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我国境内最早的直立人:元谋人(约170万年前)

  元谋人,学名元谋直立人或称元谋猿人,是在中国发现的直立人化石。1965年发现于云南元谋上那蚌村附近,共计左右门齿两颗。后来还发现了石器、炭屑、和有人工痕迹的…

  元谋人,学名元谋直立人或称元谋猿人,是在中国发现的直立人化石。1965年发现于云南元谋上那蚌村附近,共计左右门齿两颗。后来还发现了石器、炭屑、和有人工痕迹的动物肢骨等。元谋人的距今年代为170万年左右,是属于旧石器时代早期的古人类(有争议,或为约60万年~50万年前左右)。其可能生活在亚热带草原—森林环境中。

 

  元谋人,因发现地点在云南元谋县上那蚌村西北小山岗上,定名为“元谋直立人”,俗称“元谋人”。“元谋”一词,出自傣语,意为“骏马”.考古学家认为,“元谋人”北上越过金沙江,到甘肃、青海成为古羌戎人,继续往东北越过白令海峡进入美洲,成为印第安人的祖先。它是迄今所知中国境内年代最早的直立人。
  
  元谋人牙齿化石是1965年“五一”节在云南元谋县上那蚌村发现的,元谋县被誉为“元谋人的故乡”。元谋人1976年根据古地磁学方法测定,元谋人的生存年代为170±10万年,意思为一百七十万年左右,差距最多不超过前后十万年(也有学者认为其年代不应超过73万年,即可能为距今60万至50万年或更晚一些)。
  在约在170万年以前,云南元谋一带,榛莽丛生,森森郁郁,是一片亚热带的草原和森林,先有枝角鹿、爪蹄兽等第3纪残存的动物在这里生存繁衍。再往后推移一段时间,则是桑氏鬣狗、云南马、山西轴鹿等早更新世的动物出现在这片草原和森林。它们大多数都是食草类野兽。为了生活下去,元谋人便使用粗陋的石器捕猎它们。根据出士的两枚牙齿、石器、炭屑,以及其后在同一地点的同一层位中,发掘出少量石制品、大量的炭屑和哺乳动物化石,证明他们是能制造工具和使用火的原始人类。
  
  发现

  牙齿化石元谋人化石,就是几位年轻的地质工作者在云南省元谋盆地进行考察时,于1965年五一节下午发现的。当时,他们在一位牧牛老人指点下,来到蚌村以西约1公里的山沟里寻找化石。下午5点钟时,一个人在一个土包下发现了云南马的化石,接着又发现了两颗人类的门齿。经专家鉴定,两颗牙齿距今约170万年。
 

  元谋人化石包括两枚上内侧门齿,一左一右,属于同一成年人个体。齿冠保存完整,齿根末梢残缺,表面有碎小裂纹,裂纹中填有褐色粘土。这两枚牙齿很粗壮,唇面比较平坦,舌面的模式非常复杂,具有明显的原始性质。
  
  元谋县地处元谋盆地边缘,盆地内出露一套厚达695米的河湖相沉积。从下到上分为4段28层。元谋人牙发现于第4段第22层中。此后,又在同一地点的同一层位中,发掘出少量石制品、大量的炭屑和哺乳动物化石。元谋人的地质时代属早更新世,据古地磁断代,年代为距今170万年。
  
  先后出土的石制品共7件,人工痕迹清楚。原料为脉石英,器型不大,有石核和刮削器。它们和人牙虽不居于同一水平面上,但层位大致相同,距离又不远,应是元谋人制作和使用的。发现的炭屑多掺杂在粘土和粉砂质粘土中,少量在砾石凸镜体里。炭屑大致分为3层,每层间距30~50厘米。炭屑常常和哺乳动物化石伴生。最大的炭屑直径可达15毫米,小的为1毫米左右。在4厘米×3厘米的平面上,1毫米以上的炭屑达16粒之多。此外还发现两块黑色的骨头,经鉴定可能是被烧过的。研究者认为,这些是当时人类用火的痕迹。这一发现,和在距今约180万年前的西侯度文化中发现的烧骨,如确系人工用火证据,则把人类用火的历史大大提前。在遗址中还找到一些有明显人工痕迹的动物骨片,说明当时已会制造骨器和简单的工具了。

  年代谜团
  
  头骨关于元谋人化石的地质时代和绝对年代,学术界存在不同看法。一种意见认为属早更新世晚期,据古地磁测定的年代(见考古年代学),在距今170万年左右;另一种意见认为,在中更新世,因为古地磁年代不应超过73万年,即可能距今60万~50万年或更晚。
  
  凡是有网纹红土的存在,那一定是80万年前的土层!“网纹红土,是一种表面有纹路的鲜红色的土层,它是在80多万年前,因长期的湿热气候促使岩石产生化学反应及风化而成,在今天长江以南许多地方仍然可见。”黄慰文说,叫“网纹”只是通俗的说法,其实纹路是一层一层的,更准确应叫“蠕”纹,就像虫子爬过的那种蜿蜒痕迹。“它有两大最明显特征,鲜红色、网纹十分清晰,没有其它任何一种土壤能同时具备。”发现了网纹红土,它将有助于解决长达40年之久的元谋人年代的争论,为元谋人作证!
  
  “古地磁年代测定法,是一种根据地球磁性的变化规律来测定年代的方法。”中国原子能科学研究院研究员郭士伦说,地球本身是个大磁场,可南、北两极并非永恒不变,相反不断在偏移,甚至每过几十万年,就可能发生一次南北极倒转,而地球上河流湖泊的形成、火山的喷发过程,都能记录当时地球的磁性状态。“但古地磁法不能产生数值年代,只能产生相对年代,它只有与同位素法相结合时,才能测出较为准确的年代,所以一些学者对元谋人的年代提出质疑。”
  
  不是有两颗牙齿化石吗?为什么能做同位素测定?北京自然博物馆馆长周国兴解释说:“碳14的同位素法,一般只适合测定四五万年以下的年代,因为动植物遗体中的碳,随着时间推移会不断衰减,一过四五万年,就无法测定了。”
  
  黄慰文告诉,网纹红土酸性很强,无法保存动物遗体,如百色盆地的网纹红土层就不含任何动物化石,所以,元谋人的牙齿化石,应是从更下面地层出土的。
  
  “现场发现元谋人的地质情况正是那样,网纹红土层正好覆盖在含元谋人化石、石器和动物化石的河湖地层之上,它就像一顶帽子,扣在元谋人头上,所以说,元谋人的年代,至少不会晚于距今80万年。综合其他种种测定,我相信,元谋人就是生活在距今170万年前!”
  
  “其实早在2000年,美国古人类学界的权威专家就曾评论说,根据网纹红土的测定,中国学者们所说的一二百万年前的古人类化石,比如元谋人,是可信的。”
  
  最新进展
  
  中国“最早人类”及其近亲的调查发掘工作。对所获化石进行深入研究以解决早期人类的起源与演化过程问题,从而对澄清当今人类起源的时间与地点之争作出我们的贡献。
  
  云南元谋是这一攀登项目的重点工作地区。此前有关学者的初步研究显示,元谋古猿牙齿似乎存在大小两种类型。而这两种类型是否代表着两个生物种之间的差异,或仅仅是性别上的差异还不是很清楚。这就大大地妨碍了对元谋古猿整体特征,乃至整个云南古猿在演化分类上的地位及在早期人类起源与演化上的作用的认识。攀登专项启动后,野外发掘又获得了一批新的化石材料。在元谋发现的古猿化石中,牙齿化石占绝大部分。在这些发现的基础上,由专项组织的对元谋古猿牙齿的研究也取得了实质性的进展。1999年《科学通报》23期发表了刘武等对元谋古猿牙齿进行测量和统计分析的研究成果。
  
  这项新成果的研究材料包括自1986年首次发现古猿化石直至1998年底在元谋盆地历次发掘和收集的全部牙齿化石,共1266枚。由于样本数量大,可以准确地反映出各测量项目的数据分布范围。刘武等人采用了直方图及正态曲线分析、双变量两维坐标分布、因子分析、变异系数分析、犬齿面积比例系数分析等统计分析方法,就元谋古猿牙齿大小尺寸的分布规律、元谋古猿与现生大猿及开远、禄丰古猿的关系进行了检验。这是自元谋古猿化石发现十多年来首次进行的较为系统规范的牙齿测量统计分析。直方图、两维坐标分布及因子分析发现元谋古猿牙齿尺寸具有较大的变异分布范围,多数牙齿呈现出明显的大小两种尺寸类型。然而,元谋古猿牙齿尺寸上的这种变异是否超出了开远、禄丰古猿及现生大猿单一种内的变异范围,则是需要进一步澄清的问题。这一问题涉及在元谋发现的古猿化石代表一个生物种还是两个生物种。为此,采用变异系数分析方法来对比元谋古猿牙齿尺寸变异程度与其他中新世古猿及现生大猿牙齿变异程度的差别。在所计算的元谋古猿上下颌各牙齿的变异系数中,除上下颌犬齿的变异系数偏高外,元谋古猿其余牙齿尺寸的变异系数均位于或接近禄丰古猿及现生大猿牙齿尺寸变异系数的分布范围。由于学术界基本倾向于认为到1987年为止发现的禄丰古猿代表着一个种(吴汝康,1987),因此该文变异系数对比分析强烈提示元谋古猿牙齿尺寸所呈现出的变异很可能尚未达到种间的变异范围。
  
  自1956年在云南开远发现森林古猿牙齿化石以来,先后在云南的禄丰、元谋和保山发现了古猿化石。这些古猿在演化上的分类地位及彼此之间的相互关系一直为学术界所关注。将元谋古猿牙齿测量数据与已发表的禄丰和开远古猿牙齿测量数据进行了对比,试图为解决这一问题提供一些牙齿尺寸方面的证据。从元谋与禄丰和开远古猿牙齿面积数据的分布对比看,在云南这三处地点发现的古猿的牙齿尺寸非常接近,其中元谋古猿与开远古猿彼此之间在牙齿数据上更为接近。禄丰古猿的牙齿尺寸较元谋古猿与开远古猿的牙齿尺寸稍大。
  
  通过上述分析可见,这项研究揭示了元谋古猿牙齿尺寸的分布规律,同时也就一些具体特点与在云南境内发现的禄丰古猿、开远古猿及现生大猿类进行了对比。这些研究发现的意义在于以下几方面。
  
  (一)确定了在元谋发现的古猿代表着一个生物种
  
  在对早期人类及化石高等灵长类,尤其是第三纪古猿的研究中,争论的焦点之一就是在同一个地点发现的化石材料所呈现出的形态特征与测量数据的差别与变异究竟是分类上的差别还是性别上的差异。在对禄丰古猿化石研究的早期阶段,曾经提出过在禄丰发现的化石可能代表着两个种。在随后的研究中,多数学者逐渐倾向于支持禄丰古猿是由在形态特征上具有高度性别差异的个体组成的一个生物种,在这一过程中,对牙齿测量数据的分析与研究发挥了重要的作用。在对元谋古猿化石研究早期已经注意到元谋古猿牙齿化石依尺寸和形态可分为两种类型,并提出这两种类型分别相似于禄丰古猿的雌、雄性,但同时又指出元谋古猿的大、小两种类型之间也存在明显的差异,有的不能用性别差异来解释,有可能代表着两种不同类型的古猿(Pilbeam,1997)。这次对元谋古猿牙齿测量数据的分析显示多数牙齿呈现出大小两种尺寸类型的双峰分布现象,牙齿数据变异范围较大。变异系数的对比结果也显示,绝大多数元谋古猿牙齿测量数据的变异系数均位于或接近代表着单一生物种的禄丰古猿及现生大猿牙齿尺寸变异系数的分布范围。所以笔者提出了在元谋发现的古猿代表着一个生物种,牙齿尺寸大小两种类型的变异现象是性别二态的反映,说明当时生活在元谋地区的古猿是由在形态特征上性别差异显著的一个种群所组成。
  
  (二)探讨了元谋古猿与现生大型猿类及开远、禄丰古猿的关系
  
  自1956年在云南开远小龙潭发现古猿牙齿化石以来,相继在云南的禄丰、元谋和保山发现了古猿化石。这些古猿彼此之间的关系、在演化上的系统地位以及在早期人类起源上的作用等问题一直是中国内外学术界关注的焦点。其中元谋古猿是继禄丰之后在中国乃至亚洲地区发现的数量最丰富的第三纪古猿化石材料。在过去的十余年里,有关学者对这批材料做了一些研究并就上述问题进行过探讨。但实际上到目前为止,对涉及元谋古猿分类及演化地位的许多问题还不是很清楚,而澄清并解决这些问题需要做大量的基础性研究工作。刘武等人在1999对在元谋发现的古猿牙齿测量数据与现生大猿及开远、禄丰古猿牙齿尺寸上的相似与差别程度进行了对比,试图就元谋古猿与现生大猿及开远、禄丰古猿的关系进行探讨。结果提示元谋古猿在系统分类上与开远及禄丰古猿接近,而与大猩猩、黑猩猩、猩猩等现生大猿类较远。在元谋古猿与开远和禄丰古猿关系的分析方面提示元谋、禄丰和开远三处古猿牙齿的尺寸比较接近,其中元谋与开远更为接近。综合对元谋古猿牙齿测量数据的统计分析与对比结果,刘武等人认为中新世生活在云南不同地区的古猿也许在系统分类上比较接近。
  
  这项研究是元谋古猿发现十几年来所进行的最为全面详尽的基础性数据积累工作。这项工作对于在未来的研究中彻底阐明在中国云南发现的古猿的系统地位及其在早期人类起源上的作用无疑将会发挥重要的推动作用。

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