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考古學研究的科學趣味:凡發生過的必留下痕跡–同位素分析的考古應用

102/09/09 瀏覽次數 10520
考古學研究是一種「生活的體驗」,因為研究目的之一就是復原古代人類的生活方式。當考古學家走進一處遺址,接觸到那些屬於古代人群生活遺留下的器物、活動場地或各種不同的堆積,並加以綜合整理的時候,不正是在體驗那些史前人類的生活嗎? 

如何考古

整理分析出土遺留,考古學家應該可以發現各式各樣文化活動的內容,因為「凡發生過的必留下痕跡」。不過要用什麼樣的技術和方法來獲得相關的訊息呢?

有關古環境、古氣候的資料,除了經由植物花粉分析來提供對所探討的地區早期生態的認識外,應用碳和氧同位素在貝類生物殼體的分析上,也是研究古環境及氣候的技術。而對於古代人類飲食行為的了解,一般是探索遺址中特別是貝塚堆積中發現的動植物遺存,以及與生業活動相關的工具。

近年來,經由人骨中碳和氮同位素的分析,提供考古學家另一個探討古代攝食系統的途徑。另外,可以藉由鍶同位素分析了解人群的來源與遷移過程。

因此,考古學研究的議題不只是屬於人文科學的領域,也含有自然科學的部分,包括地質學、氣象學、古生物學、古植物學、民族學、古人類學、古器物學等。1970年代以來,已有各種的穩定同位素分析應用在考古學的研究上,一方面,明確強調科際整合的研究方法是解決考古學問題的有效途徑,另一方面讓考古學研究的問題更為深入和寬廣。

新技術的應用

透過穩定同位素探討史前人類的飲食取向,基本原理是認為自然界中碳和氮同位素值的變異是可預測的。由於人類持續攝取含有碳13和氮15的食物,使人體內形成了較高的碳13對碳12或氮15對氮14的比值。

實驗證明,海洋環境中的動物比陸地上的有機物質含有較豐富的碳13和氮15。但如僅就碳13和碳12的比值來觀察,若干屬於碳四的植物和海洋動物的比值相近,無法明顯區分,因此需利用氮15的分析來區分兩者的差異。具體地說,屬於碳三的植物如小麥、水稻、大豆、棉花等,碳四的植物或動物像高粱、小米、甘蔗、海魚等,比其他食物含有較高的碳13同位素。值得注意的是,海洋環境中和河海口地區的動物群比陸地上的有機物含較多的氮15。

此外,有鑒於自然界碳三和碳四植物的普遍分布,根據碳13所測得的比值,能進一步利用方程式計算出兩類植物的分配比率:X =(20 + B)∕13。其中,B 是人骨分析測得的δ13C值,X是碳四植物所占的比率,1–X 是碳三植物所占的比率。

自然界碳13與氮15同位素分布圖顯示的,是自然界中各種食物含有碳和氮同位素值的交集,考古人員可以把人骨或其他動物骨骼樣本分析所得到的碳和氮同位素值套比在座標圖上,便能初步推斷出樣本個體所反映的食物攝取傾向。

近年來,考古學研究有關人類適應自然生態環境的理論時,便試圖比較海岸和內陸不同地域族群的攝食系統。例如,日本東京大學赤澤威教授等便利用這種分析的結果,討論日本繩紋時代不同地域的族群,相異的生業型態反映了截然有別的糧食攝取習性。目前臺灣類似的研究有臧振華在澎湖做過2處遺址標本的分析,以及筆者在恆春半島做了3處遺址標本的實驗。

本文就恆春半島進行過的分析結果與臺灣其他遺址曾經發表過的數據一併比較,來說明不同時代史前人類的食譜。

恆春半島的史前人吃什麼

有關恆春半島史前人類飲食的研究,包括鵝鑾鼻第一遺址、龜山遺址和南仁山石板屋遺址,分別代表4千年前新石器時代中期、鐵器時代,以及原住民文化的階段和社群。鵝鑾鼻第一遺址位在恆春半島東南端,龜山遺址位在半島的西北隅車城地區龜山小丘的半山腰及山頂上,南仁山石板屋遺址則在半島東北側近海山腰上。

比較來自這3處遺址個體的碳、氮同位素值的分布情況,鵝鑾鼻第一遺址所反映的是碳四植物占71.5%、碳三植物是28.5%,另一個體的比率分別是72.3%和27.7%,兩個體相當一致地說明了以碳四植物為主食。而在氮15方面,似乎偏向以河海口地區的動物、海鳥等做為食物。

龜山遺址的人骨實驗分析,兩個體的碳四與碳三植物的比率分別是10.7%:89.3%和19.2%:80.8%。至於氮15的比值,反映出以陸地有機生物為取食對象。

南仁山遺址出土人骨的分析結果,碳四植物占43%,碳三植物占57%。就氮15同位素值的觀察,大部分以陸地有機生物為主。

如果一併觀察臧振華進行過的澎湖群島地區馬公鎖港遺址和七美島上南港遺址的樣本資料,兩者的碳四和碳三植物分配比率是66.1%:33.9%和80%:20%。此外,海洋生物魚貝類的食物資源分量也不低。

綜合來說,恆春半島3個不同地區的樣本相當明顯地反映了各地區的食物攝取傾向。鵝鸞鼻地區以碳四植物為主,車城龜山史前聚落則以碳三植物為主,且高達80~89%,南仁山山腰上的石板屋聚落,相當平均地以碳三和碳四植物交錯食用。澎湖群島中的鎖港和南港遺址明顯反映出以碳四植物為食物資源居多,七美島上的南港遺址更高達80%。這種現象對龜山遺址的樣本而言,非常清楚地說明了飲食系統上截然不同的內容。

因此,碳、氮同位素分析的結果,說明了這些不同地點的史前聚落居民靠山吃山,靠海吃海的取食模式。值得一提的是,龜山聚落以碳三植物為主的說法,倘若當時確實是以農耕種植為大宗,那麼與晚近龜山附近的土地利用模式似乎不謀而合。同樣地,南仁山遺址的樣本也反映了內陸山地區域食物攝取型態的特徵。

考古學的挑戰

民以食為天,不同的是人類的飲食內容可以因個人的喜好而有差異,群體間也有各自建立的規範與禁忌。例如,在西方人眼裡,狗是人類的朋友、主人的守護者、老年人用來取代子女的寵物,絕對不是中國人、韓國人或早期墨西哥人養來當作果腹的一種食物。從食物選擇和禁忌的角度來看,蘭嶼雅美(達悟)族對於以魚做為食物的規範與禁忌,則是外人不易理解的。他們有能吃和不能吃的魚,但這些魚並不是因為有毒而不能吃,如鯊魚或旗魚。他們還有男人、女人和老人的魚種分類,甚至連孕婦都另有特別的限制。

如此,引發考古學研究所需面臨的問題是,像這樣的文化運作模式如何能在考古遺址的堆積中分辨出來?又如何能從各種食物資源的分類中釐清各自獨有的含意與角色?

1970年代以後,若干自然科學實驗的方法應用在考古學的研究上,拓展了考古學的研究途徑,最重要的是激發了考古學研究的深入和全面性思考。

事實上,這些方法和技術的應用,並不是做為取代原有材料的整理方法和流程,相反地,是希望在傳統資料的分析基礎上,讓考古材料能夠真正反映古代人類文化行為的內容和意義。就像本文所舉的案例,藉由碳、氮同位素值的分析,使得人骨遺留除了從外觀觀察外,更可以利用穩定同位素分析,進一步說明這個體可能有的飲食習慣,進而發現導致其體質特徵的緣由。

探討生活在不同生態環境產生相異的飲食文化,抑或不同種類的人就有分殊的飲食文化,似乎是相當單純的概念。但在氣候變遷、資源短缺的情況下,人類文化行為的表現便有許多令現代社會學習和參考的智慧與經驗。

如果希望考古學研究能把古代人類對自然資源利用策略理解得徹底,就需要一方面把探討的問題設定在比較具體和深入的層面,另一方面需借助於跨領域的科學技術、方法和專業知識。

深度閱讀
  1. 余光弘(1994)雅美人食物的分類及其社會文化意義,中央研究院民族學研所集刊76,21-42。
  2. 劉益昌、李匡悌(1994)探討臺灣南端史前聚落的海洋適應:以龜山史前遺址為例,國立海洋生物博物館籌備處,屏東。
  3. 李匡悌(2005)從考古遺留論臺灣史前人的飲食習慣,中國飲食文化1(1),49-98。
  4. 李匡悌(2010)傳承與斷裂:再看恆春半島史前石板屋遺址的聚落、家屋與人,人類學門研究計畫成果發表會。
  5. 張燦穩(1991)蘭嶼椰油村雅美族人漁場利用形態,國立臺灣師範大學地理研究所碩士論文。
  6. 張雪蓮、王金霞、洗自強、仇士華(1992、2003)古人類食物結構研究,考古2,62-75。
  7. 陳光祖(1990)考古學古食譜研究之方法與檢討(上)、(中)、(下),大陸雜誌80(4),34-47;80(5),39-47;80(6),39-46。
  8. 蔡蓮珍、仇士華(1984)碳十三測定和古代食譜研究,考古10,949-955。
  9. 臧振華(1989)澎湖群島拓殖史的考古學研究,中央研究院第二屆國際漢學會議論文集,歷史與考古組,87-112,臺北。
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