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生物考古學
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生物考古學（bioarchaeology）一詞是英國考古學家格雷厄姆·克拉克（Grahame Clark）在1972年所提出，其定義為對考古遺址中動物和人類骨骼的研究。1977年，美國考古學教授白簡恩（Jane Buikstra）重新予以定義，美國的生物考古學現指對考古遺址中人類遺骸的科學研究，這一學科在其他國家則被稱為骨質考古學、骨骼學或古骨學。與生物考古學相比，骨質考古學是一門專注於研究人體骨骼的科學，人類骨骼可用來告訴我們古人的健康、生活方式、飲食、死亡率和體質[1]。此外，古骨學是對古代骨骼簡單研究的方法[2]。
相比之下，生物考古學一詞在歐洲則被用來描述對考古遺址中所有生物遺蹟的研究。儘管克拉克只用它來描述人類和動物遺骸（動物學/古動物學），但越來越多的現代考古學家將植物遺骸也包括在內（植物學/古植物學）[3]。
生物考古學很大程度上源於20世紀70年代在美國掀起的新考古學實踐，以響應以文化史觀來理解過去的主流學術思潮。新考古學支持者主張使用過程法來檢驗有關文化與生物互動或生物文化取向的假設。一些考古學家主張結合批判理論，採用與現代後裔人群更相關更全面的生物考古學方法[4]。
如果可能，對考古遺址的人類遺骸分析將確定其性別、年齡和健康狀況，這些都屬於「生物考古學」的範疇。
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古人口學
古人口統計學是嘗試收集、識別過去人口特徵信息並加以解釋的專業領域[5]。生物考古學家有時會使用古人口學並創建生命表，這是一種群組分析手段，以了解人口中特定年齡群的特徵（如死亡風險或性別比）。年齡和性別是構建生命表的關鍵變量，儘管生物考古學家通常無法獲得這些信息。因此，通常有必要根據骨骼的特定形態特徵來估測每個個體的年齡和性別。
生物考古學和骨學中的年齡估測實際上是指死亡時骨骼或生物齡的近似值，年齡估測的主要假設是個體的骨齡與其實際年齡密切相關。年齡估測可根據骨骼的生長發育或退化狀況而定[6]。已使用各種骨骼系列開發了許多跟蹤此類變化的方法。例如，兒童年齡通常通過評估牙齒發育、特定部位骨骼骨化和融合情況或長骨長度來估算[7]。對兒童來說，不同牙齒從牙齦中長出的時間最為人所知，能給出兒童生長的確切年齡，但一旦牙齒發育完全，就很難再用它們來判斷年齡[8]。在成年人中，則常用恥骨聯合、髂骨耳狀面、第四肋骨胸骨端和牙齒磨損退化等來估計骨齡[9][10][11]。
在使用骨骼確定年齡時，可能會遇到一些問題。因為直到30歲左右，人體骨骼還在生長，不同的骨骼在不同生長點融合[12]。有些骨骼可能沒有遵循正確的生長階段，這可能會影響分析結果。此外，隨着年齡的增長，人體骨骼會出現磨損，並且隨骨齡的增長，對年齡的估計也會變得不那麼精確。因而，骨骼被大致地分為「青年」（20-35歲）、「中年」（35-50歲）或「老年」（50歲以上）[8]。
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生物考古學家通過男女骨骼解剖學差異來確定人類骨骼的生物性別，儘管體型和性別特徵可能會交叉，但人類是有性別差異的。並非所有的骨骼都可揭示性別，有些可能會被誤認為男性或女性。對骨骼的性別鑑定基於這樣一種觀察：生物雌雄兩性在頭骨和骨盆上的差別最大；生物考古學家在鑑定性別時會特別注意這些身體部位，當然也可使用其他部位。女性骨盆一般比男性的更寬，兩側恥骨下支間的角度（恥骨角）更闊，更趨U形，而男性的恥骨下角則呈V形且小於90度[13]。費尼斯（Phenice）[14]詳細描述了男女骨盆之間的許多視覺差異。
一般來說，男性骨骼比女性的更強壯，因為男性的肌肉質量更大。男性通常有更明顯的眉弓、頸嵴和乳突。但應記住，骨骼的大小和健壯程度受營養和活動水平的影響。骨盆和顱骨特徵被認為是更可靠的生理性別指標。對青春期未過的年輕人骨骼進行性別鑑定較之成年人更困難和更有問題，因為身體尚未完成充分的發育[13]。
生物考古學的骨骼性別鑑定並未有防錯機制。如曼恩（Mann）[15]在審查奎（Qua）和巴達里（Badari）送來的埃及頭骨性別時，發現有20.3%的人可能與考古文獻中指出的性別不同。後來曼恩重評的工作表明，他不了解舊發掘墓葬的編號系統，給頭骨分配錯了墓葬編號。原先的骨骼性別鑑定實際上非常正確[16]。因此，記錄錯誤和對骨骸的重新整理可能會導致這種易發的錯誤。
通過與倫敦斯皮特爾菲爾茲基督教堂墓穴棺板上記載的性別名稱比對，生物考古學對相關遺骸性別的直接測試，其成功率達到98%[17]。
基於性別的差異本質上並非是一種社會不平等，但當一種性別成員獲得基於性別的特權時，這種差異就變成了一種不平等，這源於具有文化和社會意義的觀念差別[18]。性別化的工作模式可能會在骨骼上留下痕跡，並在考古記錄中被識別。莫勒森（Molleson）[19]發現了這種性別工作模式的證據，他注意到阿布胡雷拉的女性骨骼中普遍存在嚴重的大腳趾關節炎、最後一塊背椎骨塌陷以及肌肉發達的手臂和腿。他將這種基於性別的骨骼差異狀況解釋為性別化工作模式的體現。這些病變骨骼可能是女性長時間跪磨穀物，腳趾向前捲曲所造成。考古學家現已越來越關注墓葬中的遺骸性別調查[20]。
非特定壓力指標
牙釉質發育不良是指當牙齒正常生長過程停止時，因琺瑯質不足，導致在牙齒牙釉質表面形成的橫溝和凹坑。牙釉質發育不良通常由疾病和/或營養不良引起[13]。線狀溝常被稱為線狀牙釉質發育不良（LEHs），其範圍大小從顯微鏡到直接肉眼可見。通過檢查牙釉面橫紋凹槽（水平生長線）的間距，可估計壓力源的持續時間[21]，雖然梅斯（Mays）認為發育不良的寬度與壓力因素持續時間只是間接關係。
牙釉質發育不良的研究被用於調查兒童健康狀況。與骨骼不同，牙齒不會被重塑，因此只要牙釉質保留完整，它就可提供更可靠的健康狀況指標。牙齒發育不良是兒童牙冠琺瑯質形成期間健康狀況的一個指標。並非所有的釉質層都可在牙齒表面看到，因為牙冠發育早期形成的牙釉層會被後來的釉質層包裹。牙齒這一部分的發育不良不會出現在牙齒表面。由於這種被包裹的琺瑯質，牙齒記錄了事件開始幾個月後形成的壓力源。這種埋在牙釉質中的釉質冠形成時間，從臼齒長出的50%到門牙的15-20%不等[13]。牙齒表面發育不良記錄的壓力源一般發生在大約一到七歲，如包括第三臼齒在內，則最長可達13年[22]。
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長期以來，人們一直認為缺鐵性貧血對嬰幼兒顱骨的扁骨生長有明顯影響。當身體試圖通過增加幼兒體內紅血球細胞量來補償低鐵水平時，顱頂（稱為多孔性骨肥厚）和/或眼眶（稱為眶篩）就會出現篩網狀病變，這些部位的骨頭變得疏鬆脆軟[4]。
然而，缺鐵性貧血不太可能是導致多孔性骨肥厚或眶篩的原因[23]，更可能是這些部位血管活動的結果，而不太可能是病理性的。除飲食中缺鐵外，眶篩和多孔性骨肥厚的發生也可能緣於其他原因，如腸道寄生蟲導致的營養流失，但飲食不足是最可能的原因[24]。
貧血發病率可能是社會內部不平等的結果，和/或表明社會不同群體間不同的工作模式和活動。一項關於早期蒙古游牧民族缺鐵的研究表明，儘管眶篩的總體患病率從青銅時代和鐵器時代的28.7%（女性人口的27.8%，男性人口的28.4%，青少年人口的75%）下降至匈奴時期（公元前2209年至公元前1907年）的15.5%，但患眶篩的女性比例基本保持不變，男性和兒童眶篩發病率則有所下降（女性人口的29.4%，男性人口的5.3%，青少年人口的25%）[25] 。巴扎薩德（Bazarsad）提出了眶篩病分布的幾種原因：成年人的眶篩發病率可能低於青少年，因為病變要麼隨着年齡的增長而癒合，要麼導致死亡。女性眶篩發病率較高，可能表明健康狀況較差，或患有眶篩病的年輕女性成年後存活率較高。
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哈里斯線形成於成年之前，由於某種壓力（疾病或營養不良），骨骼生長出現暫時停止或減緩 [26]。在此期間內，骨骼鈣化仍在繼續，但不會生長，或以非常低的速率生長。一旦壓力源被克服，骨骼將恢復生長，從而產生出一條可在X光照片中看到的鈣密度增高線[24]，但若未從壓力源中恢復過來，則不會形成這種密度線[27]。
機械壓力和活動指標
通過研究活動和勞作強度對骨骼的影響，考古學家可考查出是誰在從事何種的勞動，以及社會中的活動是如何組織的。家庭內部的分工可根據性別和年齡進行劃分，也可依據其他等級社會結構進行劃分，人類遺骸可以讓考古學家發現勞動分工的模式。
活的骨骼受沃爾夫定律約束，該定律規定，骨骼受身體活動或不活動的影響和重塑[29]。機械壓力的增加往往會產生出更厚更強壯的骨骼。營養缺乏、疾病[30]或嚴重不活動/停用/殘疾引起的體內平衡失調可導致骨質流失[31]。雖然雙足運動和體重似乎決定了兒童骨骼的大小和形狀[32][33][34]，但青少年成長期的活動對成年後骨骼的大小和形狀產生的影響似乎大於後期的鍛煉[35]。
肌肉附着位點（也稱為着骨點）被認為受到同樣方式的影響，導致產生曾被稱為肌骨壓力標記，但現在普遍稱為肌腱附着點的變化[36][37]。這些變化被廣泛應用於對活動模式的研究[38]，研究表明，與衰老相關的過程相比，職業壓力的影響更大[39][40][41][42][43][44]。研究還顯示，骨骼結構的幾何變化（如上所述）與肌腱附着點變化的根本原因不同，後者受職業影響較小[45][46]。關節變化，包括骨關節炎也被用來推斷職業，但總的來說，這些也是衰老作用的表現[38]。
職業壓力的標誌，包括骨骼和齒列的形態變化以及特定部位關節的變化，也被廣泛用來推斷特定（而非一般）的活動[47]。此類標記通常基於19世紀後期臨床文獻中所描述的單個病例[48]，其中已發現一種可靠的生活方式標誌物：外耳道外生骨疣，也稱為「衝浪者耳朵」，這是耳道中的一塊小骨突起，常見於那些工作接觸冷水的人身上[49][50]。
將這些應用於考古的一則事例是對紐約非洲人墓地的發掘研究，發現了被奴役者在惡劣條件下勞動的證據[51]：脊椎骨關節炎非常常見，甚至在年輕人中也是如此。關節炎的病狀與較早的發病齡，提供了過勞導致頸部機械性勞損的證據。一具男性骨架顯示，在33塊肌肉或韌帶附着體中37%出現了壓力損傷，表明他承受了明顯的肌肉骨骼重壓。總體而言，儘管從事的工作和勞動因人而異，但被埋葬者普遍呈現出明顯的肌肉骨骼壓力和繁重的體力勞動，有些人表現出高水平的壓力，而另一些人則沒有，這是指被奴役個體被迫從事的各類勞動（例如家務勞動與搬運重物）。
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在挖掘過程中或之後發生的骨折，骨頭會顯得相對新鮮，斷裂的表面會呈現白色且未風化。但要辨別死亡前後的骨折和埋葬後的骨折卻很困難，因為這兩種類型的骨折都會顯示出風化跡象。除非存在骨癒合或其他因素的證據，否則研究人員可能會選擇將所有風化骨折都視為埋葬後的骨折[13]。
死前骨折（或新鮮屍體上造成的骨折）的證據可通過骨頭上未癒合的刀刃傷口來區分。活的或剛死亡的骨頭有一定的彈性，所以金屬刀刃對骨頭的損傷會產生一個邊緣相對乾淨的線性切口，而非不規則的破碎[13]。考古學家曾嘗試在顯微鏡下查看被切開骨頭上的平行劃痕來識別造成傷害的刀刃痕跡[52]。
飲食和牙齒健康
齲齒通常被稱為蛀牙，這是由於口腔內細菌攝食碳水化合物並發酵產生出酸，造成牙釉質局部破壞所引起[53]。與以覓食為主的生存形態相比，在以農業生計為主的社會中，人口齲齒發病率更高，因為以農業為基礎的飲食，碳水化合物含量更高[27]，生物考古學家就是利用骨骼中的齲齒將大米和農業飲食與該類疾病聯繫起來[54]。與男性相比，女性可能更容易患上齲齒，因為女性的唾液流量低於男性、雌性激素也與齲齒率增加呈正相關。此外，女性孕期的生理變化，如免疫系統的抑制，可能也會隨之降低口腔抗菌能力[55]。
穩定同位素分析
通過對人骨膠原蛋白中碳和氮的穩定同位素分析，生物考古學家可進行膳食重建和營養推斷。這些化學特徵反映了長期的飲食模式，而非一頓飯或一餐盛宴。穩定同位素分析監測碳13與碳12的比率（C13/C12），它用δ表示法（δ13C）表示為每密耳（千分之一英寸）含量[56]。碳同位素比例因不同植物採用不同光合作用途徑而異。有三種光合作用途徑分別是碳3固定、碳4固定和景天酸代謝。碳4植物主要是來自熱帶和亞熱帶地區的禾本科植物，較碳3植物能適應更高水平的日照。玉米、小米[57]和甘蔗等都是一些著名的碳4馴化作物，而所有樹木和灌木都使用碳3途徑[58]。碳3植物比碳4植物更常見，且數量也更多，這兩種植物都出現在熱帶地區，但只有碳3植物能在寒冷地區自然生長[58]。碳12和碳13出現的比例約為98.9比1.1[59]。
與設置值為任意零[59]的國際標準相比，碳13和碳12的比值要麼被耗盡（更負），要麼更富集（更正）。使用不同光合作用途徑的碳3和碳4植物導致它們的碳13明顯不同。碳4和碳3植物分別有着的明顯不同的碳13範圍，碳4植物的範圍為每密耳-9到-16之間，而碳3植物的範圍則在每密耳-22到-34之間[60]。「每密耳碳13」的研究在北美已用於記錄從碳3到碳4（北美本土植物到玉米）飲食的轉變[61]。在採用玉米農業後，碳13快速和明顯的升高證明了到公元1300年美國東南部飲食結構的變化。
食物，特別是植物性食物中的同位素，可直接且可推斷性地反映在骨骼化學中[62]，使研究人員能夠使用這種穩定同位素作為示蹤劑，部分重建最近期的飲食[60][63]。
氮同位素（氮14和氮15）被用來估算豆類與非豆類以及陸地與海洋資源在飲食中的占比[60][64] [65]。
攝入的豆類或以豆類為食的動物越多，會使體內的氮15水平越低[60]。人骨膠原蛋白中的氮同位素最終來源於膳食中的蛋白質，而膳食中的蛋白質、碳水化合物或脂肪則提供了碳[66]。相較於其它植物，豆科植物的氮14/氮15比率較低，因為它們在生長中用於固定氮分子，而不依賴土壤中的硝酸鹽和亞硝酸鹽[66]。豆科植物每密耳氮15值接近0%，而其他植物則在2%-6%之間。氮同位素比率可用來衡量動物蛋白質在飲食中的重要性。氮15會隨每一營養級別的上升而增加約3-4%[64][67]，氮15值隨肉類消費量的增加而遞升，隨豆類消費量的增加而減少。氮14/15的比率可用于衡量肉類和豆類對飲食的貢獻度。
考科斯（Cox）等人[68]使用穩定同位素數據分析了南非開普敦科伯恩街墓地（1750年至1827年）出土的骨骼，以確定被埋者的來歷背景及生活經歷。根據墓地的非正式性質，埋於該墓地的人被認為屬於奴隸和社會底層人員。生物力學應力分析[69]和穩定同位素分析的結果，結合其他考古數據，似乎支持這一假設。
根據穩定同位素水平，八名科伯恩街墓地死者在童年時期食用了基於碳4（熱帶）植物的飲食，以後則食用了更多的碳3植物，這些植物在他們餘生所生活的好望角更為常見。其中6人的牙齒進行過類似熱帶地區種族所做的修飾，這些地區已知曾是奴隸販子的目標地，他們將奴隸從非洲這些地區擄掠到殖民地。基於這一證據，考克斯等人認為，這些人代表了來自非洲食用碳4植物地區的人，並被當作苦力帶到了好望角。考克斯等並未指出這些人所屬的種族，但需指出是，馬庫阿人、堯人和馬拉夫人也有類似牙飾的風俗。另有四人按照穆斯林傳統，下葬時沒有任何陪葬品，面朝當地穆斯林視為神聖之處的信號山，遺骸同位素特徵表明，他們成長在以食用碳3植物為主的溫帶環境中，但也有一些碳4植物。考克斯等認為，被埋個體的許多同位素特徵表明這些人來自印度洋地區，還進一步指出這些人為穆斯林。考克斯等人認為通過對墓葬進行穩定同位素分析，結合歷史和考古數據，可有效調查非洲奴隸貿易造成的人口全球性強迫遷移，以及舊殖民地出現的底層階級和勞工階層。
還可進行鍶和氧穩定同位素分析，這些同位素的數量在不同地質位置有所不同。由於骨骼是一種動態組織，會隨着時間的推移而重塑，並且骨骼的不同部分在人體生命過程中的特定時間長成，因此穩定同位素分析可用來調查過去人口的流動，並指出他們在一生中不同階段所生活過的地方[13]。
DNA的考古用途
過去人口的古DNA（aDNA）分析被考古學用來從基因上測定個體性別和遺傳關係、了解婚姻模式以及調查史前人口的遷移[70]。
考古學家利用DNA尋找證據的事例是，2012年，考古學家發現了一具埋在英國一處停車場下的成年男性骨骸，通過使用DNA證據，考古學家得以確認該遺骸屬於理查三世，一位戰死在博斯沃思戰役的英格蘭國王[71]。
2021年，加拿大研究人員對在威廉王島發現的骨骼殘骸進行了DNA分析，鑑定它是英國皇家海軍戰艦「幽冥號」（Erebus）上的工程師約翰·格雷戈里（John Gregory）准尉—「命運多舛」的1845年富蘭克林探險隊成員之一，他是首位通過DNA分析確定身份的探險隊員[72]。
平等和非平等考古待遇
通過對人類遺骸的研究，可以認識到身體與社會文化環境和習俗之間的關係，這正是「生物文化考古」方式中最為強調的一點[73]。通常情況下，生物考古學被視為一門以科學為基礎的實證主義學科，而社會科學中的生命體理論在本質上則被視為建構主義。體質人類學和生物考古學因幾乎不關心文化或歷史而飽受批評。布萊基（Blakey）[74][75]認為，對考古遺址中的人類遺骸進行科學或法醫學研究，構成了一種對過去既非文化也非歷史的看法，並提出生物文化版的生物考古學將能構建出一段更具意義和更細緻入微的歷史，與現代人群，尤其是後裔人群更相關。通過生物文化，布萊基所指的生物考古學並非簡單的敘述，而是將描述身高、性別和年齡的標準法醫技術與人口學和流行病學調查結合起來，以驗證或評價過去人類社群所面臨的社會經濟狀況，同時結合個人陪葬品的分析，可進一步了解日常生活中所經歷的活動。
目前，一些生物考古學家開始將這門學科視為科學與人文學科間的關鍵接口。因為人體是非靜態的，並且不斷地被生物和文化因素創造和再造[76]。
布克斯特拉（Buikstra）[77]認為她的工作與布萊基生物文化版的生物考古學一致，因為她強調以批判理論和政治經濟學為出發點。她承認，像克拉克·斯賓塞·拉森（Clark Spencer Larsen）[78][79]這樣的學者是富有成效的，但她指出，他是一種不同類型的生物考古學，專注於生活質量、生活方式、行為、生物相關性和人口史，而沒有將骨骸與其考古背景緊密聯繫起來，最好應被視為「過去的骨骼生物學」[80]。
不平等存在於所有人類社會中，即便是所謂的「平等」社會[81]。值得注意的是，生物考古學幫助消除了過去認為覓食者生命是「骯髒、野蠻和短壽」的觀念。生物考古學研究表明，過去的覓食者通常非常健康，而農業社會往往會增加營養不良和疾病發病率[82]。然而，根據對奧克赫斯特（Oakhurst）的覓食者與K2和馬篷古布韋（mapungubwe）的農戶比較，斯泰恩（Steyn）[83] 認為，K2和馬蓬古布韋的農戶並沒有受到這種生活方式所預期較低營養水平的影響。
丹福思（Danforth）認為，更「複雜」的國家級社會在貴族階層和社會其他階層之間表現出更大的健康差異，貴族層擁有優勢，而且隨着社會發展變得更不平等，這種差異也會擴大。但社會地位的某些差異並不一定意味着營養水平的根本不同。鮑威爾（Powell）並未發現貴族與普通人之間存在巨大營養差異的證據，但他確實發現芒德維爾貴族中的貧血率較低[84]。
關注對不平等了解的生物考古學家越來越感興趣的一個領域是對暴力的研究[85]。分析人類遺骸創傷的研究人員表明，一個人的社會地位和性別可能會對所遭受到的暴力產生重大影響[86][87][88]。有許多研究暴力的研究人員，探索過去人類社會中各種不同類型的暴力行為，包括家暴[89]、虐童[90]、機構虐待[91]、酷刑[92][93]、戰爭[94][95]、人祭 [96][97]和制度暴力[98][99]。
考古倫理
生物考古學的倫理問題主要圍繞如何對待和尊重死者[4]。大規模骨骼收藏在美國最早開始於19世紀，主要收集來自美洲原住民的遺骸，並在未經後裔家屬允許的情況下進行研究和展示。最近，聯邦法律如《美國原住民墳墓保護及歸還法案》允許印第安人重新獲得其祖先遺骸和相關文物的控制權，以重申他們的文化身份。
《美國原住民墳墓保護及歸還法案》於1990年通過，當時，許多考古學家低估了公眾對他們的看法，他們被看作是一群非勞動者和盜墓賊[100]。對偶爾虐待美洲原住民遺骸事件的擔憂並非毫無根據：1971年，在明尼蘇達州的一次發掘中，白人和美洲原住民遺骸受到了不同的對待，白人遺骸被重新埋葬，而美洲原住民的遺骸則被裝入紙板箱，並擺放在自然歷史博物館中[100]。布萊基[74]將非裔美國人生物考古學的發展與《美國原住民墳墓保護及歸還法案》聯繫起來，它的影響是切斷了體質人類學家對美洲原住民遺骸的研究。
歐洲的生物考古學不像美國生物考古學那樣受這些遣返問題的影響，但不管怎樣，與人類遺骸研究有關的倫理必須，也應該予以考慮[4]。然而，由於歐洲考古學的大部分研究都聚焦在古典起源上，過分強調對文物和藝術的研究，直到20世紀80年代，羅馬和後羅馬時期的骨骸都幾乎被完全忽視。但歐洲史前考古學則是另一回事，因為生物遺骸的分析比古典考古學更早。
另請查看
參考文獻
延伸閱讀
外部連結
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