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Jun 25, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 11747 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Schleifsteine ​​und geschliffene Steingeräte sind wichtige technologische Innovationen in der späteren menschlichen Evolution und ermöglichen die Nutzung und Verwendung neuer pflanzlicher Nahrungsmittel, neuartiger Werkzeuge (z. B. Knochenspitzen und geschliffene Äxte) und gemahlener Pigmente. Bei Ausgrabungen am Standort Madjedbebe wurden Australiens (wenn nicht sogar eine der weltweit) größten und längsten Aufzeichnungen über Schleifsteine ​​aus dem Pleistozän gefunden, die sich über die letzten 65.000 Jahre (ka) erstrecken. Mikroskopische und chemische Analysen zeigen, dass die Schleifsteinanordnung von Madjedbebe die frühesten bekannten Beweise für das Mahlen von Samen und die intensive Nutzung von Pflanzen, die früheste bekannte Produktion und Verwendung von kantengeschliffenen Steinbeilen (auch Äxte genannt) und die früheste intensive Nutzung von gemahlenen Ockerpigmenten aufweist in Sahul (der pleistozänen Landmasse Australiens und Neuguineas). Die Schleifstein-Assemblage von Madjedbebe enthüllt wirtschaftliche, technologische und symbolische Innovationen, die beispielhaft für die phänotypische Plastizität des Homo sapiens sind, der sich von Afrika nach Sahul ausbreitet.

Schleifsteine ​​und andere Bodengeräte sind ein grundlegender Bestandteil der menschlichen Technologiepalette, die erstmals vor mindestens 780.000 Jahren in der Levante, in Afrika und in Europa entstand1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 ,11,12,13. Mit diesen Geräten konnten nahrhafte, hartschalige, stärke- und faserhaltige Lebensmittel genießbar und leicht verdaulich gemacht werden. Neben dem Kochen waren Mahlsteine ​​besonders wichtig, um zähe Lebensmittel für Kleinkinder und ältere Menschen genießbarer zu machen. Es wird vermutet, dass Schleifsteine ​​eine Schlüsselrolle bei der Ausbeutung der trockenen und halbtrockenen Zonen Australiens gespielt haben, wo Grassamen, hart umhüllte Samen und pulverisierte Tiere einen wichtigen Bestandteil der Ernährung der Aborigines im späten Holozän bildeten14,15,16,17, 18,19,20,21,22,23,24,25,26,27. Schleifsteine ​​spielten auch eine Schlüsselrolle bei der Pigmentherstellung sowie bei der Herstellung und Verwendung von gemahlenen Steinbeilen in vielen Teilen Australiens und Neuguineas28,29,30,31. Australische Standortberichte dokumentieren selten eine große Anzahl von Schleifsteinen (einschließlich amorpher Fragmente und formaler Schleifsteintypen), mit Ausnahme des späten Holozäns32; und nur wenige Artefakte wurden einer Gebrauchsspuren- und Rückstandsanalyse unterzogen. Beispielsweise listet eine Übersicht über Saatgutmahlgeräte insgesamt 468 Mahlsteine ​​von 14 Standorten auf, mit einer Spanne von 1–89 pro Standort33,34. Die meisten Schleifsteine ​​und alle 73 formalen Artefakte, die als „Samenmühlen“ klassifiziert sind, stammen aus dem Holozän34.

An einem anderen Fundort, Nauwalabila, der ebenfalls in der Kakadu-Region liegt, gibt es möglicherweise Schleifsteine ​​mit einem vergleichbaren Alter (53,4 ± 5,4 ka und 60,3 ± 6,7 ka35) wie Madjedbebe, aber die gemeldete Ansammlung ist klein (n = 4336,37), die Schleifsteine Steine ​​wurden nicht analysiert und das Alter ist umstritten38.

Jüngste Ausgrabungen in Madjedbebe (Abb. 1a)39, einem Felsschutz im Mirarr Country im Norden Australiens, haben das Alter der Verwendung von Schleifsteinen in Australien erweitert. Hier berichten wir über die Funktion von 104 Schleifsteinen mit makroskopischen Gebrauchsspuren, die bis 2020–1 für mikroskopische Untersuchungen zur Verfügung standen. Mit neueren Zählungen kleinerer Fragmente aus Massen- und 3-mm-Siebsedimenten schätzen wir insgesamt 563 Schleifsteine ​​(einschließlich Fragmente) von der Stätte, die sich über die gesamte Zeit menschlicher Besiedlung erstreckt (Tabelle 1). An 104 dieser Schleifsteine ​​(18,5 % des gesamten Schleifsteinbestands) wurden Funktionsanalysen (mikroskopische Abnutzungs-, Rückstands- und biochemische Analysen) durchgeführt, darunter 29 Artefakte aus der frühesten Besiedlungsphase (Phase 2), datiert zwischen 68,7 und 50,4 ka und zwei Artefakte aus unsicherem (wahrscheinlich spätholozänem) Kontext. Diese mikroskopischen und chemischen Analysen liefern bedeutende neue Erkenntnisse über die Ernährung, Technologie und Symbolik der ersten menschlichen Kolonisten von Sahul.

Standort von Madjedbebe, Standortaufteilung und Verteilung der Schleifsteine. (a) Standort der Website. Der Meeresspiegel wird bei −80 m BSL angezeigt, was MIS 3 entspricht; (b) Foto des Madjedbebe- und Djuwamba-Massivs aus dem Norden. Die blaue Plane zeigt den Ort der Ausgrabung an der Felsschutzwand an (Foto mit freundlicher Genehmigung von Tiina Manne); (c) Rasterplan des Geländes mit den Ausgrabungsflächen von 1973 (B3), 1989 (B4-5), 2012 (B1-E4) und 2015 (B5-C6) und der Lage der Rückwand; (d) Häufigkeitsverteilung von Schleifsteinen und exotischen Rohstoffen nach Tiefe. Die Ansammlung ist in Vorder- (Reihe 5–6) und Rückseite (Reihe 1–3) unterteilt, um der 5°-Neigung in der Stratigraphie von hinten nach vorne Rechnung zu tragen; (e) Lage der 3D-gezeichneten Schleifsteine ​​in Madjedbebe, farblich nach Phase kodiert. Graue Punkte stellen Lithika, gemahlenen Ocker und andere Artefakte dar. Reihe 1 ist der Rückwand des Felsschutzes am nächsten und Reihe 5 und 6 liegen außerhalb der Tropfleitung. Die Zeilen 4 und 5 zeigen weniger geplottete Artefakte, da B4 und ein Teil von B5 1989 ausgegraben wurden und Artefakte nicht vor Ort geplottet wurden.

Madjedbebe ist ein Felsschutz am Fuße eines abgelegenen Massivs neben dem westlichen Arnhemland-Plateau im Mirarr Country in der Alligator Rivers-Region des Northern Territory (Abb. 1a und b). Zwanzig 1 × 1 m große Quadrate wurden zwischen 1979 und 2015 bis zu einer maximalen Tiefe von 4 m ausgegraben32,39,40 (Abb. 1c), mit den dreidimensionalen Koordinaten von ~ 11.000 Artefakten und anderen archäologischen Merkmalen (Feuerstellen, Bestattungen und Gruben). wurden aufgezeichnet. Makrobotanische Überreste wurden durch Flotation geborgen, und für den Standort wurde eine Reihe von 26 AMS-Radiokohlenstoff- (14C) und 52 optisch stimulierten Lumineszenzaltern (OSL) ermittelt (eine Zusammenfassung der veröffentlichten Standortchronologie finden Sie in Abschnitt 1 mit ergänzendem Material). Es wurden sieben Artefaktphasen identifiziert, wobei die Phasen 2–7 mit menschlicher Besetzung verbunden waren (Tabelle 1). Trampling-Experimente41 und geoarchäologische Analysen1 der organischen und anorganischen Bestandteile der Lagerstätte lassen darauf schließen, dass es nach der Ablagerung nur geringfügige Störungen am Standort gegeben hat und es keine Hinweise auf eine umfassende Überarbeitung der Lagerstätte durch Termiten gibt42,43,44 (siehe Ergänzung). Materialabschnitt 1).

Artefakte treten in drei dichten Bändern in den Phasen 2, 4, 6 und 7 auf, wobei in den dazwischen liegenden Phasen weniger Artefakte auftreten39. Über die Phasen hinweg kommt es zu Veränderungen in der Rohstoffnutzung, der Steinbearbeitungstechnologie und den klimatischen Bedingungen. Für jede Phase wurden ein Start- und ein Endalter mithilfe eines Bayes'schen Modellierungsansatzes bestimmt, der alle OSL-Alterschätzungen umfasste39. Die durchgehend verwendeten Altersgruppen und Altersbereiche basieren auf diesen Schätzungen des Anfangs- und Endalters und ihren rein zufälligen Fehlern mit einer Wahrscheinlichkeit von 95,4 %39). Phase 1 (> 65,4 ka) stellt die Ansammlung einer Sandschicht während des Meeresisotopenstadiums (MIS) 5 dar, die eine geringe Dichte an Steinartefakten nahe dem oberen Ende der Phase enthält. Phase 2 (68,7–50,4 ka, MIS 4 und erstreckt sich bis MIS 3) ist mit einem kühlen, trockenen Klima verbunden, wobei der Meeresspiegel etwa 50 m unter dem heutigen Meeresspiegel (bmsl) lag, als Madjedbebe etwa 300 km von der nächsten Küste entfernt war45. In Phase 2 kommt es zu einer großen und dichten Ansammlung von Steinartefakten (n = < 10.000), die reich an exotischen Rohstoffen sind, einschließlich Steinspitzen, dünner werdenden Flocken und zentripetaler Kerntechnologie (Abb. 1d). Zu den exotischen Rohstoffen gehören Hornstein, Silcrete, Dolerit, Hornfels und Tuff, von denen keiner bekanntermaßen näher als 25 km vom Standort entfernt vorkommt, der in einem Ausreißer aus proterozoischem Kombolgie-Sandstein vom Arnhemland-Plateau liegt. Phase 3 (54,0–26,0 ka, MIS 3 und bis in MIS 2 reichend) fällt in einen Zeitraum, der durch ein wechselndes und feuchteres Klima mit höheren Meeresspiegeln und einem stärkeren Monsun ab ca. 50 ka gekennzeichnet ist46,47. Flockensteinartefakte aus exotischen Rohstoffen sind in dieser Phase ungewöhnlich. Phase 4 (28,9–12,2 ka, MIS 2) entspricht trockenen Bedingungen des letzten glazialen Maximums (LGM), wobei der Meeresspiegel auf – 120 m über NN sinkt48. Während Phase 4 wird ein deutlicher Anstieg des Abfalls von Steinartefakten dokumentiert, zusammen mit einem erhöhten Import exotischer Rohstoffe und einem Höhepunkt der bipolaren Technologie. Die Phasen 5–7 sind holozäne Einheiten. Phase 5 (10,5–7,1 ka, MIS 1) fällt mit einer Periode schnellen Anstiegs des Meeresspiegels und der Etablierung eines feuchteren Klimas entsprechend dem holozänen Klimaoptimum zusammen und ist mit einer geringen Artefaktdichte und einem geringen Vorkommen exotischer Steinflocken verbunden. Die Chronologie der Phasen 6 und 7 wird durch das OSL-Bayes'sche Altersmodell für den Standort nur unzureichend eingeschränkt. Die Altersspannen basieren stattdessen auf dem Bereich der kalibrierten 14C- und OSL-Alter für jede der Phasen. In Phase 6 (9,1–5,8 ka) kommt es zu einer Fortsetzung der feuchteren Bedingungen mit der Etablierung von Mündungsbedingungen in der Nähe des Standorts, was sich in der Anwesenheit eines großen Muschelhaufens widerspiegelt, in dem Mangrovenarten dominieren. Die Artefaktdichte erreicht erneut ihren Höhepunkt, da zu diesem Zeitpunkt bifazial abgeblätterte Steinspitzen und Knochenspitzentechnologie auftreten und dünner werdende Abplatzungen im Zusammenhang mit invasiver Retusche wieder auftreten. Die jüngste Besatzungsphase, Phase 7 (4,7–0,0 ka), entspricht einem trockeneren und variableren Klima mit einer Periode intensiverer El Niño-Südoszillations-Klimabedingungen und variableren und geringeren Niederschlägen. Die bifaziale Punkttechnologie ist derzeit am weitesten verbreitet. Ab etwa 3,3 ka geht das Tiefland des Alligators Rivers von Mündungs- zu Süßwasser-Vegetationsgemeinschaften über, was in den letzten 1 ka 39,49 in der Bildung der Süßwasser-Feuchtgebiete der Magela Creek-Auen innerhalb von 1 km Entfernung vom Standort gipfelte39,49.

Schleifsteine ​​(einschließlich Fragmente und vollständige Geräte) sind in den Phasen 2–7 in unterschiedlicher Häufigkeit vorhanden (Tabelle 1). Die Schleifsteinhäufigkeit erreicht ihren Höhepunkt in den trockeneren Phasen 2, 4 und 7 (Tabelle 1, Abb. 1d), vermutlich weil sich die Pflanzenkomponente der Futterwirtschaft verlagerte und in trockeneren Zeiten, in denen höherwertige Lebensmittel weniger verfügbar waren, Ressourcen mit niedrigerem Rang einbezog50. Die meisten in situ Schleifsteine ​​wurden direkt außerhalb der Tropfleitung (Reihen 5 und 6 im Ausgrabungsraster) oder an der Felsschutzwand (Reihen 1 und 2) gefunden (Abb. 1e).

Wir verwendeten sowohl qualitative als auch quantitative Methoden, um die Funktion(en) von 104 aus Madjedbebe geborgenen Schleifsteinen zu identifizieren und Morphologie, Gebrauchsspuren und Rückstandsspuren zu untersuchen.

Die in dieser Studie analysierte Probe von 104 Schleifsteinen wies ein breites Spektrum an Formen, Oberflächenprofilen und makroskopischer Abnutzung auf, die auf eine Reihe spezialisierter Aktivitäten hinweisen (Abb. 2). Obwohl 76,0 % der analysierten Schleifsteine ​​als kleine, tafelförmige Fragmente (n = 79 mit einer mittleren Masse von 143 g) gefunden wurden, behielten viele ausreichende Merkmale in der groben Morphologie bei, um ihre Funktionsklasse anzuzeigen (d. h. oberer Stein, unterer Stein, Feilen). Stein, siehe ergänzendes Material Abschnitt 2). Unter den Fragmenten und vollständigen Geräten wurden auch formelle Schleifsteinklassen erkannt, darunter Mörser, Mühlsteine, Topsteine, Stampfer und Wetzsteine51 (Ergänzungsmaterial, Abschnitt 2). Fast alle Schleifsteine ​​bestanden aus fein- bis mittelkörnigem lokalem oder exotischem Sandstein (n = 94, 90,4 %) (Ergänzungsmaterial, Tabelle S1).

3D-Scans von Schleifsteinen aus Madjedbebe. (a) GS32, C2-C3/37, Phase 2, Mörtel; (b) GS20, E1/27, Phase 4, Ablagestein; (c) UPGS26, C3/35, Phase 3, schlagendes Steinfragment; (d) GS73, B5/52, Phase 2, Mühlsteinfragment; (e) GS79, B6/54, Phase 2, Schleifstein. (f) L49, C2/5, Phase 7, Oberhandstein; (g) L52, C3/5, Phase 7, Oberhandstein; (h) GS36, C1/35, Phase 2, tafelförmiges Fragment; (i) GS50, C4/45, Phase 2, tafelförmiges Fragment. Die Maßstabsbalken sind 2 cm groß.

Auf den meisten Schleifsteinen (76 der 104 analysierten Steine, 73 %) wurde eine einzige geschliffene Oberfläche festgestellt, die im Allgemeinen einen flachen oder, seltener, konvexen Querschnitt aufwies. Achtundzwanzig Artefakte (~ 27 %) wiesen zwei oder mehr Bodenoberflächen auf, sodass sich unter den 104 analysierten Artefakten insgesamt 134 Bodenoberflächen befanden (Ergänzungsmaterial, Tabelle S1). Um festzustellen, ob die Steine ​​als obere (aktive), untere (passive) oder Feilsteine ​​(passive) verwendet wurden, haben wir den Querschnitt der Bodenoberflächen (z. B. konvex, konkav, flach, wellig), die Größe (Länge) erfasst , Breite und Höhe) der Steine ​​und die Stellen des Schleifverschleißes (Ergänzungsmaterial Abschnitt 2).

Fünfzig Artefakte (~ 48 %) wurden als gekoppelte Steine ​​klassifiziert – Schleifsteine, die paarweise entweder als obere oder untere Steine ​​zur Verarbeitung eines Zwischenmaterials verwendet wurden. Dazu gehörten 25 obere Steine ​​(48 % der gekoppelten Steine, 24 % der analysierten Schleifstein-Anordnung), 17 untere Steine ​​(~ 34 % der gekoppelten Steine, 16 % der analysierten Schleifstein-Anordnung) und acht, die nicht sein konnten Die Steine ​​unterschieden sich in obere oder untere Steine, wiesen aber noch andere Spuren auf, die darauf hindeuteten, dass sie als gekoppelte Steine ​​verwendet wurden (z. B. Schleifverschleiß von Stein auf Stein, der unter dem Mikroskop dokumentiert wurde). Obere und untere Steine ​​unterschieden sich durch ihre Größe (die oberen Steine ​​waren normalerweise klein genug, um bequem in der Hand zu liegen) und den Querschnitt ihrer Bodenoberflächen.

Alle oberen Steine ​​wiesen mindestens eine oder mehrere konvexe Bodenflächen auf, während die unteren Steine ​​typischerweise flache oder wellige Bodenflächen (n = 12) oder, seltener, konkave Oberflächen oder Vertiefungen (n = 5) aufwiesen. Dazu gehörten drei Mörtelsteine ​​mit makroskopisch sichtbaren narbigen Vertiefungen (GS56, GS32 und GS75 aus Phase 4 bzw. 2) (Abb. 2a) und ein relativ großes Mühlsteinfragment (GS73 aus Phase 2) mit tiefen, teilweisen Rillen (Abb . 2d), ähnlich denen, die an australischen Saatgutmahlgeräten im trockenen Landesinneren dokumentiert wurden52. Es überrascht nicht, dass die oberen Steine ​​viel kleiner waren als die unteren Steine, von denen der größte eine Masse von 539 g hatte (L49, Abb. 2f), während einige der kompletten unteren Steine ​​bis zu 8 kg wogen.

Weitere 32 Artefakte (~ 31 % der gesamten analysierten Schleifsteinanordnung) wurden als Feilsteine ​​klassifiziert – Schleifsteine, die als einzelne Steinfeilen zum Bearbeiten und Formen des bearbeiteten Materials verwendet wurden und im Allgemeinen einen flachen (n = 25) Schliff aufwiesen Oberflächen. Sieben dieser Artefakte wiesen auch Abnutzungserscheinungen auf, die auf ihre Verwendung als gekoppelte Steine ​​zurückzuführen waren, was darauf hindeutet, dass es sich bei diesen Geräten entweder um Multifunktionswerkzeuge handelte oder sie opportunistisch für mehrere Aufgaben verwendet wurden.

Den verbleibenden 29 Artefakten konnte keine Funktionsklasse zugeordnet werden, da sie nicht genügend Merkmale aufwiesen, um sie sicher als gekoppelte Steine ​​oder Feilensteine ​​zu identifizieren. Spuren einer Oberflächenverjüngung (d. h. Lochfraß zum Aufrauen der Schleifoberfläche) waren nicht vorhanden, nur drei Artefakte wiesen makroskopisch sichtbare Lochfraßbildung aufgrund von Gebrauch und Herstellung auf (siehe oben). Nur bei zwei Artefakten (L49 und GS 79 aus den Phasen 7 und 2) wurden negative Flockenentfernungen von der Oberfläche/dem Umfang dokumentiert, von denen eines vor der Verwendung absichtlich gespalten wurde (GS 79) (Abb. 2e, f).

Makroskopischer Schleifverschleiß wurde auf allen analysierten Schleifsteinen dokumentiert und umfasste geebnete, gewellte oder gepickelte Oberflächen bestehend aus geebneten oder abgerundeten Körnern, Oberflächenstreifen und sichtbaren Grübchen oder Vertiefungen (Ergänzungstabelle S3) (Abb. 3, 4, 5). Dreiundfünfzig der 104 analysierten Artefakte wiesen Gebrauchsspuren auf, die mit der Verarbeitung einer oder mehrerer Materialarten (z. B. Pflanzen, Hämatit, Stein) in Einklang standen, was durch das Vorhandensein von Gebrauchspolitur, Streifen und anderen Kornmodifikationen angezeigt wurde. dokumentiert unter niedriger und hoher Vergrößerung (Ergänzungsmaterial Abschnitt 3; Ergänzungstabellen S2 und S3). Die verbleibenden 51 Artefakte wiesen Gebrauchsspuren auf, die darauf hindeuteten, dass sie für Schleif-/Stampfaktivitäten verwendet wurden, aber die Gebrauchsspuren waren kein Hinweis auf bearbeitetes Material.

Beispiele für Mahlsteine ​​aus Madjedbebe mit Gebrauchsspuren im Zusammenhang mit der Pflanzenverarbeitung/Samenmahlung aus den Phasen 7–2. Bei geringer Vergrößerung werden die höher gelegenen Quarzkörner auf der Oberfläche des Sandsteins eingeebnet und manchmal sind Streifen sichtbar. Bei starker Vergrößerung ist die Gebrauchspolitur sehr hell und auf den höher gelegenen Teil der relativ rauen Quarzkörner beschränkt, wodurch ein netzartiges Muster mit einer deutlichen Grenze zwischen den polierten und unpolierten Zonen entsteht, was auf die Verarbeitung einer härteren Pflanze hinweist Material wie Samen. In Fällen, in denen die Gebrauchspolitur bis in die unteren Vertiefungen der Körner reicht (z. B. b, c), schließen wir auf die Verarbeitung weicherer Pflanzenmaterialien. (a–c) Gebrauchsspuren auf L49 aus Phase 7; (d–f) Gebrauchsspuren auf GS2 aus Phase 6; (g–i) Gebrauchsspuren auf L52 aus Phase 6; (j–l) Gebrauchsspuren auf GS3 aus Phase 5; (m, o) Usewear auf GS16 aus Phase 4; (n, p) Usewear auf UPGS26 aus Phase 3; (q–s) Gebrauchsspuren am GS73 aus Phase 2; (t–v) Gebrauchsspuren auf GS39, Phase 2. Maßstabsbalken für Artefaktbilder sind 5 cm; Maßstabsbalken für Bilder mit geringer Vergrößerung variieren: (a, g) 5 mm; (m, n, q, t) 2 mm; (d, j) 1 mm; Die Maßstabsbalken für Bilder mit hoher Vergrößerung betragen 0,05 mm.

Beispiele für Stein- und Knochenfeilen aus Madjedbebe: UPGS39 aus Phase 7, UPGS21 aus Phase 4 und GS79 aus Phase 2. (a) ebene Oberfläche von UPGS 39; (b) Gebrauchspolitur auf den höher gelegenen Zonen der Steinmikrotopographie mit zahlreichen Streifen auf UPGS39; (c) Metallrückstände mit deutlicher Verschmierung und Richtungsabhängigkeit auf UPGS39; (d) eingeebnete Körner auf der Oberfläche von UPGS21; (e, f) gestreift (Pfeile) und wellenförmiger Gebrauchslack auf UPGS21; (g) mit Orange G gefärbtes Kollagengewebe aus der Pipettenextraktion, entnommen aus UPGS21; (h) organischer Rückstand vgl. Knochen auf UPGS21; (i) weißer Rückstand mit blauem Mineralsekret, vgl. Knochen und Vivianit, auf UPGS21; (j, k) Oberfläche von GS79 mit entfernten Körnern und Oberflächenstreifen/Kratzern; (l) Quarzkörnchen auf der Oberfläche von GS79. Beachten Sie, dass das Korn durch den Kontakt mit einem harten Material (z. B. Stein) gebrochen ist (Pfeil). Die Maßstabsbalken für Artefaktbilder betragen 5 cm; Maßstabsbalken für Bilder mit geringer Vergrößerung sind 1 mm; Maßstabsbalken für Bilder mit hoher Vergrößerung sind 0,05 mm Bild i. beträgt 0,02 mm.

Beispiele für Schleifsteine ​​aus Madjedbebe mit Gebrauchsspuren und Rückständen im Zusammenhang mit der Verarbeitung von rotem Pigment. Beachten Sie, dass die roten Mineralkörner in den unteren Vertiefungen der Steinmikrotopographie auftreten und bei einer wellenförmigen Gebrauchspolitur auftreten. (a–c) Gebrauchsspuren und rote Pigmentrückstände auf R66 aus Phase 6; (d–f) Gebrauchsspuren und rote Pigmentrückstände auf L813 aus Phase 5; (g–i) Gebrauchsspuren und rote Pigmentrückstände auf GS15 aus Phase 4; (j, l) Gebrauchsspuren und rote Pigmentrückstände auf UPGS25 aus Phase 3; (k, m) Gebrauchsspuren und rote Pigmentrückstände auf UPGS36 aus Phase 2; (n–p) Gebrauchsspuren und rote Pigmentrückstände auf GS41 aus Phase 2. Maßstabsbalken für Artefaktbilder sind 5 cm; Maßstabsbalken für Bilder mit geringer Vergrößerung sind 2 mm; Die Maßstabsbalken für Bilder mit hoher Vergrößerung betragen 0,05 mm.

Auf 40 Schleifsteinen (~ 38 %) aus allen Beschäftigungsphasen wurden Gebrauchsspuren festgestellt, die auf eine Pflanzenverarbeitung hinweisen oder darauf hinweisen (Ergänzungstabelle S3). Sechsundzwanzig Artefakte wiesen Gebrauchsspuren auf, die mit dem Mahlen von weicherem Pflanzenmaterial (z. B. Wurzeln, Blätter und unterirdische Speicherorgane) einhergingen und an einer netzartigen (netzartigen) Gebrauchspolitur erkennbar waren, die sich bis in die unteren mikrotopografischen Regionen der Körner erstreckte53,54 (z. B. Abb. 3; Ergänzungstabellen S2 und S3). Weitere 16 Artefakte wiesen Gebrauchsspuren auf, die für die Verarbeitung härterer Pflanzenmaterialien (z. B. Samen) typisch sind und durch das Auftreten einer hellen, gut entwickelten netzartigen Gebrauchspolitur gekennzeichnet sind, die auf die höchsten Punkte der Quarzkorn-Mikrotopographie beschränkt war (z. B. Abb. 3; Ergänzungstabellen S2 und S3). Seltener wiesen Artefakte Gebrauchsspuren auf, die mit der Verarbeitung von sowohl harten als auch weichen Pflanzenmaterialien einhergingen (n = 2, GS39 und L49, Abb. 3a–c; t–v).

An fünf Artefakten wurde ein mit dem Feilen von Steinen verbundener Gebrauchsverschleiß dokumentiert, der eine Oberflächennivellierung mit mikroskopisch eingeebneten Körnern, eine hohe Häufigkeit von Streifen und Mikronarben von Quarzkörnern umfasste53,54 (Abb. 4; Ergänzungstabellen S2 und S3). Dazu gehörten zwei Geräte (GS3, UPGS4) mit fertigungsgeschliffenen Oberflächen entlang beider Seiten einer einzelnen Kante, um eine Fase zu bilden. Zwei weitere Schleifsteine ​​(die beide ebenfalls Gebrauchsspuren im Zusammenhang mit der Pflanzenverarbeitung aufwiesen) wiesen ebenfalls Hinweise auf Steinbearbeitung auf, darunter beschädigte Zonen und Kratzer, die darauf hindeuten, dass sie zum Schlagen und Polieren von Steinen während der Flockenherstellung verwendet wurden.

Auf 12 Schleifsteinen waren Gebrauchsspuren vorhanden, die mit der Verarbeitung von Pigmenten in Zusammenhang standen, und umfassten eine ebene Oberfläche mit einer welligen Gebrauchspolitur und einer hohen Häufigkeit relativ tiefer Streifen überall53,54 (Abb. 5; Ergänzungstabellen S2 und S3). Auf Schleifsteinen aus Madjedbebe wurde kein Verschleiß im Zusammenhang mit der Verarbeitung von weichem tierischem Gewebe (Haut, Fleisch) dokumentiert, obwohl bei einem Werkzeug (UPGS21) aus Phase 4 ein möglicher Knochenschleifverschleiß dokumentiert wurde (Abb. 4d–f). Dieser Gebrauchsverschleiß zeichnet sich durch eine mäßige Kornrundung mit einer glatten, narbigen/streifenförmigen Politur aus, die auf einer der vier Oberflächen mit diagnostischem Schleifverschleiß dokumentiert wurde53,54 (Ergänzungstabellen S2 und S3).

Taphonomische Einflüsse und Witterungseinflüsse haben das Erscheinungsbild von Abnutzungsspuren auf einigen Schleifsteinen beeinflusst, insbesondere auf denen aus früheren Ablagerungen (Phasen 2–4). Dazu gehören die meisten Steine, die während der Ausgrabung 2015 aufgrund ihrer Lage außerhalb der Tropfzone geborgen wurden. Steine ​​mit verwitterten Oberflächen zeigten in der Regel weniger ausgeprägte Gebrauchsspuren mit einer Abrundung der Maserung über einen Großteil des Artefakts. Eine Oberflächenverkleinerung, die zu einer Veränderung der Gebrauchskleidung führt, resultiert vermutlich aus Verwitterung unter der Luft oder Bewegungen von Sedimentkörnern unter der Oberfläche (z. B. durch Bioturbation, Trampling, Wasserversickerung usw.). In einigen Fällen (z. B. GS5) verursachte die Witterung eine Kornerosion an der Oberfläche, die Spuren von Gebrauchspolitur entfernte.

Die Probenahme auf Rückstände erfolgte auf jeder Bodenoberfläche (n = 140) mit einer variablen Pipette. Anschließend wurden Rückstände unter einem Durchlichtmikroskop mit Hilfe verschiedener Färbungen dokumentiert (Ergänzungsmaterial, Abschnitt 5). Mikroskopisch kleine organische Rückstände wurden als nutzungsbedingt angesehen, wenn sie in hoher Dichte und in Kombination mit mehreren Rückständen desselben Ursprungs (z. B. mehreren Pflanzengeweben, Stärke, Phytolithen usw.) auftraten. Rückstände, die mikroskopisch identifiziert werden konnten, waren am häufigsten auf Artefakten aus den Phasen 3–7 zu finden.

Auf allen geschliffenen Oberflächen von 104 Schleifsteinen wurden anorganische Mineralkristalle (z. B. Hämatit, Ton und Quarz) gefunden. Pflanzenmaterial (z. B. Zellulosefasern, verholztes Gewebe, Stärkekörner, Phytolithe, Lochplatten, Siebzellen oder umrandete Gruben) war der am häufigsten dokumentierte Rückstand und wurde auf 19 geschliffenen Oberflächen von 88 (84,6 %) der analysierten Schleifsteine ​​gefunden ( Ergänzungstabelle S4). Rückstände tierischen Ursprungs waren seltener und umfassten Kollagenfasern, Knochen, Federbarbulen und Haarfasern. Sie wurden auf 28 geschliffenen Oberflächen von 21 (20,2 %) der analysierten Schleifsteine ​​dokumentiert (Abb. 4g – i; Ergänzungsmaterial, Tabelle). S4). Bei keiner der analysierten Rückstandsproben wurden Blutzellen visuell bestätigt. Auf 19 (67,9 %) der 28 Bodenflächen mit tierischem Gewebe wurde Kollagen als einzelne Fasern und ohne andere tierische Gewebe identifiziert und konnte nicht sicher mit der Verwendung in Verbindung gebracht werden. Auch isoliert dokumentierte einzelne Haar- oder Federpartikel wurden grundsätzlich nicht als nutzungsbedingt angesehen.

Auf den meisten der auf Rückstände untersuchten Schleifsteine ​​wurden rote und gelbe Pigmente identifiziert (n = 72, ~ 69 %). Rotes Pigment wurde auf 93 der 140 geschliffenen Oberflächen (~ 69 %) dokumentiert und direkt auf der geschliffenen Oberfläche und/oder in Rückstandsextraktionen auf Glasobjektträgern beobachtet (Abb. 5). Vier Oberflächen wiesen außerdem kleine Mengen gelben Pigments auf, die direkt auf der Steinoberfläche beobachtet wurden. Letzteres kann die Folge eines zufälligen Kontakts mit gelben Pigmenten sein, die in allen Berufsphasen festgestellt wurden, oder das Ergebnis einer chemischen Reduktion/Oxidation des roten Pigments. Die meisten Pigmentrückstände wurden auf eine Kontamination nach der Ablagerung sowie auf die Handhabung und Siebung nach der Ausgrabung zurückgeführt, da Pigmentansammlungen ohne erkennbares Muster auftraten, das auf absichtliches Mahlen zurückzuführen wäre. Artefakte wurden nur dann mit der Pigmentverarbeitung in Verbindung gebracht, wenn das Pigment (1) in den unteren Zwischenräumen der Schleifoberfläche vorhanden war; (2) mehr als 20 % der Artefaktoberfläche bedeckt; und (3) schienen „verschmiert“ zu sein oder hatten Ausrichtungen oder Kratzspuren, die sich durch die Rückstände erstreckten.

Eine Teilprobe (n = 27) der Schleifsteinanordnung (neun Artefakte aus den Phasen 3–7 und 18 Artefakte aus Phase 2) wurde auf das Vorhandensein von Stärke analysiert. Die Mahlsteine ​​wurden aus solchen Artefakten ausgewählt, bei denen bei der Pipettenextraktion Rückstände festgestellt wurden oder die deutliche Gebrauchsspuren aufwiesen, die auf eine Pflanzenverarbeitung hinweisen. Die Anzahl und Größenverteilung der Stärkekornansammlungen ist in Tabelle S5 angegeben. Es wurden nur Stärkekörner mit vollständigen Rändern digitalisiert, und solche, die in den Objektträgerpräparaten beschädigt oder durch Detritus verdeckt waren, wurden ausgeschlossen.

Es wurde eine Reihe von Stärkekornmorphologien beobachtet, Beispiele sind in Abb. 6 dargestellt. Die Anzahl der identifizierten Stärkekörner variierte bei allen untersuchten Artefakten. Ein Mahlstein (GS40 aus Phase 2) ergab eine beträchtliche Anzahl an Stärkekörnern (n = 143) (Abb. 6j – l). Weitere fünf Artefakte, ebenfalls aus Phase 2, zwei mit Gebrauchsspuren und/oder anderen Rückständen im Zusammenhang mit der Saatgut- oder Pflanzenverarbeitung, ergaben mehr als 40 Stärkekörner pro Artefakt (GS86, n = 60 Körner; GS48, n = 35 Körner; GS82, n = 48 Körner; GS73, n = 41 Körner; und GS74, n = 39 Körner; Ergänzungstabelle S5) (Abb. 6m – t).

Beispiele für Stärkekörner, die aus Schleifsteinen von Madjedbebe gewonnen wurden und zur Stärkekornanalyse eingereicht wurden. Phase 7: (a, b) L49; (c) UPGS2. Phase 6: (d) UPGS4. Phase 5: (e) GS3. Phase 4: (f) UPGS14. Phase 3: (g, h) UPGS32. Phase 2: (i) GS9; (j–l) GS40; (m, n) GS48; (o, p) GS73; (q, r) GS 74; (s, t) GS86.

Drei der in Tabelle S5 aufgeführten Mahlsteine ​​wurden an anderer Stelle analysiert (L49, GS3 und UPGS2, Abb. 6a–c, e), und die Analysen zeigten das Vorhandensein von Seerose (Nymphaea violacea), frecher Yamswurzel (Amorphopallus galbra), Lange Yamswurzel (Dioscorea transversa) und möglicherweise Kapokstrauch (Cochlospermum fraseri)55. Die verbleibenden Artefakte in dieser Studie aus den Phasen 2–7 (n = 21) ergaben viel geringere Häufigkeiten von Stärke (Abb. 6d, f, g, h) (Ergänzungstabelle S5) und umfassten Artefakte mit Gebrauchsspuren, die mit der Saatgutverarbeitung in Einklang standen und eindeutig waren Pflanzenstoffe, nachgewiesen mit Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) (z. B. GS39 und GS47 aus Phase 2, siehe unten). Die taxonomische Analyse der aus diesen Mahlsteinen gewonnenen Stärke ist Gegenstand einer separaten Studie. Die aus alten Stärkeanalysen identifizierten Taxa stimmen mit Exemplaren in vergleichenden Referenzsammlungen von Pflanzen überein, die heute häufig von Mirarr-Menschen genutzt und gesammelt werden46, und ergänzen Daten, die durch verkohlte Pflanzenreste in Madjedbebe50 bereitgestellt werden.

Biochemische Tests (Ergänzungsmaterial, Abschnitt 7) wurden verwendet, um das Vorhandensein von Biomolekülen wie Proteinen, Kohlenhydraten und Zuckern, Fettsäuren und Häm53,56 auf 94 der 104 Mahlsteine ​​zu überprüfen. Eines oder mehrere dieser Biomoleküle wurden auf 81 der gemessenen Artefakte (~ 86 %) nachgewiesen (Ergänzungsmaterial, Tabelle S6B), was darauf hindeutet, dass viele der Schleifsteine ​​zur Verarbeitung irgendeiner Form von organischem Material verwendet wurden oder dabei mit organischen Partikeln in Kontakt kamen in einem bestimmten Stadium ihrer Lebensgeschichte (z. B. während der Herstellung, Kuration, Bestattung). Kohlenhydrate/Zucker waren das am häufigsten nachgewiesene Biomolekül, das auf den Bodenoberflächen von 56 Artefakten (~ 60 %) vorhanden war, gefolgt von Fettsäuren (n = 47 Artefakten, 50 %), Proteinen (n = 24 Artefakten, ~ 26 %) und Häm, ein Hauptbestandteil der roten Blutkörperchen (n = 4, <5%) (Ergänzungstabelle S6B). Da biochemische Tests nur spezifisch für Molekülaggregate sind und nicht in der Lage sind, einzelne Moleküle zu identifizieren, eignen sie sich nur als erster Screening-Test für das Vorhandensein spezifischer Gruppen organischer Verbindungen (siehe ergänzendes Material, Abschnitt 7).

Die Absorptionseigenschaften der extrahierten Rückstände (Ergänzungsmaterial, Abschnitt 7.2) zeigten das Vorhandensein einer Reihe unspezifischer organischer Materialien auf allen Schleifsteinen, die mit dieser Technik analysiert wurden (n = 98). Detailliertere Ergebnisse, die andere biologische Verbindungen identifizierten, beschränkten sich auf neun Artefakte und weisen größtenteils auf einen pflanzlichen Ursprung hin. Zu diesen Verbindungen gehörten Phenolate und Carboxylgruppen; Alkohole und Pflanzensterine; Alkaloide und Kohlenstoff-/Stickstoffbindungen; Nukleinsäuren, Phenole sowie pflanzliche Proteine ​​und Aminosäuren. Bezeichnenderweise wurden in keiner der gemessenen Proben tierische Proteine ​​nachgewiesen. Das Fehlen einer nachweisbaren Absorption in den Extraktionen der meisten Artefakte (n = 82, ~ 84 %) ist wahrscheinlich auf das Fehlen oder die geringe Empfindlichkeit des Tests zurückzuführen, der typischerweise hohe Konzentrationen an Verbindungen erfordert, um nachgewiesen zu werden53.

Die GC-MS-Analyse extrahierter Rückstandsproben von 97 der analysierten Schleifsteine ​​identifizierte mehr als 200 chemische Verbindungen, darunter Fettsäuren, aromatische Kohlenstoffe, Aminosäuren, Proteine ​​(einschließlich Porphyrinstrukturen und Blutbestandteile), Kohlenhydrate und bioaktive Verbindungen (Abschnitt „Ergänzendes Material“) 8; Ergänzungstabelle S7). Über alle Nutzungsphasen hinweg wurden auf 47 Schleifsteinen pflanzliche Verbindungen nachgewiesen. Dazu gehörten 26 Artefakte mit Rückständen, die auf die Verarbeitung von Samen, Nüssen, Knollen, Wurzeln, Blättern, Holz oder Früchten zurückzuführen sind, basierend auf der Kombination der vorhandenen Verbindungen, einschließlich der relativen Verhältnisse von bioaktiven Verbindungen, Fettsäuren und aromatischen Kohlenwasserstoffen (Ergänzungstabelle S7). ). Verbindungen wie Monoglyceride und bestimmte ungesättigte Fettsäuren kommen natürlicherweise in Samenölen vor und wurden auf einer Reihe von Artefakten identifiziert, darunter GS73 und GS39 aus Phase 2, die beide Gebrauchsspuren aufweisen, die mit der Saatgutverarbeitung in Zusammenhang stehen (Abb. 7a–b, 3q). –v). Bei einem anderen Artefakt aus Phase 2, GS75, das eine narbige zentrale Vertiefung aufweist, wurden in seiner zentralen Vertiefung eine Reihe pflanzlicher Verbindungen nachgewiesen, darunter ein Vitamin-C-Fettsäureester (Ascorbinsäure), verschiedene Antioxidantien, Sterole, Fettsäuren und Glyceride ( Abb. 7b; Ergänzungstabelle S7). Die Abnutzung dieses Artefakts sowie die in seiner zentralen Vertiefung nachgewiesenen Verbindungen weisen auf das Zerstoßen von Samen, Nüssen und/oder Früchten hin.

GC-MS-Chromatographen von Saatgutmahl-/-stampfwerkzeugen aus Phase 2. (a). In Extraktionen von GS73 nachgewiesene Moleküle: 1) nicht identifiziertes Kohlenhydrat; 2) nicht identifiziertes Kohlenhydrat; 3) abgebaute Aminosäure; 4) Nonansäure; 5) Verunreinigungen durch Kunststoffe; 6) Methylcyclodecan; 7) Dodecansäure; 8) Pentadecanol; 9) Hexadecensäure; 10) Ascorbinsäure; 2,6-Dihexadecanoat; 11) 3,7,11-Trimethyl-1-dodecanol; 12) Pentadecanol; 13) 16-Methylheptadecansäure; 14) Octadecansäure, 2-Hydroxy-1,3-propandiylester; 15) 8-Octadecenal; 16) nicht identifiziertes Terpenoid (ähnlich Farnesan); 17) nicht identifiziertes Terpenoid; 18) Verunreinigungen durch Kunststoffe; 19) 10-Methyl-Nonadecan; 20) 6-Methyloctadecan. (B). In Extraktionen von GS75 nachgewiesene Moleküle: 1) nicht identifiziertes Kohlenhydrat; 2) nicht identifiziertes Kohlenhydrat; 3) 2-Methyl-2-phenyl-oxiran (Epoxy-Cumol); 4) abgebaute Fettsäure; 5) Verunreinigungen durch Kunststoffe; 6) Verunreinigungen durch Kunststoffe; 7) Hexadecensäure (Palmitinsäure); 8) Ascorbinsäure, 2,6-Dihexadecanoat; 9) nicht identifizierte langkettige Fettsäure; 10) Octadecansäure; 11) Hexadecansäure, 1-(Hydroxymethyl)-1,2-ethandiylester (Dipalmitinglyzerin); 12) Pentadecanol; 13) 2,2'-Methylenbis[6-(1,1-dimethylethyl)-4-methylphenol (2,2'-methylenbis[6-tert-butyl-)p-kresol); 14) 2,3-Dihydroxypropylhexadecanoat (Monopalmitin); 15) Hexadecansäure, 2-Hydroxy-1-(hydroxymethyl)ethylester (2-monopalmitin); 16) nicht identifizierte langkettige Fettsäure; 17) nicht identifizierte langkettige Fettsäure; 18) Octadecansäure, 2,3-Dihydroxypropylester (1-Monostearin); 19) nicht identifizierte langkettige Fettsäure.

Fünf Mahlsteine ​​(GS8, GS16, GS27, GS35 und UPGS6) aus den Phasen 7, 5, 4 und 3 wiesen andere pflanzliche Verbindungen auf, die sich von bioaktiven Alkaloiden unterscheiden und auf die mögliche Verarbeitung toxischer oder narkotischer Pflanzen, möglicherweise mit halluzinogener Wirkung, hinweisen Auswirkungen (Ergänzungstabelle S7).

Das Vorhandensein tierspezifischer Verbindungen (einschließlich Aminosäuren, tierischer Fette und Blutprotein) wurde auf drei Schleifsteinen (GS3, UPGS21, UPGS32) aus den Phasen 5–3 nachgewiesen (Ergänzungstabelle S8). Andere potenziell tierische Verbindungen (z. B. Azelainsäure), die auch auf anderen Schleifsteinen nachgewiesen wurden, wurden nicht als Hinweis auf eine tierische Verarbeitung angesehen, da diese Verbindungen möglicherweise auch aus Pflanzen stammen. Auf 24 Artefakten wurden Rückstände aus der modernen Handhabung (einschließlich Hexadecan- und Octadecansäure) und solche aus der Lagerung (Phenolsäuren aus Kunststoffen) nachgewiesen (Ergänzungstabelle S7).

Wir stützten unsere Interpretation der Werkzeugfunktion auf mehrere Beweislinien, darunter Schleifsteinmorphologie, Gebrauchsverschleiß und Rückstände. Unsere kombinierten Analysen zeigen, dass die Mahlsteine ​​aus Madjedbebe für vielfältige Aufgaben verwendet wurden, darunter die Verarbeitung von Pflanzen (n = 60, einschließlich Samen, n = 17), tierischem Gewebe (n = 4), roten Pigmenten (n =). 17) und das direkte Schlagen/Feilen von Steinen (n = 5) (Tabelle 2).

Die Pflanzenverarbeitung war die häufigste Aufgabe, die 60 Schleifsteinen in sieben Besetzungsphasen zugeschrieben wurde, darunter acht Artefakte aus Phase 2 (Tabelle 2; Ergänzungstabelle S8). Mit den Mahlsteinen wurden sowohl weiche als auch harte Samen, stärkehaltige Pflanzen und andere weichere Pflanzenmaterialien wie Blätter und Geophyten verarbeitet. Siebzehn der 60 Mahlsteine ​​(~ 28 %) wiesen Gebrauchsspuren und/oder Rückstände auf, die mit der Saatgutverarbeitung in Zusammenhang standen (Tabelle 2), darunter mindestens zwei Artefakte (GS39 und GS73) aus Phase 2, obwohl keine Stärke identifiziert wurde (Abb. 3). ). Diese beiden Artefakte liefern die frühesten Beweise für das Mahlen von Samen außerhalb Afrikas57 und sind die frühesten bekannten Geräte zum Mahlen von Samen in Australien, älter als andere pleistozäne Beispiele aus Cuddie Springs58 und dem Lake Mungo56. Beweise für die Verwendung von Schleifsteinen für die Verarbeitung pflanzlicher Lebensmittel außerhalb Afrikas gibt es anderswo erst vor etwa 30.000 Jahren, wie in jungpaläolithischen Stätten in Europa1,59,60,61, China62,63 und der Levante64 dokumentiert. Folglich ist die Identifizierung der Pflanzenverarbeitung in Madjedbebe von globaler Bedeutung und weist darauf hin, dass solche Geräte Teil des Werkzeugkastens frühneuzeitlicher menschlicher Gesellschaften waren65,66. Zu diesem Zweck verwendete Schleifsteine ​​kommen in den Phasen 2 und 4 relativ häufiger vor (Tabelle 2), was mit trockeneren Besatzungsperioden zusammenhängt und die Ausbeutung von Ressourcen mit niedrigerem Rang widerspiegelt50.

Interessanterweise wurden aus einigen Schleifsteinen, die Gebrauchsspuren zur Diagnose der Pflanzenverarbeitung aufwiesen (z. B. GS 16, UPGS26), keine Stärkekörner gewonnen (Abb. 3g – i, n – p; Ergänzungstabelle S5). Das offensichtliche Fehlen von Stärkekörnern auf diesen und anderen Mahlsteinen aus den Phasen 3–7, die Gebrauchsspuren aufweisen, die mit dem Mahlen von Samen in Zusammenhang stehen, ist schwer zu erklären, könnte aber mit ihrer Lage relativ zur Felsschutzwand und der Sedimentchemie zusammenhängen. Es kann auch darauf hindeuten, dass diese Mahlsteine ​​zur Verarbeitung von nicht stärkehaltigen Pflanzen mit hohem Kieselsäuregehalt verwendet wurden oder dass die beim Mahlen der Samen entstehenden Rückstände den letzten Einsatz möglicherweise nicht überstanden haben.

Die Pigmentverarbeitung war nach der Pflanzenverarbeitung die zweithäufigste Aufgabe, wurde auf 17 Schleifsteinen identifiziert und machte etwas mehr als 16 % der gesamten analysierten Zusammensetzung aus. Diese Geräte, mit denen rotes Hämatit zu einem Pulver verarbeitet wurde, waren in Berufsphasen des Pleistozäns am häufigsten, wobei 13 davon in den Phasen 4–2 identifiziert wurden (Abb. 5) (Ergänzungstabellen S8). Die höhere Häufigkeit von gemahlenen Pigmenten und Mahlsteinen, die zu ihrer Verarbeitung in bestimmten Phasen der Besiedlung verwendet wurden, könnte auf „Impulse“ künstlerischer Aktivität hinweisen (siehe67), was sich auch in der Fülle an gemahlenen Ocker- und Hämatitstücken aus der Stätte widerspiegelt39. Bedauerlicherweise sind den Impulsen bei der Pigmentextraktion in den Phasen 4–2 keine bekannten künstlerischen Stile bekannt, da sie weit über das Alter datierter künstlerischer Stile im westlichen Arnhemland hinausgehen, obwohl sie sicherlich älter sind als die holozänen Nördlichen Lauffiguren, Flussmündungs- und Röntgenkunst Stile68,69,70,71. Änderungen im künstlerischen Stil spiegeln wahrscheinlich umfassendere Veränderungen in der Wirtschaft, im sozialen Leben und in der Ideologie sowie in der Beschäftigungsintensität am Standort wider59. Der relativ höhere Anteil an Mahlsteinen, die für die Pigmentverarbeitung in Phase 2 verwendet werden (im Vergleich zu anderen in Phase 2 erkannten Aufgaben), könnte jedoch das Ergebnis einer Tendenz zur Rückstandskonservierung sein, d. h. der anorganischen Eisenoxidmineralien, die bei der Verarbeitung von Pigmenten entstehen konservierungsgünstiger als organische Rückstände, die bei der Verarbeitung von Pflanzen, Samen und Tieren entstehen. Es scheint daher, dass die Pigmentverarbeitung zu dieser Zeit im Vergleich zu anderen Mahlaktivitäten, bei denen organische Materialien verarbeitet wurden, häufiger vorkam. Tatsächlich war die Erhaltung organischer Rückstände bei Artefakten aus Phase 2 im Vergleich zu Schleifsteinen aus neueren Phasen viel geringer – mit geringerer Häufigkeit sichtbarer organischer Gewebe und weniger nachgewiesenen Molekülen bei Artefakten aus Phase 2. In einigen Fällen waren Gebrauchsspuren funktionsdiagnostisch, Rückstände konnten jedoch nicht festgestellt werden.

Die Steinbearbeitung wurde an fünf Schleifsteinen erkannt und umfasste drei, die zum Feilen von Steinen verwendet wurden (zwei Schleifsteine ​​– UPGS39 aus Phase 7 – ein moderner (posteuropäischer Kontakt) Tonsteinziegel, der zum Schärfen von Metall- und Steinäxten verwendet wurde; und GS79 von Phase 2 – eine dünne, flache Sandsteinplatte mit negativen Flockenentfernungen an den Außenkanten (Abb. 2e, 4a–c, j–l); und ein größerer, stationärer Stein, GS38) und zwei obere Steine ​​(GS18, Phase 4 und GS7, Phase 5) mit Spuren, die darauf hinweisen, dass sie neben der Bearbeitung von Pflanzen auch zum Polieren und Klopfen von Steinen verwendet wurden (Ergänzungstabelle S8). Weitere Hinweise auf das Schleifen von Steinen waren das Vorhandensein von mindestens 10 vollständig oder nahezu vollständig kantengeschliffenen Beilen sowie zahlreichen Absplitterungen von deren Oberflächen und Kanten. Zu den Beweisen für die Herstellung und Wartung von geschliffenen Beilen während Phase 2 gehörten das Vorhandensein einer vollständigen Axt39, eines absichtlich geformten Schleifsteins mit Gebrauchsspuren, die mit dem Steinschleifen übereinstimmen (GS79, Abb. 4j–l), und zahlreicher geschliffener Steinflocken, die entfernt wurden deren Oberflächen und Kanten. Diese geschliffenen Steingeräte aus Madjedbebe liefern die frühesten Beweise für die Herstellung und Wartung von scharfgeschliffenen Beilen auf der Welt1 und könnten bis zu 20.000 Jahre älter sein als frühere Beispiele von Axtfragmenten aus Carpenter's Gap 1 und Carpenter's Gap 3 in Westaustralien31,72 .

Tierverarbeitungsgeräte waren selten, die Beweise beschränkten sich auf vier Artefakte, knapp 4 % der gesamten analysierten Schleifsteinsammlung. Dazu gehörten drei Mahlsteine, die zur Verarbeitung von Tierfleisch (Fleisch und/oder Haut) verwendet wurden (GS3 und GS9, beide Phase 5; und UPGS17, Phase 4) und einer, der zur Verarbeitung von Knochen verwendet wurde (UPGS21, Phase 4, Abb. 4d–i). Die Diagnose von Abnutzungserscheinungen bei der Tierverarbeitung war selten, da nur ein Schleifstein Abnutzungserscheinungen aufwies, die auf diese Tätigkeit hinweisen (UPGS21). Der Beweis für die Verarbeitung von tierischem Material wurde hauptsächlich durch das Vorhandensein von Rückständen widergespiegelt, die durch biochemische Analysen oder visuell bei der Rückstandsextraktion festgestellt wurden. Zu den visuell erkennbaren tierischen Rückständen gehören Knochen, Kollagen und stark zersetzte Haarfasern. Bei der GC-MS-Analyse wurden außerdem tierische Fette, Aminosäuren und abgebaute Blutmoleküle auf zwei der Schleifsteine ​​(GS3, UPGS21) nachgewiesen. Auf allen vier Artefakten wurden auch Gebrauchsspuren und andere Rückstände dokumentiert, die mit der Verarbeitung von Pflanzenmaterial und rotem Pigment in Zusammenhang stehen, was darauf hindeutet, dass sie zur Verarbeitung mehrerer Materialien verwendet wurden. Wir vermuten, dass diese multifunktionalen Werkzeuge hauptsächlich bei der Verarbeitung von Pflanzen/Pigmenten dienten und dass sie opportunistisch zur Verarbeitung tierischen Materials eingesetzt wurden.

Im Allgemeinen waren Schleifsteine ​​in den Phasen 2 und 4 des Pleistozäns sowie in den Phasen 6 und 7 des Holozäns am häufigsten. Eine größere Häufigkeit korrespondiert meist mit trockeneren Phasen (Tabelle 1), obwohl Florin et al.73 aus einer Studie über verkohlten Pandanus (P. spiralis) schließen. δ13C-Daten des Standorts besagen, dass die Niederschläge in der Umgebung von Madjedbebe selbst während der trockensten Phasen relativ hoch geblieben sein könnten, was mit Argumenten übereinstimmt, dass die Region während der trockeneren Perioden von MIS 4 und 274 möglicherweise eine intensivere Besiedlung erlebt hat. Schleifen von Steinen in Phasen 2, 4, 6 und 7 sind mit einer Zunahme der pflanzlichen Nahrungsvielfalt verbunden, was sich in den archäobotanischen Überresten der Stätte widerspiegelt, bei denen einige das Mahlen und Stampfen erforderten, darunter Samen, harte Nüsse und einige Früchte50. Spitzenwerte bei der Verwendung von Schleifsteinen gehen auch mit Spitzenwerten bei der Beschäftigungsintensität und einem Anstieg des Verzichts auf exotische Rohstoffe, einer stärkeren Gesamtreduktion des Steingesteins und dem Verzicht auf bearbeiteten Ocker einher, was alles auf eine höhere Beschäftigungsintensität in diesen trockeneren Phasen hinweisen kann. Der verstärkte Einsatz von Schleifsteinen in solchen Zeiten kann auf eine Ausweitung der Ernährung zurückzuführen sein, da hochrangige Ressourcen bei längeren oder häufigeren Besuchen erschöpft sind. Auf diese Weise fungierten Mahlsteine ​​als „Standortmöbel“ für die Verarbeitung von Nahrungsmitteln niedrigerer Qualität wie harten Nüssen und Samen (die eine intensivere Verarbeitung erfordern) an einem Ort, der in trockeneren Zeiten häufiger und vorhersehbarer besucht wurde23,75. Während des LGM (Phase 4) wurden zum ersten Mal auch tierische Materialien auf Schleifsteinen verarbeitet, möglicherweise aus Gründen des Ernährungsstresses, um die Verschwendung von Tieren zu reduzieren, was die Praxis der umfangreichen Knochenverarbeitung zur Proteingewinnung widerspiegelt, die in Trockenwirtschaften in Zentralaustralien dokumentiert wurde jüngste Vergangenheit76,77.

Die Schleifsteinanlage in Madjedbebe liefert den ersten umfassenden Beweis für die früheste Ernährung mit verarbeiteten Nahrungsmitteln in Sahul und weist eine hohe Multifunktionalität und ein vielfältiges Aufgabenspektrum auf, vom Schärfen von kantengeschliffenen Äxten über die Verarbeitung von Samen, weichen und harten Pflanzen bis hin zur Pigmentextraktion und das Pulverisieren von tierischem Gewebe. Lediglich auf einem Mahlstein aus Phase 2 wurden Rückstände im Zusammenhang mit der Saatgutaufbereitung dokumentiert; Allerdings waren die Gebrauchsspuren an einigen anderen Steinen der Phase 2 sehr ausgeprägt, und die Steinmorphologie ist charakteristisch für australische Mühlsteine, die beim kontinuierlichen Hin- und Hermahlen verwendet werden. Auch die Verwendung und Häufigkeit von Schleifsteinen ändert sich im Laufe der Zeit, wobei die Pigmentverarbeitung am besten in der frühesten Phase intensiver Beschäftigung vertreten ist und die Pflanzenverarbeitung während der LGM, einer zweiten Phase intensiver Beschäftigung, am häufigsten vorkommt, da die Ernährung erneut ausgeweitet wird, um pflanzliche Lebensmittel mit niedrigerem Rang einzubeziehen erforderliche Bearbeitung. Während des LGM wurden vor Ort erstmals tierische Gewebe auf Schleifsteinen bearbeitet. Die Madjedbebe-Mahlsteine ​​geben einen ersten Einblick in die umfangreichen Investitionen in reichhaltige und vielfältige Mahltechnologien im Pleistozän und demonstrieren den äußerst innovativen Charakter der ersten Ureinwohner von Sahul.

Diagnostische Gebrauchsverschleißmerkmale, die beim Schleifen bestimmter Materialien entstehen, wurden an experimentellen Schleifgeräten aus australischen Sandsteinen unterschiedlicher Härte dokumentiert38 und bilden die Grundlage unserer Gebrauchsverschleiß-Referenzbibliothek, die Interpretationen der Werkzeugfunktion ermöglichte (Ergänzungsmaterial, Abschnitt 2). Mikroskopische Gebrauchsspuren wurden bei geringer Vergrößerung mit einem Olympus SZ61-Stereozoommikroskop mit einer externen faseroptischen 150-Watt-Halogenlichtquelle (Olympus LG-PS2) dokumentiert. und bei höheren Vergrößerungen unter Verwendung eines Auflichtmikroskops Olympus BX-51 mit vertikalem Auflicht (Hellfeld und Dunkelfeld) mit Objektivlinsen von ×50, ×100, ×200 und ×500 und Polarisationsfiltern. Größere Artefakte, die nicht unter das Mikroskop passten, wurden unter Verwendung einer PVS-Verbindung (Polyvinylsiloxan) (President® Light Body) für Gebrauchszwecke beprobt und anschließend unter dem vertikalen Auflichtmikroskop Olympus BX-51 untersucht.

Rückstandsproben wurden von den gebrauchten und unbenutzten Oberflächen jedes Schleifsteins mit destilliertem Wasser und/oder einer Trilösungsmittelmischung aus Acetonitril, Ethanol und destilliertem Wasser extrahiert. Rückstandsproben (außer Stärke) wurden mit einer verstellbaren Pipette und einer Einweg-Pipettenspitze aus Nylon extrahiert. Extrahierte Rückstände wurden vorbereitet, indem 5–15 µL der Rückstandsmischung auf einen sauberen Glasobjektträger (gereinigt mit Ethanol oder Aceton) aufgetragen und mit einem sauberen Glasdeckglas gesichert wurden. Die Objektträger wurden mit einem metallografischen Mikroskop Olympus BX-51 untersucht und Bilder wurden mit einer Mikroskopkamera Olympus DP72 aufgenommen. Eine Auswahl tierspezifischer (Orange-G, Rhodamin B, Safranin) und pflanzenspezifischer (Kongorot, Jodkaliumiodid, Methylenblau, Phloroglucinol) Färbungen wurde ausgewählt, um das Vorhandensein von tierischem oder pflanzlichem Material zu bestätigen (Ergänzende Informationen, Abschnitt). 5). Zehn bis vierzig Mikroliter Färbelösung wurden ausgewählten Objektträgern zugesetzt und mindestens 10 Minuten lang stehen gelassen, um eine ausreichende Entwicklungszeit zu gewährleisten, und dann mit destilliertem Wasser ausgespült. Die Objektträger wurden erneut mit dem Durchlichtmikroskop untersucht, um etwaige positive Farbveränderungen im Rückstandsmaterial festzustellen.

Ausgewählte Schleifflächen und Schleifsteinfragmente wurden durch teilweises oder vollständiges Eintauchen in ein Ultraschallbad beprobt. Die Artefakte wurden teilweise oder vollständig in destilliertes Wasser getaucht und 2 Minuten lang beschallt. Die Rückstandsprobe wurde dann zentrifugiert, um die Probe zu konzentrieren. Stärke und etwaige Phytolithen wurden mit schwerer Flüssigkeit (Natriumpolywolframat, spezifisches Gewicht 2,35) isoliert und in Wasser montiert. Die Objektträger wurden mit einem Zeiss Axioskop2-Hellfeld-Durchlichtmikroskop mit Nomarksi-Optik gescannt. Alle Stärkekörner wurden mit einer Zeiss HrC-Digitalkamera und der Zeiss Axiovision-Software fotografiert. Einzelne Körner wurden digital verfolgt und archiviert. Es wurden die Position des Hilus, das Vorhandensein/Fehlen von Lamellen und Fissuren, der offene oder geschlossene Hilus und das Vorhandensein von Facetten festgestellt.

Die Absorptionsspektren der extrahierten Rückstände wurden anhand getrockneter Rückstandsproben gemessen, die anschließend nach Bedarf mit destilliertem Wasser verdünnt wurden. Zwei Mikroliter flüssige Lösung wurden in eine Take 3TM-Platte gegeben, um sicherzustellen, dass in der Probe kein Partikelmaterial vorhanden war, das zu Streuungen innerhalb des Scans führen könnte. Anschließend wurden Absorptionsspektren zwischen 200 Nanometern (nm) und 900 nm mit einem EpochTM MultiVolume Spectrophotometer System (Biotek) in Schritten von 2 nm gemessen. Die Daten wurden mit Gen 5-Software gesammelt und analysiert (Ergänzende Informationen, Abschnitt 7).

Biochemische Tests einschließlich des Bradford-Assays, Kupfertriethanolamin-Diphenylcarbazid (vgl. „Falholt“-Test von Fullagar et al. 2015); Jodid-Kalium-Jod; Hemastix® und der Diphenylamin- sowie der Phenol-Schwefelsäure-Test wurden an Rückstandsmischungen durchgeführt, die aus gemahlenen und ungemahlenen Artefaktoberflächen entweder mit Wasser oder einem Lösungsmittelgemisch aus Acetonitril, Ethanol und destilliertem Wasser extrahiert wurden (Ergänzende Informationen, Abschnitt 7). Jeder Test wurde an einer kleinen Probenmenge (< 5 μl) durchgeführt und auf eine Folgereaktion beobachtet, die durch eine spezifische Farbänderung angezeigt wurde. Positive Reaktionen wurden mit dem EpochTM Multi-Volume Spectrophotometer System (siehe oben) nach einer Reihe von Standardmessungen unter Verwendung von Blutprotein, Maisstärke, Speiseöl und einer Kombination aus Saccharose und Glucose identifiziert. Die Messwerte dieser gemessenen Standards galten als Mindestwert für den Nachweis von Proteinen, Stärke, Fettsäuren bzw. Kohlenhydraten. Um die Möglichkeit einer Umweltverschmutzung abzuschätzen, wurden auch begleitende Sedimentproben untersucht.

Ausgetrocknete Rückstandsproben aus der Wasser- und Lösungsmittelextraktion mit drei Gemischen, die aus Artefakten stammten, die während der Ausgrabungen 2012 gesammelt wurden, wurden für GC-MS vorbereitet, indem 24 Stunden lang 500 μl Acetonitril in Probenröhrchen gegeben wurden. Anschließend wurde das Acetonitril entfernt und in einen separaten Glasbehälter gegeben, wobei sichergestellt wurde, dass kein Partikelmaterial vorhanden war. Vor dem Verschließen wurde der gesamte Sauerstoff aus dem Glasfläschchen entfernt, indem das Fläschchen mit Stickstoffgas gespült und mit Aluminiumkappen verschlossen wurde. Ausgewählte Artefakte, die während der Ausgrabungen 2015 geborgen wurden (n = 6), wurden mit einer Chloroform/Methanol-Lösung (3:1) auf Rückstände untersucht. Die GC-MS-Analyse wurde unter Verwendung eines Gaschromatographen vom Typ Varian Modell 450 in Verbindung mit einem Quadrupol-Massenspektrometer vom Typ Varian Modell 300-MS mit FactorFourTM-Kapillarsäule (VF5ms, 30 m × 0,25 mm ID, DF = 0,25 μm) gemäß den von beschriebenen Methoden durchgeführt Crowther et al. (2015:380). Die aus jeder Rückstandsmischung gewonnenen chemischen Verbindungen wurden nach der Charakterisierung ihrer Ionenspektren und der Ionisationspeaks (z. B. des Molekülions, des M+-Peaks, des M+1-Peaks und der verschiedenen Ionisationspeaks, M-15-Peaks) mithilfe der Varian MS Workstation identifiziert Version 6 und die NIST98-Massenspektraldatenbank (National Institute of Standards and Technology). Anschließend wurden die Verbindungen mit veröffentlichten Daten abgeglichen, um die taxonomische Identifizierung zu verbessern (Ergänzende Informationen, Abschnitt 8).

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Die in dieser Veröffentlichung enthaltene Sprache, Bilder und Informationen enthalten Verweise auf indigenes Wissen, einschließlich traditionellem Wissen, traditionellem kulturellen Ausdruck und Verweise auf biologische Ressourcen (Pflanzen und Tiere) des Mirarr-Volkes. Die Quelle des indigenen Wissens gilt als „vertrauliche Information“; Es gelten traditionelle Gesetze und Bräuche, und das Mirarr-Volk beansprucht das Urheberrecht daran zusätzlich zu etwaigen Urheberrechten am gesamten Werk. Jegliche Mirarr-bezogene Sprache, Bilder und Informationen werden mit Zustimmung der Gundjeihmi Aboriginal Corporation als Vertreter des Mirarr-Volkes zum Zwecke der allgemeinen Bildung veröffentlicht. Eine weitere Nutzung und absolut keine kommerzielle Nutzung ist ohne vorherige Zustimmung und Zustimmung des Mirarr-Volkes gestattet. Bitte wenden Sie sich an die Gundjeihmi Aboriginal Corporation, um die Erlaubnis zu beantragen, in dieser Veröffentlichung auf indigenes Wissen zu verweisen. Die Autoren danken den Verwaltern von Madjedbebe, May Nango und Djaykuk Djandjomerr, und der Senior Traditional Ownerin von Mirarr, Yvonne Margarula, für die Erlaubnis, diese Forschung durchzuführen. Wir danken auch der Gundjeimhi Aboriginal Corporation (GAC), insbesondere Justin O'Brien, Chief Executive Officer der GAC, für die Genehmigung zur Durchführung dieser Forschung und die Unterstützung der Einreichung dieses Artikels. Wir danken den Feldteams, die an den Ausgrabungen von Madjedbebe in den Jahren 2012 und 2015 beteiligt waren; und würdigen frühere Arbeiten an der Website von Johan Kamminga, Harry Allan, Rhys Jones, Mike Smith und Bert Roberts. Wir danken Zenobia Jacobs für die hilfreichen Kommentare zu diesem Manuskript. Angeliki Theodoropoulou lieferte die in Abb. 4 dargestellten Skizzen für Schleifsteine. Der Australian Research Council finanzierte unsere Forschung durch ein Discovery Project-Stipendium (DPl10102864), das an CC, BM, RF, LW und MS vergeben wurde. EH wurde durch einen Australian Postgraduate Award (verliehen von 2011–2015) unterstützt. CC und BM wurden durch Future Fellowships des Australian Research Council unterstützt. UNSW und die Kimberley Foundation unterstützten die von JF durchgeführten Stärkeanalysen.

Open-Access-Förderung ermöglicht und organisiert durch Projekt DEAL.

MicroTrace Archaeology, PO Box 102, Wollongong, NSW, 2520, Australien

Elspeth H. Hayes

Zentrum für Archäologische Wissenschaft, School of Earth, Atmospheric and Life Sciences, Fakultät für Naturwissenschaften, Medizin und Gesundheit, University of Wollongong, Wollongong, NSW, 2522, Australien

Elspeth H. Hayes & Richard Fullagar

Fakultät für Sozialwissenschaften, University of Western Australia, Perth, WA, 6009, Australien

Richard Fullagar und Chris Clarkson

Geschichte und Archäologie, Hochschule für Geistes-, Kunst- und Sozialwissenschaften, Flinders University, Adelaide, SA, 5042, Australien

Richard Fullagar und Mike A. Smith

School of Biological, Earth and Environmental Sciences, The University of New South Wales, Sydney, NSW, 2052, Australien

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School of Environment and Science, Griffith University, Nathan, QLD, 4111, Australien

Carney Matheson

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Abteilung für Archäologie, Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, Kahlaische Straße 10, 07745, Jena, Deutschland

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Exzellenzzentrum des Australian Research Council (ARC) für australische Biodiversität und Kulturerbe, University of Wollongong, Wollongong, NSW, 2522, Australien

Chris Clarkson

School of Social Science, University of Queensland, St. Lucia, QLD, 4072, Australien

Chris Clarkson

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Der Zugang zum archäologischen Material wurde von MN, DD, LW, BM, MS und CC organisiert und bereitgestellt. Die Funktionsanalyse der Mahlsteine ​​und Fragmente wurde von EH, RF, JF, AC und CM durchgeführt. Der Manuskripttext wurde von EH verfasst. CC- und RF-Abbildungen 1,2 wurden von CC erstellt; Die Abbildungen 3–7 wurden von EH erstellt. Ergänzendes Material wurde von EH, JF und AC erstellt

Korrespondenz mit Elspeth H. Hayes oder Chris Clarkson.

Seit 2018 ist LW auf Vertragsbasis als Kulturerbeberater für GAC tätig. Andere Autoren erklären keine konkurrierenden Interessen.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht durch gesetzliche Vorschriften zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Hayes, EH, Fullagar, R., Field, JH et al. 65.000 Jahre ununterbrochener Schleifsteingebrauch in Madjedbebe, Nordaustralien. Sci Rep 12, 11747 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-15174-x

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Eingegangen: 21. Januar 2022

Angenommen: 20. Juni 2022

Veröffentlicht: 11. Juli 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-15174-x

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