早期人类环境背景：肯尼亚西部Nyayanga最早Oldowan文化的多代理古环境重建

《Quaternary Science Reviews》：Contextualising early hominin environments: A multi-proxy palaeoenvironmental reconstruction of the earliest Oldowan at Nyayanga, western Kenya

　　

研究人员调查了肯尼亚Nyayanga奥杜威（Oldowan）人科遗址（约3–2.6 Ma）的环境背景。沉积学和地球化学分析显示了一个随时间趋于稳定的、不断变化的镶嵌环境。证据表明河流活动波动，伴随间歇性增强的土壤发育和风成沉积。在季节性水源充沛的环境中，C₄植被信号强烈主导C₃信号。

理解古人类进化的环境背景是古人类学研究的核心问题之一。奥杜威（Oldowan）技术约在2.6–2.9 Ma出现，标志着石器制作能力的重要革新。然而，东非在2.6–3.0 Ma期间的陆地古环境重建记录稀少，且多依赖远处湖相钻芯或大型哺乳动物化石的间接证据。多代理研究方法能够整合沉积学、植硅体和同位素等手段，在局地尺度上重建环境信号，从而为早期人类的石器使用与生存行为提供直接生态背景。Nyayanga遗址位于肯尼亚西部Homa半岛，出土了时代为3.05–2.595 Ma的早期奥杜威石器和副人（Paranthropus）臼齿，是研究该时期人类行为与环境关系的关键地点。研究人员对该遗址NY-1至NY-3地层开展多代理古环境重建，以揭示沉积动力学、植被结构和气候条件及其驱动因素，进而理解早期奥杜威技术出现时的环境背景。

研究表明，Nyayanga的沉积环境为冲积平原，随时间趋于稳定；植被以C₄草本植物为主，C₃木质植被稀少但持续存在；气候具有中度季节性且水分充足。这些结果为已知最早的奥杜威石器使用提供了直接的生态背景，并表明早期人类可能在相对开放但水源充沛的镶嵌环境中持续利用动植物资源。

在技术方法上，研究人员基于Nyayanga遗址的8个地质探槽（GT1–GT3、GT5–GT9）采集了206个沉积物样品，采用激光粒度仪获得粒度分布，并以端元混合分析（EMMA）分离出三个沉积端元。对68个样品进行植硅体提取、鉴定和统计，以恢复植被组成。同时整合先前发表的古土壤碳酸盐碳同位素（δ¹³C）数据，利用东非木质覆盖模型（EAWCM）估算木质覆盖度；对NY-1中出土的3件三趾马属（Eurygnathohippus）磨牙（含本研究新分析的上臼齿NY15-40和下臼齿NY15-29，以及先前报道的NY07样本）进行牙釉质序列氧同位素（δ¹⁸O）分析，并通过阻尼因子校正后估算降水季节性。化石标本保存于肯尼亚国家博物馆。

研究结果主要围绕以下三部分展开。首先，在“定义端元以量化粒度分布”方面，通过EMMA选定了三端元模型（r²=0.952，端元间线性相关性低，角度偏差θ=9.759）。EM1为分选差的粉砂质黏土，常与再搬运碳酸盐砾石伴生，代表偶发性、高黏度的超浓缩流沉积；EM2为对称的粉砂，与成壤碳酸盐结核相关，代表沉积间歇期稳定地表的低能沉积；EM3为粗粉砂至细砂，具层理和侵蚀构造，代表无限制河流的间歇性活动。

其次，“沉积单元与植硅体”显示，NY-1（约3.05–2.60 Ma）自下而上划分为NY-1A至NY-1E五个亚单元。下部以超浓缩流与稳定期交替为特征，发育侵蚀基底和块状结构；中部（NY-1C）转为更湿润的间歇性无限制水流，沉积物中出现侵蚀接触；上部（NY-1D、NY-1E）环境稳定性增加，成壤碳酸盐发育。植硅体资料显示NY-1期景观以开阔灌丛草地为主，树木、灌木和莎草比例低（约15%或更低）。NY-2以强烈成壤改造的红色-棕色黏质粉砂为主，夹砂质透镜体，同样分为五个亚单元（NY-2A至NY-2E）。该期环境以低能沉积和间歇性无限制水流为主，土壤成熟度逐渐增加，其中NY-2E为一层蚀变火山灰。植硅体以广适型为主，草类和灌木比例变化不大，整体为灌丛草地。NY-3以块状棕色粉砂和成壤碳酸盐为特征，部分碳酸盐聚集形成胶结层，EM2和EM3为主要端元，表明稳定期与无限制水流交替。植硅体中广适型占优，草类约占30%，树木和莎草低于10%，植被为开放草地或草地灌丛。

第三，“同位素结果与解释”表明，古土壤碳酸盐δ¹³C估算的木质覆盖在NY-1为约40%–60%（对应草地林地/灌木地、林地/灌木地），NY-2和NY-4降至低于40%（对应草地和树木草原）。基于东非特定模型（EAWCM）的估计比基于全球模型高9–13%，但在模型误差范围内一致。NY-1至NY-3的古土壤碳酸盐δ¹⁸O没有显著差异，表明影响土壤碳酸盐氧同位素的蒸发和水分来源相对稳定。化石马科牙齿序列氧同位素分析显示，3个Eurygnathohippus个体牙釉质内部δ¹⁸O平均变化范围为2.2‰，经阻尼因子校正后对应降水年δ¹⁸O变化范围约4‰，与现代东非季节性降水幅度相符，也与Kanjera South和Olduvai等早更新世遗址的研究结果类似。牙釉质δ¹³C一致表明这些马科动物维持C₄食性。

讨论部分将Nyayanga的沉积序列解释为Homa山西侧冲积扇/平原环境的产物。初始阶段的高浓度超浓缩流倾向于埋藏下伏沉积而非侵蚀，后期随着冲积扇活跃带迁移或气候变化，高能超浓缩流消失，低能无限制河流、风成沉积和成壤作用逐渐增强。早期人类活动主要集中于NY-1中上部（NY-1C至NY-1D），对应环境由湿润向稳定转变的时段。古气候重建支持该区域为中度季节性、水分充沛的环境，C₄草本在植被和食性中占优势，但C₃木质植物资源的存在，如长鼻类（Deinotherium）、犀牛、长颈鹿等C₃食叶动物的出现，指示了局地镶嵌景观。环境变化的驱动因素包括区域构造抬升、裂谷作用造成的基准面变化以及气候变化，但古土壤碳酸盐δ¹⁸O无明显变化，表明降水强度或水分来源可能并非控制草地扩张的唯一因素。

研究结论可概括为：Nyayanga的NY-1至NY-3三个沉积单元记录了2.6–3.0 Ma间的冲积平原环境。最初沉积以偶发性超浓缩流为主，能够搬运砾石级沉积物，但以埋藏而非侵蚀下伏地层为特征；其后高能超浓缩流逐渐消失，成壤作用和次生沉积（河流漫流、风成沉积）频率增加，至NY-3时期景观相对稳定且土壤成熟。这些变化可能由冲积平原活跃带迁移或干旱化引起。气候以中度季节性和水分充足为特征；景观保持开放，植被在灌丛草地和草地灌丛地之间波动，树木和莎草稀少。尽管环境存在微小波动，人类活动证据贯穿整个序列，表明奥杜威技术的行为灵活性使早期人类能够持续利用当地资源。未来研究将进一步关注上新世-更新世界面上人类和其他哺乳动物对环境变化的响应。