骨化学考古 氮氢氧锶循环 古人类食物结构演化研究课件

氮循环回顾13C与人类饮食结构分析的基本原理1）三种同化途途径.C3植物——‰----人体胶原(富集‰）----‰C4植物——‰---人体胶原(富集‰）----‰

‰2）人类

‰~~~~~~~~~~‰

骨胶原

100%100%C3C4

C3/C450%回顾13C与人类饮食结构分析的基本原理1）三种C3、C4、CAM同化途途径.C3植物——-26‰-----人体(富集6‰）-----20‰C4植物——-13‰-----人体(富集6‰）-----7‰

-13.5‰2）人类

-20‰~~~~~~~~~~-7‰

骨胶原

100%100%C3C4

C3/C450%C3和C4的叶片结构不一致叶肉细胞叶肉细胞和维管束鞘细胞（含叶绿体）维管束鞘细胞（无叶绿体）X=C4的比例（%）食物结构分析公式氮同位素空气中含有大约78%的氮气，占有绝大部分的氮元素。氮是许多生物过程的基本元素；它存在于所有组成蛋白质的氨基酸中，是构成诸如DNA等的核酸的四种基本元素之一。在植物中，大量的氮素被用于制造可进行光合作用供植物生长的叶绿素分子。氮主要有两种同位素14N和15N，均为稳定同位素。

Naturalabundanceof15N=0.366%14N=99.634%氮同位素的国际标准为大气N2，其“绝对”同位素比值为15N/14N=(3676.5±8.1)×10-6(Hayes,1982)，定义其δ15N=0‰。氮同位素样品的制样方法多为燃烧法(Combustion)，δ15N分析精度为0.1–0.2‰。δ15N的表示方法及测定氮固化99%的氮是以大气中的N2或溶解在海洋中N2的形式存在的，只有少部分的氮可以以多种价态的形式与其他元素结合形成不同的化合物，形成不同的氮源。氮气分子十分安定，大多数生物体没办法直接利用。把空气中的氮气转化成为铵盐（NH4+）或硝酸盐（NO3-）、亚硝酸盐（NO2-）就是氮的固化.LightningFixation（闪电固定）

BacteriaFixation（细菌固定）自然界固定氮闪电固定闪电以其巨大的能量，把在大气中的氮分子解离，并继续与氧分子反应产生氮的氧化物（N2与O2反应生成NO），这些氧化物会溶于雨水，生成硝酸根（NO3-）而渗入土壤中。虽然世界上到处常有闪电，但是闪电固氮却不是一个产生含氮化合物有效的方法；每年经由闪电固氮所得的含氮化合物，顶多只占总量的10%。细菌固定这是固定氮的最重要途径，须借助于或独自存在于土壤中，或与动植物共生，拥有固氮酵素的某些固氮细菌，如与豆类植物共生的根瘤菌。它们能吸收大气中的氮气分子，将其转变成氨（NH3)及铵离子(NH4+)。每年经由细菌固定氮所得的含氮化合物，约占总量的65%。其余25%的固定氮，来自于工业途径（合成氨）。固氮微生物将大气中的N2还原为NH3的过程。共生固氮微生物自生固氮微生物根瘤菌→豆科植物放线菌→非豆科植物蓝藻→水生蕨类等圆褐固氮菌（好氧）梭菌（厌氧）鱼腥藻等为代表的固氮蓝藻固氮微生物的种类工业合成目前工业上最常用的哈柏法（Haber-Boschprocess）；在高温（约摄氏400度）高压（约250大气压）下，用精研的铁粉当催化剂，促使氮与氢产生反应生成氨。工业固氮是将所得的氨，再进一步制成氮肥，如硝酸铵与磷酸铵，然而此法成效不佳（产率仅约20%）且极耗能源。

化学肥料——尿素尿素在肝合成，是哺乳类动物排出的体内含氮代谢物。工业上用液氨(NH3)和二氧化碳(CO2)为原料，在高温高压条件下直接合成尿素。尿素是有机态氮肥，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵(NH4)2CO3或碳酸氢铵NH4HCO3后，才能被作物吸收利用。高能固氮生物固氮工业固氮氨化作用反硝化作用硝化作用氮循环（固氮作用→生物体内有机氮的合成→氨化作用→硝化作用→反硝化作用）铵盐硝酸盐氮的分馏生物利用不同来源的氮，也造成了氮在生物圈中的同位素分馏。大气中的氮通常很难被生物直接吸收，绝大多数的植物都是靠吸收土壤中的氮化合物(NO3-和NH4+)来获取氮源的，这个过程中就会发生同位素分馏，其δ15N值约为3%。只有一些植物，主要是豆科植物，依靠与其共生于根部的根瘤菌，可以直接把大气中的氮(N2):转化为NH3，然后将其吸收。此过程基本上没有同位素的分馏，因此豆科植物的δ15N值较小，约为0%。水中的蓝藻门植物既能自生固氮，又能与其他植物共生固氮。鱼类以藻类为食，故含有较高的δ15N

。氮的营养富集氮在不同的营养级之间存在着同位素的富集现象，营养级每升高一级，δ15N大约富集3‰~4‰。即食草类动物骨胶原中的δ15N比其所吃的植物富集3‰~4‰

，以食草类动物为食的食肉类动物骨胶原中的δ15N又比食草类动物富集3‰~4‰。（Bocherens1994)15N(~2-3‰)13C(~0-1‰)湿地生态系统据δ15N值的不同，所有生物大体上可以分为5类:①豆科植物，最低约为0‰。②陆生非豆科植物，约为2‰~3‰左右;③食草类动物，为3‰~7‰

。④一级食肉类动物以及各种鱼类，为9‰~12‰

。⑤二级食肉类动物，其值更高。杂食性动物的δ15N值应该处于这五类中食草动物和一级食肉动物之间，大约为7‰~9‰。海洋中含有大量的硝酸根离子团，动、植物以其为氮源，它们的δ15N值一般高于同一营养级的陆生生物。氮同位素分析原理生物体内的氮主要从蛋白质中摄取，氮反映了食物中蛋白质的来源。蛋白质丰富的食物主要是肉类，虽然不同植物中蛋白质的含量高低有所不同，但总体来说植物中的蛋白质含量相对较低，因此，食物中植物比例的增大对骨胶原中的δ15N加值没有太大影响。而肉类尽管在食物中所占比例不大，却对骨胶原中的δ15N值贡献很大，故而骨胶原中的δ15N值与食物中肉类的δ15N值有着密切的联系[vanKlinken2000]。根据骨胶原中的δ15N值，即可判断该动物是食肉类动物还是非食肉类动物。海生与陆生食谱区别StableNitrogenIsotopeRatiosofBoneCollagenReflectMarineandTerrestrialComponentsofPrehistoricHumanDiet.Science,NewSeries,Vol.220,No.4604(Jun.24,1983),pp.1381-1383.Theδ15NvaluesofbonecollagenfromEskimosandfromNorthwestCoastIndiansdependentonsalmonfishingareabout+10‰morepositivethanthosefromagriculturalistsinhistorictimes.现生动物测试δ15N能区分

δ13C不能区分

HumanbonecollagenstableisotopeanalysisofhumansfromcoastalMesolithicsitesinScotland,Denmark,FranceandPortugalindicatestheimportanceofmarinefoodsinthediet.Wedefinetheexpectedhumanδ13Candδ15Nvaluesof100%marineand100%terrestrialdietsandconcludethatatmostsitesisotopevariabilityisduetodifferingproportionsofthesedefinedmarineandterrestrialdiets,ratherthanduetodifferencesintheactualtypesofmarineandterrestrialfoodsexploited.BycomparingtheEuropeanhumanvalueswithmarinefaunalvalues,andvaluesofmarine-diethumansfromNorthAmerica,weproposethatthemarinecomponentofhumandietintheLateEuropeanMesolithicwasbasedmainlyonmarinefish,withonlyminorcontributionsfromshellfishormarinemammals.Averageδ15Nvaluesofmodernandarchaeologicalmarinefauna.Four(theoretical)extremehumandietarytypes,andtheirassociatedbonecollagenstableisotopevalues.不同类型

饮食结构Thecarbonandnitrogenisotopecompositionsofvarioustypesofdietsareknownandcanbecomparedtothecompositionsofyourfingernails.Hence,thegraphsofyourfingernaild15Nandd13Cvaluescanhelptoidentifyyourdiet.尼安得特人

(PNAS,2000,7663-7666)牛鹿熊食草动物氢氧同位素氧同位素自然界中氧以16O、17O、18O三种同位素的形式存在，相对丰度分别为99.756％、0.039％、0.205％.天然物质的氧同位素组成通常用由18O/16O比值确定的δ18O来描述.氢同位素自然界中氢以1H（氕，H），2H（氘，D），3H（氚，T）三种同位素的形式存在，相对丰度分别为约99.985%、约0.015%、低于0.001%，其中氚具放射性，半衰期为12.33年。氢、碳、氧同位素标准样品组成元素标准缩写同位素比值H平均大洋水标准standardmeanoceanicwaterSMOWD/H=0.0001558C南卡罗来纳州白垩纪皮迪建造（PeeDeeformation）中的箭石PDB13C/12C=0.0112372OSMOW18O/16O=0.0020052平均大洋水标准standardmeanoceanicwater1967年，VSMOW(维也纳标准平均海洋水,Viennastandardmeanoceanicwater)是原始的SMOW定义的重新校准和被创造.氧同位素数值转换在骨化学研究中，有时，我们需要测量骨骼或者沉积物碳酸盐（CaO3）中的δ18O，需要以PDB为标准，那么此时SMOW与PDB有换算关系，如下：×1015kgWatercirculationonsurfaceoftheearth(afterTurekian,1969).evaporationprecipitationriverdischargeannualratesofwatertransferannualratesofwatertransferamountsofwater瑞利分馏在自然界存在一种特殊的体系，在一定物理化学条件下发生物相分离。分离前不同物相之间保持着热力学平衡并处于封闭体系状态，但分离之后一相物质不断离开体系，不再与另一相保持平衡。这种在开放体系中进行的过程称之为瑞利过程。在瑞利过程中发生的同位素分馏称之为瑞利分馏。例如在海水蒸发、雨滴从云中不断凝结出来并落下等过程中，均伴有瑞利分馏。氢氧同位素分馏水的分子式是H2O，氢有两种同位素H和D，而氧的两个主要稳定同位素是16O和18O，所以大自然中的水组成有：1H216O、1H218O、2D216O、2D218O等，原子量的差异造成了他们的质量不同。氢氧同位素的分馏主要在于水蒸发（Evaporation）

凝聚（Condensation）一般来讲，在空中水蒸气凝聚成雨滴过程是平衡同位素分馏过程，因为水蒸气是在饱和（相对湿度100％）的状态下凝聚为水。生成的雨水相对水蒸气富集重同位素，而在降水过程中首先是富集重同位素水先降落。氢氧同位素分馏氢氧同位素分馏18O比16O重，因此H218O比H216O重。H216O比H218O更容易蒸发。H218O比H216O更容易沉降。coldestsnowislightest(lessheavy18Oisotopes,morelighter16Oisotopes)氧同位素组成分布地球上的蒸发，主要发生在热带地区，而且水蒸气基本都向极地运动。

①

赤道附近的水相当重δ18O~0

②

温带和近极地的水是轻的δ18O-5~-15

③极地的冰非常轻δ18O-20~-55氧同位素组成分布Spatialdistributionofδ18Oinmeteoricprecipitation，Gabrieletal.Geology;April2002;v.30;no.4;p.315–318Predictedoxygenisotoperatiosofplantleafwater(credit:J.West)影响雨水δD值及δ18O值的因素纬度（愈高）、温度（愈低）、高度（愈大）、离海岸线距离（愈远）均影响大气降水的氢氧同位素组成（δD及δ18O值愈负）。上述因素决定了大陆上每一地点的雨水都有它特定的同位素值，为探讨复原古代环境提供重要线索。

纬度效应随着从海面蒸发的水汽根据纬度增加不断降雨的过程中，剩余的水汽中越来越亏损D和18O，其雨水和雪水中的δD和δ18O值也越低。n=1000100H218O900H216ORAINn=10020H218O80H216On=90080H218O820H216ORAINn=10010H218O90H216On=80070H218O730H216OR=0.111R=0.0975R=0.095R=0.25R=0.11EVAP.n=1000>>>>>n =numberofH2Omoleculescloud =diminishingreservoir降雨δ18O高纬度地区的雨水,δ18O值偏低（更负）氧同位素分馏因素heavylightheavylight从赤道到高纬度地区、从海洋到大陆内部、从低海拔到高海拔地区，重同位素的亏损依次递增，构成所谓的温度效应、纬度效应，大陆效应和高度效应，以及季节效应，降水量效应等。越来越负温度效应Temperatureaffects18O/16Oratio:Coldertemperaturesmorenegativevaluesforδ18OWarmertemperatures

δ18Ovaluesthatarelessnegative(closertothestandardratioofoceanwater)※※在中高纬度大陆内部,降水中稳定同位素具有显著的温度效应即降水中稳定同位素比率与温度之间存在显著的正相关关系.※※在中低纬度海洋或季风区,尤其在亚洲季风区降水中稳定同位素具有显著的降水量效应,即降水中稳定同位素比率与降水量之间存在显著的负相关关系.（受降水量效应影响）全球雨水线水循环过程中，在稳定同位素成分的平行分馏作用下，全球降水中δD和δ18O存在一种线性关系，Craig（1961）将这种关系定义为全球大气降水线（GlobalMeteoricWaterLine，GMWL）。Craig,H.(1961)Isotopicvariationsinmeteoricwaters:Science,133,1702-1703.Rozanski（1993）Isotopicpatternsinmodernglobalprecipitation:In:ClimateChangeinContinentalIsotopicRecords,大气降水的氢、氧同位素组成是研究水文学,冰川学及古气候学等地球学科所必须的重要资料,同时亦为岩石和矿床稳定同位素化学提供背景值。在全球尺度上,受地理因素和气候条件影响,降水中稳定同位素含量一定程度上反映了天气气候与区域性特征[4]。因此,60年代以来雨水同位素组成已成为地球化学的研究热点之一。国际原子能委员会(IAEA)与世界气象组织(WMO)自1961年以来,已在全球各地设立100多个观测点,对大气降水中的稳定同位素进行连续监测,以建立全球降水模型。（中国现代大气降水线）中国现代大气降水的氢氧同位素组成关系（据郑淑蕙，1983，科学通报，第13期，801-）温度效应公式大气降水中的同位素组分与年平均气温之间的相关关系为古气候研究提供了独特的方法，其中，区域多年平均δ18O与平均气温之间相关关系以及特定地区年平均δ18O与气温之间相关关系是古气候重建研究的一种独特方法。我国大气降水稳定同位素监测数据统计特征大气降水同位素监测数据的统计内容，主要包括年和月降水同位素平均值、降水δD与δ18O关系。---------------------------------------------------------------------------------我国的大气降水线方程为δD=7.8δ18O+6.95,与全球降水线基本吻合，受各地区气候的区域性特征影响，局地雨水线方程各有差异。月降水稳定同位素δ18O与月平均气温的关系年际尺度降水δ18O与年平均气温的关系结论在空间尺度上，受地形和季风气候的影响，我国北方中高纬度地区降水δ18与气温的正相关系明显，而南方低纬度地区则显示出明显的季风（降水）效应，温度效应被季风降水效应被掩盖。在年际或更长时间尺度上，我国北方降水δ18O与平均气温相关关系明显，并且年际时间尺度的δ18O温度梯度比月时间尺度的温度梯度大，这种相关关系将为进一步深入了解我国不同时间尺度的气候变化和水文循环规律提供重要的参考。大陆效应从海洋开始，越向内陆，大气降水的δD和δ18O值越降低。位于内陆的台站,雨水的δ18O值比海岛台站及沿海岸台站偏低。例如，广州，昆明和拉萨的年平均降雨的δD值分别为－29‰，－76‰和－131‰高度效应从海平面到最高的青藏高原，随着海拔高度的增加，大气降水δD和δ18O值也在一直降低。一般每升高100m，对于δD值降低1.2～4‰；对于δ18O值降低0.15～0.5‰。高度效应实际上是复合的凝结效应。当湿空气团被抬升时,伴随凝结现象的产生,水汽中的氧稳定同位素被贫化。其结果,降水中的氧稳定同位素也不断地被贫化。季节效应季节不同，大气降水中同位素也不是同一样的。冬季相对夏季，大气降水就要亏损重同位素。这主要是温度效应引起。夏季温度高，海水蒸发及云团形成（凝聚）过程同位素分馏小，因而造成夏季比冬季相对富集重同位素。降水量效应（可能掩盖温度效应）在大多数中纬度大陆地区明显地出现降水量效应，降水中δD和δ18O值与降水量大小呈相反关系。δ18O数值越负，降水量越大在中低纬度海洋或季风区,尤其在亚洲季风区，温度效应受降水量效应干扰而不能辨认出来，这一现象在世界其他纬度较低温度较高的地区常有发生，一般高纬度地区特别是两极区温度效应较为明显。不受降水量效应影响遵循温度效应无降水量效应氧同位素与古气候冰芯--冰芯中氢、氧同位素比率是度量气温高低的指标；净积累速率是降水量大小的指标；冰芯气泡中的气体成分和含量可以揭示大气成分的演化历史；宇宙成因的同位素可以提供宇宙射线强度变化、太阳活动和地磁场强度变化的证据；冰芯中微粒含量和各种化学物质成分的分析结果，可以提供不同的时期大气气溶胶、沙漠演化、植被演替、生物活动、大气环流强度、火山活动等信息；同时，冰芯也记录了人类活动对气候环境影响和各种信息等等。

海相沉积物--Organismsthatliveintheoceansincorporatebothisotopesofoxygenintotheirshellsastheygrow(withtheratiodependingonthetemperatureofthewaterwheretheylived)Whentheorganismsdie,theirshellmaterialfallstotheseafloorandisincorporatedintothesediments.Byexaminingtheisotopicchangesincoresrecoveredfromthesediments,wecanexaminepastclimatechangesGlacialClimates冰河时代气候EvaporationofO16OceanO18leftbehindGlacierPrecipitationofO16

O16doesn’tgetbacktotheoceans,butisinstead“lockedup”intheglacierEvaporationofO16PrecipitationofO16OceanO18leftbehindNon-glacial(warm)climates

非冰河时期冰芯研究Antarctic/GreenlandIceCoreRecordsOxygenisotopesoftheice(H2O)CO2trappedinairbubbles

Neumayer德国南极考察站Georg-von-Neumayer-Station1981-1992Georg-von-NeumayerStationduringpolarnightNeumayerStation1992-2008GlacialIceCoresInadditiontooxygenisotopes,icecoresrecordaerosolcontent(dust,ash,etc),greenhousegas(GHG)concentrationandpastclimatevariabilityVostokIceCore,Antarctica:climatedatarecordoffourinterglacial-glacialcyclesoverthepast420,000yrs.Somefindings:ClimatevariabilitywithperiodicitiesthatcorrelatewellwiththoseoftheEarth’sorbitalparametersStrongcorrelationbetweentemperaturefluctuationsandgreenhousegasconcentrationsSeePetit,J.R.,etal.,1999.Climateandatmospherichistoryofthepast420,000yearsfromtheVostokicecore,Antarctica.Nature399:429-436.DomeC,EastAntarctica:recordextendedbackto800,000yrsbeforepresentinLuthietal.,(2008)SeeLuthietal.,2008.High-resolutioncarbondioxideconcentrationrecordof650,000-800,000yearsbeforepresent.Nature453:379-382.annualmeanofd18Oandairtemperatured18O–T-relationship温度效应海相沉积物研究Asclimatecools,marinecarbonatesrecordanincreaseind18O.

Warmingyeildsadecreaseind18Oofmarinecarbonates.JOIDESResolutionScientistsexaminingcorefromtheoceanfloor.古海洋的温度测定基本原理碳酸盐沉积物的碳、氧同位素组成与沉淀介质的同位素组成有关，在CaCO3-CO2-H2O系统中，有以下同位素交换反应：在碳酸盐与周围环境平衡时沉淀的贝壳碳酸盐，其稳定同位素组成同水中的18O含量和介质的温度和盐度有关，因此通过贝壳碳酸盐同位素的研究，可以分析介质的性质。古海洋的温度测定基本原理Oisotopesduringthelast3m.y.Kumpetal.,TheEarthSystem,Fig.14-4Climaticcoolingacceleratedduringthelast3m.y.Notethatthecyclicitychangesaround0.8-0.9Ma−41,000yrspriortothistime−100,000yrsafterthistimeBassinotetal.1994Oisotopes—thelast900k.y.碳酸盐磷酸盐氧同位素生物来源骨骼或牙齿的无机质：主要成分为羟磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2，血液中的碳酸根离子置换氢氧根离子或磷酸根离子，被称为结构碳酸盐：

Ca10(PO4，CO3)6(OH，CO3)2。δ18Oδ18O来自磷酸盐表示为δ18Opδ18O来自碳酸盐表示为δ18Oc磷酸盐和碳酸盐氧同位素换算骨骼氧同位素与饮用水的关系1984年，Longinelli分析了人和猪血液和骨骼磷酸盐中δ18O与引用水的δ18O的关系。245次引用优点人体体温基本恒定，不受气候的改变。人体大约有65%的水分。人体的水主要来自环境中的水。人体磷酸盐的沉积是在相同物理化学条件下。基于上述考虑，Longinelli推测人体骨骼中磷酸盐的δ18O与环境水的δ18O的因该有良好的相关性。为什么不考虑碳酸盐？人血液中的数据与环境中的水数据关系血液中的水与大气降水的线性关系图猪血液中的数据与环境中的水数据关系人骨骼中的数据与环境中的水数据关系※猪骨骼中的数据与环境中的水数据关系动物与人类骨骼磷酸盐差别？动物骨骼中的18O值比人体稍高。Onepossibleexplanationisthatanimalswateredatponds(moresensibletoseasonaleffects),whichparticularlyinaridareascanbe18Oenrichedbyevaporationeffects,whilehumansdrankriverwaterwhichis,normally,isotopicallymorenegativethanlocalrainwater.Moreover,inthecaseofherbivores,atleastapartofthedailywaterintakeisrelatedtograsswater.Whiletheevapotranspirationprocessescausean18Oenrichmentofgrassandleafwater.利用牙釉质氧同位素计算年平均温度利用哺乳动物骨骼或牙齿釉质中的磷酸盐的氧稳定同位素来定量研究陆地古气候,作为一种新的方法,最近越来越得到重视。哺乳动物骨骼或牙齿化石的δ18Opo4

能代表这些动物生活时期的原始数值,我们就可以利用现生哺乳动物的经验方程来计算地质历史时期的年平均温度。马科动物牙釉质18O与降水18O的关系第一个公式根据10个样品得到第二个公式根据6个样品得到邓涛根据16个样本的数据重新计算得到：的关系邓涛推导出下列公式氧同位素与迁徙Theefficaciousnessofusingδ18OisotoperatiosinhumanboneforanthropologicalstudiesfocusingonmigratorybehaviorwasshownbyWhiteetal.(1998)whocomparedtheboneoxygenisotopesignaturesinarchaeologicalremainstothosecharacteristicforaspecificgeologicalregiontotracegeographicaloriginsintheValleyofOaxacainMexico.Evansetal.(2006)examinedtwoburialsfromAmesburyEngland,oneofwhichisknownasthe“AmesburyArcher”,andfoundthatthisindividual’s18OcompositionisnotcharacteristicforBritainbutrathercentralEurope,implyingthatthe“Archer”wasanon-local.Theδ18ΟvaluesfromthesecondburialindicatedthattheindividualwasprobablyfromsouthernEnglandorIreland.Scientistsanalyzingtheremainsofthe5300yearoldNeolithic“Iceman”mentionedearlier,whichwasdiscoveredinNorthernItaly,foundthebonestobesignificantlylighterin18Ocomparedtothetoothenamel,indicatingthattheIcemanspenthischildhoodatloweraltitudes(Mülleretal.2005,Hoogewerffetal.2001).锶稳定同位素回顾——氮稳定同位素_骨胶原氮稳定同位素15N/14N——与食物链营养级相关—反映了肉食资源的摄入情况----食草类动物，为3‰~7‰------杂食类动物，为7‰~9‰——人一级食肉类动物以及各种鱼类，为9‰~12‰

。二级食肉类动物，其值更高。回顾——氢氧稳定同位素_骨骼系统氢氧稳定同位素分馏——水的蒸发和凝聚不同地区的大气降水的δ18O和δD不同。

温度效应——在中高纬度大陆内部（正关系）

在中低纬度海洋和季风区（副关系）

纬度效应——由低到高，数值逐渐降低

季节效应——夏季高，冬季低

高度效应——海拔高数值低，海拔低数值高

解决问题：迁移和环境温度、降雨量等假设，我们的饮水来自大气降水区域多年平均δ18O与平均气温之间相关关系以及特定地区年平均δ18O

与气温之间相关关系是古气候重建研究的一种独特方法。我国北方年平均降水与年平均气温的关系δ18O=0.52T-14.03张琳等（2008）第31卷第9期核技术，我国不同时间尺度的大气降水氧同位素与气温的相关性分析降水与骨骼磷灰石的关系Longinelli推测人体骨骼中磷酸盐的δ18O与环境水的δ18O的因该有良好的相关性。邓涛马科动物牙釉质δ18Ow指大气降水锶同位素strontiumisotope锶同位素

锶稳定同位素锶Sr有23个同位素，其中4个天然存在的稳定同位素及其平均相对丰度为：88Sr＝82.53%87Sr＝7.04%（放射线成因）86Sr＝9.87%84Sr＝0.56%（Faure,1986）。放射线成因的87Sr87Rb

87Sr＋

-＋

＋Q（1905年J.J.汤姆逊Thomson首次发现铷的天然放射性）87Rb半衰期为4.88×1010年（Steiger&Jager,1977）由于87Rb衰变形成87Sr，因此。地球上87Sr的总含量是随着时间不断增加的，而且不同的矿物和岩石因为成矿或成岩的年代不同以及母岩中的铷锶含量比不同，其锶同位素组成也是不同的。铷-锶法测定地质年代矿物中其中，87Sr为矿物中现今的87Sr的原子数总量，87Sri为矿物中87Sr的初始原子数值，衰变常数

＝1.42×10-11a-1，t为矿物形成以来所经历的时间。锶稳定同位素在考古中的应用1.文物产地研究一般用87Sr与86Sr的比值作为物质中锶同位素组成的度量，对于多数的岩石和矿物来说，87Sr/86Sr比值高于0.7，有的矿物可达1.0以上。2.古人栖息地迁徙早在20世纪80年代Ericson（1985）就提出，分析史前人骨的锶同位素组成可能获得关于古人栖息地变动的信息。一、锶与文物产地研究Curran等（2001）曾利用锶同位素对爱尔兰新石器时代以Procellanite为原料的石器原料来源进行过产地溯源。Freestones等（2003）曾经寻求八九世纪地中海东岸4中伊斯兰玻璃的原料种类。二、锶稳定同位素与人群迁徙研究古人栖息地的迁徙有相当重要的考古意义。—外来人口的比例，女性世袭的母系社会还是男性世袭从外地娶女成家的父系社会。—早期人群是否是外来人口，可以提供关于目的所属氏族是否从外地迁徙过来—新疆小河。—地区人口的来源及其对文化或文明形成的影响—商王朝是奴隶社会吗？

为什么选择锶？锶、铅和钕是3种其同位素组成在自然界有显著地区和矿源涨落的中等重量以上的元素，不同地区可能具有不同的锶同位素组成。锶能以较高的含量结合进入人体组织的羟基磷灰石中。铅——青铜器矿料溯源。锶稳定同位素分析原理Sr稳定同位素在地球物质中分布不均匀：1.相同时间不同区域形成的岩石具有不同的锶同位素组成。2.同一区域不同时期，甚至同一时期形成的岩石，锶同位素的组成也存在明显的差异。这种差异性为研究人类的迁徙提供了可靠的基础。当岩石风化形成土壤时，生长在这些土壤中的植物就会获得这些岩石的87Sr/86Sr比值——食草动物——食肉动物（或人体）,保留在骨骼系统中。锶稳定同位素分析原理骨骼和牙齿中90%都是无机物，主要由钙羟磷灰石组成Ca10(PO4)6(OH)2。锶的化学性质和原子半径与钙相似，在骨骼和牙齿形成过程中，锶可以取代晶格中的钙离子，浓度可达102-103ppm数量级。骨骼中的锶浓度明显高于牙釉质，可能因为人类幼年所吃的食物中乳汁占有相当大的比例有关，而乳汁中锶浓度低引起的。锶稳定同位素分析原理骨骼—不断地与外界物质发生交换，不同的部位具有不同的转换率，骨密质中的转换率大约是3%每年，骨松质的大约是26%每年，因此可以记录个体最后2年-20年生活地区的锶同位素特征。牙齿—在个体幼年期就形成了，而且其结构不再发生变化，即使个体死亡之后，也只会在牙釉质的表面发生部分的成岩作用，牙釉质内部的物质组成仍然不会发生变化，可以反映个体幼年时期生活地区的锶同位素特征几种情况同一个体牙釉质与骨骼中的锶同位素比值存在差别，表明个体幼年和成年时期生活在不同的地区，发生过迁移；比值一致，则表明个体在同一地区生活。个体骨骼和牙釉质的锶同位素比值与遗址当地的锶同位素比值一致，表明个体是当地生活的个体；不一致则表明个体是从其他地区迁移到当地生活的。人类迁徙推断问题当锶稳定同位素从风化的岩石进入食物链到最后保存在人体骨骼系统中时。87Sr和86Sr的分馏作用非常小，可以忽略不计，87Sr/86Sr比值基本保持不变。生活在不同地区的人们，其体内的锶同位素比值可以反映其生活地区的锶同位素特征，记录当地地质环境中的锶同位素状况。能不能使用地质测量的锶比值作为当地锶稳定同位素的基准值？原因1——锶的来源问题当地环境中的同位素比值是由来源于大气和矿物风化中的锶混合组成的。例如，现代土壤中的铅主要是大气来源的，在世界上的某些地区锶可能也是这样。然而，这类大气沉降的影响在大部分地区可能是很微小的，尤其是在史前时期。原因2——锶的变化范围问题此外，一种岩石中可以包括具有87Sr/86Sr比值变化范围很大的各种矿物。在通常的情况下，这些矿物将会以不同的速率进行风化。由于矿物不同的风化速度和土壤是由各种来源的沉积物混合组成的，因此当地的土壤表现的是87Sr/86Sr的范围，而不是任何准确的全岩的平均值。尤其特别的是，冲积土倾向于体现出来源物质的87Sr/86Sr的平均值。原因3——生物利用问题许多科学工作者对土壤、岩石、植物、动物和水等的研究表明，生物利用的锶同位素比值与基岩和其他环境中的锶同位素比值可能存在着明显的不同。虽然在一个特定地区的岩石、土壤和植物中的87Sr/86Sr值间有显著的变化，但是动物骨骼组织中的值却通常非常惊人的相一致。有一系列对不同物种的研究证明了这种情况。

原因3Sillen等（1998）年曾在南非的斯特克方丹遗址采集了不同类型岩石上面发育的土壤和生长的植物，土壤的87Sr/86Sr有较大的涨落，为0.7~0.9之间，而植物的87Sr/86Sr值集中在0.71~0.75之间。涨落小于土壤。主要原因植物吸收溶解于地表水中锶的化合物，而水的流动性，对地区锶同位素组成起到某种混合和均匀化的作用。也有人观察到，冲积平原不同地点的土壤的锶同位素组成的涨落较小。动物到处觅食多种动植物，导致其集体中锶同位素组成进一步的平均化。一个地区岩石、土壤、水和植物中的锶同位素比值都存在着一些变化和差异，不适合作为判断人类是否发生迁移的当地锶同位素比值。因此，必须从其他方面考虑。结论1.利用史前或者现代小动物的牙釉质来确定，即把动物（猪、狗）牙釉质的87Sr/86Sr比值的平均值±2倍标准偏差作为当地锶同位素比值的范围，并且最好使用遗址中出土的动物牙釉质，这样将会最小化环境变化和各种污染所引起的锶同位素比值变化的问题。测定当地的87Sr/86Sr利用猪的锶同位素建立当地范围不推荐使用2.另一种方法是直接把所研究的人体骨骼中87Sr/86Sr比值的平均值±2倍标准偏差作为当地的锶同位素比值，这种方法比较直接，在先前的研究中使用较多。现在的研究者更倾向于使用前一种方法来确定遗址当地的锶同位素比值。研究迁徙的注意问题一是所研究个体必须是在锶同位素组成存在差异的地质区域之间迁移，如果迁移的地区间死稳定同位素组成差异很小，则很难将迁移的个体区二是所研究的个体不能频繁的发生迁移，如果经常在不同锶同位素组成的地质区域之间进行活动，则很难对其牙齿和骨骼的锶同位素数据作出具体的揭示。三是只适用于第一代移民，移民的后代不能显示出迁移的现象。此外，还有两个需要特别注意的问题：1.样品的去污染；2.遗址当地锶同位素比值的确定。实例1在南非的开普敦地区，研究人员在开普敦海滩的FortKnokke遗址不远处发现了一个浅的合葬墓，墓葬中的很多个体牙齿都有雕刻和装饰的现象，这种现象表明他们是来自于非洲地区。身份调查从骨化学，骨形态学，历史研究和文献调查等方面对这些个体的身份进行了综合分析。锶同素分析的结果表明这些个体来自于不同的地质区域，曾在不同的地区生活，C、N元素分析的结果表明这些个体的食谱存在着差异，这与锶同位素的分析结果是一致的。结论经过对历史事件和文献资料的研究发现这些黑人个体是在被葡萄牙奴隶贸易船acquetReal号从莫桑比克运往巴西时，在桌湾(TableBay)附近发生事故时死亡的个体，锶同位素的比值和牙齿装饰的现象表明这些个体可能来自于莫桑比克的Makua、Yao和Maravi地区。古人类食物结构演化研究

内容在古人类食物结构演化研究

——南方古猿

——尼安德特人

——田园洞人中国古代代居民饮食结构

——中国首个食谱分析（蔡莲珍、仇士华）古人类食物结构演化研究自猿向现代人进化的漫长岁月里,其食物结构发生了明显的变化,即以植物类食物为主转为动植物类食物并重。那么,食物结构的改变,对人类的进化究竟产生了怎样的影响呢?现代营养学的研究表明,与现生大猿相比,人类食物结构的多元化有利于人类从外界环境吸收多种营养,在一定程度上降低了婴儿的死亡率、延长了他们的平均寿命,增强了适应外界环境的能力。而肉食的摄取,则对于人类增大脑量、开发心智和改善营养,更是至关重要。此外,食物新种类的获取,也往往与人类行为的进化密切相关。因此,人类食物结构的演化之路,自始至终都是人类起源和进化研究的重要组成部分,而万年以前古人类(hominin)食物结构的探索,更是揭示人类食物结构演化的关键所在。Sr生物纯化：一般说来,Sr的吸收远不如Ca吸收有效,致使骨中的Sr/Ca值显著降低。通常,食草动物骨中积淀的Sr/Ca约为其食物的1/5,而食肉动物骨中积淀的Sr/Ca又约为食草动物的1/5。一般认为,C3植物的δ13C平均值约为-26.5‰,而C4植物的δ13C平均值则约为-12.5‰。豆科植物的δ15N大约等于0‰,而非豆科植物的δ15N则稍高，同位素,N同位素的富集显得更有规律,营养级每上升一级,大约富集3‰～4‰,如较之食物,食草类动物骨胶原的δ15N,将富集约3‰～4‰;而较之食草类动物,以之为食的食肉类动物δ15N,又将进一步富集约3‰～4‰。陆地系统海洋系统C3海藻白尾鹿软体动物浮游生物非洲自古以来既生长有茂密的树林（C3)，也有开阔的草原（C4)肯尼亚科比福拉营养系统食草动物陆生营养系统（一）南方古猿的食物结构人类的进化之路人类的进化大致分四个阶段：1）南方古猿Australopithecines（400万～150万年前）——阿法种、非洲种、粗壮种、鲍氏种等

2）能人Homohabilis（260~150万年前）

3）直立人Homoerectus（180~20万年前）

4）智人Homosapiens（20万年以后）早期智人——20~5万年前晚期智人——5万年以后人类的进化史阿法南猿沙赫人属地猿属千年人属始祖南猿肯人属南猿非洲种能人匠人直立人鲁道夫人南方古猿惊奇种傍人埃塞俄比亚傍人粗壮种傍人鲍氏种尼安德特人智人海德堡人真人属进化谱系早期智人ArchaicHomosapiens晚期智人Homosapiens南方古猿：纤细种&粗壮种南方古猿,主要分为纤细种（非洲种africanus）和粗壮种（robusts）。牙齿形态:粗壮种的门齿、犬齿较小,而颌骨较粗壮,加上臼齿硕大,牙齿珐琅质甚厚,据此推测,其主要食物可能为小而硬的、多纤维的粗糙植物,并进一步认为粗壮种的最终灭绝,很可能与这种低营养的食物结构有关。纤细种的食物种类多样,为杂食结构,其营养明显广谱化,从而增强了他们的进化优势,并最终成为人类(Homosapiens)的直系祖先。而由纤细种进化而成的人属(Homo),其脑容量较大而肠胃的吸收面积较小,唯摄取人体所需的复合营养方能有此结果,因此,人属的食物结构也必然具有杂食的特征。然而,骨化学分析的研究成果,却对此提出了新的见解。南非斯瓦特克朗斯Swartkrans遗址发现了大约180万年前的南方古猿粗壮种,1992年，Sillen等测定了其骨骼的Sr/Ca比值,并与该遗址食草类和食肉类动物的相应Sr/Ca值进行了比较,结果发现,南方古猿粗壮种的Sr/Ca值,略高于该遗址的食肉类动物,而远低于食草类动物,这一事实表明,该遗址南方古猿粗壮种的食物结构应与食肉类动物相近,即其食物组成中应该有一定量的动物。1995年，Sillen等分析了该遗址的人属(Homosp.),具有更高的Sr/Ca值,这可能与其较为广泛地摄取富含Sr的地下植物资源(如块茎类植物)有关。粗壮种——Sr/Ca非洲种——Sr/Ca2005年，Sponheimer分析了南非斯泰克方丹(Sterkfontein)地区的南方古猿非洲种(A.africanus),其牙齿珐琅质的Sr/Ca比值,虽也位于食草类动物和食肉类动物之间,但显著高于南方古猿粗壮种,表明该南方古猿仍属杂食类,但较南方古猿粗壮种更多地摄取了富含Sr的食物,如地下块茎类植物、昆虫类等。黑猩猩的食物结构—稳定同位素一般认为,与人类祖先最为接近的现生猿类,当属非洲的黑猩猩。因此,黑猩猩的食物结构,在一定程度上代表着最早期人类的食物结构。黑猩猩食物结构的研究表明,其食物主要为森林中的果类或嫩树叶,即C3类植物,研究还发现,即便在C4类植被和食物十分丰富的草原环境中,其食物依然主要为C3类植物,表明黑猩猩的食物结构相当稳定。粗壮种—13C稳定同位素分析1994年Lee-Thorp对南非斯瓦特克朗斯(Swartkrans)地区约180万年前的南方古猿进行了稳定同位素分析,其牙珐琅质则相对富集了13C,表明其食物虽以C3类为主,但已有一定量的C4类食物,它可能来自C4类植物、以C4类植物为主要食物的动物或者两者兼而有之。2006年Sponheimer利用牙珐琅质的激光消融(Laserablation)稳定同位素分析进一步证实,该古猿对C4类食物的摄取,还存在着季节性或年度性的明显变化,表明C4类食物的摄取,业已成为该古猿赖以生存的主要手段之一。vanderMerwe分析了距今300万年前的南非Makapansgat地区以及年代稍晚些的南非斯泰克方丹地区南方古猿非洲种的食物结构，发现其与粗壮种基本相似,只是C4类食物的比例更高

,个体间食物结构的差异也更大,反映了该古猿适应生存环境的能力更强。非洲种—13C稳定同位素分析匠人—13C稳定同位素分析Homoergaster（190-140万年前）根据在东非发现的更新世早期人类化石命名的人属成员。其身体大小、形状和牙齿特征与后期人类更为接近，被认为是智人的祖先。但也有人认为匠人与直立人相同。对匠人的食物结构分析显示其δ13C值却与南方古猿粗壮种、非洲种基本相同,差异并不显著。南方古猿和直立人Lee-Thorp（2003）测量了一批南方古猿和直立人牙化石、古代和现代动物牙齿珐琅质中的δ13C。各类猩猩和长颈鹿，以新鲜的树叶和果子为食称为“Browsers”，C3植物为主，-12‰石化和现生马科动物及牛羚等食草动物“Grassers”，C4植物为主，0‰南方古猿和直立人-8‰~-6‰之间，C4植物和食草动物在他们的食谱中也占有一定比例。当气候干旱森林退化而草原发育时，南方古猿和直立人的繁衍发展将占据优势。推测新近纪中新世(Miocene)的古人类,仍栖息在森林环境,主要以C3类的果类和嫩叶等为生的话。上新世(Pliocene)乃至更新世(Pleistocene)早期,南方古猿在学会双足行走的同时,其食物结构也由素食转为杂食,即虽以C3类为主,但已包含相当量的C4类食物,如莎草、白蚁、无脊椎动物、爬行类、鸟类以及小型哺乳类动物。古环境研究还表明,即使南方古猿的生存环境类似于现代黑猩猩的栖息地,其食物中依然包含相当量的C4。C4类食物的摄取,可能与双足行走一样,成为古猿的基本特征之一,使得古猿能够更好地适应生存环境。南方古猿阿法种

南方古猿粗壮种人属Australopithecusafarensis我国的工作赵凌霄（博士论文）曾经测量了30多件早更新世动物牙齿化石的δ13C，样品包括湖北建始龙骨洞的布氏巨猿和其他哺乳动物牙化石（包括鹿、牛等食草动物）、广西柳城巨猿洞的布氏巨猿。测量值集中在-16‰~-18‰，涨落很小。赵凌霄推断，巨猿等哺乳动物主要以C3类植物为食物，它们的生存环境应该是茂密的森林而不是开阔的草原。（二）尼安德特人的食物结构距今大约30万~3万年生活在欧洲、近东和中亚地区的古人类。在3万多年前,随着冰川蔓延过整个欧洲大陆,这个人种灭绝了。尼安德特人已经能够制造使用复合工具、具有狩猎能力及丧葬等习俗。对尼安德特人的分类地位有不同看法，有学者将其归入一个人属内与智人并列的尼安德特种(Homoneanderthalensis)，也有学者将尼安德特人归入古老型智人。尼安德特人的全基因组德国马克斯普朗克进化人类学研究所科学家斯万特帕博领导的研究团队使用全基因组测序方法，对来自克罗地亚、德国、俄罗斯和西班牙的6个生活在约4万年前的尼安德特人的骨骼进行测序，并将测序结果与来自中国、法国、巴布亚新几内亚、非洲南部和西部的5个现代人的基因组进行比较后发现，除非洲人外，现代人有约1%~4%的DNA（脱氧核糖核酸）源自尼安德特人，而之前的研究没有找到过这种“基因共享”的证据。尼安德特人的食物来源Marillac遗址位于法国境内,距今约4万年。早在20世纪90年代初期,Bocherens等即比较分析了该遗址哺乳动物与尼人骨骼的δ13C和δ15N,发现尼人的δ15N值与食肉类动物相当,表明尼人的食物结构以肉食为主,主要来自于陆生环境下的食草类动物。之后,一系列其它遗址,如比利时的Scladina洞穴遗址(8～13万年前和4万年前)、Awirs洞穴遗址(4万年前)和BetchealRoche洞穴遗址(4万年前);法国的SaintCesaireI遗址(3.6万年前);克罗地亚的Vindija洞穴遗址(3万年前),这些遗址的尼人骨中的δ13C、δ15N值,均显示:尼人与陆生食肉类动物处于同一营养级,属于主动狩猎者,其食物的主要来源为开放环境下的陆生食草类动物。近10万年内,其食物结构始终相对不变,反映了其获取食物资源的手段和方式较为单一。欧洲现代人Richards分析了一批欧洲现代人的δ13C、δ15N值,其中,1.3万年前英国南部Gough和SunHole洞穴遗址的数据表明,其δ15N值甚高,与陆生的食肉类动物相当,反映了这些现代人的食物主要来自陆生的食草类动物,如牛或马鹿等。对于距今约2.6万年的捷克、俄罗斯和英国各遗址,其δ15N值高于陆生食肉类动物,而与淡水鱼、水禽相似,表明这些现代人的主要食物来源为淡水类食物,如鱼、贝类或鸟类。对于英国北威尔士距今约1.2万年的Kendrick洞穴遗址,其δ13C、δ15N值表明,那里现代人的食物中,海生类的比例为30%左右,很可能为高营养级的海生生物,如海里的哺乳动物等。尼人被取代的原因之一现代人,其食物资源已不仅限于陆生食草动物,还包括其它食物,如淡水类和海生类,显示了现代人通过扩大狩猎范围和领域,在食物资源的选择上比尼人具有更大的灵活性,增强了现代人对于生存环境的适应性。正是由于其食物结构的“广谱革命”(broadspectrumrevolution),即食物的种类和来源较以前更为广泛,才使得现代人的人口代代顺利增长,在“物竞天择”中逐步占据了上风,并最终取代尼人而成为欧洲的主人。（三）田园洞人的饮食结构田园洞人的发现2001年，北京市田园林场(位于北京市房山区，距离著名的周口店北京猿人遗址约6公里)的工作人员在寻找水源时发现了一个山洞，洞内看起来很幽深。工作人员进去寻找水源，结果在洞内挖掘时发现了一些动物化石。随后，林场经理田秀梅就携带着部分动物碎骨到中科院古脊椎动物与古人类研究所请求鉴定。世界文化遗产-周口店遗址周口店遗址是一处古人类文化遗址，位於北京市西南约48公里处的房山周口店龙骨山，是世界上材料最丰富、最系统、最有价值的旧石器时代早期的人类遗址。1929年，发现了北京人（68-78万年）

1936年，发现山顶洞人（~3万年）1967年，发现新洞人（~17~11万年前）2003年，发现田园洞人（~4万年前）2003年发掘2002年底周口店古人类学研究中心向国家文物局提出发掘申请，2003年5月获得发掘执照。2003年6月，发掘取得了突破，周口店古人类研究中心在周口店遗址附近的田园洞出土了这批山顶洞人时期的晚期智人化石。田园洞由此也成为了周口店遗址群的第27个地点。到目前为止，考古人员已从田园洞里挖掘出的古人类化石有：带有牙齿的下颌骨、锁骨、肱骨、桡骨、胸骨、股骨、腓骨等，它们属于同一个男性个体。从牙齿的磨损情况看，年龄较大，形态上属智人，和现代人差异不大。考古人员命名———“田园洞人”。田园洞人年龄几何？2007年用田园洞6块动物骨化石和一根人类大腿骨采取的共7件样品得出的年代数据彼此相差很小，更增强了这个年代的可信度。田园洞人下颌骨上前后齿的比例居于欧洲著名的尼安德特人和现代人的的重叠范围之内，尼安德特人是距今3万到10万年间的古老型人类。而且田园洞人指胫骨（小腿骨）、腕骨和指节骨的一些特征也与尼安德特人类似，比如田园洞人的小腿骨比较粗壮，而现代人则明显细长些；田园洞人手指骨末端的隆起类似圆形，而现代型人的则似马蹄形；此外，田园洞人手腕的钩骨明显长于现代人。这表明田园洞人的基因并不完全来自非洲现代型人类，部分基因可能来自以尼安德特人为代表的欧亚大陆的古老型人类，吴新智院士表示，这也证明非洲现代型人并未完全取代包括中国在内的欧亚大陆古老型人类，为现代型人类“多地区进化说”提供了有力的论据，“这毫无疑问对目前流行的‘非洲起源’学说提出了巨大的挑战。2007年的新发现成为欧亚大陆东部最早的在形态上与现代智人一致的古代人类化石记录田园洞人的重大意义-我们的祖先田园洞人属於晚期智人，在形态上属于解剖学上的现代智人，已经跟现代人基本是一样的了。中国从4万年前一直到现在，没有任何证据表明人类有很大的迁徙活动。所以应该说，他就是我们的祖先。支持吴新智先生提出的东亚地区人类“连续进化附带杂交”的理论。田园洞人古DNA研究田园洞人只携带着少量古老型人类——尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA，更多表现的是早期现代人的基因特征，且与当今亚洲人和美洲土著人（蒙古人种）有着密切的血缘关系，而与现代欧洲人（欧罗巴人种）的祖先在遗传上已经分开，分属不同的人群。田園洞人（性別仍不清）的線粒體很明確屬於現代人的支系，尤其B4’5型主要只分佈在亞洲東部（汉族占百分之十几）、大洋洲和美洲（而大洋洲和美洲的這部分人也很明確是從亞洲東部遷過去的）田园洞人的生活环境距今大约4万年前的地球，正好处于末次冰期中一个相对温暖时期，这时候的北京-华北平原地区温暖湿润，有着大片的草甸草原和森林草原，出产各种鲜美的果实。这里的各种梅花鹿，豪猪等至少三十多种动物安适平和的生活着。田园洞是北京西山上一个并不起眼的小山洞，处在燕山山脉向华北平原过渡的丘陵地带，丰富的动植物和水资源为田园洞古人类的生息繁衍提供了难得家园。田园洞人在这里一代代的繁衍生息，直到大约2万年前，华北的气候发生了变化，末次冰盛期的到来使得气候变得寒冷，很多动物都离开了，洞穴中的空间也逐渐减小，田园洞人也随之远离了这里。研究目的—田园洞人以何为生？周口店田园洞是近几十年来所发现的距离周口店遗址最近的含古人类化石及哺乳动物化石丰富的洞穴。田园洞动物群以梅花鹿占绝对优势,食肉类动物很。对梅花鹿年龄结构分析的研究表明中年、青年个体占主体,其次为幼年和老年个体，很可能与史前人类狩猎活动有关。以捕猎梅花鹿为生？食草动物C3