收割野生生长的谷物。4 在山羊管理方面，我们目前正在分析数据，并将很快发表结果。

图 6.可追溯至距今 12,500 至 9,000 年的**镰刀上留下收割未成熟、半成熟和成熟谷物的痕迹比例。结果的演变表明了人类向收割更成熟的谷物的方向持续转变，这与中幼发拉底地区（叙利亚）发现的谷物驯化过程相对应