超越传统的工具：骨制工具如何帮助人们在水东沟12号遗址的冬季生存

《Journal of the American Society of Cytopathology》：Beyond formal implements: How expedient bone tools shaped winter survival strategies at Shuidonggou Locality 12

本研究揭示中国北方Shuidonggou遗址10,700–10,200 cal BP层位出土的46件应急骨工具，通过表面纹理分析与BagFDA综合分析，确定其主要用于鞣制皮革，偶尔涉及植物和木材加工，为末次冰期向全新世过渡时期人类文化适应提供了新证据。

　　在人类的史前文化适应研究中，通常会通过石器和完全加工的骨器技术来探讨，而较少关注原始骨工具在古代技术体系中的作用。然而，这些未经加工或仅部分加工的工具却可能提供关键且可靠的证据，帮助我们重建过去的生存策略。本研究在北中国水洞沟遗址12号地点（SDG 12）的层位中发现了46件实用骨工具，这些工具的年代被测定为距今10,700至10,200年。这些工具主要来源于普氏原羚（Procapra przewalskii）的股骨，少数则来自其他骨骼部分，如中等至小型食草动物的胫骨、桡骨和肋骨。通过对这些考古工具与实验复制品进行定性和定量使用痕迹的比较分析，研究者进一步利用bootstrap聚合与灵活判别分析（BagFDA）方法，以减少实验误差并识别出具有诊断意义的使用痕迹，从而提高工具功能判断的可靠性。通过定性观察，排除了这些工具用于肉类切割和挖掘活动的可能性。定量表面纹理分析则表明，这些工具主要用于皮革加工，偶尔也用于植物和木材的处理。目前，SDG 12遗址中发现的文化遗存记录了该地点在冬季来临前进行的多样化生存活动。研究结果揭示了实用骨工具在这一复杂文化适应中的关键作用，并强调了将定量表面纹理分析与传统使用痕迹方法相结合的重要性，以更全面地理解人类的适应策略。未来的研究应进一步探讨完全加工骨器与实用骨工具之间的互补性，特别是在晚更新世至全新世过渡期气候变化的背景下。

在记录更新世时期骨器技术的起源和发展时，大多数考古学家主要关注欧洲旧石器晚期的完全加工器物，以及一些非洲中石器时期的遗存。然而，骨器作为工具的使用可以追溯到至少240万年前的考古记录中。这些早期的骨工具通常被称为实用骨工具，指的是未经修改或仅经过简单加工的骨碎片，如在南非发现的那些，它们可能被直接用于挖掘白蚁丘或处理水果（Backwell and d’Errico, 2008, 2001; Hanon et al., 2021; Robinson, 1959; Stammers et al., 2018; Val and Stratford, 2015）。此外，一些实用骨工具可能是通过直接敲击加工而成，用于屠宰、皮革加工、挖掘和石器制作等活动，例如在东非发现的骨楔（Backwell and d’Errico, 2005; de la Torre et al., 2025; Pante et al., 2020; Sano et al., 2020）。类似的原始工具在旧世界更新世的各个地区都有发现（综述见Ma and Doyon, 2025, 2021），并且在完全加工骨工具在非洲出现后，即约9万年前，这些实用工具仍然在人类文化适应中扮演重要角色，同时也在5万至4万年前的其他地区持续存在（例如Bello et al., 2021; Doyon et al., 2023; Vitezovi?, 2018; Zhang S. et al., 2018）。同样，民族志资料也表明，最近的过去中，人们使用类似的简单技术进行植物加工、传统药物获取以及肉类和尸体处理（例如Cattelain, 1989; Legoupil, 1989; Skinner, 1911）。

理解实用骨工具在古代文化系统中的作用是一个具有挑战性的课题，主要原因有两个。首先，多种埋藏学过程可能会模仿、改变甚至掩盖骨碎片因有意使用而产生的磨损痕迹（Brain, 1981; Fernandez-Jalvo and Andrews, 2016; Lyman, 1994）。其次，尽管传统定性使用痕迹方法在确定被加工材料的柔韧性和磨蚀性方面效率较高，但在区分产生相似磨损痕迹的不同活动方面可能遇到困难。此外，功能推断高度依赖于记录磨损痕迹所使用的设备类型（Bradfield, 2022; Ma et al., 2023）以及放大倍数（Bradfield, 2022; Ma et al., 2023; Martisius, 2022），还包括比较样本中包含的活动多样性以及使用痕迹专家的专业水平。为了克服这些限制，越来越多的研究正在探索定量表面纹理分析的潜力，以提高研究结果的可重复性。例如，定量分析已经成功识别出尼安德特人在法国阿布里杜马拉斯（Abri du Maras）遗址使用的用于剥皮的实用骨工具（Doyon et al., 2025），在南非斯布杜（Sibudu）遗址发现了用于去除树皮的骨楔（d’Errico et al., 2022），在希腊的早期和中期新石器时期，发现了用于处理大量谷物的 threshing sledges（Mazzucco et al., 2024），以及在西班牙Torro洞穴发现了用于纺织的双尖工具和锥形工具（Clemente-Conte et al., 2024）。实验研究还证明了定量表面纹理分析在区分尸体和皮革加工活动方面的有效性（Ma, 2023; Ma et al., 2023）。同样，类似的定量方法也应用于石器使用痕迹研究（Calandra et al., 2019; Cui and Song, 2022; Ibá?ez et al., 2014; Ibá?ez and Mazzucco, 2021; Ibá?ez-Estévez et al., 2021; Mazzucco et al., 2024; Pedergnana et al., 2020），并取得了令人振奋的结果，这些结果改变了我们对史前生活方式的理解。

本研究正是在这些方法论进展的基础上，对SDG 12遗址中发现的实用骨工具集合进行了深入研究。该遗址位于水洞沟遗址的第二级河漫滩上，地处中国北方宁夏回族自治区，位于毛乌素沙漠的西缘（图1）。该遗址于2005年被发现（Liu et al., 2008），并在2007年由中科院古脊椎动物与古人类研究所和宁夏文物考古研究所对12平方米的区域进行了发掘，挖掘深度超过9米。2010年，发掘面积扩展至100平方米。本研究中报告的46件保存完好的实用骨工具（图2、图3）是在进行动物考古学和埋藏学研究过程中被两位研究者（ZY、ZS）识别出来的，这些工具因其反复出现的石片剥离痕迹以及一端的异常抛光和圆润而被特别关注。对于可识别的骨碎片，记录了其物种和解剖部位。对于无法识别的碎片，使用数字卡尺测量其皮质骨厚度，以估算动物的大小和年龄。这些工具的尺寸和保存状况表明，它们可能来自不同年龄和体型的动物，且在使用时可能尚未完全成熟，因此存在新鲜断裂的痕迹。

通过对这些考古工具的材料、尺寸和保存状况的分析，研究者进一步探讨了它们在古代生存策略中的作用。在46件工具中，只有8件无法确定其具体物种或解剖部位，其余工具均来源于普氏原羚。其中，大多数工具来自截断的股骨，少数则来自同种动物的胫骨、桡骨和肋骨。完整的股骨管长度在60至80毫米之间，多数工具显示出绿色断裂，这表明它们在新鲜状态下被移除端部。从保存状况来看，皮质骨的厚度和表面特征提供了关于这些工具使用方式的重要线索。这些工具的表面特征与实验复制品中的使用痕迹高度相似，特别是在皮革加工方面。定量表面纹理分析的结果表明，这些工具主要用于处理动物皮革，偶尔也用于植物和木材的加工。这种多功能性反映了当时人类在面对环境变化时的灵活适应策略。

SDG 12遗址的实用骨工具不仅提供了关于古代人类生存方式的直接证据，还揭示了他们在冬季来临前采取的多样化生存策略。这些工具的存在表明，人类在资源有限的条件下，能够利用自然界的材料，如动物骨骼，进行简单的加工，以满足日常的生存需求。这种实用工具的使用方式，可能与当时人类对动物资源的利用方式密切相关，包括获取动物皮革、处理植物材料以及制作工具等。此外，这些工具的发现还表明，实用骨工具在古代技术体系中具有重要的地位，它们与完全加工的骨器和微石器工具共同构成了一个复杂的工具组合，反映了人类在技术发展过程中的渐进性。

在讨论和结论部分，研究者指出，SDG 12遗址的实用骨工具为理解更新世至全新世过渡期人类在鄂尔多斯高原的生存策略提供了新的视角。通过纹理和判别分析，这些工具的功能被确定为主要用于皮革加工，其使用痕迹与实验样本高度相似。有趣的是，这些工具的多功能性表明，人类在资源利用方面具有高度的适应性和创造力。它们的使用不仅限于单一的活动，而是可能涉及多种任务，包括动物皮革的处理、植物材料的加工以及木材的处理。这种多功能性反映了当时人类在面对环境变化时的灵活应对策略，也表明实用骨工具在古代技术体系中的重要性。

此外，研究者还强调了定量表面纹理分析与传统使用痕迹方法相结合的重要性。这种结合不仅提高了工具功能判断的准确性，还增强了研究结果的可重复性和可靠性。通过定量分析，研究者能够更精确地识别工具的使用痕迹，从而更全面地理解人类的适应策略。这一方法的广泛应用，为未来的研究提供了新的思路和工具，有助于更深入地探讨人类在不同环境和资源条件下的生存方式。

最后，研究者对本研究的贡献进行了说明。Shuwen Ma负责撰写和编辑论文、可视化、验证、方法设计、资金获取、形式分析和数据管理。Yue Zhang负责撰写和编辑论文、监督研究、资源获取、调查和概念设计。Xing Gao负责监督研究、资源获取和调查。Fuyou Chen和Huimin Wang负责资源获取和调查。Shuangquan Zhang负责撰写和编辑论文、监督研究、资源获取、资金获取和概念设计。Luc Doyon则负责监督研究、资源获取和概念设计。研究者还感谢参与实验项目的志愿者，包括Cui Yujing、Liu Kai、Nimaluoci和Tao Gang，他们的贡献对于本研究的成功至关重要。同时，研究者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本研究的成果。本研究得到了多项资金的支持，包括中国国家社会科学基金（项目编号24CKG003）、中国国家自然科学基金（项目编号42472036）、欧洲研究委员会启动基金（项目名称Pleistocene Expedient Osseous Technology，项目编号101161065）、法国波尔多大学的IdEx“Talent”计划（项目编号191022-001）以及法国政府在波尔多大学“Investments for the Future”计划框架下的支持。这些资金的投入使得本研究得以顺利进行，并为理解实用骨工具在人类文化适应中的作用提供了坚实的物质基础。