“餐桌”上的科技考古
2023-10-15侯亮亮
炭化稻谷
让古人、遗迹及遗物“说话”的局限性
如果埋藏条件足够好,人类的遗体或遗骸可以较完整地保存下来。通过研究这些人類遗体或遗骸,可以让古人“开口讲话”,“告诉”我们他们的食物结构和与食物相关的信息,从而复原古代社会生活。
例如,在马王堆汉墓(位于湖南省长沙市)中,考古工作者不仅发现了大枣、梅子、杨梅、藕片等食物遗存,而且在辛追夫人(马王堆一号墓的主人)的胃中还发现了甜瓜籽。于是,研究人员推测,辛追夫人死于农历五月瓜熟的季节。
但是,只有极干、饱水或极寒的环境才易于保存食物遗存。也就是说,有些不易保存的食物遗存,可能会被误认为在先民食物结构中不占主要地位,从而被低估;反之,有些食物遗存易于保存,可能会被认为是古人的主要食物来源,从而被高估。
同理,遗迹、遗物的发现也有其局限性,据此还原和重建古人的食物结构也可能有错误或片面性。于是,考古学家将目光转向了新的方法——人骨稳定同位素研究。
“我即我食”
人骨稳定同位素研究,指的是人骨中的碳、氮稳定同位素比值能够直接且真实地反映古人生前的食物结构,即“我即我食”——人摄入的食物会在其自身的骨骼、牙齿、头发及指甲等身体组织中留下同位素印记,而这些同位素数据蕴含着人摄入食物的真实信息。
马王堆一号墓内出土的封土、白膏泥、夯土、木炭
稳定同位素指的是,某种元素中不发生或极不易发生放射性衰变的同位素。根据光合作用途径的不同,陆生绿色植物可分为碳三植物、碳四植物和景天酸代谢植物(详见《知识就是力量》2023年9月刊)。其中,碳三植物、碳四植物与人类生产生活关系密切。
碳三植物、碳四植物、景天酸代谢植物对比
水稻、小麦、豆类及大多数草本植物等属于碳三植物,具有较低的碳稳定同位素值,平均值为-26.5‰;粟、黍、玉米等属于碳四植物,具有较高的碳稳定同位素值,平均值为-12.5‰。当这些植物被人食用后,这种差异将贯穿整个食物链。植物中的碳经过人的消化、吸收会转化为骨胶原中的碳。在这个过程中,碳稳定同位素的值将发生约5‰的富集。
例如,研究人员曾从屯留余吾墓地(山西省考古研究所于2007年1~5月发掘的战国、两汉时期的墓地)选取了21例人骨进行人骨稳定同位素研究。其中,战国时期人骨6例、西汉时期人骨2例、东汉时期人骨13例。结果显示,战国至两汉时期的先民主要以粟、黍等碳四植物为食,但增加了小麦等碳三植物。这说明这一时期当地先民已经开始食用外来农作物了。
人骨稳定同位素研究作为科技考古的重要组成部分,让我们逐步洞悉了古人的生产生活状况。相信随着科学技术的发展,我们一定能够实现“透物见人”“穿越古今”,进而把古人的智慧告诉今人。
可用于土壤、植物等固体样品中碳、氮同位素比值及含量测定的仪器(拍摄于复旦大学)(供图/侯亮亮)
知识拓展 用氮确定食物链
与碳稳定同位素值主要反映食物来源(包括植物或动物)不同,氮稳定同位素值在营养级间传递时存在明显的富集现象,即食物链的营养级每上升一级,氮稳定同位素值将富集3‰~5‰。因此,氮稳定同位素值常被用来确定动物在食物链中的地位。