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人类和动物骨骼牙齿化石稳定同位素在古食物恢复、古环境重建、古生态恢复、古人类迁徙活动、人类哺乳活动研究、过去人类健康、营养、疾病、阶级分化研究等方面都有重要应用,是目前环境考古研究中的热点。中坝遗址位于普井河冲积扇的一个土墩上,面积约5000m2,经纬度位置为30°2043N和1080138"E,距长江与普井河交汇处6km。中坝遗址是三峡库区遗址抢救性发掘以来所发现的遗址中最厚和最完整的遗址地层,包含了中国过去5000年来几乎所有时代的文化层,即:新石器时代、夏朝、商朝、西周、春秋战国时代、汉朝、六朝、唐朝、宋朝、明朝和清朝以及民国和现代。从中坝遗址发掘来看,至少有33种哺乳动物,18种鱼类,许多不能确认的鸟类以及两栖类和爬行类动物。常见的哺乳类动物有偶蹄类动物、食肉类动物、兔类、奇蹄类动物、灵长类、啮齿类。这里研究的材料首先有来自于探方T0202的牛、鹿、猪和人的牙釉质,其次还有牛、鹿、猪的骨骼,主要是用来重建从新石器早期到青铜器晚期这一时期内中坝地区生态环境及动物和人类的食性特征。由于牙齿不易受成矿作用影响,而且中坝遗址牛、鹿、猪和人牙齿、骨骼样本距今时间不长,所以这些样本保存较好。
对长江三峡库区中坝遗址人和动物牙釉质C和O同位素进行分析,重建该地区在距今约2400～4200年期间人和动物的食性特征。结果表明人类主要以C4作物如粟等为主要食物,而水稻和小麦等C3作物含量较小,一般小于15％。猪的食物与人类的食物存在显著的差别,其C3植物含量总体上大于人类食物的C3作物含量,但猪和人类的食物存在重叠,表明人和猪有相似的食物成分;同时人和猪的体内水分来源也明显不同。鹿和牛的食物也存在明显差别,这是由于它们处于不同的生态位,但它们的食物有重叠,也有相似的食物成分,在体内水分来源上它们之间也存在差别。杂食的人和猪与草食动物的鹿和牛不仅食物差别显著,而且水分来源上也存在差别。期间该地区人类的农作物的生产方式和饮食习惯没有改变,但猪的养殖方式发生了变化,从放养到圈养,猪的食物中C3作物含量不断增加。人的食物中C3作物含量小于猪的食物C3作物的含量,这与我国北方相反,可能表明我国南北方在家畜饲养方面存在差别。随着生产力的发展,到战国时期,中坝地区出现了较大范围的人类迁徙活动。对中坝遗址里动物骨骼研究表明,由于N元素富集的作用,猪的营养级比牛和鹿的高,猪δ15N值比鹿和牛的都要高。但猪骨的δ15N值与鹿的δ15N值之差远远小于一个营养级的差别3.0‰,因此猪的食物中肉食成分很低。同样,人骨δ15N值比其他动物要高,人的食物中肉食成分大约为50％。将中坝遗址剖面骨骼化石的骨胶原δ13C、δ15N和遗址剖面粒度、Rb/Rs以及大九湖自然剖面有机碳的δ13C、C/N气候环境替代指标进行对比研究,论证了骨骼化石的骨胶原δ13C、δ15N能够作为遗址地层中重建该遗址过去环境的替代指标。同时,本文提出了能代表中坝地区鹿、牛、猪骨骼化石C、N同位素均值的样本最小数和能代表中坝地区人、猪、牛、鹿牙釉质C、O同位素均值的样本最小数。