洛南手斧上的淀粉粒與古人類使用石器的策略

關鍵詞：舊石器；手斧；古人類認知；淀粉粒；生計策略

1 引言

在史前人類的各種行為中，制作和使用石器是古人類極其重要的經濟行為，也是古人類認知能力的重要體現?？梢哉f，無論在舊石器時代的哪個階段，石器對古人類的日常生計活動都起到了決定性的作用，特別是在獲取食物材料方面。自200 多萬年前[1，2]，古人類在狩獵和采集時就開始使用不同類型的石質工具。大約在170萬～150萬年前，更為精致的工具形式被創造出來，這些工具有著更標準化的外觀或加工理念，在舊石器研究中被稱為阿舍利石器工業傳統[3，4]。通過對肯尼亞Koobi Fora 地區（ 約1.5 Ma）[5] 和坦桑尼亞Peninj 遺址[6] 的幾件標本使用微痕和殘留植硅體的分析，研究者們認為手斧是古人類的木材砍伐工具。自此，學術界對手斧的功能性探索進入了實證的研究范式中。

我國的舊石器時代早期遺址石器類型豐富，但屬于阿舍利技術傳統的器物則相對稀少，且存在一些爭議[7]，陜西洛南盆地出土的石制品材料為我國這方面的研究提供了重要的素材。根據目前已發表的材料來看，洛南盆地是我國迄今為止出土阿舍利技術產品數量最多的區域之一，且出土物中涵蓋了絕大多數阿舍利工業的典型產品[8]。當然，也有學者指出，洛南盆地手斧的手握部位較之于經典的西方阿舍利產品更厚重，而且石器組合中的雙面加工比例非常小[9]。這些差異是否能夠指示東西方阿舍利技術之間的顯著性區別，甚至證實或者否定洛南盆地該類石制品的阿舍利性質，這些問題并非本文重點討論的內容。本項研究的核心關切在于，這些形態或技術上的差異是否指示著器物功能上的不同方向。

對任何舊石器時代的人工制品而言，技術、形態、功能這三者存在著圍繞使用目的的三位一體關系，三者相互勾連并影響。功能（即人類基于其生存需求決定的基本用途）決定了技術（即制作工具的方法和手段）和形態（即工具的外觀設計），功能是初級的考慮因素。例如，如果石制品的主要功能是用于獵殺野生動物，那么其技術和形態就必須適合于這種用途，如需要鋒利的邊緣和便于握持的形狀。在討論洛南手斧的功能時，盡管可能存在某些假設或先前的認識，但是仍然需要一些實證方法對其進行驗證。

基于此，我們的研究具有幾個假設條件：1）即使同為阿舍利技術，洛南手斧的具體使用方式及其技術和形態表現可能與其他地區的阿舍利手斧有所不同。2）技術傳統即使在功能上有相通之處，但由于制作技術和形態的區別，也可以呈現出各自獨特的文化面貌或特征。這樣的論證不僅有助于解釋洛南手斧的功能與其他地區阿舍利產品的差異，還能通過這些功能的具體應用來進一步探索當時人類對植物性食物的利用和相關的生存策略。3）一個舊石器文化主體所展現的差異性乃是功能、技術與形態三者的交互作用所塑造的，功能差異直接影響了后續的技術和形態發展。技術與外觀形態造成的差異性直接決定了某舊石器文化主體的面貌和風格，即我們通常所說的技術傳統。

從這三個既定條件來說，技術傳統與某種器物的使用功能并不直接關聯，具體到洛南阿舍利手斧的使用方式上，它并不需要承襲（歷時性），或與同時期其他地區阿舍利傳統保持一致（共時性）。換言之，洛南手斧是否和Koobi Fora 與Peninj 遺址出土標本一樣屬于木材砍伐工具，有待進行更深入的資料分析。本文即采用實證方法對洛南盆地出土的手斧等阿舍利技術產品功能進行討論，并由此延伸出對史前人類植物性資源的探索。

2 遺址背景

洛南盆地位于陜西省商洛市東部（圖1），地處秦嶺東段南麓，屬于典型的暖溫帶南緣季風性濕潤氣候。盆地北部依靠秦嶺主脊太華山脈，南部為蟒嶺，中間以中低山地為主，山地所占面積較廣，地勢西北高東南低，地形地貌復雜，具有典型的山地地形特征。

2011年春，陜西省考古研究院、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所、洛南縣博物館和南京大學在城關鎮中心村進行調查時，在張豁口民居旁開挖的黃土地層剖面上采集到手鎬等數十件石制品，并將該遺址定名為“張豁口地點”。遺址地理坐標為34°05′18.3″N、 110°06′33.4″E，海拔約1019 m。2011 年4～12月對該地點進行搶救性發掘，共揭露遺址面積170 m²。張豁口地點地層堆積為南洛河及其南部支流縣河第二級階地頂部覆蓋的黃土沉積物，可劃分為6 個不同的層位，整個地層堆積物中均包含有非常豐富的石制品，以第二層至第四層中所含石制品最為豐富。出土工具中既包含有手斧、手鎬、薄刃斧、砍砸器、大型石刀和石球等重型器物，又含有輕型的刮削器和尖狀器等。

到目前為止，對洛南手斧的技術和其他相關研究仍在進行中。OSL測年表明，這些阿舍利技術風格的石制品埋藏于距今25～10萬年左右，具體年代數據有待后續發表。本研究對張豁口遺址出土部分標本進行了表面植物殘留物提取與分析，目的是重建這些器物的使用方式和它們可能的工作對象。

3 研究方法與實驗過程

本研究主要依托的技術是植物殘留物分析方法。該方法包括了對各類考古出土物表面殘存的植物微體的提取、鑒定和分析，借助現代科學技術手段識別出器物在使用過程中曾經接觸過的植物種類，并對其進行分析和闡釋，從而復原古代植物資源的分布狀況和史前人類在生計方面的選擇和開發策略[10]。

在各種植物微體中，淀粉粒是不可忽視的一個種類?？脊胚z址淀粉粒分析在世界范圍內有著一段漫長而曲折的發展歷史。1719年，荷蘭顯微鏡學家、微生物學家列文虎克（Leeuwenhoek）首次借助顯微鏡描述了植物淀粉粒[11]。隨后，德國化學家弗里茨希（Fritzsche）觀察到不同植物種類的淀粉形態存在區別，且此類形態差異可以用來辨別植物種類，或者至少能指示植物所屬的屬或科[12，13]。淀粉這種有機物既可以儲存在活體植物中，在適當的條件下，當它們脫離原始生物環境時，甚至仍可以儲存數萬年。這一自然屬性使得從考古遺址或與人類相關的地層沉積物中提取古代淀粉粒成為可能[14-17]，提取的淀粉?？勺鳛榻庾x人類與某些植物之間關系、探討遺址被占用時相關人類活動的直觀證據。

在非洲，斯特克方丹洞穴（Sterkfontein caves）的石器工具表面曾發現距今200 萬年前的淀粉粒[18-19]。南非的哈斯洞穴（Cave of Hearth）遺址中，發現了30萬年前的淀粉粒[20]；非洲北部的研磨器上曾發現18 萬年前的淀粉粒[21]。南非的洞穴遺址Rose Cottage Cave中也發現了10萬年前的淀粉粒[22-24]。石器遺存能在一定程度上防止有機物降解，淀粉顆粒陷入石器表面的坑洼和裂縫中，從而逃避了真菌和其他微生物的分解[25]。

諸多的研究實例表明，淀粉粒殘留物分析提供了一種獨特的視角來觀察和理解史前人類的飲食習慣、農業實踐以及與植物資源的互動。而對于石制品功能研究來說，古代淀粉粒殘留物為我們提供了工具使用和植物加工技術的珍貴信息，這些行為直接關系到人類技術和文化的演進。鑒于此，我們對張豁口遺址出土的30 件標本進行了植物殘留物的提純以及分析，采樣清單見表1。

為最大程度地確保實驗的可信度和有效度，在研究材料與實驗樣品采集過程中，我們嚴格控制了可能產生的人為與外部環境的污染。所選標本自遺址中出土后，經過拍照、測量、編號記錄等必要步驟后，按照附著土壤、濕洗、超聲三層順序依次提取殘留物以分析樣品Sediment 1（Sed 1）、Sediment 2（Sed 2） 以及Sediment3（Sed 3），部分標本因出土狀態不佳無法提取有效Sed 1。其中，附著土樣品Sed1 即為土壤污染控制樣品，最終將決定超聲樣品被埋藏環境的污染程度。參照Perry[26-29] 等人發表的操作流程以及關瑩等[30] 對水洞溝遺址石制品殘留物的實驗方法，對Sed 1 和Sed 3 樣品進行實驗處理，提取采集樣品中的淀粉粒、植硅體等微體遺存（圖2）。Sed2 則因其構成復雜，兼有土壤污染以及考古殘留物而作為隔離樣品不做處理。具體步驟如下：

1） 樣品濃縮：將蒸餾水注入每份樣品，直到試管內液體達到50 mL。將試管加蓋放入離心機中，以2000 r/min 的轉速離心5 min，傾倒掉表面液體，在試管中保留約5 mL 液體。此步驟目的為獲得濃縮樣品，同時去除了一定數量的黏土及雜質。

2） 抗絮凝、去除有機質：在重液浮選以前，必須使淀粉粒及植硅體從土壤顆粒中脫離，使其自由懸浮于溶液中。并且要最大程度去除碳酸鹽和有機物，避免影響最后樣片的顯微觀測。

在每份樣品中加入10 mL 濃度為0.1% 的乙二胺四乙酸鈉（NaEDTA）或乙二胺四乙酸二鈉（Na2EDTA）溶液。將所有樣品試管加蓋后固定在往復型振動器上，晃動2 h 以上，以使淀粉粒從土壤顆粒中脫離出來。完成后加入蒸餾水進行離心清洗，以2500 r/min 的轉速離心處理2 min，傾倒掉表面液體，保留試管底部約5 mL 液體。此過程再重復兩次以確保清除殘留的NaEDTA。

3） 淀粉粒濃縮樣品提取：在每份樣品中加入約5 mL 密度為1.8 g/cm3 的重液，將樣品置入離心機，以2000 r/min 的轉速離心5 min，由于淀粉粒的密度小于1.8 g/cm3，因此淀粉粒此時懸浮于重液之上。將試管表面液體輕輕倒入單獨的已編號淀粉粒樣品試管，即為淀粉粒樣品。再重復此步驟一次，以獲得更多淀粉粒樣品。將所得樣品加入蒸餾水離心清洗以移除重液（以2000r/min 的轉速離心5 min，倒掉表面液體，此步驟進行三次），然后將樣品放置于陰涼避光處等待制片。

4） 植硅體濃縮樣品提取：采集淀粉粒樣品后的剩余物即為植硅體粗樣。在每份樣品中加入10 mL 濃度為0.1% 的乙二胺四乙酸鈉（NaEDTA）或乙二胺四乙酸二鈉（Na2EDTA）溶液。將所有樣品試管加蓋后固定在往復型振動器上，晃動12 h 以上，使植硅體從土壤顆粒中脫離出來。完成后加入蒸餾水進行離心清洗，以2500 r/min 的轉速離心處理2 min，傾倒掉表面液體，保留試管 底部約5mL 液體。此過程再重復兩次以確保徹底清除殘留的NaEDTA。在每份樣品中 加入約5 mL 密度為2. 3 g/cm3 的重液，將樣品置入離心機，以2000 r/min 的轉速離心5 min，將表面液體輕輕倒入植硅體樣品試管，作為植硅體樣品。再重復此步驟一次，以獲得更多植硅體樣品。將所得樣品加入蒸餾水離心清洗。最后將植硅體樣品放置室溫下沉降。

5） 樣品顯微觀測：將實驗所得的淀粉粒樣品、植硅體樣品制作成玻片，在生物顯微鏡下掃描觀測，拍照測量，記錄淀粉粒與植硅體的形態指標。樣片制作所需工具包括：工具箱、移液器、一次性移液器槍頭、載玻片、蓋玻片、一次性無粉橡膠手套、一次性醫用口罩、標簽紙、記號筆、濃度為100% 的甘油、醫用涂藥棒、指甲油等。顯微觀察采用NIKON Ni-E 偏光顯微鏡，并使用NIS-Elements D 3.2軟件對微體遺存進行拍照與測量。觀測指標包括消光十字形態、淀粉粒徑范圍、層紋、裂隙、臍點等。觀測時首先在200倍鏡下掃描觀測，之后用400 倍偏光、非偏光鏡頭進行拍照測繪等具體記錄工作。

將所得的淀粉粒、植硅體照片與測量數據按照樣品類型與出土單位進行分類整理。描述淀粉粒的術語來源于Torrence[31] 和Reichert[32] 發表的相關文獻。

4 實驗結果

實驗結果顯示，Sed 1樣本中，15個樣本含有植物纖維與植物組織碎片，但所有樣本中均未檢測出淀粉?；蛑补梵w的殘留物。Sed 3樣本中，8個樣本發現了植物微體遺存，其中5 個樣本含有淀粉粒，5個含有植物纖維或組織碎片（ 表2）。根據它們的形態特征，這7顆淀粉?？煞譃橐韵滤慕M：

第一組：淀粉粒來自樣本No.4239（n=1；占觀測淀粉?？倲档?2.5%）。該淀粉粒呈橢圓形（60×40 μm），粒徑較大；臍點強偏心且存在明顯裂隙；層紋可見；消光十字臂彎曲（圖3： 7）。根據研究團隊建立的現生植物淀粉粒對比庫中部分樣本形態可知，該組淀粉?？擅鞔_歸類為無法識別的根/ 塊莖淀粉粒。

在本項研究中，4239 號標本被描述為手斧，其表面發現的植物根莖類淀粉粒對該手斧的功能起到了很大的指示作用。正是此件標本上的發現，定位了本項研究的主要論題，即洛南古人類對手斧類工具的使用策略。

第二組：該組淀粉粒（n=3；占總數的37.5%）呈球形或橢圓形。表面十分光滑，臍點居中且閉合；在一個受損的淀粉粒上可見層紋，另外兩個層紋不可見。消光十字呈“+”形。受損淀粉粒在消光十字臂處存在明顯破損邊緣和暗區（圖3： 1， 3， 4）。這些淀粉粒的形態和粒徑特征與中國本土大部分地區的禾本科（Poaceae）淀粉的多數分類群相似。

第三組：該組淀粉粒（n=1；占總數的12.5%）呈不規則橢圓形。表面光滑且層紋不可見；消光十字臂較窄且中心有較大面積的暗區（圖3： 6）。據研究團隊建立的現生植物淀粉粒對比庫中部分樣本形態可知，該組淀粉?？蓺w類為豆科（Leguminosae）。

第四組：難以識別的淀粉粒。共計2 顆（圖3： 2， 5），此類顆粒缺乏與現有參考文獻相比較的形態指征。

5 討論

洛南盆地處于中國北方和南方的交界地帶，土壤沉積物更近似紅壤，而非中國北方典型的黃土沉積。相較于舊石器時代晚期或新石器時代的標本，張豁口遺址器物所提取出的淀粉粒數量顯得十分稀少，這嚴重影響了對淀粉種類的判斷，進而限制了其對器物功能的認定，但這并不能否定其科學價值。在理解考古學殘留物樣品相關問題時，我們不僅要考慮從實驗科學角度講求的實驗設計與數據統計，還要很大程度上考慮樣本保存環境和年代影響，從非參數的角度理解所獲得的數據。這一思路不僅適用于洛南盆地，而且在所有遺址都不應被忽視。

張豁口遺址土壤呈弱酸性，土壤pH 值介于6.5～6.0，對于淀粉的保存非常不利，微生物分解和化學氧化都會影響淀粉粒的保存，而這兩個因素在酸性環境中的影響尤為顯著。另外，張豁口遺址的測年數據雖然尚未發表，但處于中更新世晚期到晚更新世早期這一大的時間區間并無異議。這就意味著，淀粉粒經歷了長期的自然環境演變和埋藏過程干擾，這種客觀條件使淀粉粒的大量保存成為極端低概率事件。因此，對這類年代久遠的樣品，獲得淀粉粒數量稀少是符合考古學實際情境的。這些珍貴的淀粉粒殘留物具有很大科學價值，揭示了舊石器時代人類生活方式和飲食習慣的重要信息，為我們理解人類早期歷史，尤其是他們與環境的關系提供寶貴的線索。

手斧的功能是備受學術界矚目的熱點問題之一，具有預制形態和高度對稱性的手斧是阿舍利傳統工業的主要特征。與之前的奧杜威的傳統器型相比，阿舍利手斧的設計更規范、打制過程更為精確，總之制作者的技術水準表現出相對高度的規劃性和預見性。一些發表的研究證據認為手斧是一種加工木材的工具，但考慮到技術傳統與某種器物的使用功能并不直接關聯，即洛南阿舍利手斧的使用方式并不必與其他地區阿舍利傳統相同。

舊石器時代石制品功能是圍繞著“使用”這個原初目的而產生的，功能與形態的交互作用直接影響了加工對象的種類，也在一定程度上促進了器物的分型與分類。本研究發現洛南手斧，即4239號標本表面的淀粉粒來自于某種植物的地下根莖部位，雖然淀粉量粒數量很少，但結合標本的外部形態，仍可以認為，存在著古人類使用4239 號標本對植物根莖，即地下能量儲藏器官（Underground storage organ， USO）進行挖掘的使用可能性。

因此可以推測，阿舍利文化傳統中的大型工具，除了用于砍伐或加工木材外，也可能被用于開采甚至加工含有淀粉的植物。而就具體形態而言，洛南手斧在挖掘地下根莖方面的功能優勢顯而易見，其重型結構和鋒利邊緣使其能夠輕松切割和挖掘土壤中的根莖。另外，手斧的對稱性和預制形態使其在使用過程中更加穩定和高效，減少了勞動強度，提高了采集效率，由此可見，使用洛南手斧挖掘植物地下根莖的可能性很大。這一推測或揭示了古人類在不同環境條件下的適應和創新能力。當然，進一步精準還原手斧的具體使用場景還需要更多的諸如微痕分析的工作來提供更多的支持證據。

總的來說，洛南手斧挖掘植物地下根莖的功能，揭示了阿舍利工業類型器物的多功能性和古人類的生態適應策略。通過對手斧功能的深入研究，我們不僅能夠更全面地理解阿舍利技術傳統，還能揭示古人類在復雜環境中的生存創新能力。這些研究對于我們認識人類技術演化和行為模式的多樣性，具有重要的理論和實踐意義。

早期人類的飲食結構也一直是人類學研究的關注焦點，但是，因為有機遺存的難以保存的特點，我們對早期人類的植物性食物利用的了解相當有限。張豁口遺址保存的淀粉殘留物為我們提供了一個珍貴的窺見這一問題的機會。

在人類進化史的大部分時間里，人類都將富含淀粉的植物作為重要食物來源。植物籽實與地下儲藏器官如根、塊莖和塊根等，在早期人類祖先的進化中起到了至關重要的作用[33-35]。在古人類的食譜中，地下根莖尤其占據重要地位。根莖類植物不僅營養豐富，而且生長相對穩定、易于儲存，加工步驟相對較少，是各個演化階段的古人類應對季節性食物短缺的有效手段。許多現代狩獵采集者的實踐為我們理解古人類的行為提供了重要依據。例如，在許多熱帶地區，包括南美洲和非洲，人們依然采集和食用根莖類植物。他們使用簡單的工具來挖掘地下生長的植物部位。然而，考古記錄中支持此類說法的確鑿證據十分稀少。本研究所發現的手斧表面殘存的USO淀粉表明，至少在張豁口遺址中，古人類將USO納入了日常飲食范圍。

由于數據量過少，我們無法在此基礎上做進一步推測，希望在今后的工作中，能夠獲得更為有力、更具有支持性的證據來填補論證的缺環。

6 結論

本研究通過植物殘留物分析，特別是淀粉粒分析技術，對中國陜西洛南盆地張豁口出土的阿舍利工具進行了功能性研究。手斧表面的淀粉粒殘留物指示了其可能存在的挖掘功能。洛南地區復雜的地形和豐富的動植物資源為舊石器時代的居民提供了多樣的生存策略，同時也影響了手斧等工具的使用策略及功能多樣性。

淀粉顆粒的鑒定和分析可能揭示當地古人群依賴的具體植物物種，從而為我們勾勒出他們在地域生態環境中的采集行為。一方面，這進一步豐富了我們對世界早期人類飲食習慣的認識；另一方面，也為我們理解人類如何利用并塑造當地自然環境，發展出適應特定環境的生存策略提供了有力的線索。希望本研究能夠在一定程度上推動我們理解古人類技術文化傳統和環境適應策略的演化過程。

致謝：感謝邢路達博士、孔川鄂女士，以及考古學殘留物團隊全體成員在論文寫作過程中給予的幫助與支持！