工具的使用與景觀演變：3D 微磨損視角

通過共聚焦顯微鏡獲得的 3D 形貌紋理分析為測量磨損特性的高精度差異提供了良好的結果

考古研究使用磨損分析來獲取有關工具使用以及動物和人類牙齒的飲食習慣的信息^1-3。 1-.Scott RS, Ungar P S, Bergstrom T S, Brown C A, Grine F E, Teaford M F & Walker A (2005).牙齒微磨損質地分析顯示，人化石中人種的飲食差異。Nature 436 693-695. 2-. Evans AA, Donahue RE (2008).激光掃描共聚焦顯微鏡：研究石器時代微磨損的潛在技術J. Archaeol.Sci. 35, 2223-2230. 3-. Gill PG, Purnell MA, Crumpton N, Brown KR, Gostling NJ, Stampanoni M and Rayfield EJ (2014).最早的干哺乳動物覓食生態學中的飲食專長和多樣性。Nature 512 (7514) 303-5. 該分析通常是基于對在已知條件下使用的實驗工具以及飲食結構已知的人和動物牙齒上的磨損進行比較。然后將這些磨損方式參考與在考古工具和牙齒上觀察到的磨損進行比較。磨損特性可以告訴我們有關工具使用方式以及動物是在何種牧場條件下被放牧
（例如自由放養或密集、森林、開放或退化的環境）的信息。傳統上，研究人員會使用定性或半定量方法來比較實驗和考古磨損痕跡。在過去的十年中，通過共聚焦顯微鏡獲得的 3D 形貌紋理分析為測量磨損特性的高精度差異提供了良好的結果這提供了有關人類在**時期的行為方式，以及畜牧業飼養方式是如何隨著時間的推移而演變的**信息。

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

在至少 23,000 年前，人類使用火石刀片收割自然生長的野生谷物（小麥和大麥）。3D 共聚焦顯微鏡研究表明，幾萬年后，人類開始種植野生谷物。這種年復一年的操縱造成遺傳改性。 并解釋了距今 10,500 年前第一個有記錄的家養物種的出現。⁴ 4-.Ibá?ez JJ, Anderson PC, González Urquijo JE, and Gibaja J (2016).通過共聚焦顯微鏡對鐮刀光澤進行的顯微組織分析表明谷物的種植和馴化。Journal of Archaeological Science 73, 62-81.對家畜的 3D 紋理分析揭示了與畜牧業制度（例如集約化飼養、自由放牧牧場）以及牧場壓力程度有關的飲食結構變化。到目前為止，我們在試驗研究中測量了現代和考古牙齒上的磨損紋理。我們選擇了兩組已知飲食結構的現代山羊的牙齒：一組在牧場中飼喂，另一組在森林中飼喂。測量兩組的牙齒紋理可以使我們獲得區分它們的算法。現在，我們將利用這種能力來了解在不同的考古遺跡，從青銅時代晚期到古典時代晚期的山羊管理是如何變化的。

使用具有 20 倍明場物鏡的 Sensofar PLu neox 獲得的一些磨損圖像（圖 2-5）。這些圖像的樣本都已通過進階數據分析 SensoMAP 軟件進行了處理和測量。在對表面進行平整之后，我們使用空間濾波器來將磨損紋理與可被視為背景噪聲的火石表面的不規則性區分開。當測量牙齒紋理時，則不需要此濾波器。為了測量紋理，我們選擇了能通過判別函數分析提供更好辨別能力的參數組合。我們使用二次判別函數分析來建立群體成員身份預測模型（圖 6），而預測分析的分類規則則是基于 貝葉斯定理。⁵

                                           圖 1.在 Jebel Druze（敘利亞斯威達）收割自然生長的野生谷物

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

                圖 3.在入射光顯微鏡下，因在賈勒斯（法國阿德什）收割栽種的野生谷物而留下的磨損痕跡的光澤

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

共聚焦模式下的 3D 光學輪廓儀 PLu neox 是一種非常有用的分析方法，可對考古物體進行精確、快速且無創的分析。利用 PLu neox 可以獲得有關考古材料表面磨損（加工活動、使用、飲食、埋葬學改變……）的過程的性質和特征的相關信息。對從近東遺址發現的**鐮刀的研究可追溯距今 13,000 至 9,000 年之前，這表明在距今 13,000 年前，幼發拉底河中段便已種植了野生谷物。

我們的數據還表明野生谷物的種植持續了兩千年，這也表明該地區是谷物馴化的發展地區。我們的研究還表明，人類直到距今 10,000 年前還在收割未成熟的谷物（綠色，圖 6）， 對此最有可能的解釋是在農作物歉收時偶爾收割野生生長的谷物。⁴ 4-. Ibá?ez JJ, Anderson PC, González Urquijo JE, and Gibaja J (2016).通過共聚焦顯微鏡對鐮刀光澤進行的顯微組織分析表明谷物的種植和馴化。Journal of Archaeological Science 73, 62-81.人類直到距今 10,000 年前還在收割未成熟的谷物，對此最有可能的解釋是在農作物歉收時偶爾會收割野生生長的谷物。4 在山羊管理方面，我們目前正在分析數據，并將很快發表結果。

圖 6.可追溯至距今 12,500 至 9,000 年的**鐮刀上留下收割未成熟、半成熟和成熟谷物的痕跡比例。結果的演變表明了人類向收割更成熟的谷物的方向持續轉變，這與中幼發拉底地區（敘利亞）發現的谷物馴化過程相對應