中国古代农业与农牧人群臼齿颊侧磨耗条痕的形态比较

关键词：牙齿微磨耗；食物结构；生业模式

1前言

牙齿微磨耗是指在口腔咀嚼过程中，上下颌牙齿与食物中所含有的坚硬颗粒（如植硅体、外源砂砾等）相互摩擦所造成、并在牙釉质表面留下的微观磨耗痕迹[1]。微磨耗痕迹肉眼一般无法观察，需要借助高倍显微镜来完成。牙齿的微磨耗表现形态主要有凹坑和条痕两种，在咀嚼过程中，一般会有水平方向拉扯式和垂直方向挤压式两种下颌骨运动模式。牙齿的微磨耗形态与不同的下颌骨运动模式有关，当下颌做水平方向拉扯式运动时，食物颗粒在牙釉质表面产生位移多会形成条痕[2]。而当下颌做垂直方向挤压式运动时，上下颌牙齿与食物颗粒在牙釉质表面产生挤压多会产生凹坑。微磨耗形态与咀嚼过程中的咬合力，摩擦颗粒的体积和硬度相关[3]。不同生业模式人群饮食的差异，加上不同的下颌运动模式，会造成不一样的牙齿微磨耗痕迹[4]。因此，通过对牙齿微观磨耗痕迹的观察与研究，可以帮助我们了解古代人类生前一定时间范围内的摄食信息。对比不同形态的牙齿微磨耗痕迹，可以区分人群间饮食结构的差异，是复原古代居民食谱及生计方式的有效途径。

关于古人类牙齿微磨耗的研究最早可以追溯到20世纪70年代。Puech观察了不同时代古人类牙齿上的微磨耗，发现南方古猿牙齿表面存在更多的微观条痕和凹坑，能人牙齿表面的微磨耗痕迹较少，说明南方古猿的食物可能更为粗糙[5-7]。进入80年代，研究人员开始量化微磨损特征，计算和测量条痕和凹坑的长度、宽度和方向[8-10]。量化分析成为研究牙齿微磨耗的一种常用手段并得到普及。Pérez-Pérez对西班牙劳尔梅达遗址出土的99颗牙齿样本颊侧面微观磨耗痕迹进行观察，发现农业人群的微磨耗条痕数量多于狩猎采集人群，认为牙齿颊侧面微磨耗形态可以定量分析不同生业人群间的饮食差异[4]。Lalueza通过这种方法，比较了不同生业模式人群的牙齿微磨耗表现，发现印度农业人群水平平均条痕长度（Lh）和垂直平均条痕长度（Lv）比值（Lh/Lv）最高为139.34%；相反，作为狩猎人群的因纽特人Lh/Lv比值最低为60.71%[11]。进入21世纪，Polo-Cerdá发现不同生业模式人群颊侧面牙齿微磨耗的密度、长度和方向等量化指标也存在显著性差异[12]。张群等对曾侯乙墓[13]出土的人类牙齿标本进行微磨耗形态观察与分析，比较了该时期曾国国君及其陪葬人员的食物结构。发现曾侯乙墓出土个体的食物结构中有着较高比例的肉类食物摄入，且主墓较陪葬墓个体的肉食摄入比例更高。张全超等对内蒙古哈民忙哈遗址、新疆鄯善洋海墓地、加依墓地和吐鲁番胜金店墓地的古代人群进行牙齿微磨耗研究[14～17]，发现其Lh/Lv比值分别78.98%、75.2%、77.5%、77.49%，与以狩猎和采集狩猎为主要生计模式的现代人群最为接近，推测其食物结构中兼具肉类和植物类，且肉类食物摄入比例较高。

以往复原人类的饮食结构通常依靠考古遗址中出土的动植物遗存和食物加工工具，但存在加工工具易遭到腐蚀破坏、植物遗存不易收集、动物骨骼需辨认食用前与食用后等问题。此外，碳、氮稳定同位素分析也被广泛运用到古人类的食谱分析，其研究对象为人体骨骼，因此得出的结论更加直接且科学，但这种研究方法同样也有埋藏环境的制约，受到骨骼成岩作用的影响[18]。微磨耗的研究对象为牙齿，容易保存，为研究样本的获取提供了便利，也为研究人类的饮食结构，提供了更直接的证据[14]。微磨耗研究作为一种可以重复进行的科学手段，不会对样本造成破坏，便于其他类型研究的开展。目前学界关于古代人群牙齿微磨耗的研究多是围绕单个遗址的群体展开，而针对不同生业模式下多个古人群的牙齿微磨耗对比研究则相对较少，进行对比的牙齿微磨耗形态指标也较为单一。本文拟选取生业模式为农业的郑州汪沟遗址人群和生业模式为农牧混合经济的大同金茂园遗址人群，在同一观测者视角下，使用相同的仪器、方法和标准来获取两个遗址居民微磨耗形态数据，试图探究不同饮食结构对于牙齿微磨耗的更多表现。

2材料与方法

2.1研究材料

本文用于研究的臼齿样本共79例，分别属于河南郑州汪沟遗址的59例个体和山西大同金茂园遗址的26例个体。研究个体的性别判断主要依据骨盆形态、颅骨特征、肢骨粗壮程度以及其余骨骼，年龄判定主要依据耻骨联合面形态、颅骨骨缝愈合状态、体骨骨骺愈合情况、牙齿的萌出和磨耗程度[19，20]。经鉴定，所选样本中汪沟青年男性4例，壮年男性23例，中年男性6例；青年女性8例，壮年女性9例，中年女性6例。所选样本中金茂园青年男性1例，壮年男性4例，中年男性7例；青年女6例，壮年女性3例，中年女性2例。牙齿样本均保存较好，拥有相对健康的口腔状况，排除存在齿病和非正常磨耗（非对称性磨耗、单个牙齿重度磨耗、异常等）的牙齿样本。样本优先选择右下颌第一臼齿，如缺失则选择左下颌第一臼齿。样本的年龄和性别分布见表1。

汪沟遗址位于河南省荥阳市，为仰韶文化晚期遗存。多学科研究显示汪沟遗址居民拥有稳定的生存环境，社会分工明确，农业种植技术成熟，饮食结构中粟、黍等农作物占比较高，是当地居民的主要食物来源，农业为主要的生业模式[21-25]。金茂园遗址位于山西省大同市，时代为北魏平城时期。人群较低的龋齿发生率及同时期周边遗址的稳定同位素分析结果，显示金茂园人群的饮食结构中除了农作物还包括相当比例的肉类；生业模式具有多样化的特征，是一种农牧混合的生业模式[26-28]。

2.2研究方法

2.2.1观察方法

牙齿的微磨耗研究主要有两种观察方式，一是对牙齿的咬合面进行观察[29-31]，二是通过牙齿的颊侧面来进行分析[4，13-17，32，33]。在咀嚼过程中，食物与牙齿在颊侧面接触时，上下磨牙尖端相互滑动，会产生较多的微磨耗条痕。食物在被压碎和研磨时，多会在咬合面上产生凹坑[34-36]。咬合力、咀嚼过程中用力的方向和强度，观察的位置，食物和食物所掺杂磨料的物理属性都会影响到咬合面微磨耗的观察[30，37-39]。相比于咬合面，颊侧面很少受牙齿对牙齿相互接触摩擦的影响，且牙齿颊面的微磨耗形态形成往往需要较长的时间，一些季节性的食物改变对颊面微磨耗形态影响较小[4]。

本文选择使用LeicaDVM6M超景深三维显微镜观察所选样本的颊侧面条痕形态。在200x镜头下，对颊侧面的近中颊轴嵴靠近颊沟处，选取视野最为清楚的1mm2进行微观磨耗痕迹的观察与分析。当某一微观磨耗痕迹长宽比大于4：1，即可判定为条痕[40]。所有观察到的条痕相对于牙齿咬合面的水平位置，按方向分类可以分为：水平（Horizontal，0°～22.5°和157.5°～180°）、垂直（Vertical，67.5°～112.5°）、近中咬合面至远中牙颈方向（Mesio-occlusaltodistocervical;右下牙22.5°～67.5°，左下牙112.5°～157.5°）、远中咬合面至近中牙颈方向（Distoocclusaltomesiocervical;左下22.5°～67.5°，右下牙112.5°～157.5°）[41]。以右下第一臼齿为例，示意如图1。观察视野内的所有条痕的长度和方向都列入统计范畴，统计记录各方向条痕的数量与长度，并计算出水平方向条痕平均长度/垂直方向条痕平均长度（Lh/Lv）的比值。同时，依据Smith[42]制定的牙齿磨耗的8级标准，对所选样本的宏观磨耗进行观察并记录。

2.2.2数据分析

将两组人群按照性别分为男、女两组，再按年龄分为未成年组（15a以下）、青年组（15-23a）、壮年组（24-35a）和中年组（36-55a）。对两个遗址内两性和各年龄组间的微磨耗条痕形态进行独立样本t检验和方差分析，分析人群内部的差异性表现。再对两个遗址间人群的微磨耗条痕进行独立样本t检验，分析两组人群间的差异性表现。

3结果

统计各方向条痕的数量与长度并计算出每例牙齿颊侧面水平方向条痕平均长度/垂直方向条痕平均长度（Lh/Lv）的比值，代表性个体牙齿颊侧面微观磨耗条痕形态见图2。

汪沟遗址样本，共观察到了2069条微磨耗条痕，个体平均条痕数为36.95条，条痕均长236.89μm，水平方向条痕平均长度/垂直方向条痕平均长度（Lh/Lv）的平均比值为120.89%。男性条痕均数为35.85条，条痕均长为239.36μm，Lh/Lv比值为121.59%。女性条痕均数为38.52条，条痕均长为233.34μm，Lh/Lv比值为119.89%。青年组条痕均数为36.08条，条痕均长为230.73μm，Lh/Lv比值为113.50%；壮年组条痕均数为36.66条，条痕均长为235.56μm，Lh/Lv比值为120.20%；中年组条痕均数为38.58条，条痕均长为246.59μm，Lh/Lv比值为130.14%。

金茂园遗址样本，共观察到了650条微磨耗条痕，个体平均条痕数为28.26条，条痕均长262.55μm，Lh/Lv的平均比值为83.51%。男性条痕均数为27.42条，条痕均长为251.9μm，Lh/Lv比值为86.55%。女性条痕均数为29.18条，条痕均长为274.47μm，Lh/Lv比值为80.19%。青年组条痕均数为30条，条痕均长为286.09μm，Lh/Lv比值为85.02%；壮年组条痕均数为27.57条，条痕均长为264.57μm，Lh/Lv比值为77.50%；中年组条痕均数为27.44条，条痕均长为243.04μm，Lh/Lv比值为87.01%（表2，图3）。

汪沟组牙齿宏观磨耗等级为3.7，其中，男性为3.96、女性为3.82，青年组1.92、壮年组3.97、中年组5.75。金茂园组牙齿宏观磨耗等级为3.2，其中，男性为3.5、女性为3.45，青年组1.71、壮年组3.43、中年组4.88。

对遗址内两性和各年龄组间的微磨耗条痕形态进行独立样本t检验和方差分析，结果显示，汪沟组人群男女两性在条痕均数、条痕均长、Lh/Lv方面p值分别为0.09、0.376、0.735，金茂园组男女两性p值分别为0.586、0.224、0.138。汪沟组人群各年龄组在条痕均数、条痕均长、Lh/Lv方面p值分别为0.53、0.0763、0.268，金茂园组各年龄组p值分别为0.693、0.161、0.147。将两组古代居民的牙齿颊侧面条痕均数、条痕均长、Lh/Lv比值进行独立样本t检验，结果显示，两组人群在条痕均数、条痕均长和Lh/Lv比值方面p值均＜0.001（表3，表4）。

4讨论

4.1组内分析

汪沟组的条痕均数、条痕均长和Lh/Lv比值三项数据，总体表现出随着年龄增长而增加的趋势。汪沟人群男女两性之间的条痕形态差距较小，青年组男性的条痕均数和条痕均长均远小于青年组女性。据此推测，汪沟组人群随着年龄的增长，饮食结构中的肉类食物比重可能有所降低，植物性食物比重有所增加；青年组男性作为农耕人群的主要劳动生产力，相比于青年组女性可能会摄入较多的肉食。金茂园组条痕均数和条痕均长随着年龄增加逐步减小，Lh/Lv比值无明显伴随年龄变化的趋势；壮年组的Lh/Lv比值低于其他组。两组男女两性在宏观磨耗上基本相同，金茂园组女性的条痕长度比男性略长。

人群内部的独立样本t检验和方差分析显示，汪沟组与金茂园组人群男女两性在条痕均数、条痕均长、Lh/Lv方面p值均大于0.05，并无统计学上的显著性差异（表3，表4）。这说明两个遗址内部人群的饮食结构应该趋于一致和稳定，在年龄组和性别之间存在着一定差异，但为非显著性。

4.2组间分析

在不同的生业模式下，由于食物构成和咀嚼方式的差异，以主要肉食类为主的人群通常会有较小的横向条纹长度与纵向条纹长度的比值Lh/Lv，而以素食为主的人群则相反[43]。Lalueza曾对饮食相对固定的现代农业人群、热带丛林地区的狩猎采集人群、干旱或半干旱环境中的采集狩猎人群及中高纬度的狩猎人群牙齿微磨耗条痕的Lh/Lv比值进行统计[11]。张全超等对内蒙古哈民忙哈遗址、新疆鄯善洋海墓地、加依墓地和吐鲁番胜金店墓地的古代人群进行牙齿微磨耗研究并统计其Lh/Lv比值，这四组人群食物结构中肉类占比较高，同时植物类食物也有一定的比例[14-17，44]。本文两组遗址居民的Lh/Lv比值与不同人群样本对比的柱状图显示，汪沟人群的比值与以农业种植经济为主的印度人最为接近，金茂园人群与生业模式为狩猎采集的安达曼人最为接近，同时金茂园组的Lh/Lv比值与国内四组人群比值也十分接近（图4）。相近的Lh/Lv比值暗示着相似的饮食结构，这表明汪沟遗址古代居民的饮食结构中植物性占比较高。金茂园遗址古代居民，除植物性食物外还有相当比例的肉食来源。将两组古代居民微磨耗数据进行独立样本t检验，结果显示，两组人群在条痕均数、条痕均长和Lh/Lv比值方面p值均＜0.001，表明存在统计学意义上的显著性差异。牙齿颊侧面的条痕长度和密度与咀嚼过程中的咬合力，摩擦颗粒的体积和硬度相关[4]。饮食结构中植物性食物占比较高的人群因食物中含有较多的植硅体往往会留下较多的微磨耗条痕和造成更长的条痕。以农业经济为主的汪沟遗址居民农业种植技术成熟，饮食结构中农作物占比高，是当地居民的主要食物来源，高比例的植物性饮食造成了汪沟遗址高密度和低Lh/Lv比值的微磨耗表现形态。金茂园遗址人群饮食结构中除了农作物还包括相当比例的肉类，造成了其低密度和低Lh/Lv比值的微磨耗表现形态。

影响牙齿微磨耗的因素有很多，包括食物种类、食物加工方式、烹饪方式及生活环境等。仅从生业模式与食物结构并不能完全解释两组人群牙齿微磨耗的形态差异。从食物种类来看，汪沟遗址内发现有丰富的粟、黍、稻和大豆等农作物，粟是汪沟遗址出土最多的炭化农作物种子，占到全部四种农作物种子的83.85%，是其主要的食物来源[22，45]。金茂园组食物种类中农作物同样以粟为主，肉类来源主要是饲养的家畜[28]。两组人群的食物种类中植物性食物都以粟为主，没有明显差异。从食物加工方式来看，汪沟遗址为仰韶文化晚期遗存，这时期人们多使用石器对谷物进行加工。北魏平城时期，在食物加工时多用碓、磨和碾这类工具进行加工谷物，还出现了水力碓、磨等工具[46]。汪沟组食物加工方式较为原始，粗糙，金茂园组食物加工工具更加先进且精细。但结合金茂园组的时代背景来看，贫富差距明显、社会分层严重是北魏一朝社会经济生活中的重要现象，社会上层多食用加工较为精细的精白梁米饭，而普通百姓多食用的是粗加工的粝饭[47]。金茂园遗址属于大同南郊墓区，从葬式，随葬品来看社会地位普遍较低[48]。从烹饪方式来看两组人群都主要使用烤、蒸、煮的方法。新石器时代居民使用的烹饪方式有烤、蒸、煮等[49]。北魏时期居民的烹饪方式更加多样，包括有羹臛法、炙烤法、蒸煮法等，还会添加一些调味品和香料[46]。从地理环境来看汪沟遗址位于河南省西部，年均降水量640.9mm，水源充足，地势平坦，土地肥沃[50]。金茂园遗址位于山西省大同市，地形以中低山、丘陵为主，地面有较厚的黄土覆盖，风沙较大，水土流失严重，年降水量为384mm，降水量分布严重不均且极端天气多发[51]。汪沟组粗糙的食物加工方式或许造成了更高的条痕密度。金茂园组其食物加工方式可能较为粗糙，加上气候干旱寒冷，风沙较大，这一特殊的地理环境使得该组居民食物中可能混有更多坚硬的外源沙砾，这或许造成了更长的条痕长度。

结合两组人群牙齿的宏观磨耗等级来看，人群间的宏观磨耗差异明显且在各年龄段汪沟组均高于金茂园组，与本文两组人群牙齿的微磨耗研究结果相一致。汪沟组较高的宏观磨耗等级暗示其在日常生活中面临着更大的用牙负荷，可能造成汪沟组的高密度条痕。两组人群内男女宏观磨耗差异相近且都随着年龄增长磨耗加重。汪沟组的条痕均数、条痕均长总体表现出随着年龄增长而增加的趋势，与宏观磨耗相对应。金茂园组条痕均数和条痕均长随着年龄增加逐步减小，表明微磨耗条痕的表现形式与宏观磨耗并不一定呈正相关，牙齿的微磨耗形成似乎是一个动态的、长时间的形成过程，有微磨耗的不断累积，同时也伴随着叠加消失，更能体现人群内各年龄组间的饮食差异[4]。

5结论

本文通过选取观察汪沟组和金茂园组的79例下颌第一臼齿，测量并统计出了牙齿颊侧面的微磨耗数据。汪沟组的条痕均数、条痕均长和Lh/Lv比值三项数据总体表现出随着年龄增长而增加的趋势。金茂园组条痕均数和条痕均长随着年龄增加逐步减小，Lh/Lv比值无明显伴随年龄变化的趋势。两组人群内部的统计学差异为非显著性，表明人群内部的饮食结构相对一致。

两组在微磨耗条痕密度、长度、Lh/Lv比值方面存在显著性差异。相比金茂园组，汪沟组微磨耗条痕密度高、长度短、Lh/Lv比值高。汪沟组饮食结构中的高比例植物性食物和较为原始的食物加工方式导致了其高密度的微磨耗条痕。金茂园组特殊的时代背景、多样化的生业模式和寒冷干旱、多风沙的气候环境，使得遗址居民食物中可能含有更多坚硬的外源颗粒，造成了更长的微磨耗条痕。

牙齿微磨耗是古代居民在当时时代背景下食物结构、加工方式、生活习惯及经济模式共同作用下的整体表现。金茂园组由于样本数量的原因，和汪沟组有一定的年龄结构差异。数据结果一定程度上反映了食物结构的差异，但其中也混杂了年龄差异的影响。目前，由于对比数据相对较少，不能够了解更多生业模式下人群的牙齿微磨耗表现，仅用食物结构和生业方式的不同并不能完全解释牙齿微磨耗形态的差异。因而还有待更多的研究方法和数据加入，进而不断修正和完善不同生业模式人群的牙齿微磨耗表现。