通过食谱分析探讨田螺山与梁王城遗址先民对渔业资源的利用

　　摘要：对渔业食用资源的利用是人类生业经济的重要方面，然而至今尚无专文介绍如何定量分析渔业食物资源在先民食物结构中所占的比例。本文采用利用同位素传递信号重建食谱 (FRUITS) 模型，以田螺山遗址与梁王城遗址已发表的先民和动植物稳定同位素数据为例，对先民食物结构中的多种食物资源比重进行分析。结果显示，梁王城遗址渔业资源在食谱中占 5%~22%;田螺山遗址淡水渔业资源在食谱中占 5%~20%, 而海洋渔业资源在 10% 以下。

　　关键词：渔业食物资源利用;田螺山遗址;梁王城遗址;食谱模型分析

　　1 研究背景

　　渔业食用资源的利用对人类社会产生了深远地影响。渔业资源含有 DHA——一种人类无法自身合成却对人体健康有重大影响的脂肪酸 [1]。获取渔业资源的行为扩展了人类对自然的认识，促使沿海地区人类通过渔业向更深的海洋发展 [2]。正因如此，对渔业资源利用的问题一直是学术界关注的热点问题。迄今为止，已有多种方法用于探讨渔业资源的利用问题。

　　例如，通过对遗址出土的渔业资源遗存、捕捞工具、渔业资源制品等的统计，能够推断渔业资源大致利用情况 [3];通过生物学、统计学分析，能够推测捕捞时间地点等 [4]。研究结果显示，对渔业资源的利用可追溯至晚中新世;古猿化石层中发现了大量鲤鱼咽齿化石 [5]，暗示古猿与鱼类之间存在密切联系;脂肪酸的研究显示，渔业资源提供的特定脂肪酸为人类智力发展作出了重要的贡献 [6]。

　　这些证据表明，渔业资源在人类发展演化之初就扮演了非常重要的角色。以往探讨遗址内是否存在渔业资源利用情况的定性研究较多，而对遗址内渔业资源利用在先民生产生活中所处地位的定量研究较少 [7-9]，很难确认其在先民食物结构中所占的比例。尤其是农业起源之后的新石器时代，情况变得更为复杂;一方面，大量的新石器时代遗址中都发现了鱼类遗存;另一方面，不同地区对渔业资源利用的程度相差极大。一些地区由渔业为主迅速转向以农业生产为主 [10]，另一些地区依然保持着利用渔业资源的传统 [11]。定量分析渔业资源在先民食谱中的比重是准确重建古人生业方式的重要前提。近年来，有学者利用稳定同位素方法来分析古人食谱，以反映古人对渔业资源的利用情况。

　　例如，Michael P Richards 等对旧石器时代中期欧洲不同地区人群进行研究，发现古人对海洋与内陆渔业资源有广泛利用 [12]。胡耀武等对距今约四万年的北京周口店田园洞进行分析，发现其硫同位素值更接近淡水环境，从而首次证明了中国晚期智人对淡水鱼类资源的利用 [13]。

　　通过稳定同位素方法，在许多新石器时代遗址的人类食谱中都发现了渔业资源的信号 [14-16]，但已有的稳定同位素数据分析方法无法深入挖掘数据间的匹配关系，无法准确判定渔业资源在先民食物结构中所占比重。研究表明，利用最新的食谱模型分析方法可以深入挖掘稳定同位素数据间的配比关系，探讨不同食物来源在食谱中所占的比重，能够为探讨渔业资源利用问题提供新的线索。本文以已发表的田螺山遗址与梁王城遗址的稳定同位素数据为基础 [17,18]，利用最新的食谱模型分析方法对这两个遗址的先民食谱进行分析，借此探索我国新石器时代部分考古遗址中古人的渔业资源利用情况。

　　2 食谱模型分析

　　通过稳定同位素数据建构食谱模型，可以估计渔业资源在食谱中的比重。这种方法能够深入挖掘稳定同位素数据之间的关系，从而得出渔业资源在食谱中的具体比重，对渔业资源的利用情况进行深入探讨 [19]。食谱模型分析方法包括线性混合模型(linear mixingmodels)和贝叶斯食谱模型(Bayesian model for diet reconstruction)。

　　线性混合模型如IsoSource[20] 型、Parnell 型 [21] 等，其概念为，根据同位素分馏效应，食物与消费者在稳定同位素比值上有一定关系，食物与消费者的稳定同位素比值数据差越接近 1 个营养级间的分馏效应值，意味着这种食物的贡献越大。许多研究者将不同的案例运用于校正线性混合模型的准确度上，但线性混合模型也有不足。其局限性在于：

　　1) 兼容性差，线性模型仅适用于已经明确组成部分的食谱类型，如需添加未知的食谱组成部分，此模型无法调整;2)比重界定不清晰，稳定同位素数据相近的食谱组成部分，相互间的关系无法清晰界定 [22]。贝叶斯食谱模型，如 Moore & Semmens 型 [23]、FRUITS 型 [24] 等将食谱模型置入贝叶斯框架中，能够将不确定的食物来源考虑进来，随着新条件的加入进行相应的调整。

　　此外，贝叶斯食谱模型对于数据上差距不大的食谱组成部分可以通过调整先验信息对模型进行校正。在贝叶斯食谱模型中，以Food Reconstruction Using Isotopic Transferred Signals (FRUITS)模型最为典型，它考虑到了不同种类的食物来源，将大分子营养物的贡献置入模型，能够得到更精确的结果。

　　因此，本文以 FRUITS 模型为例，分析渔业资源的利用问题。稳定同位素食谱分析的基本原理指出，人体摄入的食物能够在同位素信号上有所体现，通过分析这些同位素信号能反向推出人类可能的食谱 [25-26]。FRUITS 模型正是通过人类食谱反映同位素的理论值与实验所得的实测值进行比对，计算得出食谱中各个部分的比重大小。

　　通过食物模型在人体中反映的理想值与实测值进行比较，从而得出食物模型各个层次的组成部分;同样，如若了解食谱模型的具体组成部分，也能够推测出相应的人体稳定同位素值。通过这一模型能够对复杂的食物资源信息进行分析，推导出最佳的食谱组合情况;通过稳定同位素比值的比较，FRUITS 模型能够探寻食物整体在所摄入食谱中所占的比重。在得知食物的具体生长环境、食物内部大分子营养物组成乃至相对应的稳定同位素值时，该模型可以进一步深入探讨氨基酸、碳水化合物、蛋白质、脂肪等大分子营养物质对食谱与人体的贡献。

　　FRUITS 模型的操作方法为：首先，通过输入已知的人体与食谱各组成部分的稳定同位素比值，得到人体所摄入食谱中各组成部分的比重。所得的结果可以涵盖人体与食谱稳定同位素对应关系的多种可能性。然后，输入多项已知的考古学信息(先验信息)对其进行校正，根据输出的比值是否稳定无变化，计算出食谱各组成部分所占的比例。如对于处于农业社会的样本，通过规定农作物主食在食谱中的主导地位，可以对结果进行限定，这一点会直观地反映在结果上。

　　其中与同位素数据完全不符的信息不会对结果造成影响，而在数据涵盖范围内的信息会被考虑进去，因此对于先验信息的选择需要谨慎。最后，通过一条或数条的先验信息能够将结果限定在一个相对准确的范围，当我们添加更多的信息都不能使结果发生显著的改变时，可以认为结果是相对精确的。只需保证食谱涵盖了人体摄入的主体部分，且没有包括其次要部分并不影响食谱主要部分的比重，结果依然有效。运用这一模型，研究者对不同地区、不同社会情况、不同年代、不同食谱的稳定同位素数据进行分析，结果大多与之前的考古学成果类似，但突出了一些新的特点，如食谱的多元化、食物摄入的比重以及特定时间空间内个体与群体的食谱变化等。

　　这些研究均表明 FRUITS 模型能够分析多样的环境与食谱情况，从而讨论人口迁移、先民食谱类型的变化、食谱的稳定性、喂养方式、某种作物的传播以及对研究成果的校准等等问题 [27-31]。更重要的是，FRUITS 模型尤其关注食谱内部各食物组成之间的关系，通过各食物组贡献的不同推导其所占比重。近来，FRUITS 模型在考古领域运用日广，较为突出的是 Fernandes等进行的研究 [32]。

　　Fernandes 等利用 FRUITS 模型，对德国奥斯托夫公墓遗址中奥斯托夫人新石器时代早期和晚期的食谱进行分析，显示其饮食中均有对淡水渔业资源的利用情况，由此表明当地人的食谱具有一定的稳定性，保持了对于淡水渔业资源的大量使用。由于 FRUITS 模型对于分析食谱中各组成部分的比重大小有着良好的适用性，能够为解决渔业资源在食谱中比重大小等问题提供线索，因此，本文将基于此方法对田螺山遗址与梁王城遗址先民对于渔业资源的利用程度进行探讨。

　　3 实验材料与方法

　　3.1 实验材料

　　本文选取的遗址为田螺山遗址与梁王城遗址。这两个遗址均有充足的研究资料，虽然考古资料显示出遗址存在渔业资源，碳、氮稳定同位素比值数据(以 Vienna Pee DeeBelemnite——VPDB 为标准)也表明有一定渔业资源摄入的迹象 [33-34]，但渔业资源在先民食物结构中所占地位尚不明晰。

　　浙江余姚田螺山遗址(7000-5500 BP)是河姆渡文化最重要的遗址之一，遗址中不仅出土了大量鱼类、贝类和龟鳖类等水生动物遗存，还出土了木桨等水上交通用具，在一定程度上提示了田螺山遗址存在渔业资源利用的可能性 [35]。研究表明田螺山遗址先民的植物性食物包括水稻、菱角、橡子、芡实等 [36-38];动物性食物包括猪、野猪、鹿等，此外还有水牛、狗等动物;其生产方式包括渔猎采集与农业生产 [39]。江苏邳州梁王城遗址涵盖不同时期的遗存。

　　其中，新石器时代的地层属于大汶口文化，具有较为成熟的农业生业经济，以粟黍为主要食物;遗址出土了多样化的动物遗存，包括软体动物、鱼类、两栖动物、爬行动物、鹿、猪和其他哺乳动物(宋和林北区)[40]。与其他大部分大汶口文化类似，动物群以猪和鹿为主，并辅以其他陆生和水生资源。

　　3.2 食谱模型建构

　　在进行 FRUITS 模型分析之前需要有足够的材料：充足的人类同位素比值数据，完善的食谱模型结构及其同位素证据，以及人类对于食谱利用方式普遍而合逻辑的判断。人类与食物的同位素数据是分析探讨其中差异的基础，食谱的选择尤为重要。因为 FRUITS模型是一种能够推导食谱中所有可能性的、多元的食谱分析软件，要求我们在使用过程中既要考虑食谱组成部分之间的区分度，并用同位素值类似的食物组成用误差与范围来标识，以缩小分析结果的范围;也要考虑食谱的完善程度，以免在结果中一部分食物比重挤压其他食物成分实际上的比重。此外，我们还可以在分析过程中加入已有的认识即考古学信息，对实验分析进行限定。具体的做法是，在前人研究基础上对研究结果进行预判，通过对先验信息进行赋值，校正出较为准确的实验结果。

　　梁王城遗址中大汶口晚期文化地层中出土遗存显示，当时已有较为成熟的粟作农业，出土的动物遗存包括鹿、猪、鱼等肉食资源。这些资源各自具有较显著的区分度，例如，粟黍作为食物的主体部分拥有较高的碳值与最低的氮值;鹿类拥有显著的 C3 环境反映值，可作为野生食物资源的代表;猪类拥有最高的碳值与较高的氮值，可能为人所驯化的肉食来源;而鱼类反映的是淡水环境，拥有最高的氮值。不同的环境与取食方式会影响食物本身的稳定同位素值 [41]，而人类自身的稳定同位素比值可以直观地反映人类的取食情况 [42]，因此在选用食谱组成部分时，应尽量来源于同一遗址。

　　本研究中食谱组成部分的稳定同位素数据，肉食部分来自于已有同位素分析的结果;由于并未有当地当时粟黍的稳定同位素测试值，因此所取用的粟黍碳氮稳定同位素值是基于现代样品值再考虑化石燃烧效应所得到的标准值。田螺山遗址居民的植食范围十分广泛，以水稻、菱角、芡实等为主。水稻是 C3 环境的代表，包括野生稻与栽培稻。田螺山出土的水稻植硅体显示田螺山遗址的居民不是纯农业生产者，其水稻种植有两次中断 [43]。据考古出土的大量动物遗存显示，田螺山遗址居民的肉食来源也十分广泛，主要有鹿类、猪以及淡水鱼类。

　　同时，田螺山遗址还出土了一部分海水鱼类遗存。田螺山遗址的食谱模型也有一定的区分度，其中水稻具有最低的碳值与最低的氮值，对食谱有重要的影响，可以代表 C3 环境下植物资源的摄入，但其比重较低;鹿类与猪类碳值相似，氮值有一定差异，应该是肉食资源的主体部分;鱼类拥有最高的氮值，这会对人类同位素数据中的氮值产生极大的影响;海水鱼的氮值最高，处在 C3 与 C4 之间，有很高的辨识度。

　　与梁王城遗址类似，本研究中田螺山遗址的食谱模型肉食部分的稳定同位素数据来自于田螺山出土动物遗存一定数量实测值的平均数与标准差，由于没有水稻的碳氮稳定同位素数据，所取用的数据来自于考虑化石燃烧效应后的现代标准值。根据对田螺山遗址与梁王城遗址的已有的同位素分析发现，渔业资源作为肉食的组成部分，在食谱中具有最高的氮值，能够在人类的同位素信号中留下更显著的痕迹，因此，对于渔业资源对食谱尤其是氮同位素比值的影响，需要进一步探讨。

　　4 FRUITS 模型分析利用

　　FRUITS 食谱模型分析软件，先比较两个遗址的稳定同位素数据和对应的食谱模型得到初步结果，然后利用已知考古学信息(先验信息)进行校准。得到的结果具象为箱形图与对应的线图，箱形图反映食谱模型中各部分的比重，线图横轴反映食谱模型中各部分比重的置信区间与分布、纵轴反映了与比重相对应的概率密度即可能性的高低。

　　4.1 田螺山遗址分析及校验

　　田螺山遗址的 FRUITS 模型分析初步结果显示，水稻在食谱中占主导地位，占比在40%~80%;鹿类次之，占比在 50% 以下;淡水渔业资源所占的比重略大于猪;海水渔业资源所占比重极低。鹿与水生资源、猪类相同，可信度较高的区域都集中在比重小的区域。相对应地，水稻的比重平均值与四分位值在 60% 以上，占据食谱的大半部分;肉食占比在 40% 以下，同样与考古学信息不符，因此，为了使食谱模型分析结果更加合理，需要通过添加考古学信息对已有结果进行校验。总结已知的考古信息，包括：

　　1)田螺山遗址动物考古对遗址所见动物进行了肉量贡献估算可知，鹿类贡献最大 [7];2)田螺山遗址出土猪骨和鱼骨，可知两类食物在先民食谱中均有一定的比重 [32]，同时渔业资源能为食谱提供更高的氮值，因此相较于在食谱中比重类似的猪类，能够对氮值有更高的贡献;3)肉食相较于植食能提供更高的氮值 [44]。为使分析结果更可靠，另外添加两条先验信息进行干扰式验证;一是校验信息，即水稻相较于淡水渔业资源能提供更低的碳值;二是错误信息，即猪类比重大于鹿类。将以上先验信息添加后进行校验，分析结果能够更准确地反映食谱中各个部分的比重差异。

　　1)输入鹿类肉类贡献最大的信息后显示鹿类比重增加，其他比重相对发生变化，其中水稻比重相对大幅增加;鹿类可信度增加，水稻可信度减小。比重与可信度的显著变化表明模型尚不稳定，需要进一步完善。2)输入猪类与渔业资源有一定比重，且渔业资源大于猪类的信息后显示淡水渔业资源比重增加，猪类比重减小，海水渔业资源比重不变。3)输入肉食相较于植食能提供更高的氮值的信息后，显示水稻比重减小，鹿类比重进一步提高;水稻可信度提高。

　　输入校验信息水稻相较于淡水渔业资源能提供更低的碳值后结果无明显变化;同样输入错误信息猪类比重大于鹿类后结果也无明显变化。由此得到相对稳定的校验后的 FRUITS 模型。将以上 5 条信息逐条进行的校验分析表明，各个食物比重重合度较低，区分明显;经干扰信息校验，结果稳定无变化，是现有条件下所得到的最优解。

　　鹿在食谱中占主导地位，占食谱总体的 40%~70%(可能是因为鹿作为C3 环境下典型的野生动物与其他动物有很高的相似性，因此其他 C3 环境下动物的比重被归类于鹿类所导致)，从侧面证实了田螺山遗址依然处于农业不发达的阶段，对 C3 环境的野生资源有极大的依赖性;水稻比重次之，在 40% 以下(反映的是 C3 环境下植物的食用比重，橡子等其他 C3 环境下的资源也被归类其中);淡水渔业资源淡水渔业资源在 5%~20% 海水渔业资源在 10% 以下;猪类在食谱中的比重较小，与海水渔业资源类似，所占比重在 10% 一下。田螺山遗址的分析结果可以直观地反映出渔业资源并不是食谱中大量摄入的主要部分，但却是重要的肉食补充资源，在肉食方面摄入量仅次于鹿类。

　　4.2 梁王城遗址分析

　　加校验梁王城遗址的 FRUITS 模型分析结果表明，食谱中的四种食物在多元分析的情况下都属于食谱的主要部分，彼此之间并没有过大的差距，渔业资源在食谱中占有一部分比重。食谱中各个组成部分的重合度较高，其中猪的比重较高;粟黍、鹿类和渔业资源所占的比重类似，与考古资料中处于农业社会的情况不匹配，可能是因为猪的碳稳定同位素值要高于粟黍的值，夸大了猪在食谱中的作用。再加上各个食物比重范围过大，精度不足，需要输入考古学信息对软件分析的结果进行校准。

　　总结已知的考古信息包括：1)大汶口时期梁王城处于较为成熟的农业社会 [30]，粟黍作为主食占有重要地位; 2)渔业资源同样能为食谱提供更高的氮值 [42]，因此相较于在食谱中比重类似的猪类、鹿类能够对氮值有更高的贡献。为使分析结果更可靠，另外添加两条先验信息进行干扰式验证：一是校验信息，即猪类比重大于鹿类;二是错误信息，即猪类比重大于粟。将以上考古学信息添加校验后的分析结果，能够更准确地反映食谱中各个部分的比重差异。

　　1)输入粟黍作为主食占有重要地位的信息后显示粟黍类比重提升，其他食物比重相应下降。比重与可信度的显著变化表明模型尚不稳定，需要进一步完善。

　　2)输入渔业资源能为食谱提供更高的氮值的信息后显示猪类比重提升，鹿类比重下降，渔业资源比重不变。输入校验信息猪类比重大于鹿类后结果无明显变化;同样输入错误信息猪类比重大于粟黍结果也无明显变化。由此得到相对稳定的校验后的 FRUITS 模型。将以上 4 条先验信息逐条输入，校验分析结果最优。

　　该结果中各个食物比重重合度较低，区分明显;经干扰信息校验，结果稳定无变化，可以认为该结果是现有条件下所得到的最优解。结果表明，粟黍处于食谱的主体地位，占所摄入食物组比重的 40% 左右;猪在食物组中起到次要的作用，是梁王城遗址古人类的主要肉食资源;而渔业资源的比重与鹿类相似，在 5%~22% 之间，都是食谱中重要的补充部分。在右侧线图(95% 置信区间)中可以发现渔业资源的比重较鹿类高且更加稳定，显示渔业资源是食谱中更重要的组成部分。

　　5 渔业资源利用情况

　　讨论不同学者已对田螺山遗址先民的食谱进行过分析，讨论重点在于田螺山先民的生产活动上。学者们对动物与稻谷遗存的分析结果较为相似，即田螺山遗址先民对包括渔业资源在内的野生资源有很大的依赖性。前人对于田螺山居民渔业资源利用方式有多元方向的探讨，如在渔业遗存中鱼类的具体种类与组合。由于鱼类从孵化到成熟的体长具有一定规律性，处在一个范围内，因此可以通过体长分布判断鱼类被捕捞的时间，反映人类的捕捞方式。由研究结论可知，田螺山遗址的鱼类并非人工饲养而得，但仍显示了居民对淡水鱼类的依赖性。

　　进一步的研究显示了渔业与农业之间的关系，包括田螺山先民对渔业资源以及农业的综合利用方式 [45]。动物骨骼的碳氮同位素分析表明，田螺山遗址居民的食谱与动物资源利用与大部分长江下游遗址一样，几乎没有对海产资源有利用的特征 [46]，但对包括水产资源在内的渔猎生产资源有着较高的依赖性 [47]。食谱分析显示，淡水鱼类在食谱中占有一定比重但并不是主要部分(5%~20%)，与前人关于田螺山遗址渔业资源的判断一致。

　　同时，由于其比重较植食性资源与其他肉食资源较少，在食谱中不占主体部分，因此人工饲养的可能性较低。在海水渔业资源的利用上，田螺山居民并没有显示较强的偏好性(10% 以下)，对淡水渔业资源的利用高于对海水渔业资源的利用。总体上，田螺山居民对渔业资源尤其是淡水渔业资源有一定的利用。梁王城遗址的环境经由学者讨论有一些基本信息，即在大汶口文化产生之前是冷湿的气候环境。

　　大汶口文化时期气候与环境条件好转，略显温暖湿润，但也有较大的波动 [48]。梁王城遗址的环境信息为农业的发展提供了良好的基础。有学者认为梁王城遗址代表着大汶口文化时期是由母系 / 母系氏族社会向父系 / 父系氏族社会转变的关键过渡时期，这一时期发生了三个重大变化：早期社会分层的发展、水稻农业的引进、假定的性别关系和亲属关系的变化。梁王城遗址可能出现了社会分工，对于渔业资源的利用也不是个体的行为。

　　本文食谱分析结果显示，粟黍等植食部分作为食谱的主要部分，其他肉食来源在食谱中也具有一定比重。梁王城遗址的渔业资源是其先民重要的肉食来源，但在食谱中所占的比例较小。在农业产生之后，渔业资源从主要的饮食资源退为次要的饮食资源。在农业社会得到发展之后，生产水平的提升带动了捕捞技术的提升，渔业资源在食谱中的比重也会升高，但依然不能改变其作为食物补充资源的地位。

　　6 结 论

　　本文利用 FRUITS 模型软件对田螺山遗址与梁王城遗址先民的渔业资源利用情况的探讨，得出如下结论。

　　1)通过 FRUITS 食谱分析得到了田螺山遗址与梁王城遗址渔业资源在食谱中的比重大小。两遗址的渔业资源在食谱中的比重都在 10%~30% 之间。其中，田螺山遗址淡水渔业资源在食谱中占 5%~20% 左右，海水渔业资源在 10% 以下;梁王城遗址渔业资源在食谱中占 5%~22% 左右。运用 FRUITS 模型能够得到关于渔业资源在食谱中的比重，从而反映人对于渔业资源的利用程度。

　　2)梁王城遗址与田螺山遗址作为类似环境下农业生产水平不同的两个遗址，其在渔业利用上有一定的相似性。渔业资源是食谱中的组成部分，但不是主要部分，是肉食资源的补充。二者相比较，鱼类始终作为重要的野生资源被利用，渔业资源在食谱模型中的变化反映更多是人们对野生资源获取水平的变化。

　　3)渔业资源的生产被人的捕捞策略、捕捞工具以及淡水鱼类的洄游习性等限制，使其在史前时期无法为农业社会提供稳定的肉食来源，更多是季节性的肉食补充。田螺山遗址先民对于淡水渔业资源的利用要高于海水渔业资源，与遗址附近的环境耦合。

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　　作者：施崇阳，郭 怡