A korai hominin-étrend különféle szárazföldi és vízi állatokat tartalmazott, 1,95 millió évet Kenyában, Kelet-Turkanában

Szerkesztette: Richard G. Klein, Stanford Egyetem, Stanford, Kalifornia, és jóváhagyta 2010. április 23-án (felülvizsgálatra beérkezett 2010. február 20-án)

Absztrakt

A kőszerszámok gyártása és azok használata az állati szövetekhez a pliocén homininek segítségével jelzi az emberi evolúciótörténet kulcsfontosságú adaptációjának eredetét. Itt beszámolunk az észak-kenyai Koobi Fora Formáció egy in situ régészeti összegyűjtéséről, amely egyedülálló kombinációja a faunmaradványoknak, némelyik közvetlen bizonyítékkal rendelkezik a mészároskodásról, és az oldowani műtárgyakról, amelyek jól datálhatók 1,95 Ma-ra. Ez a webhely a legrégebbi in situ bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy a Homo erectus előtti homininek hozzáférhettek olyan szárazföldi és vízi állatok teteméhez, amelyeket jól öntözött élőhelyen mészároltak le. Ez a legkorábbi végleges bizonyíték arra is, hogy különféle vízi állatok - köztük teknősök, krokodilok és halak - beépülnek a hominin étrendbe, amelyek az emberi agy növekedésében szükséges specifikus tápanyagok gazdag forrásai. A bizonyítékok itt azt mutatják, hogy ezek a kritikus agynövekedési vegyületek a homininek étrendjének részei voltak a Homo ergaster/erectus megjelenése előtt, és fontos szerepet játszhattak volna a nagyobb agy fejlődésében a származásunk korai történetében.

Az FwJj20 leletek és más pliocén és pleisztocén lokalitások összehasonlítása, amelyek leírtak a módosított csont együtteseit műtárgyakhoz kapcsolódóan

Az észak-kenyai Turkana-medence őrzi az egyik legátfogóbb feljegyzést a késői pliocén hominin viselkedéséről. A műtárgy gyártásának korai bizonyítékai megtalálhatók a Shungura képződményben (Fm) (10) az észak-Turkana-medence Fejej helyén (11) és a Turkana-medence nyugati oldalán, a Nachukui Fm-ben (3). A pliocén régészeti nyilvántartásból azonban mind a mai napig nincsenek nagy, in situ együttesek, amelyekhez kapcsolódó tárgyak, fauna és homininnel módosított csontok tartoznak.

A Turkana-tó keleti partján fekvő Koobi Fora Fm korábban 1,87 és 1,39 Ma közötti hominin viselkedést bizonyított (12, 13). Itt egy új helység, az FwJj20 adatait mutatjuk be, amelyek egyedülállóak a szárazföldi és vízi állati maradványok magas koncentrációja miatt, amelyek némelyike homininek által végzett módosítást jelez számos műtárgy kapcsán. Az FwJj20 a Turkana-medence Il Dura kistérségében található (14)

10 km-re északra a Koobi Fora Formation korábban ismert régészeti lelőhelyeitől (1. ábra).

Az FwJj 20 helység helye. (A) Etiópiában az Omo-völgy alsó völgyének és a Turkana-tó északi részének térképe. Megjegyzés: A Koobi Fora Formáció pliocén és pleisztocén üledékei [Brown és mtsai. (40)], körként jelölve az FwJj20 telephelyét. Koordináták a World Geodetic System 84 nullapont alapján. (B) Légifénykép az oldalazati geológiai árkokról. (C) Az FwJj20 feltárása, figyelembe véve a leletek vertikális eloszlását, a magasságot a helyi nullához viszonyítva és a leletek sűrűségét négyzetméterenként.

Eredmények és vita

Az Il Dura régió plio-pleisztocén üledékei összetett kölcsönhatást jelentenek a gyorsan ingadozó tó és a folyóvízrendszerek sora között (14, 15). Ezek a folyórendszerek valószínűleg az uralkodó nagy tengelyirányú folyórendszer (Proto-Omo) és az efemer marginális folyórendszerek (Proto-Il Eriet) kombinációi voltak. Az FwJj20 műtárgyakat és a fosszilis faunát egy 6–15 cm vastag agyaglencsében találták, amelyet egy kövületet tartalmazó homok és kavics konglomerátum egység borít, amely oldalirányban kiterjedt jellemző a felső burgi tagon belül (Il Dura kistérség (14). Finom, felfelé haladó szekvenciák és paleozolok fedik le ezt a homokot, és átmenetet képviselnek a lacustrinról a folyófolyadékra, amely jellemző a felső Burgi Mbr-re a Koobi Fora Fm-ben (16). Az FwJj20 műtárgy egy kezdő talaj, amely egy gyorsan súlyosbodó delta rendszer árterén alakult ki, amelyet vagy a proto-Omo folyó, vagy a Surgei Highlands-t elvezető főbb mellékfolyós rendszer táplált (14).

Az FwJj20 lelőhely 14 m-rel fekszik egy világosszürke tufa-horizont alatt (2. ábra), és ~ 40 m-rel a Burgi-féle nem megfelelőségi felület felett, amely a becslések szerint 2,0 Ma (14). A hely fölötti tufa horizont horizont geokémiai összetétele (S1. Táblázat) ezt megerősíti, mint a Kay Behrensmeyer hely (KBS) tufáját [1,869 ± 0,021 Ma (17)]. A magnetosztratigráfiai elemzés azt mutatja, hogy a szakasz felső 15 m-e (2. ábra) stabil normál mágneses polaritást rögzít. Az Olduvai normál polaritású Subchron értéke 1,95 és 1,78 Ma közötti (18). Mint ilyen, a KBS-tufa alatt rögzített normál polaritás tekinthető ennek az eseménynek az alapjaként. Átmenet a fordítottból a stabil normális polaritás periódusába 0,9–1,0 m-rel történik a régészeti horizont felett. A műtárgy réteg stabil, megfordított polaritással társul, és közvetlenül a polaritási átmenet alatt vagy alatt helyezkedik el, így a helyszínt csak az Olduvai esemény kezdeténél idősebb helyre helyezi

Kompozit stratigráfia, virtuális geomágneses pólus szélessége és geomágneses polaritása az FwJj20 helyszín horizontja fölötti és alatti szakaszra, valamint az artefakt horizont horizontális reprezentatív mikrostratigráfiájára. A normál polaritású események szilárd blokkokként vannak ábrázolva. A szakasz magasságát méterben adják meg, és egy tetszőleges helyszínadat alapján számolják. A műtárgy mikrostratigráfiáját függőleges túlzás nélkül rajzoljuk meg.

A Faunal továbbra is kapcsolatban áll az FwJj20 helyszíni feltárással

Homininnal módosított csontok az FwJj20-ból. (A) A vágott jel fényképe és SEM képe egy 2 méretű övön lévő bordán; vegye figyelembe a belső csíkokat és a v alakú jelet. (B) nagy hüllő (Crocodylidae?) Phalanxja keresztirányú vágási jelzéssel; vegye figyelembe a SEM kép többszörös csíkozását és vállnyomját. (C) A teknős páncél belső felülete két párhuzamos jellel. A SEM képen a jel v alakja látható. (D) Orrszarvú bordája nagy, v alakú jelzéssel. (Alsó) A jel 3D rekonstrukciója, amelyet Roland MDX-40 szkennerrel készítettek. (E) Teknős entoplasztron, amelynek belső felületén egyetlen lineáris vágási jel van. A SEM kép a jel belső csíkjait mutatja. (F) A Clarias koponyatöredéke egyetlen vonallal, amely belső csíkokat mutat. Háromdimenziós rekonstrukció készült, mint a D. (G) SEM kép, amely egy teknős/teknős plasztron töredékének belső felületén kaparja el.

Az FwJj 20 mészáros tevékenységei jól öntözött környezetben zajlottak. A 347 ásatott, családszinten azonosítható minta közül a domináns taxonómiai családok közé tartoznak a Hippopotamidae, a Bovidae, a Suidae és a Equidae (2. és 3. táblázat). Az FwJj20 szarvasmarha-együttest több vízfüggő törzs uralja, mint a reduncinák és a tragelafinok (a szarvasmarha NISP 42% -a). A szúidok közül a Kolpochoerus brachydont forma (vö. Heseloni) a legnépesebb nemzetség. Ezek az állatok a többi vízfüggő nemzetség mellett (pl. Hippopotamus, Hexaprotodon és Crocodylus) jól vizezett környezetre utalnak az FwJj20-nál. A hely mesikus jellegét tovább támasztják alá az FwJj20 fogzománc oxigén izotópos adatai (S2 és S3. Ábra és S3. Táblázat), amelyek alacsony környezeti szárazságú környezetet jeleznek. Az FwJj 20 jól öntözött kontextusát tovább támogatja a növényi makrofosszillák visszanyerése, amelyek a környező növényzet vízterhelésének hiányára utalnak (S4 és S5 ábra és S4 táblázat) (30). A virágos közösségek általános szintű azonosítása az FwJj20-nál azt mutatta, hogy a Drypetes (Euphorbiaceae/Putranjivaceae) pálmafa a leggyakoribb nem. Ennek a nemzetségnek a modern tagjai főleg alacsony magasságú folyami erdőkben fordulnak elő.

A Faunal továbbra is kapcsolatban áll az FwJj20 helyszíni feltárással

Anyagok és metódusok

Paleomágneses elemzés.

Két szakaszból 72 független orientációjú mintát vettünk, amelyekből összetett rétegtani szekvenciát készítettünk (2. ábra). Standard ásványi mágneses méréseket végeztek testvér almintákon, hogy meghatározzák a remanenciát hordozó ásványokat (34). A méréseket kriogén, szupravezető kvantum interferencia eszköz alapú, fonó magnetométerrel végeztük. Az egyes rétegek testvérmintáit 10–16 pontos váltakozó mezővel, termikus és hibrid demagnetizációnak vetettük alá. Ez sok mintában erős viszkózus felülnyomást jelzett, amelyet általában 8 mT-vel távolítottak el, hogy feltárják a stabil jellegzetes remanens mágnesezettségeket (ChRM). A mágneses tisztítás után a ChRM-értékeket meghatároztuk fő komponens elemzéssel. Fisher statisztikákat használtunk a virtuális geomágneses pólus szélességének meghatározásához az egyes mintahelyeken vagy statisztikailag különböző mintacsoportokon belül ezeken a mintaterületeken (2. ábra). A részletes módszertant az SI anyagok és módszerek ismertetik.

Tephostratigraphic Analysis.

A tufa mintát, a K83-1562-et F. H. Brown 1983-ban gyűjtötte a tufa egy, az FwJj20 lelőhelytől délre fekvő, ~ 400 m-es kitermeléséből. A tufa kiemelkedő párkányt képez, és folyamatosan nyílik az FwJj20 és a mintavétel helye között. A K83-1562 mintát röntgenfluoreszcencia technikákkal elemeztük, a Brown és Cerling (35) irodalmi helyen leírt előkészítési módszerekkel és analitikai körülmények között. A K83-1562 nyom- és kisebb elemkémia illeszkedik a KBS Tuff típusmintájához mintájára (S2. Táblázat).

Stabil izotóp analízis.

Hatvanegy fosszilis fogból vettünk mintát az FwJj20 helyről, beleértve a legtöbb emlős taxont is a helyszínen, kivéve a főemlősöket, a mikroemlősöket és a húsevőket. A fogzománcot on-line karbonát készülékkel, a Finnigan Carboflo alkalmazásával elemeztük, és egy Finnigan MAT 252 tömegspektrométeren elemeztük az Utah-i Egyetemen. A korrekciókat az NBS-19 kalcit standardnak megfelelően kalibrált belső carrarai márvány és fogzománc referenciaanyagok vették alapul. A zománc referenciaanyagok szórása 0,15 ‰, mind δ 13 C, mind δ 18 O értékre, az ehhez a vizsgálathoz végzett elemzések során. A carrarai márvány referenciaanyag 0,07 ‰ és 0,09 standard szórást eredményezett δ 13 C, illetve δ 18 O esetén. Az összes izotópértéket a Vienna Pee Dee Belemnite izotóp standardra hivatkozva jelentjük, standard δ jelöléssel. További információkért lásd az SI anyagokat és módszereket.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük J. Sealy-nek, T. Plummer-nek, B. Wood-nak és J. Parkington-nak a kéziratunkkal kapcsolatos konstruktív észrevételeket; az Ileret közösség, amely segítségünkre volt a kutatás során; és a Kenyai Nemzeti Múzeumok Régészeti Osztálya támogatásért. Köszönjük F. Brownnak a tephra geokémiához való hozzáférést és T. Cerlingnek az izotóp adatokhoz való hozzáférést és a Liverpooli Egyetem Geomagnetism Lab támogatását. Ez a kutatás a Kenyai Nemzeti Múzeumok és a Kenyai Köztársaság Oktatási, Tudományos és Technológiai Minisztériumának engedélyével készült (MOEST 13/001/31C 216). A kutatást a National Science Foundation - Nemzetközi Kutatási Ösztöndíj Program 0602021 támogatása, a Rutgers Egyetem (Emberi Evolúciós Tanulmányok Központja), Fokvárosi Egyetem (Feltörekvő Kutatói Program), Palaeontological Scientific Trust, az Új-Dél-Wales-i Egyetem Orvostudományi Karának kutatási támogatása finanszírozta. és az Ausztrál Kutatási Tanács felfedezési támogatása DP0877603.

Lábjegyzetek

1 Kinek kell címezni a levelezést. E-mail: david.braunuct.ac.za .

Szerző közreműködései: D.R.B., J.W.K.H., N.E.L., J.T.M., L.C.B., B.G.R. és M.K. tervezett kutatás; D.R.B., J.W.K.H., N.E.L., J.T.M., A.I.R.H., M.K.B., L.C.B., B.G.R. és M.K. végzett kutatás; D.R.B., J.W.K.H., N.E.L., J.T.M., M.K.B., B.G.R. és M.K. terepmunkát végzett, amely a helyszín felfedezéséhez vezetett; N.E.L. és A.I.R.H. gyűjtött és elrendezett geológiai és geokronológiai adatokat .; J.T.M. a faunai anyagok tafonómiai elemzését végezte; D.R.B., N.E.L., J.T.M., A.I.R.H., M.K.B., L.C.B., B.G.R. és M.K. elemzett adatok; és D.R.B., J.W.K.H., N.E.L., J.T.M., A.I.R.H., M.K.B., L.C.B., B.G.R. és M.K. írta a lap.

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.