Homo sapiens modern telah berpartisipasi dalam sejumlah besar transformasi ekosistem, tetapi sulit untuk mendeteksi asal usul atau konsekuensi awal dari perilaku ini.Data arkeologi, geokronologi, geomorfologi, dan paleoenvironmental dari Malawi utara mendokumentasikan perubahan hubungan antara keberadaan pemburu, organisasi ekosistem, dan pembentukan kipas aluvial pada Pleistosen Akhir.Setelah sekitar abad ke-20, sistem padat artefak Mesolitik dan kipas aluvial terbentuk.92.000 tahun yang lalu, di lingkungan paleo-ekologis, tidak ada analog dalam rekor 500.000 tahun sebelumnya.Data arkeologi dan analisis koordinat utama menunjukkan bahwa kebakaran awal yang disebabkan oleh manusia melonggarkan pembatasan musiman pada pengapian, yang mempengaruhi komposisi vegetasi dan erosi.Ini, dikombinasikan dengan perubahan curah hujan yang didorong oleh iklim, akhirnya mengarah pada transisi ekologis ke lanskap buatan pra-pertanian awal.
Manusia modern adalah promotor kuat transformasi ekosistem.Selama ribuan tahun, mereka telah mengubah lingkungan secara ekstensif dan sengaja, memicu perdebatan tentang kapan dan bagaimana ekosistem pertama yang didominasi manusia muncul (1).Semakin banyak bukti arkeologis dan etnografis menunjukkan bahwa ada sejumlah besar interaksi rekursif antara pemburu dan lingkungan mereka, yang menunjukkan bahwa perilaku ini adalah dasar dari evolusi spesies kita (2-4).Data fosil dan genetik menunjukkan bahwa Homo sapiens ada di Afrika sekitar 315.000 tahun yang lalu (ka).Data arkeologi menunjukkan bahwa kompleksitas perilaku yang terjadi di seluruh benua telah meningkat secara signifikan di masa lalu sekitar 300 hingga 200 ka bentang.Akhir Pleistosen (Chibania) (5).Sejak kemunculan kita sebagai spesies, manusia mulai mengandalkan inovasi teknologi, pengaturan musim, dan kerja sama sosial yang kompleks untuk berkembang.Atribut ini memungkinkan kita untuk memanfaatkan lingkungan dan sumber daya yang sebelumnya tidak berpenghuni atau ekstrem, sehingga saat ini manusia adalah satu-satunya spesies hewan pan-global (6).Api memainkan peran kunci dalam transformasi ini (7).
Model biologis menunjukkan bahwa kemampuan beradaptasi terhadap makanan yang dimasak dapat ditelusuri kembali ke setidaknya 2 juta tahun yang lalu, tetapi baru pada akhir Pleistosen Tengah bukti arkeologi konvensional tentang pengendalian kebakaran muncul (8).Inti laut dengan catatan debu dari sebagian besar benua Afrika menunjukkan bahwa dalam jutaan tahun terakhir, puncak unsur karbon muncul setelah sekitar 400 ka, terutama selama transisi dari periode interglasial ke glasial, tetapi juga terjadi Selama Holosen (9).Ini menunjukkan bahwa sebelum sekitar 400 ka, kebakaran di sub-Sahara Afrika tidak umum terjadi, dan kontribusi manusia signifikan pada Holosen (9).Api adalah alat yang digunakan oleh para penggembala di seluruh Holosen untuk mengolah dan memelihara padang rumput (10).Namun, mendeteksi latar belakang dan dampak ekologis dari penggunaan api oleh pemburu-pengumpul di awal Pleistosen lebih rumit (11).
Api disebut sebagai alat rekayasa untuk manipulasi sumber daya baik dalam etnografi maupun arkeologi, termasuk meningkatkan pengembalian mata pencaharian atau memodifikasi bahan mentah.Kegiatan ini biasanya terkait dengan perencanaan publik dan membutuhkan banyak pengetahuan ekologis (2, 12, 13).Kebakaran skala lanskap memungkinkan pemburu-pengumpul untuk mengusir mangsa, mengendalikan hama, dan meningkatkan produktivitas habitat (2).Api di tempat mempromosikan memasak, pemanasan, pertahanan predator, dan kohesi sosial (14).Namun, sejauh mana api pemburu-pengumpul dapat mengkonfigurasi ulang komponen lanskap, seperti struktur komunitas ekologis dan topografi, sangat ambigu (15, 16).
Tanpa data arkeologi dan geomorfologi yang ketinggalan zaman dan catatan lingkungan yang berkelanjutan dari berbagai lokasi, memahami perkembangan perubahan ekologi yang disebabkan oleh manusia menjadi masalah.Catatan deposit danau jangka panjang dari Great Rift Valley di Afrika Selatan, dikombinasikan dengan catatan arkeologi kuno di daerah tersebut, menjadikannya tempat untuk menyelidiki dampak ekologis yang disebabkan oleh Pleistosen.Di sini, kami melaporkan arkeologi dan geomorfologi dari lanskap Zaman Batu yang luas di Afrika tengah-selatan.Kemudian, kami menghubungkannya dengan data paleoenvironmental yang mencakup >600 ka untuk menentukan bukti awal perilaku manusia dan transformasi ekosistem dalam konteks kebakaran buatan manusia.
Kami memberikan batas usia yang sebelumnya tidak dilaporkan untuk tempat tidur Chitimwe di Distrik Karonga, yang terletak di ujung utara bagian utara Malawi di Lembah Celah Afrika selatan (Gambar 1) (17).Lapisan ini terdiri dari kipas aluvial tanah merah dan sedimen sungai, meliputi sekitar 83 kilometer persegi, mengandung jutaan produk batu, tetapi tidak ada sisa-sisa organik yang diawetkan, seperti tulang (Teks tambahan) (18).Data cahaya tereksitasi optik (OSL) kami dari catatan Bumi (Gambar 2 dan Tabel S1 hingga S3) mengubah usia lapisan Chitimwe menjadi Pleistosen Akhir, dan usia tertua aktivasi kipas aluvial dan penguburan zaman batu adalah sekitar 92 ka ( 18, 19).Lapisan aluvial dan sungai Chitimwe menutupi danau dan sungai pada lapisan Chiwondo Pliosen-Pleistosen dari ketidakselarasan sudut rendah (17).Endapan-endapan ini terletak di patahan baji di sepanjang tepi danau.Konfigurasi mereka menunjukkan interaksi antara fluktuasi permukaan danau dan sesar aktif yang meluas hingga Pliosen (17).Meskipun aksi tektonik mungkin telah mempengaruhi topografi regional dan lereng piedmont untuk waktu yang lama, aktivitas patahan di daerah ini mungkin telah melambat sejak Pleistosen Tengah (20).Setelah ~800 ka dan sampai tak lama setelah 100 ka, hidrologi Danau Malawi terutama didorong oleh iklim (21).Oleh karena itu, keduanya bukanlah satu-satunya penjelasan untuk pembentukan kipas aluvial pada Pleistosen Akhir (22).
(A) Lokasi stasiun Afrika relatif terhadap curah hujan modern (tanda bintang);biru lebih basah dan merah lebih kering (73);kotak di sebelah kiri menunjukkan Danau Malawi dan sekitarnya MAL05-2A dan MAL05-1B Lokasi inti /1C (titik ungu), di mana area Karonga disorot sebagai garis hijau, dan lokasi dasar Luchamange disorot sebagai kotak putih.(B) Bagian utara cekungan Malawi, menunjukkan topografi bukit relatif terhadap inti MAL05-2A, lapisan Chitimwe yang tersisa (petak coklat) dan lokasi penggalian Proyek Mesolitik Awal Malawi (MEMSAP) (titik kuning) );CHA, Chaminade;MGD, desa Mwanganda;NGA, Ngarai;SS, Sadara Selatan;VIN, gambar perpustakaan sastra;WW, Beluga.
Usia pusat OSL (garis merah) dan rentang kesalahan 1-σ (25% abu-abu), semua usia OSL terkait dengan kemunculan artefak in situ di Karonga.Umur relatif terhadap data 125 ka yang lalu menunjukkan (A) perkiraan kepadatan inti dari semua umur OSL dari sedimen kipas aluvial, menunjukkan akumulasi kipas sedimen/aluvial (cyan), dan rekonstruksi ketinggian air danau berdasarkan nilai karakteristik analisis komponen utama (PCA) Perairan fosil dan mineral autigenik (21) (biru) dari inti MAL05-1B/1C.(B) Dari inti MAL05-1B/1C (hitam, nilai mendekati 7000 dengan tanda bintang) dan inti MAL05-2A (abu-abu), jumlah karbon makromolekul per gram dinormalisasi dengan laju sedimentasi.(C) Indeks kekayaan spesies Margalef (Dmg) dari serbuk sari fosil inti MAL05-1B/1C.(D) Persentase fosil polen dari Compositae, hutan miombo dan Olea europaea, dan (E) Persentase fosil polen dari Poaceae dan Podocarpus.Semua data serbuk sari berasal dari inti MAL05-1B/1C.Angka-angka di atas mengacu pada masing-masing sampel OSL yang dirinci dalam Tabel S1 hingga S3.Perbedaan ketersediaan dan resolusi data disebabkan oleh interval pengambilan sampel yang berbeda dan ketersediaan material di inti.Gambar S9 menunjukkan dua catatan karbon makro yang dikonversi menjadi skor-z.
(Chitimwe) Stabilitas bentang alam setelah pembentukan kipas ditunjukkan dengan terbentuknya tanah merah dan karbonat pembentuk tanah, yang menutupi sedimen berbentuk kipas di seluruh wilayah studi (Teks Tambahan dan Tabel S4).Pembentukan kipas aluvial Pleistosen Akhir di Cekungan Danau Malawi tidak terbatas pada daerah Karonga.Sekitar 320 kilometer tenggara Mozambik, profil kedalaman nuklida kosmogenik terestrial 26Al dan 10Be membatasi pembentukan lapisan Luchamange dari tanah merah aluvial hingga 119 hingga 27 ka (23).Pembatasan usia yang ekstensif ini konsisten dengan kronologi OSL kami untuk bagian barat Cekungan Danau Malawi dan menunjukkan perluasan kipas aluvial regional pada Pleistosen Akhir.Hal ini didukung oleh data dari catatan inti danau, yang menunjukkan bahwa laju sedimentasi yang lebih tinggi disertai dengan sekitar 240 ka, yang memiliki nilai sangat tinggi pada ca.130 dan 85 ka (teks tambahan) (21).
Bukti awal pemukiman manusia di daerah ini terkait dengan sedimen Chitimwe yang diidentifikasi pada ~92 ± 7 ka.Hasil ini didasarkan pada 605 m3 sedimen yang digali dari 14 ruang sub-sentimeter ekskavasi arkeologi kontrol dan 147 m3 sedimen dari 46 lubang uji arkeologi, dikontrol secara vertikal hingga 20 cm dan dikontrol secara horizontal hingga 2 meter (Teks Tambahan dan Gambar S1 hingga S3) Selain itu, kami juga melakukan survei sepanjang 147,5 kilometer, menyusun 40 lubang uji geologi, dan menganalisis lebih dari 38.000 peninggalan budaya dari 60 di antaranya (Tabel S5 dan S6) (18).Penyelidikan dan penggalian ekstensif ini menunjukkan bahwa meskipun manusia purba termasuk manusia modern awal mungkin telah hidup di daerah itu sekitar 92 ka yang lalu, akumulasi sedimen yang terkait dengan kenaikan dan kemudian stabilisasi Danau Malawi tidak melestarikan bukti arkeologis sampai membentuk lapisan Chitimwe.
Data arkeologi mendukung kesimpulan bahwa pada akhir Kuarter, ekspansi berbentuk kipas dan aktivitas manusia di Malawi utara ada dalam jumlah besar, dan peninggalan budaya milik jenis bagian lain Afrika yang terkait dengan manusia modern awal.Sebagian besar artefak terbuat dari kuarsit atau kerikil sungai kuarsa, dengan radial, Levallois, platform, dan reduksi inti acak (Gambar S4).Artefak diagnostik morfologi terutama dikaitkan dengan teknik tipe Levallois spesifik Zaman Mesolitikum (MSA), yang sejauh ini setidaknya sekitar 315 ka di Afrika (24).Lapisan paling atas Chitimwe berlangsung sampai awal Holosen, mengandung peristiwa Zaman Batu Akhir yang tersebar jarang, dan ditemukan terkait dengan akhir Pleistosen dan Holocene pemburu-pengumpul di seluruh Afrika.Sebaliknya, tradisi alat batu (seperti alat pemotong besar) yang biasanya terkait dengan Pleistosen Tengah Awal jarang terjadi.Dimana hal ini terjadi, mereka ditemukan pada sedimen yang mengandung MSA pada akhir Pleistosen, bukan pada tahap awal pengendapan (Tabel S4) (18).Meskipun situs tersebut ada pada ~92 ka, periode paling representatif dari aktivitas manusia dan pengendapan kipas aluvial terjadi setelah ~70 ka, didefinisikan dengan baik oleh serangkaian usia OSL (Gambar 2).Kami mengkonfirmasi pola ini dengan 25 usia OSL yang diterbitkan dan 50 yang sebelumnya tidak dipublikasikan (Gambar 2 dan Tabel S1 hingga S3).Ini menunjukkan bahwa dari total 75 penentuan umur, 70 ditemukan dari sedimen setelah kira-kira 70 ka.Gambar 2 menunjukkan 40 usia yang terkait dengan artefak MSA in-situ, relatif terhadap indikator paleoenvironmental utama yang diterbitkan dari pusat cekungan tengah MAL05-1B/1C (25) dan pusat cekungan utara MAL05-2A yang sebelumnya tidak dipublikasikan.Arang (berdekatan dengan kipas yang menghasilkan umur OSL).
Menggunakan data segar dari penggalian arkeologis fitolit dan mikromorfologi tanah, serta data publik tentang serbuk sari fosil, arang besar, fosil air, dan mineral autigenik dari inti Proyek Pengeboran Danau Malawi, kami merekonstruksi hubungan manusia MSA dengan Danau Malawi.Menempati iklim dan kondisi lingkungan pada periode yang sama (21).Dua agen terakhir adalah dasar utama untuk merekonstruksi kedalaman danau relatif sejak lebih dari 1200 ka (21), dan dicocokkan dengan sampel serbuk sari dan makrokarbon yang dikumpulkan dari lokasi yang sama di inti ~636 ka (25) di masa lalu .Inti terpanjang (MAL05-1B dan MAL05-1C; 381 dan 90 m masing-masing) dikumpulkan sekitar 100 kilometer tenggara area proyek arkeologi.Sebuah inti pendek (MAL05-2A; 41 m) dikumpulkan sekitar 25 kilometer sebelah timur Sungai Rukulu Utara (Gambar 1).Inti MAL05-2A mencerminkan kondisi paleoenvironmental terestrial di daerah Kalunga, sedangkan inti MAL05-1B/1C tidak menerima masukan sungai langsung dari Kalunga, sehingga dapat lebih mencerminkan kondisi wilayah.
Laju pengendapan yang tercatat di inti bor komposit MAL05-1B/1C dimulai dari 240 ka dan meningkat dari nilai rata-rata jangka panjang 0,24 menjadi 0,88 m/ka (Gambar S5).Peningkatan awal terkait dengan perubahan orbital termodulasi sinar matahari, yang akan menyebabkan perubahan amplitudo tinggi di permukaan danau selama interval ini (25).Namun, ketika eksentrisitas orbit turun setelah 85 ka dan iklim stabil, laju subsidensi masih tinggi (0,68 m/ka).Ini bertepatan dengan catatan OSL terestrial, yang menunjukkan bukti ekstensif ekspansi kipas aluvial setelah sekitar 92 ka, dan konsisten dengan data kerentanan yang menunjukkan korelasi positif antara erosi dan kebakaran setelah 85 ka (Teks tambahan dan Tabel S7) .Mengingat rentang kesalahan kontrol geokronologis yang tersedia, tidak mungkin untuk menilai apakah rangkaian hubungan ini berkembang perlahan dari kemajuan proses rekursif atau meletus dengan cepat ketika mencapai titik kritis.Menurut model geofisika evolusi cekungan, sejak Pleistosen Tengah (20), perluasan retakan dan penurunan terkait telah melambat, sehingga bukan alasan utama untuk proses pembentukan kipas ekstensif yang kami tentukan terutama setelah 92 ka.
Sejak Pleistosen Tengah, iklim telah menjadi faktor pengendali utama ketinggian air danau (26).Secara khusus, pengangkatan cekungan utara menutup jalan keluar yang ada.800 ka untuk memperdalam danau hingga mencapai ketinggian ambang pintu keluar modern (21).Terletak di ujung selatan danau, outlet ini memberikan batas atas permukaan air danau selama interval basah (termasuk hari ini), tetapi memungkinkan cekungan untuk menutup saat permukaan air danau turun selama periode kering (27).Rekonstruksi permukaan danau menunjukkan siklus kering dan basah yang berselang-seling pada 636 ka terakhir.Menurut bukti dari fosil serbuk sari, periode kekeringan ekstrim (>95% pengurangan total air) terkait dengan rendahnya sinar matahari musim panas telah menyebabkan perluasan vegetasi semi-gurun, dengan pohon terbatas pada saluran air permanen (27).Ini (danau) terendah berkorelasi dengan spektrum serbuk sari, menunjukkan proporsi tinggi rumput (80% atau lebih) dan xerophytes (Amaranthaceae) dengan mengorbankan taksa pohon dan kekayaan spesies yang rendah secara keseluruhan (25).Sebaliknya, ketika danau mendekati tingkat modern, vegetasi yang terkait erat dengan hutan pegunungan Afrika biasanya meluas ke tepi danau [sekitar 500 m di atas permukaan laut (mdpl)].Saat ini, hutan pegunungan Afrika hanya muncul di petak-petak kecil yang terpisah di atas sekitar 1500 mdpl (25, 28).
Periode kekeringan ekstrem terbaru terjadi dari 104 hingga 86 ka.Setelah itu, meskipun permukaan danau kembali ke kondisi tinggi, hutan miombo terbuka dengan sejumlah besar tumbuhan dan bahan ramuan menjadi umum (27, 28).Taksa hutan pegunungan Afrika yang paling signifikan adalah pinus Podocarpus, yang tidak pernah pulih ke nilai yang sama dengan tinggi danau sebelumnya setelah 85 ka (10,7 ± 7,6% setelah 85 ka, sedangkan tingkat danau yang sama sebelum 85 ka adalah 29,8 ± 11,8% ).Indeks Margalef (Dmg) juga menunjukkan bahwa kekayaan spesies 85 ka yang lalu adalah 43% lebih rendah dari tingkat danau tinggi yang berkelanjutan sebelumnya (masing-masing 2,3 ± 0,20 dan 4,6 ± 1,21,), misalnya, antara 420 dan 345 ka ( Tambahan teks dan gambar S5 dan S6) (25).Sampel serbuk sari dari sekitar waktu.88 hingga 78 ka juga mengandung persentase tinggi Compositae pollen, yang dapat menunjukkan bahwa vegetasi telah terganggu dan berada dalam kisaran kesalahan tanggal tertua ketika manusia menempati area tersebut.
Kami menggunakan metode anomali iklim (29) untuk menganalisis data paleoekologi dan paleoklimat dari inti yang dibor sebelum dan setelah 85 ka, dan memeriksa hubungan ekologis antara vegetasi, kelimpahan spesies, dan curah hujan dan hipotesis pemisahan prediksi iklim murni yang disimpulkan.Drive mode dasar ~550 ka.Ekosistem yang berubah ini dipengaruhi oleh kondisi curah hujan yang memenuhi danau dan kebakaran, yang tercermin dalam kurangnya spesies dan kombinasi vegetasi baru.Setelah periode kering terakhir, hanya beberapa elemen hutan yang pulih, termasuk komponen tahan api dari hutan pegunungan Afrika, seperti minyak zaitun, dan komponen tahan api dari hutan musim tropis, seperti Celtis (Teks tambahan dan Gambar S5) ( 25).Untuk menguji hipotesis ini, kami memodelkan ketinggian air danau yang diturunkan dari ostracode dan pengganti mineral autigenik sebagai variabel bebas (21) dan variabel terikat seperti arang dan serbuk sari yang mungkin dipengaruhi oleh peningkatan frekuensi kebakaran (25).
Untuk memeriksa kesamaan atau perbedaan antara kombinasi ini pada waktu yang berbeda, kami menggunakan serbuk sari dari Podocarpus (pohon cemara), rumput (rumput), dan zaitun (komponen tahan api dari hutan pegunungan Afrika) untuk analisis koordinat utama (PCoA), dan miombo (komponen hutan utama saat ini).Dengan memplot PCoA pada permukaan interpolasi yang mewakili tingkat danau ketika setiap kombinasi terbentuk, kami memeriksa bagaimana kombinasi serbuk sari berubah sehubungan dengan curah hujan dan bagaimana hubungan ini berubah setelah 85 ka (Gambar 3 dan Gambar S7).Sebelum 85 ka, sampel berbasis gramineous beragregasi menuju kondisi kering, sedangkan sampel berbasis podocarpus beragregasi menuju kondisi basah.Sebaliknya, sampel setelah 85 ka dikelompokkan dengan sebagian besar sampel sebelum 85 ka dan memiliki nilai rata-rata yang berbeda, menunjukkan bahwa komposisinya tidak biasa untuk kondisi curah hujan yang sama.Posisi mereka di PCoA mencerminkan pengaruh Olea dan miombo, yang keduanya disukai dalam kondisi yang lebih rentan terhadap kebakaran.Pada sampel setelah 85 ka, pinus Podocarpus hanya melimpah pada tiga sampel berturut-turut, yang terjadi setelah interval antara 78 dan 79 ka dimulai.Hal ini menunjukkan bahwa setelah peningkatan curah hujan awal, hutan tampaknya telah pulih sebentar sebelum akhirnya runtuh.
Setiap titik mewakili sampel serbuk sari tunggal pada titik waktu tertentu, menggunakan teks tambahan dan model usia pada Gambar 1. S8.Vektor mewakili arah dan gradien perubahan, dan vektor yang lebih panjang mewakili tren yang lebih kuat.Permukaan di bawahnya mewakili ketinggian air danau sebagai perwakilan dari presipitasi;biru tua lebih tinggi.Nilai rata-rata nilai fitur PCoA diberikan untuk data setelah 85 ka (berlian merah) dan semua data dari level danau serupa sebelum 85 ka (berlian kuning).Dengan menggunakan data seluruh 636 ka, “tingkat danau simulasi” adalah antara -0,130-σ dan -0,198-σ mendekati nilai eigen rata-rata PCA tingkat danau.
Untuk mempelajari hubungan antara serbuk sari, ketinggian air danau, dan arang, kami menggunakan analisis varians multivariat nonparametrik (NP-MANOVA) untuk membandingkan keseluruhan “lingkungan” (diwakili oleh matriks data serbuk sari, ketinggian air danau, dan arang) sebelum dan setelah transisi 85 ka.Kami menemukan bahwa variasi dan kovarians yang ditemukan dalam matriks data ini adalah perbedaan yang signifikan secara statistik sebelum dan sesudah 85 ka (Tabel 1).
Data paleoenvironmental terestrial kami dari fitolit dan tanah di tepi Danau Barat konsisten dengan interpretasi berdasarkan proksi danau.Hal ini menunjukkan bahwa meskipun ketinggian air danau tinggi, lanskap telah berubah menjadi lanskap yang didominasi oleh lahan hutan kanopi terbuka dan padang rumput berhutan, seperti saat ini (25).Semua lokasi yang dianalisis untuk fitolit di tepi barat cekungan setelah ~45 ka dan menunjukkan sejumlah besar tutupan arboreal yang mencerminkan kondisi basah.Namun, mereka percaya bahwa sebagian besar mulsa berupa hutan terbuka yang ditumbuhi bambu dan rumput panik.Menurut data fitolit, pohon palem yang tidak tahan api (Arecaceae) hanya ada di garis pantai danau, dan jarang atau tidak ada di situs arkeologi pedalaman (Tabel S8) (30).
Secara umum, kondisi basah tetapi terbuka pada akhir Pleistosen juga dapat disimpulkan dari paleosol terestrial (19).Tanah liat laguna dan karbonat tanah rawa dari situs arkeologi Desa Mwanganda dapat ditelusuri kembali ke 40 hingga 28 kal ka BP (sebelumnya dikalibrasi Qian'anni) (Tabel S4).Lapisan tanah karbonat di lapisan Chitimwe biasanya berupa lapisan berkapur (Bkm) nodular dan lapisan argillaceous dan karbonat (Btk), yang menunjukkan lokasi stabilitas geomorfologi relatif dan penurunan lambat dari kipas aluvial yang menjangkau jauh Sekitar 29 kal ka BP (Tambahan teks).Tanah laterit yang terkikis dan mengeras (batuan litik) yang terbentuk pada sisa-sisa kipas purba menunjukkan kondisi lanskap terbuka (31) dan curah hujan musiman yang kuat (32), menunjukkan dampak berkelanjutan dari kondisi ini pada lanskap.
Dukungan untuk peran api dalam transisi ini berasal dari catatan arang makro berpasangan dari inti bor, dan aliran masuk arang dari Cekungan Tengah (MAL05-1B/1C) umumnya meningkat dari sekitar.175 kartu.Sejumlah besar puncak mengikuti di antara kira-kira.Setelah 135 dan 175 ka dan 85 dan 100 ka, tingkat danau pulih, tetapi kekayaan hutan dan spesies tidak pulih (Teks tambahan, Gambar 2 dan Gambar S5).Hubungan antara masuknya arang dan kerentanan magnetik sedimen danau juga dapat menunjukkan pola sejarah kebakaran jangka panjang (33).Gunakan data dari Lyons et al.(34) Danau Malawi terus mengikis lanskap yang terbakar setelah 85 ka, yang menyiratkan korelasi positif (Spearman Rs = 0,2542 dan P = 0,0002; Tabel S7), sedangkan sedimen yang lebih tua menunjukkan hubungan yang berlawanan (Rs = -0,2509 dan P < 0,0001).Di cekungan utara, inti MAL05-2A yang lebih pendek memiliki titik jangkar penanggalan terdalam, dan tuf Toba termuda adalah ~74 hingga 75 ka (35).Meskipun tidak memiliki perspektif jangka panjang, ia menerima masukan langsung dari cekungan tempat sumber data arkeologi.Catatan arang di cekungan utara menunjukkan bahwa sejak tanda crypto-tephra Toba, masukan arang terrigenous terus meningkat selama periode ketika bukti arkeologi paling umum (Gambar 2B).
Bukti kebakaran buatan manusia mungkin mencerminkan penggunaan yang disengaja pada skala lanskap, populasi yang meluas menyebabkan lebih banyak atau lebih besar penyalaan di lokasi, perubahan ketersediaan bahan bakar dengan memanen hutan bawah, atau kombinasi dari kegiatan-kegiatan ini.Pemburu-pengumpul modern menggunakan api untuk secara aktif mengubah hadiah mencari makan (2).Aktivitas mereka meningkatkan kelimpahan mangsa, mempertahankan lanskap mosaik, dan meningkatkan keragaman termal dan heterogenitas tahap suksesi (13).Api juga penting untuk aktivitas di tempat seperti pemanasan, memasak, pertahanan, dan bersosialisasi (14).Bahkan perbedaan kecil dalam penyebaran api di luar sambaran petir alami dapat mengubah pola suksesi hutan, ketersediaan bahan bakar, dan musim kebakaran.Pengurangan pohon tutupan dan pohon bawah kemungkinan besar akan meningkatkan erosi, dan hilangnya keanekaragaman spesies di daerah ini terkait erat dengan hilangnya komunitas hutan pegunungan Afrika (25).
Dalam catatan arkeologis sebelum MSA dimulai, pengendalian api oleh manusia telah ditetapkan dengan baik (15), namun sejauh ini, penggunaannya sebagai alat pengelolaan lanskap hanya tercatat dalam beberapa konteks Paleolitik.Ini termasuk tentang di Australia.40 ka (36), Dataran Tinggi Nugini.45 ka (37) perjanjian damai.Gua Niah 50 ka (38) di dataran rendah Kalimantan.Di Amerika, ketika manusia pertama kali memasuki ekosistem ini, terutama di masa lalu 20 ka (16), pengapian buatan dianggap sebagai faktor utama dalam rekonfigurasi komunitas tumbuhan dan hewan.Kesimpulan ini harus didasarkan pada bukti yang relevan, tetapi dalam kasus tumpang tindih langsung data arkeologi, geologi, geomorfologi, dan paleoenvironmental, argumen kausalitas telah diperkuat.Meskipun data inti laut perairan pesisir Afrika sebelumnya telah memberikan bukti perubahan kebakaran di masa lalu sekitar 400 ka (9), di sini kami memberikan bukti pengaruh manusia dari kumpulan data arkeologi, paleoenvironmental, dan geomorfologi yang relevan.
Identifikasi kebakaran buatan manusia dalam catatan paleoenvironmental memerlukan bukti aktivitas kebakaran dan perubahan temporal atau spasial vegetasi, membuktikan bahwa perubahan ini tidak diprediksi oleh parameter iklim saja, dan tumpang tindih temporal/spasial antara perubahan kondisi kebakaran dan perubahan manusia. catatan (29) Di sini, bukti pertama dari pendudukan MSA yang meluas dan pembentukan kipas aluvial di cekungan Danau Malawi terjadi kira-kira pada awal reorganisasi besar-besaran vegetasi regional.85 kartu.Kelimpahan arang di inti MAL05-1B/1C mencerminkan tren regional produksi dan pengendapan arang, sekitar 150 ka dibandingkan dengan catatan 636 ka lainnya (Gambar S5, S9, dan S10).Transisi ini menunjukkan kontribusi penting api dalam membentuk komposisi ekosistem, yang tidak dapat dijelaskan oleh iklim saja.Dalam situasi kebakaran alami, penyalaan petir biasanya terjadi pada akhir musim kemarau (39).Namun, jika bahan bakarnya cukup kering, api buatan manusia dapat menyala kapan saja.Pada skala pemandangan, manusia dapat terus menerus mengubah api dengan mengumpulkan kayu bakar dari bawah hutan.Hasil akhir dari semua jenis kebakaran buatan manusia adalah bahwa hal itu berpotensi menyebabkan konsumsi vegetasi berkayu lebih banyak, berlangsung sepanjang tahun, dan pada semua skala.
Di Afrika Selatan, sedini 164 ka (12), api digunakan untuk perlakuan panas pada batu pembuat alat.Sejak 170 ka (40), api digunakan sebagai alat untuk memasak umbi-umbian bertepung, memanfaatkan sepenuhnya api di zaman kuno.Pemandangan Rawan Sumber Daya Sejahtera (41).Kebakaran lanskap mengurangi tutupan arboreal dan merupakan alat penting untuk menjaga lingkungan padang rumput dan patch hutan, yang merupakan elemen penentu ekosistem yang dimediasi manusia (13).Jika tujuan mengubah vegetasi atau perilaku mangsa adalah untuk meningkatkan pembakaran buatan manusia, maka perilaku ini merupakan peningkatan kompleksitas pengendalian dan penyebaran api oleh manusia modern awal dibandingkan dengan manusia purba, dan menunjukkan bahwa hubungan kita dengan api telah mengalami perubahan. pergeseran saling ketergantungan (7).Analisis kami memberikan cara tambahan untuk memahami perubahan penggunaan api oleh manusia pada Pleistosen Akhir, dan dampak dari perubahan ini pada lanskap dan lingkungan mereka.
Perluasan kipas aluvial Kuarter Akhir di daerah Karonga mungkin disebabkan oleh perubahan siklus pembakaran musiman di bawah kondisi curah hujan yang lebih tinggi dari rata-rata, yang menyebabkan peningkatan erosi di lereng bukit.Mekanisme terjadinya ini dapat berupa respon skala DAS yang didorong oleh gangguan yang disebabkan oleh kebakaran, erosi yang meningkat dan berkelanjutan di bagian atas DAS, dan perluasan kipas aluvial di lingkungan piedmont dekat Danau Malawi.Reaksi ini dapat mencakup perubahan sifat tanah untuk mengurangi permeabilitas, mengurangi kekasaran permukaan, dan meningkatkan limpasan karena kombinasi dari kondisi curah hujan yang tinggi dan berkurangnya tutupan arboreal (42).Ketersediaan sedimen awalnya ditingkatkan dengan mengupas bahan penutup, dan seiring waktu, kekuatan tanah dapat menurun karena pemanasan dan berkurangnya kekuatan akar.Pengelupasan tanah lapisan atas meningkatkan fluks sedimen, yang ditampung oleh akumulasi berbentuk kipas di hilir dan mempercepat pembentukan tanah merah pada bentuk kipas.
Banyak faktor yang dapat mengontrol respons lanskap terhadap perubahan kondisi kebakaran, yang sebagian besar beroperasi dalam waktu singkat (42-44).Sinyal yang kita kaitkan di sini terlihat jelas dalam skala waktu milenium.Analisis dan model evolusi lanskap menunjukkan bahwa dengan gangguan vegetasi yang disebabkan oleh kebakaran hutan yang berulang, laju penggundulan telah berubah secara signifikan dalam skala waktu milenium (45, 46).Kurangnya catatan fosil regional yang bertepatan dengan perubahan yang diamati pada arang dan catatan vegetasi menghalangi rekonstruksi efek perilaku manusia dan perubahan lingkungan pada komposisi komunitas herbivora.Namun, herbivora besar yang menghuni lanskap yang lebih terbuka berperan dalam mempertahankannya dan mencegah invasi vegetasi berkayu (47).Bukti perubahan komponen lingkungan yang berbeda seharusnya tidak diharapkan terjadi secara bersamaan, tetapi harus dilihat sebagai serangkaian efek kumulatif yang mungkin terjadi dalam jangka waktu yang lama (11).Menggunakan metode anomali iklim (29), kami menganggap aktivitas manusia sebagai faktor pendorong utama dalam membentuk lanskap Malawi utara selama Pleistosen Akhir.Namun, efek ini mungkin didasarkan pada warisan interaksi manusia-lingkungan sebelumnya yang kurang jelas.Puncak arang yang muncul dalam catatan paleoenvironmental sebelum tanggal arkeologi paling awal mungkin termasuk komponen antropogenik yang tidak menyebabkan perubahan sistem ekologi yang sama seperti yang dicatat kemudian, dan tidak melibatkan endapan yang cukup untuk secara meyakinkan menunjukkan pendudukan manusia.
Inti sedimen pendek, seperti yang berasal dari Cekungan Danau Masoko yang berdekatan di Tanzania, atau inti sedimen yang lebih pendek di Danau Malawi, menunjukkan bahwa kelimpahan serbuk sari relatif dari taksa rumput dan hutan telah berubah, yang dikaitkan dengan 45 tahun terakhir.Perubahan iklim alami ka (48-50).Namun, hanya pengamatan jangka panjang dari catatan serbuk sari Danau Malawi >600 ka, bersama dengan lanskap arkeologi kuno di sebelahnya, yang memungkinkan untuk memahami iklim, vegetasi, arang, dan aktivitas manusia.Meskipun manusia mungkin muncul di bagian utara cekungan Danau Malawi sebelum 85 ka, sekitar 85 ka, terutama setelah 70 ka, menunjukkan bahwa daerah tersebut menarik untuk tempat tinggal manusia setelah periode kekeringan besar terakhir berakhir.Saat ini, penggunaan api oleh manusia yang baru atau lebih intensif/sering jelas dikombinasikan dengan perubahan iklim alami untuk merekonstruksi hubungan ekologi> 550-ka, dan akhirnya membentuk lanskap buatan pra-pertanian awal (Gambar 4).Tidak seperti periode sebelumnya, sifat sedimen lanskap mempertahankan situs MSA, yang merupakan fungsi dari hubungan rekursif antara lingkungan (distribusi sumber daya), perilaku manusia (pola aktivitas), dan aktivasi kipas (deposisi/penguburan situs).
(A) Tentang.400 ka: Tidak ada manusia yang bisa dideteksi.Kondisi lembab mirip dengan hari ini, dan permukaan danau tinggi.Penutup arboreal yang beragam dan tidak tahan api.(B) Sekitar 100 ka: Tidak ada catatan arkeologi, tetapi keberadaan manusia dapat dideteksi melalui masuknya arang.Kondisi sangat kering terjadi di DAS kering.Batuan dasar umumnya terbuka dan sedimen permukaan terbatas.(C) Sekitar 85 sampai 60 ka: Tingkat air danau meningkat dengan meningkatnya curah hujan.Keberadaan manusia dapat ditemukan melalui arkeologi setelah 92 ka, dan setelah 70 ka, pembakaran dataran tinggi dan perluasan kipas aluvial akan mengikuti.Sistem vegetasi tahan api yang kurang beragam telah muncul.(D) Sekitar 40 hingga 20 ka: Masukan arang lingkungan di cekungan utara telah meningkat.Pembentukan kipas aluvial terus berlanjut, tetapi mulai melemah pada akhir periode ini.Dibandingkan dengan rekor sebelumnya 636 ka, tingkat danau tetap tinggi dan stabil.
Antroposen mewakili akumulasi perilaku membangun ceruk yang dikembangkan selama ribuan tahun, dan skalanya unik untuk Homo sapiens modern (1, 51).Dalam konteks modern, dengan diperkenalkannya pertanian, lanskap buatan terus ada dan meningkat, tetapi mereka merupakan perluasan dari pola-pola yang terbentuk selama Pleistosen, bukannya terputus-putus (52).Data dari Malawi utara menunjukkan bahwa periode transisi ekologis dapat berlangsung lama, rumit, dan berulang.Skala transformasi ini mencerminkan pengetahuan ekologi yang kompleks dari manusia modern awal dan menggambarkan transformasi mereka menjadi spesies dominan global kita saat ini.
Menurut protokol yang dijelaskan oleh Thompson et al., investigasi di tempat dan pencatatan artefak dan karakteristik batu bulat di area survei.(53).Penempatan lubang uji dan penggalian situs utama, termasuk mikromorfologi dan pengambilan sampel fitolit, mengikuti protokol yang dijelaskan oleh Thompson et al.(18) dan Wright et al.(19).Peta sistem informasi geografis (GIS) kami berdasarkan peta survei geologi Malawi di wilayah tersebut menunjukkan korelasi yang jelas antara Hamparan Chitimwe dan situs arkeologi (Gambar S1).Interval antara lubang uji geologi dan arkeologi di daerah Karonga adalah untuk menangkap sampel representatif terluas (Gambar S2).Geomorfologi Karonga, usia geologi dan survei arkeologi melibatkan empat metode survei lapangan utama: survei pejalan kaki, lubang uji arkeologi, lubang uji geologi dan penggalian situs rinci.Bersama-sama, teknik ini memungkinkan pengambilan sampel paparan utama lapisan Chitimwe di utara, tengah, dan selatan Karonga (Gambar S3).
Penyelidikan di tempat dan pencatatan artefak dan fitur batu bulat di daerah survei pejalan kaki mengikuti protokol yang dijelaskan oleh Thompson et al.(53).Pendekatan ini memiliki dua tujuan utama.Yang pertama adalah mengidentifikasi tempat-tempat peninggalan budaya yang telah terkikis, dan kemudian menempatkan lubang uji arkeologi di tempat-tempat tersebut untuk mengembalikan peninggalan budaya in situ dari lingkungan yang terkubur.Tujuan kedua adalah untuk mencatat secara formal distribusi artefak, karakteristiknya, dan hubungannya dengan sumber material batu terdekat (53).Dalam pekerjaan ini, tim yang terdiri dari tiga orang berjalan pada jarak 2 hingga 3 meter dengan total 147,5 kilometer linier, melintasi sebagian besar hamparan Chitimwe yang ditarik (Tabel S6).
Pekerjaan pertama berfokus pada Chitimwe Beds untuk memaksimalkan sampel artefak yang diamati, dan kedua berfokus pada bagian linier panjang dari tepi danau hingga dataran tinggi yang melintasi unit sedimen yang berbeda.Ini menegaskan pengamatan kunci bahwa artefak yang terletak di antara dataran tinggi barat dan tepi danau hanya terkait dengan lapisan Chitimwe atau sedimen Pleistosen Akhir dan Holosen yang lebih baru.Artefak yang ditemukan di deposit lain berada di luar lokasi, dipindahkan dari tempat lain di lanskap, seperti yang dapat dilihat dari kelimpahan, ukuran, dan tingkat pelapukannya.
Lubang uji arkeologi di tempat dan penggalian situs utama, termasuk pengambilan sampel mikromorfologi dan fitolit, mengikuti protokol yang dijelaskan oleh Thompson et al.(18, 54) dan Wright et al.(19, 55).Tujuan utamanya adalah untuk memahami distribusi bawah tanah artefak dan sedimen berbentuk kipas di lanskap yang lebih besar.Artefak biasanya terkubur jauh di semua tempat di Chitimwe Beds, kecuali tepinya, di mana erosi telah mulai menghilangkan bagian atas sedimen.Selama penyelidikan informal, dua orang berjalan melewati Tempat Tidur Chitimwe, yang ditampilkan sebagai fitur peta pada peta geologi pemerintah Malawi.Ketika orang-orang ini menemukan bahu sedimen Chitimwe Bed, mereka mulai berjalan di sepanjang tepi, di mana mereka bisa mengamati artefak yang terkikis dari sedimen.Dengan memiringkan galian sedikit ke atas (3 sampai 8 m) dari artefak yang terkikis aktif, galian dapat mengungkapkan posisi in-situ relatif terhadap sedimen yang mengandung mereka, tanpa perlu penggalian ekstensif secara lateral.Lubang uji ditempatkan sedemikian rupa sehingga berjarak 200 hingga 300 meter dari lubang terdekat berikutnya, sehingga menangkap perubahan sedimen dasar Chitimwe dan artefak yang dikandungnya.Dalam beberapa kasus, lubang uji mengungkapkan sebuah situs yang kemudian menjadi situs penggalian skala penuh.
Semua lubang uji dimulai dengan bujur sangkar 1 × 2 m, menghadap utara-selatan, dan digali dalam satuan sembarang 20 cm, kecuali warna, tekstur, atau kandungan sedimen berubah secara signifikan.Catat sedimentologi dan sifat tanah dari semua sedimen yang digali, yang lolos secara merata melalui saringan kering 5 mm.Jika kedalaman pengendapan terus melebihi 0,8 hingga 1 m, hentikan penggalian di salah satu dari dua meter persegi dan lanjutkan penggalian di yang lain, sehingga membentuk “langkah” sehingga Anda dapat memasuki lapisan yang lebih dalam dengan aman.Kemudian lanjutkan penggalian sampai batuan dasar tercapai, setidaknya 40 cm sedimen steril secara arkeologis berada di bawah konsentrasi artefak, atau penggalian menjadi terlalu tidak aman (dalam) untuk dilanjutkan.Dalam beberapa kasus, kedalaman deposisi perlu memperpanjang lubang uji hingga satu meter persegi dan memasuki parit dalam dua langkah.
Lubang uji geologi sebelumnya telah menunjukkan bahwa Lapisan Chitimwe sering muncul di peta geologi karena warna merahnya yang khas.Ketika mereka termasuk aliran yang luas dan sedimen sungai, dan sedimen kipas aluvial, mereka tidak selalu tampak merah (19).Geologi Lubang uji digali sebagai lubang sederhana yang dirancang untuk menghilangkan campuran sedimen atas untuk mengungkapkan lapisan bawah tanah dari sedimen.Hal ini diperlukan karena lapisan Chitimwe terkikis menjadi lereng bukit parabola, dan ada sedimen yang runtuh di lereng, yang biasanya tidak membentuk bagian atau potongan alami yang jelas.Oleh karena itu, penggalian ini terjadi di atas dasar Chitimwe, mungkin ada kontak bawah tanah antara dasar Chitimwe dan dasar Chiwondo Pliosen di bawah, atau mereka terjadi di mana sedimen teras sungai perlu diberi penanggalan (55).
Penggalian arkeologi skala penuh dilakukan di tempat-tempat yang menjanjikan sejumlah besar kumpulan alat batu di tempat, biasanya berdasarkan lubang uji atau tempat di mana sejumlah besar peninggalan budaya dapat terlihat terkikis dari lereng.Peninggalan budaya utama yang digali ditemukan dari unit sedimen yang digali secara terpisah dalam kotak berukuran 1 × 1 m.Jika kepadatan artefak tinggi, unit penggali adalah cerat 10 atau 5 cm.Semua produk batu, tulang fosil, dan oker diambil selama setiap penggalian besar, dan tidak ada batasan ukuran.Ukuran layar 5mm.Jika peninggalan budaya ditemukan selama proses penggalian, mereka akan diberi nomor penemuan gambar kode batang yang unik, dan nomor penemuan dalam seri yang sama akan diberikan ke penemuan yang disaring.Peninggalan budaya tersebut ditandai dengan tinta permanen, dimasukkan ke dalam kantong dengan label spesimen, dan dikantongi bersama dengan peninggalan budaya lain yang berlatar belakang sama.Setelah dianalisis, semua peninggalan budaya tersebut disimpan di Pusat Kebudayaan dan Museum Karonga.
Semua penggalian dilakukan sesuai dengan strata alam.Ini dibagi lagi menjadi spit, dan ketebalan spit tergantung pada kepadatan artefak (misalnya, jika kepadatan artefak rendah, ketebalan spit akan tinggi).Data latar belakang (misalnya, properti sedimen, hubungan latar belakang, dan pengamatan interferensi dan kepadatan artefak) dicatat dalam database Access.Semua data koordinat (misalnya, temuan yang digambar dalam segmen, elevasi konteks, sudut persegi, dan sampel) didasarkan pada koordinat Universal Transverse Mercator (UTM) (WGS 1984, Zona 36S).Di situs utama, semua titik direkam menggunakan stasiun total Nikon Nivo C seri 5″, yang dibangun di atas jaringan lokal sedekat mungkin ke utara UTM.Lokasi sudut barat laut setiap lokasi galian dan lokasi masing-masing lokasi galian Jumlah sedimen diberikan pada Tabel S5.
Bagian karakteristik sedimentologi dan ilmu tanah dari semua unit yang digali dicatat menggunakan Program Kelas Bagian Pertanian Amerika Serikat (56).Satuan sedimen ditentukan berdasarkan ukuran butir, angularitas, dan karakteristik perlapisan.Perhatikan inklusi abnormal dan gangguan yang terkait dengan unit sedimen.Perkembangan tanah ditentukan oleh akumulasi sesquioxide atau karbonat di tanah bawah tanah.Pelapukan bawah tanah (misalnya, redoks, pembentukan nodul mangan residual) juga sering dicatat.
Titik pengumpulan sampel OSL ditentukan berdasarkan estimasi fasies mana yang dapat menghasilkan estimasi usia tertimbun sedimen yang paling dapat diandalkan.Di lokasi pengambilan sampel dilakukan penggalian parit untuk mengekspos lapisan sedimen authigenic.Kumpulkan semua sampel yang digunakan untuk penanggalan OSL dengan memasukkan tabung baja buram (diameter sekitar 4 cm dan panjang sekitar 25 cm) ke dalam profil sedimen.
Penanggalan OSL mengukur ukuran kelompok elektron yang terperangkap dalam kristal (seperti kuarsa atau feldspar) karena paparan radiasi pengion.Sebagian besar radiasi ini berasal dari peluruhan isotop radioaktif di lingkungan, dan sejumlah kecil komponen tambahan di garis lintang tropis muncul dalam bentuk radiasi kosmik.Elektron yang ditangkap dilepaskan ketika kristal terkena cahaya, yang terjadi selama transportasi (zeroing event) atau di laboratorium, di mana pencahayaan terjadi pada sensor yang dapat mendeteksi foton (misalnya, tabung photomultiplier atau kamera dengan muatan listrik). perangkat kopling) Bagian bawah memancarkan ketika elektron kembali ke keadaan dasar.Partikel kuarsa dengan ukuran antara 150 dan 250 m dipisahkan dengan penyaringan, perlakuan asam dan pemisahan densitas, dan digunakan sebagai alikuot kecil (<100 partikel) yang dipasang pada permukaan pelat aluminium atau dibor ke dalam sumur berukuran 300 x 300 mm. partikel dianalisis pada panci aluminium.Dosis terkubur biasanya diperkirakan menggunakan metode regenerasi alikuot tunggal (57).Selain menilai dosis radiasi yang diterima butir, penanggalan OSL juga memerlukan perkiraan laju dosis dengan mengukur konsentrasi radionuklida dalam sedimen sampel yang dikumpulkan menggunakan spektroskopi gamma atau analisis aktivasi neutron, dan menentukan sampel referensi dosis kosmik Lokasi dan kedalaman pemakaman.Penentuan usia akhir dicapai dengan membagi dosis penguburan dengan laju dosis.Namun, ketika ada perubahan dosis yang diukur oleh satu butir atau kelompok butir, model statistik diperlukan untuk menentukan dosis terkubur yang tepat untuk digunakan.Dosis terkubur dihitung di sini menggunakan model era pusat, dalam kasus penanggalan alikuot tunggal, atau dalam kasus penanggalan partikel tunggal, menggunakan model campuran hingga (58).
Tiga laboratorium independen melakukan analisis OSL untuk penelitian ini.Metode individu rinci untuk setiap laboratorium ditunjukkan di bawah ini.Secara umum, kami menggunakan metode dosis regeneratif untuk menerapkan penanggalan OSL pada alikuot kecil (puluhan butir) daripada menggunakan analisis butir tunggal.Ini karena selama percobaan pertumbuhan regeneratif, tingkat pemulihan sampel kecil rendah (<2%), dan sinyal OSL tidak jenuh pada tingkat sinyal alami.Konsistensi penentuan umur antar laboratorium, konsistensi hasil di dalam dan di antara profil stratigrafi yang diuji, dan konsistensi dengan interpretasi geomorfologi batuan karbonat umur 14C merupakan dasar utama penilaian ini.Setiap laboratorium mengevaluasi atau menerapkan kesepakatan butir tunggal, tetapi secara independen menentukan bahwa itu tidak cocok untuk digunakan dalam penelitian ini.Metode rinci dan protokol analisis yang diikuti oleh setiap laboratorium disediakan dalam bahan dan metode tambahan.
Artefak batu yang ditemukan dari ekskavasi terkontrol (BRU-I; CHA-I, CHA-II, dan CHA-III; MGD-I, MGD-II, dan MGD-III; dan SS-I) didasarkan pada sistem metrik dan kualitas karakteristik.Ukur berat dan ukuran maksimum setiap benda kerja (menggunakan timbangan digital untuk mengukur berat adalah 0,1 g; menggunakan jangka sorong digital Mitutoyo untuk mengukur semua dimensi adalah 0,01 mm).Semua peninggalan budaya juga diklasifikasikan menurut bahan baku (kuarsa, kuarsit, flint, dll.), ukuran butir (halus, sedang, kasar), keseragaman ukuran butir, warna, jenis dan cakupan korteks, pelapukan/pembulatan tepi dan tingkat teknis (lengkap atau terfragmentasi) Inti atau serpihan, serpihan/potongan sudut, batu palu, granat dan lain-lain).
Inti diukur sepanjang panjang maksimumnya;lebar maksimum;lebar adalah 15%, 50%, dan 85% dari panjang;ketebalan maksimum;ketebalan 15%, 50%, dan 85% dari panjang.Pengukuran juga dilakukan untuk mengevaluasi sifat volume inti jaringan hemisfer (radial dan Levallois).Inti utuh dan rusak diklasifikasikan menurut metode reset (platform tunggal atau multi-platform, radial, Levallois, dll.), dan bekas luka terkelupas dihitung pada 15 mm dan 20% dari panjang inti.Core dengan 5 atau kurang bekas luka 15 mm diklasifikasikan sebagai "acak".Cakupan kortikal dari seluruh permukaan inti dicatat, dan cakupan kortikal relatif dari setiap sisi dicatat pada inti jaringan hemisfer.
Lembaran diukur sepanjang panjang maksimumnya;lebar maksimum;lebar adalah 15%, 50%, dan 85% dari panjang;ketebalan maksimum;ketebalannya adalah 15%, 50%, dan 85% dari panjangnya.Gambarkan fragmen-fragmen tersebut menurut bagian-bagian yang tersisa (proksimal, tengah, distal, terbelah di sebelah kanan dan terbelah di sebelah kiri).Perpanjangan dihitung dengan membagi panjang maksimum dengan lebar maksimum.Ukur lebar platform, ketebalan, dan sudut platform luar dari potongan utuh dan fragmen potongan proksimal, dan klasifikasikan platform menurut tingkat persiapan.Catat cakupan dan lokasi kortikal pada semua irisan dan fragmen.Tepi distal diklasifikasikan menurut jenis terminasi (bulu, engsel, dan garpu atas).Pada irisan yang lengkap, catat jumlah dan arah bekas luka pada irisan sebelumnya.Saat ditemui, catat lokasi modifikasi dan invasif sesuai dengan protokol yang ditetapkan oleh Clarkson (59).Rencana renovasi dimulai untuk sebagian besar kombinasi penggalian untuk mengevaluasi metode restorasi dan integritas pengendapan situs.
Artefak batu yang ditemukan dari lubang uji (CS-TP1-21, SS-TP1-16 dan NGA-TP1-8) dijelaskan menurut skema yang lebih sederhana daripada penggalian terkontrol.Untuk setiap artefak, karakteristik berikut dicatat: bahan mentah, ukuran partikel, cakupan korteks, tingkat ukuran, kerusakan akibat pelapukan/tepi, komponen teknis, dan pengawetan fragmen.Catatan deskriptif untuk fitur diagnostik serpihan dan inti dicatat.
Blok sedimen lengkap dipotong dari bagian terbuka di penggalian dan parit geologi.Batu-batu ini dipasang di lokasi dengan perban plester atau kertas toilet dan selotip, dan kemudian diangkut ke Laboratorium Arkeologi Geologi Universitas Tubingen di Jerman.Di sana, sampel dikeringkan pada suhu 40 ° C selama setidaknya 24 jam.Kemudian mereka disembuhkan di bawah vakum, menggunakan campuran resin poliester yang tidak dipromosikan dan stirena dengan perbandingan 7:3.Metil etil keton peroksida digunakan sebagai katalis, campuran resin-stirena (3 sampai 5 ml/l).Setelah campuran resin menjadi gel, panaskan sampel pada suhu 40°C selama minimal 24 jam untuk mengeraskan campuran sepenuhnya.Gunakan gergaji ubin untuk memotong sampel yang mengeras menjadi potongan-potongan 6 × 9 cm, tempelkan pada slide kaca dan giling hingga ketebalan 30 m.Irisan yang dihasilkan dipindai menggunakan pemindai flatbed, dan dianalisis menggunakan cahaya terpolarisasi bidang, cahaya terpolarisasi silang, cahaya insiden miring, dan fluoresensi biru dengan mata telanjang dan perbesaran (×50 hingga ×200).Terminologi dan deskripsi bagian tipis mengikuti pedoman yang diterbitkan oleh Stoops (60) dan Courty et al.(61).Nodul karbonat pembentuk tanah yang dikumpulkan dari kedalaman > 80 cm dipotong setengah sehingga setengahnya dapat diresapi dan dilakukan dalam irisan tipis (4,5 × 2,6 cm) menggunakan mikroskop stereo standar dan mikroskop petrografi dan cathodoluminescence (CL) Mikroskop penelitian .Pengendalian jenis karbonat sangat hati-hati, karena pembentukan karbonat pembentuk tanah berhubungan dengan kestabilan permukaan, sedangkan pembentukan karbonat airtanah tidak bergantung pada permukaan atau tanah.
Sampel dibor dari permukaan potongan nodul karbonat pembentuk tanah dan dibelah dua untuk berbagai analisis.FS menggunakan mikroskop stereo dan petrografi standar dari Kelompok Kerja Geoarchaeology dan mikroskop CL dari Kelompok Kerja Mineralogi Eksperimental untuk mempelajari irisan tipis, yang keduanya berlokasi di Tübingen, Jerman.Sub-sampel penanggalan radiokarbon dibor menggunakan bor presisi dari area yang ditentukan berusia sekitar 100 tahun.Bagian lain dari nodul berdiameter 3 mm untuk menghindari area dengan rekristalisasi yang terlambat, inklusi mineral yang kaya, atau perubahan besar dalam ukuran kristal kalsit.Protokol yang sama tidak dapat diikuti untuk sampel MEM-5038, MEM-5035 dan MEM-5055 A.Sampel-sampel ini dipilih dari sampel-sampel sedimen lepas dan terlalu kecil untuk dipotong menjadi dua untuk irisan tipis.Namun, studi irisan tipis dilakukan pada sampel mikromorfologi yang sesuai dari sedimen yang berdekatan (termasuk nodul karbonat).
Kami mengirimkan sampel penanggalan 14C ke Pusat Penelitian Isotop Terapan (CAIS) di Universitas Georgia, Athena, AS.Sampel karbonat bereaksi dengan 100% asam fosfat dalam wadah reaksi yang dievakuasi untuk membentuk CO2.Pemurnian suhu rendah sampel CO2 dari produk reaksi lain dan konversi katalitik menjadi grafit.Rasio grafit 14C/13C diukur menggunakan spektrometer massa akselerator 0,5-MeV.Bandingkan rasio sampel dengan rasio yang diukur dengan standar asam oksalat I (NBS SRM 4990).Marmer Carrara (IAEA C1) digunakan sebagai latar belakang, dan travertine (IAEA C2) digunakan sebagai standar sekunder.Hasilnya dinyatakan sebagai persentase karbon modern, dan tanggal tak terkalibrasi yang dikutip diberikan dalam tahun radiokarbon (tahun BP) sebelum 1950, menggunakan waktu paruh 14C 5568 tahun.Kesalahan dikutip sebagai 1-σ dan mencerminkan kesalahan statistik dan eksperimental.Berdasarkan nilai 13C yang diukur dengan spektrometri massa rasio isotop, C. Wissing dari Laboratorium Biogeologi di Tubingen, Jerman, melaporkan tanggal fraksinasi isotop, kecuali untuk UGAMS-35944r yang diukur pada CAIS.Sampel 6887B dianalisis dalam rangkap dua.Untuk melakukan ini, bor sub-sampel kedua dari bintil (UGAMS-35944r) dari area pengambilan sampel yang ditunjukkan pada permukaan pemotongan.Kurva kalibrasi INTCAL20 (Tabel S4) (62) yang diterapkan di belahan bumi selatan digunakan untuk mengoreksi fraksinasi atmosfer dari semua sampel menjadi 14C hingga 2-σ.