冲突限制流动与资源获取——多同位素体系揭示秘鲁纳斯卡高地晚中间期（1000–1450 CE）食物不安全及δ15N升高

《American Journal of Biological Anthropology》：Leveraging Multi-Isotope Systems to Investigate Conflict, Food Insecurity, and Elevated Nitrogen Isotope Values in the Nazca Highlands of Peru During the Late Intermediate Period (1000–1450?CE)

　　

目标：人际暴力的身体影响在考古学中已有充分记录，但其对人群健康、流动性和资源获取的更广泛影响仍认识不足。本文评估长期战争如何限制流动和对关键资源的获取，从而改变饮食实践并导致持续的食物不安全。
材料与方法：研究人员构建了一个可重复框架，利用生物数据与同位素数据的耦合来评估考古人群中升高的δ¹⁵N（氮稳定同位素比值）值。该框架应用于秘鲁纳斯卡高地晚中间期（Late Intermediate Period, LIP；1000–1450 CE），该背景以持续暴力和区域不稳定为特征。研究人员分析149名直接放射性碳定年个体的δ¹⁵N、δ¹³C（碳稳定同位素比值）和δ³⁴S（硫稳定同位素比值）数据，并结合骨骼学证据、古气候代用指标和膳食基线。
结果：纳斯卡高地LIP个体表现出升高的δ¹⁵N值（均值=13.36‰）。碳同位素表明对C₄资源的依赖（δ¹³C_collagen均值=?10.38‰；δ¹³C_carbonate均值=?6.98‰），而δ³⁴S值较低（均值≈4.1‰）。升高的δ¹⁵N不随年龄或性别变化，同时LIP个体表现出更大的骨骼应激和广泛的人际暴力。
讨论：持续冲突和受限流动性改变了纳斯卡高地的食物生产与获取。对设防聚落附近土地的依赖可能促进了集约耕作和骆驼科动物粪施肥，从而提高膳食δ¹⁵N。流动性降低也限制了缓冲季节性短缺的策略，增加反复发生的食物不安全和分解代谢，这可能进一步富集人类δ¹⁵N。因此，持续升高的氮同位素值反映了与持续战争及土地和资源获取受限相关的生计变化。

研究背景：安第斯中部晚中间期（Late Intermediate Period, LIP；约1000–1450 CE）在Tiwanaku和Wari衰落后出现政治与社会重组。许多地区表现为地方化政治景观、防御性定居、人群间暴力及骨骼创伤增加。既往考古学已记录人际暴力的直接身体后果，但暴力对人群健康、流动性和资源获取的更广泛影响仍较难识别。对依赖农—牧流动性的高地人群而言，冲突可能使旅行危险，限制进入农田、牧场和交换网络，进而收窄食物生产策略并增加食物不安全。纳斯卡高地河谷陡窄、可耕地有限，LIP人群聚居于难以进入的设防山顶聚落“pukara”（hillforts），墓葬“chullpa”中保存大量遗骸；区域还经历LIP早期干旱和后续人口压力，筛状眶（cribra orbitalia, CO）与多孔性骨肥厚（porotic hyperostosis, PH）等骨骼应激指标上升。人类骨胶原δ¹⁵N持续升高，均值13.36‰，显著高于EIP、MH和区域LIP比较人群，且δ¹⁵N升高可由营养级、施肥、环境基线和生理代谢等多因素造成，因此需要结合考古、环境与生物证据评估。研究人员因此开展本研究，以检验冲突导致的流动与资源获取受限是否改变食物生产并造成持续食物不安全。
研究人员整合149名直接AMS（加速器质谱）放射性碳定年个体的稳定同位素数据、267例颅骨创伤与骨骼应激证据、古气候代用指标和膳食基线，建立可重复框架。区域比较显示纳斯卡LIP δ¹⁵N显著高于EIP（9.19‰）、MH（9.00‰）和区域LIP（9.87‰），差异约3.5‰–4.4‰，效应量很大。碳同位素指示强烈依赖C₄资源，δ³⁴S低且与δ¹⁵N无关，不支持海洋鱼类为主要氮富集来源。气候在区域尺度与δ¹⁵N相关，但在纳斯卡高地内部不显著；δ¹⁵N在LIP三个时期及年龄、性别间无显著差异。讨论认为，持续冲突限制流动和资源获取，使人群更依赖设防聚落周边土地，可能促进集约耕作和骆驼科动物粪施肥，提高作物及人类δ¹⁵N；同时流动性降低削弱季节性短缺缓冲，反复营养应激和分解代谢可进一步富集δ¹⁵N。该研究将战争、生计变化和食物不安全联系起来，提供可推广的同位素解释框架，并强调需补充本地动植物和土壤基线以量化施肥与生理应激贡献。
关键技术方法（不超过250字）：研究样本来自2018—2019年W.C.M.在秘鲁文化部许可下于纳斯卡高地三处墓地、十一座chullpa墓葬发掘的MNI 325例个体；其中267例颅骨用于创伤和CO/PH分析，149例直接定年并用于骨胶原δ¹³C、δ¹⁵N及骨碳酸盐/磷灰石δ¹³C分析，30例子集测δ³⁴S。方法包括AMS ¹⁴C定年、稳定同位素比值质谱、骨骼创伤与应激宏观观察、Quelccaya冰芯δ¹⁸O和Cerro Llamoca花粉等古气候代用指标、现代骆驼科与豚鼠膳食基线，以及线性模型、Kruskal-Wallis检验、Monte Carlo模拟、广义加性模型（GAM）和贝叶斯混合模型。
研究结果：区域与基线比较通过线性模型和Tukey校正成对检验进行，纳入南秘鲁373例EIP、MH和LIP人群。纳斯卡LIP δ¹⁵N估计边际均值为13.36‰（SE=0.15），显著高于EIP、MH和区域LIP（p<0.0001；Cohen's d分别为?3.41、?4.38、?3.83）。与纳斯卡地区现代骆驼科和豚鼠参考比较，人类δ¹⁵N显著更高（骆驼科p=0.006，d=?1.92；豚鼠p=0.002，d=?5.20），接近一个完整营养级富集；但现代动物基线有限，不能完整代表考古食物网。
3.1 驱动因素1：气候变化。研究人员将δ¹⁵N与10年滞后的Quelccaya冰芯δ¹⁸O及Cerro Llamoca泥炭花粉（Poaceae）降水代用指标比较，使用Monte Carlo模拟、Pearson相关和GAM。在全安第斯LIP（n=841）和南高地子集（n=159）中，δ¹⁵N与气候代用指标显著正相关（p<0.0001）；但在纳斯卡高地内部无显著关系（δ¹⁸O p=0.81；花粉p=0.308）。结论：气候可解释区域变异，但不能解释纳斯卡持续高值。
3.2 驱动因素2：时间与人口统计学影响。将149例直接定年颅骨分LIP三期（1000–1200、1200–1300、1300–1450 CE），线性模型和Kruskal-Wallis检验显示各期δ¹⁵N无显著差异（χ2=2.1277，df=2，p=0.3451）。成人（均值13.4‰）与儿童（13.3‰）、男性（13.6‰）与女性（13.2‰）间无显著差异。结论：高值贯穿LIP且分布于全人群，非特定时期或人口亚群现象。
3.3 驱动因素3：膳食输入与本地基线效应。通过δ¹³C_collagen、δ¹³C_apatite（骨磷灰石碳同位素）、δ³⁴S与δ¹⁵N的线性模型及贝叶斯混合模型评估。δ¹⁵N与δ¹³C_apatite（p=0.170）、δ¹³C_collagen（p=0.667）、δ³⁴S（p=0.371）均无显著关联；低δ³⁴S不支持海洋鱼为主。混合模型显示膳食估计对同位素选择和基线构建高度敏感，仅用δ¹³C–δ¹⁵N会高估海洋输入，加入δ³⁴S后海洋贡献下降并转向陆生高δ¹⁵N来源。结论：人群以C₄导向的陆生膳食为主，施肥不能仅凭碳同位素排除，但海洋蛋白不是主要解释。
讨论总结：讨论指出，LIP持续冲突从根本上改变纳斯卡高地生计条件，限制流动和资源获取，增加食物生产与安全压力。高地农业海拔约2100–4300 m，产量不稳，传统上依赖经济多样化、流动和远距离交换缓冲风险；Wari和Tiwanaku崩溃后交换网络碎片化，设防聚落使人群更依赖周边可耕地和资源。集约耕作与骆驼科动物粪施肥可提高作物δ¹⁵N并传递至消费者；流动性下降又限制季节性短缺缓冲，反复或长期食物不安全导致分解代谢和内源蛋白动员，使骨胶原δ¹⁵N进一步富集。CO和PH在LIP较MH显著上升（CO由8.2%升至17.8%，PH由5.2%升至26.7%），且不随年龄或性别显著变化，支持生理应激在全人群中的负担，但这些病变为非特异性，不能单独证明食物不安全是原因。骨胶原重塑缓慢，因此δ¹⁵N更可能反映反复季节性/长期食物不安全而非单次急性饥饿。讨论也指出缺少纳斯卡高地本地动物、植物和土壤同位素基线，胶原周转率存在不确定性，未来需增量组织分析。结论翻译：纳斯卡高地LIP人群在δ¹⁵N富集的生计系统中消费以陆生、强烈C₄导向的膳食。低δ³⁴S值几乎不支持大量海洋蛋白消费，因此升高的δ¹⁵N主要应在地生食物生产与生理变化框架内理解。更多使用骆驼科动物粪作为肥料可能提高栽培食物的δ¹⁵N，并对纳斯卡高地人群与比较人群之间约3.5‰–4.4‰的差异有实质贡献，但现有本地基线数据无法精确量化施肥贡献。更广泛的考古与骨骼学背景解释了这些变化发生的原因：持续战争限制了流动，并限制了对长期用于缓冲食物生产波动的分散农田、牧场和交换网络的获取。对可及农业土地的更大依赖会促进集约化，包括增加施肥，同时增加对反复季节性或缺粮期食物短缺的脆弱性；此类短缺可能造成反复分解代谢。附近Ayacucho盆地报道的后Wari δ¹⁵N高值及施肥和食物可获得性降低的解释进一步支持这一解释。纳斯卡高地持续升高的δ¹⁵N不能归因于单一过程，而反映了LIP持续冲突伴随的生计总体重组。综合同位素、考古和骨骼学证据，研究记录了一个在土地和资源获取日益受限条件下适应、并面临更大食物安全维持困难的人群。