去年九月，在南非斯瓦特山脉的陡峭悬崖上，犹他大学的古气候学家泰勒·费思终于找到了他希望能够解开人类学中最棘手谜团之一的东西。他的目标看起来像是从砂岩悬崖中渗出并硬化成一英尺厚的黑色琥珀的粘稠物。费思戴上防毒面具，开始工作，锯掉了一块70磅重的碎片；从他的链锯上飞出的灰尘迅速使空气中充满了金黄色的雾霾。
“它会渗入你的毛孔，”费思说。“当你跳进淋浴，那东西最终重新水合时，感觉就像：想象一下人们一直在小便的最臭的巷子。太棒了。但是，是的。我现在所有的装备都闻起来像尿液。”
这种物质是无数代类似土拨鼠的生物——蹄兔——的化石尿液，它可以作为古代气候的绝佳记录。蹄兔尿液像糖蜜一样粘稠，在空气中迅速硬化。它捕获花粉粒和木炭，告诉科学家特定植物何时生长以及野火何时肆虐。它还保存了指示降水和温度的化学同位素。尿液堆或“粪便堆积层”整齐地分层，这些粪便堆积层形成于动物习惯性排泄的地方，可以被精确地进行放射性碳测年。
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费思和他的同事们正在使用这些线索来研究古代气候变化与从中石器时代到晚期石器时代之间发生的剧烈技术飞跃之间备受争议的联系，这段时期为 66,000 年到 25,000 年前：那时，我们的早期祖先开发了新的工具和文化策略，现代狩猎采集者至今仍在使用。研究人员正在使用蹄兔粪便堆积层来构建南非高分辨率的区域气候历史，来自非洲大陆各地的学生和科学家团队也在重新挖掘 Boomplaas 洞穴——这是极少数拥有人类向晚期石器时代过渡的丰富考古记录的地点之一。
纽约大学和约翰内斯堡大学的考古学家、该团队的挖掘负责人贾斯汀·帕吉特说：“就复杂的社会和技术行为而言，这确实是一个灯火通明的时期。” “跨越这一转变的行为创新非常成功。它们导致我们的物种真正开始主宰他们所居住的生态系统。”
密歇根大学人类学家布赖恩·斯图尔特说，晚期石器时代的人们似乎开始优先考虑“节约某些东西”，他没有参与这项研究。无论是受到原材料、时间还是工具包重量的限制，这个时期的人们开始制作更小、更模块化的石器工具，其“刀片”可以像今天可更换的钻头一样更换。象征主义和社会组织也得到了发展：帕吉特指出，晚期石器时代的遗址中充满了珠子，这些珠子可以用来表示归属感和身份，以及赭石，一种用于绘制身体并将识别符号添加到物体上的粘土颜料。
晚期石器时代开始于最后一个冰河时代高峰期之前，许多研究人员认为，该时期的气候可能促成了人类技术和行为的改变。一些人认为，日益动荡的气候可能迫使我们的祖先在有效利用资源方面变得更具创造力。但这很难严格证明，尤其是在非洲大部分地区，这种转变开始于放射性碳测年法的极限之外——这种方法对于超过 50,000 年的样本效果不佳。如果没有准确年代的考古材料，就不可能在气候事件和技术之间划清界限。
布赖恩·蔡斯在南非科迪尔斯里维尔山谷采集蹄兔粪便堆积层样本。图片来源：泰勒·费思
Boomplaas 洞穴提供了一种绕过这个问题的方法。从中石器时代过渡到晚期石器时代的时间较晚，因此洞穴的文物在准确的放射性碳测年法的范围内。Boomplaas 是地球上为数不多的拥有跨越这一过渡的连续记录的考古遗址之一。但这里的研究人员面临着另一个挑战：南非稀疏的气候历史。
纳尔逊·曼德拉大学的古生态学家、研究团队的花粉专家琳恩·奎克说：“我们没有像冰芯或[洞穴沉积物]和湖泊记录这样的传统档案。” “因此，在蹄兔粪便堆积层出现之前，我们的记录非常有限且不连续。”
大多数将气候变化与晚期石器时代过渡联系起来的尝试都集中在来自极地冰芯和深海沉积物的测量结果。但这些材料主要揭示了一般的全球气候趋势。正如今天人为造成的气候变化一样，古代气候变化以不同的方式影响着不同的地区。费思说，南非的古气候仍然鲜为人知，目前尚不清楚该地区在最后一个冰河时代高峰期是干旱严酷还是湿润葱郁。
法国蒙彼利埃大学的古气候学家、团队成员布赖恩·蔡斯在蹄兔粪便堆积层中看到了解决这个谜题的可能方案，这些小哺乳动物——看起来像啮齿动物，但与大象的亲缘关系更近——世世代代忠实地返回那里进行排泄。蔡斯毕生致力于解锁这些被忽视的数据宝藏，并从南部非洲收集了数百个样本。“就我个人而言，我认为它们是地球上最好的古环境档案，”蔡斯说。“这是一种非常丰富的资源。”
斯图尔特说，这些粪便堆积层是“美丽的”档案，因为它们可以与附近的晚期石器时代过渡文物一起进行放射性碳测年。“这些是连续的记录，拥有一切真是太棒了——就像冰芯一样，但它们就在您的遗址旁边。”
他补充说：“这是我们真正向前迈进的方式，” “而不是对全球气候变化做出这种含糊不清的声明。”
费思、蔡斯和奎克去年 9 月在 Boomplaas 洞穴附近采集了粪便堆积层样本，并在今年早些时候收到了这些样本的第一批放射性碳年代测定结果。研究人员表示，将持续的 Boomplaas 挖掘工作与他们非常规的气候记录相结合，为最终解开晚期石器时代及以后气候与技术变革之间存在争议的联系提供了真正的机会。
费思说：“通过拥有那些巨大的尿液块来玩耍，我们将能够进入另一个全新的问题领域。” “我们希望它对很多人都有用。”
编者注（2023 年 3 月 21 日）：本文在发布后进行了编辑，以更正贾斯汀·帕吉特名字的拼写。