Виробництво березового дьогтю не доводить складності поведінки неандертальців PNAS

Відредаговано Річардом Г. Клейном, Стенфордський університет, Стенфорд, Каліфорнія, та затверджено 25 липня 2019 року (отримано для огляду 28 червня 2019 року)

Значимість

Ми знайшли раніше невідомий спосіб отримання березового дьогтю. Замість створення пізнавальних вимогливих конструкцій (під землею або в контейнерах), цей метод полягає у простому спалюванні кори поблизу бруківки у вогнищі. Смола осідає на камені і її можна зішкребти для використання. Такий підхід до інтерпретації раннього дьогтю розгадує таємницю пов'язаної та досі незрозумілої ранньої технічної складності та забезпечує "відкритий" шлях до однієї з найдавніших піротехнологій. Ці результати мають значення для нашого тлумачення березового дьогтю в археологічних записах: Березовий дьоготь лише з ранніх археологічних контекстів вже не може свідчити про наявність сучасного пізнання та/або культурної поведінки в неандертальців.

Анотація

Результати

Ми проводили систематичні експерименти, використовуючи умови, що відбуваються під відкритим небом. Спочатку ми перевірили, чи утворюється смола під час горіння, коли береза все ще прикріплена до деревини в пористому просторі між корою та стеблом - коли гілки освітлені лише частково або коли відокремлена кора розміщена на вуглинках. У цих умовах не спостерігалося утворення смоли, підкреслюючи, що березовий дьоготь не є побічним продуктом вогнищ березового дерева під відкритим небом.

Потім ми перевірили, чи утворюватиметься дьоготь при спалюванні кори берези (Betula pendula) поодинці, тобто відірвавшись від деревини. Ця ситуація, ймовірно, була частою в минулому, оскільки береста - це 1) природний трут (19) (добре горить, навіть коли мокрий) і 2) легко збирається як з дерев, так і (ще простіше) з лісових покривів, де береста залишається впізнаваною та корисною протягом деякого часу після того, як дерев’яне ядро вже згнило.

Спалення березової кори на кам'яній поверхні не дало впізнаваної кількості смоли. Потім ми спалили кору берези збоку від каменю, тобто поруч із твердою поверхнею, що підвертається. У цій ситуації на межі поділу між каменем та полум’ям утворився чорний блискучий осад (під час послідовних пробіжок ми використовували різноманітну річкову бруківку з рівними поверхнями, включаючи кварц, вапняк та мул). Спалювання берези біля таких каменів, швидше за все, часто траплялося в минулому, а також ми отримали подібні результати, використовуючи кісточку замість каменю. Прилипаюча речовина відразу була липкою на дотик і залишалася липкою при зіскрібку з теплої поверхні. З цього ми робимо висновок, що наша перша мета вже була досягнута: виробництво смоли може бути випадковим і навіть вірогідним результатом повсякденної діяльності для будь-якої групи, що розводить пожежі березою.

З цього спостереження ми створили мінімально складний протокол, який накопичуватиме липкий матеріал під час численних спалювальних подій. Кожна подія повторювала основну техніку, тобто шматочок берести (який, природно, котиться) запалювали і спалювали біля річкової бруківки (полум'я палаючої кори вимірювали при 600 до 700 ° C за допомогою термопари). Бруківка була покладена на землю, щоб отримати рівну, округлу поверхню, злегка нависаючу над палаючою корою, у нашому випадку утворюючи кути між ∼60 ° і ∼80 ° з землею (рис. 1 A і B). Повторивши цю процедуру спалення 2 або 3 рази, камінь піднімали, а (чорний і липкий) матеріал (надалі смола) вискоблювали з бруківки за допомогою кам'яного інструменту (невелика пластівця, виготовлена самостійно, вміння, яке можна взяти для неандертальців) перед повторенням процесу (рис. 1С).

Експериментальне виготовлення березового дьогтю методом конденсації. (А) Схематичне креслення експериментальної установки: бруківка (1) з похилою поверхнею, що нависає над шматком березової кори (2), використовується як опора для конденсації березового дьогтю безпосередньо над палаючою корою (3). (B) Фотографія, зроблена під час експериментів із використанням установки, показаної в A. (C) Фотографія поверхні бруківки, де можна зішкребти смолу, та кам’яного інструменту, який використовується для вишкрібання. (D) Фото шматочка смоли 0,62 г, виробленого за один 3-годинний сеанс (включаючи збір кори).

Можна отримати смолу з корою, зрізаною з живих дерев берези та/або мертвою корою, зібраною з лісового покриву. Для оцінки продуктивності останнього методу з точки зору виходу смоли ми зібрали мертву кору берези (оскільки її легше накопичувати, ніж свіжу кору) з 20-метрової трансекти шириною 4 м у березовому лісі (загальна кількість площа 80 м 2). Це дало 600 г мертвої кори за час збору 27 хв. При спалюванні методом конденсації кожні 100 г мертвої кори утворювали 0,18 г смоли (в середньому за 3 вимірюваннями: 0,11, 0,08 та 0,13 г смоли з 57,7, 59,5 та 60,2 г кори відповідно). В іншому експерименті ми отримували 0,1 г смоли з мертвої кори приблизно кожні 25 хв, використовуючи одночасно 1 бруківку (загалом за цей експеримент було зроблено 0,62 г; див. Рис. 1D). Хоча вихід смоли за допомогою нашої методики конденсації в 5 1/2 рази нижчий, ніж при використанні техніки спалення кори під попелом і вуглинками - можливо "найпростіший" з більш складних методів відновлення (2) - він тим не менше виробляється корисна кількість смоли (див. також нижче) за порівнянний проміжок часу. (Виготовлення смоли методом конденсації було знято, і це можна побачити у фільмі S1.)

Для оцінки фактичної придатності нашого методу конденсації для виробництва смоли (і кількості, що виробляється в розумні часові рамки), ми використали наш смолу для виймання балтійської кремінної пластівці та провели 2 експерименти з використанням інструменту, спочатку в контрольованому, за допомогою роботи встановлення (вишкрібання деревини) (рис. 2А) і, згодом, в актуалістичному (знешкодження кісток) (рис. 2Б). Для цих експериментів ми використали 0,6 г чистого (не змішаного) дьогтю, отриманого методом конденсації (накопиченого за один 3-годинний сеанс, включаючи час збору сировини). Компоненти хафтингу складалися з кам'яного долота, вставленого та закріпленого березовим дьогтем (нагрітого полум’ям і закапаного на вал) у дерев’яний циліндр (діаметром 31,5 мм, довжиною 75 мм) із прорізом глибиною 12 мм на 1 кінець (ширина 7 мм).

Аналіз березового дьогтю, отриманого методом конденсації. (A) експериментальна установка з використанням роботової руки для вишкрібання деревини в контрольованих умовах. (B) Актуалістичний експеримент дефлешінгу з використанням того самого інструменту, що зроблений так, як і в A. (C) Три фотографії, зроблені одним зразком у різні моменти під час випробування на зсув на колінах, (зліва) 93,3 МПа до пластичної деформації смоли; (Середній) 90,7 МПа на початку пластичної деформації; і (праворуч) після виходу смоли з ладу. (D) Хроматограма смоли, виготовлена за допомогою конденсаційної техніки, що показує біомаркери та маркери термічної обробки: 1 = лупа-2,20 (29) -дієн; 2 = α-бетулін I; 3 = лупа-2,20 (29) -дієн-28-ол; 4 = люпеол; 5 = бетулін. RT, час утримання.