氮循環回顧13C與人類飲食結構分析的基本原理1）三種同化途途徑.C3植物——‰----人體膠原(富集‰）----‰C4植物——‰---人體膠原(富集‰）----‰

‰2）人類

‰~~~~~~~~~~‰

骨膠原

100%100%C3C4

C3/C450%回顧13C與人類飲食結構分析的基本原理1）三種C3、C4、CAM同化途途徑.C3植物——-26‰-----人體(富集6‰）-----20‰C4植物——-13‰-----人體(富集6‰）-----7‰

-13.5‰2）人類

-20‰~~~~~~~~~~-7‰

骨膠原

100%100%C3C4

C3/C450%C3和C4的葉片結構不一致葉肉細胞葉肉細胞和維管束鞘細胞（含葉綠體）維管束鞘細胞（無葉綠體）X=C4的比例（%）食物結構分析公式氮同位素空氣中含有大約78%的氮氣，占有絕大部分的氮元素。氮是許多生物過程的基本元素；它存在于所有組成蛋白質的氨基酸中，是構成諸如DNA等的核酸的四種基本元素之一。在植物中，大量的氮素被用于制造可進行光合作用供植物生長的葉綠素分子。氮主要有兩種同位素14N和15N，均為穩定同位素。

Naturalabundanceof15N=0.366%14N=99.634%氮同位素的國際標準為大氣N2，其“絕對”同位素比值為15N/14N=(3676.5±8.1)×10-6(Hayes,1982)，定義其δ15N=0‰。氮同位素樣品的制樣方法多為燃燒法(Combustion)，δ15N分析精度為0.1–0.2‰。δ15N的表示方法及測定氮固化99%的氮是以大氣中的N2或溶解在海洋中N2的形式存在的，只有少部分的氮可以以多種價態的形式與其他元素結合形成不同的化合物，形成不同的氮源。氮氣分子十分安定，大多數生物體沒辦法直接利用。把空氣中的氮氣轉化成為銨鹽（NH4+）或硝酸鹽（NO3-）、亞硝酸鹽（NO2-）就是氮的固化.LightningFixation（閃電固定）

BacteriaFixation（細菌固定）自然界固定氮閃電固定閃電以其巨大的能量，把在大氣中的氮分子解離，并繼續與氧分子反應產生氮的氧化物（N2與O2反應生成NO），這些氧化物會溶于雨水，生成硝酸根（NO3-）而滲入土壤中。雖然世界上到處常有閃電，但是閃電固氮卻不是一個產生含氮化合物有效的方法；每年經由閃電固氮所得的含氮化合物，頂多只占總量的10%。細菌固定這是固定氮的最重要途徑，須借助于或獨自存在于土壤中，或與動植物共生，擁有固氮酵素的某些固氮細菌，如與豆類植物共生的根瘤菌。它們能吸收大氣中的氮氣分子，將其轉變成氨（NH3)及銨離子(NH4+)。每年經由細菌固定氮所得的含氮化合物，約占總量的65%。其余25%的固定氮，來自于工業途徑（合成氨）。固氮微生物將大氣中的N2還原為NH3的過程。共生固氮微生物自生固氮微生物根瘤菌→豆科植物放線菌→非豆科植物藍藻→水生蕨類等圓褐固氮菌（好氧）梭菌（厭氧）魚腥藻等為代表的固氮藍藻固氮微生物的種類工業合成目前工業上最常用的哈柏法（Haber-Boschprocess）；在高溫（約攝氏400度）高壓（約250大氣壓）下，用精研的鐵粉當催化劑，促使氮與氫產生反應生成氨。工業固氮是將所得的氨，再進一步制成氮肥，如硝酸銨與磷酸銨，然而此法成效不佳（產率僅約20%）且極耗能源。

化學肥料——尿素尿素在肝合成，是哺乳類動物排出的體內含氮代謝物。工業上用液氨(NH3)和二氧化碳(CO2)為原料，在高溫高壓條件下直接合成尿素。尿素是有機態氮肥，經過土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨(NH4)2CO3或碳酸氫銨NH4HCO3后，才能被作物吸收利用。高能固氮生物固氮工業固氮氨化作用反硝化作用硝化作用氮循環（固氮作用→生物體內有機氮的合成→氨化作用→硝化作用→反硝化作用）銨鹽硝酸鹽氮的分餾生物利用不同來源的氮，也造成了氮在生物圈中的同位素分餾。大氣中的氮通常很難被生物直接吸收，絕大多數的植物都是靠吸收土壤中的氮化合物(NO3-和NH4+)來獲取氮源的，這個過程中就會發生同位素分餾，其δ15N值約為3%。只有一些植物，主要是豆科植物，依靠與其共生于根部的根瘤菌，可以直接把大氣中的氮(N2):轉化為NH3，然后將其吸收。此過程基本上沒有同位素的分餾，因此豆科植物的δ15N值較小，約為0%。水中的藍藻門植物既能自生固氮，又能與其他植物共生固氮。魚類以藻類為食，故含有較高的δ15N

。氮的營養富集氮在不同的營養級之間存在著同位素的富集現象，營養級每升高一級，δ15N大約富集3‰~4‰。即食草類動物骨膠原中的δ15N比其所吃的植物富集3‰~4‰

，以食草類動物為食的食肉類動物骨膠原中的δ15N又比食草類動物富集3‰~4‰。（Bocherens1994)15N(~2-3‰)13C(~0-1‰)濕地生態系統據δ15N值的不同，所有生物大體上可以分為5類:①豆科植物，最低約為0‰。②陸生非豆科植物，約為2‰~3‰左右;③食草類動物，為3‰~7‰

。④一級食肉類動物以及各種魚類，為9‰~12‰

。⑤二級食肉類動物，其值更高。雜食性動物的δ15N值應該處于這五類中食草動物和一級食肉動物之間，大約為7‰~9‰。海洋中含有大量的硝酸根離子團，動、植物以其為氮源，它們的δ15N值一般高于同一營養級的陸生生物。氮同位素分析原理生物體內的氮主要從蛋白質中攝取，氮反映了食物中蛋白質的來源。蛋白質豐富的食物主要是肉類，雖然不同植物中蛋白質的含量高低有所不同，但總體來說植物中的蛋白質含量相對較低，因此，食物中植物比例的增大對骨膠原中的δ15N加值沒有太大影響。而肉類盡管在食物中所占比例不大，卻對骨膠原中的δ15N值貢獻很大，故而骨膠原中的δ15N值與食物中肉類的δ15N值有著密切的聯系[vanKlinken2000]。根據骨膠原中的δ15N值，即可判斷該動物是食肉類動物還是非食肉類動物。海生與陸生食譜區別StableNitrogenIsotopeRatiosofBoneCollagenReflectMarineandTerrestrialComponentsofPrehistoricHumanDiet.Science,NewSeries,Vol.220,No.4604(Jun.24,1983),pp.1381-1383.Theδ15NvaluesofbonecollagenfromEskimosandfromNorthwestCoastIndiansdependentonsalmonfishingareabout+10‰morepositivethanthosefromagriculturalistsinhistorictimes.現生動物測試δ15N能區分

δ13C不能區分

HumanbonecollagenstableisotopeanalysisofhumansfromcoastalMesolithicsitesinScotland,Denmark,FranceandPortugalindicatestheimportanceofmarinefoodsinthediet.Wede?netheexpectedhumanδ13Candδ15Nvaluesof100%marineand100%terrestrialdietsandconcludethatatmostsitesisotopevariabilityisduetodifferingproportionsofthesede?nedmarineandterrestrialdiets,ratherthanduetodifferencesintheactualtypesofmarineandterrestrialfoodsexploited.BycomparingtheEuropeanhumanvalueswithmarinefaunalvalues,andvaluesofmarine-diethumansfromNorthAmerica,weproposethatthemarinecomponentofhumandietintheLateEuropeanMesolithicwasbasedmainlyonmarine?sh,withonlyminorcontributionsfromshell?shormarinemammals.Averageδ15Nvaluesofmodernandarchaeologicalmarinefauna.Four(theoretical)extremehumandietarytypes,andtheirassociatedbonecollagenstableisotopevalues.不同類型

飲食結構Thecarbonandnitrogenisotopecompositionsofvarioustypesofdietsareknownandcanbecomparedtothecompositionsofyourfingernails.Hence,thegraphsofyourfingernaild15Nandd13Cvaluescanhelptoidentifyyourdiet.尼安得特人

(PNAS,2000,7663-7666)牛鹿熊食草動物氫氧同位素氧同位素自然界中氧以16O、17O、18O三種同位素的形式存在，相對豐度分別為99.756％、0.039％、0.205％.天然物質的氧同位素組成通常用由18O/16O比值確定的δ18O來描述.氫同位素自然界中氫以1H（氕，H），2H（氘，D），3H（氚，T）三種同位素的形式存在，相對豐度分別為約99.985%、約0.015%、低于0.001%，其中氚具放射性，半衰期為12.33年。氫、碳、氧同位素標準樣品組成元素標準縮寫同位素比值H平均大洋水標準standardmeanoceanicwaterSMOWD/H=0.0001558C南卡羅來納州白堊紀皮迪建造（PeeDeeformation）中的箭石PDB13C/12C=0.0112372OSMOW18O/16O=0.0020052平均大洋水標準standardmeanoceanicwater1967年，VSMOW(維也納標準平均海洋水,Viennastandardmeanoceanicwater)是原始的SMOW定義的重新校準和被創造.氧同位素數值轉換在骨化學研究中，有時，我們需要測量骨骼或者沉積物碳酸鹽（CaO3）中的δ18O，需要以PDB為標準，那么此時SMOW與PDB有換算關系，如下：×1015kgWatercirculationonsurfaceoftheearth(afterTurekian,1969).evaporationprecipitationriverdischargeannualratesofwatertransferannualratesofwatertransferamountsofwater瑞利分餾在自然界存在一種特殊的體系，在一定物理化學條件下發生物相分離。分離前不同物相之間保持著熱力學平衡并處于封閉體系狀態，但分離之后一相物質不斷離開體系，不再與另一相保持平衡。這種在開放體系中進行的過程稱之為瑞利過程。在瑞利過程中發生的同位素分餾稱之為瑞利分餾。例如在海水蒸發、雨滴從云中不斷凝結出來并落下等過程中，均伴有瑞利分餾。氫氧同位素分餾水的分子式是H2O，氫有兩種同位素H和D，而氧的兩個主要穩定同位素是16O和18O，所以大自然中的水組成有：1H216O、1H218O、2D216O、2D218O等，原子量的差異造成了他們的質量不同。氫氧同位素的分餾主要在于水蒸發（Evaporation）

凝聚（Condensation）一般來講，在空中水蒸氣凝聚成雨滴過程是平衡同位素分餾過程，因為水蒸氣是在飽和（相對濕度100％）的狀態下凝聚為水。生成的雨水相對水蒸氣富集重同位素，而在降水過程中首先是富集重同位素水先降落。氫氧同位素分餾氫氧同位素分餾18O比16O重，因此H218O比H216O重。H216O比H218O更容易蒸發。H218O比H216O更容易沉降。coldestsnowislightest(lessheavy18Oisotopes,morelighter16Oisotopes)氧同位素組成分布地球上的蒸發，主要發生在熱帶地區，而且水蒸氣基本都向極地運動。

①

赤道附近的水相當重δ18O~0

②

溫帶和近極地的水是輕的δ18O-5~-15

③極地的冰非常輕δ18O-20~-55氧同位素組成分布Spatialdistributionofδ18Oinmeteoricprecipitation，Gabrieletal.Geology;April2002;v.30;no.4;p.315–318Predictedoxygenisotoperatiosofplantleafwater(credit:J.West)影響雨水δD值及δ18O值的因素緯度（愈高）、溫度（愈低）、高度（愈大）、離海岸線距離（愈遠）均影響大氣降水的氫氧同位素組成（δD及δ18O值愈負）。上述因素決定了大陸上每一地點的雨水都有它特定的同位素值，為探討復原古代環境提供重要線索。

緯度效應隨著從海面蒸發的水汽根據緯度增加不斷降雨的過程中，剩余的水汽中越來越虧損D和18O，其雨水和雪水中的δD和δ18O值也越低。n=1000100H218O900H216ORAINn=10020H218O80H216On=90080H218O820H216ORAINn=10010H218O90H216On=80070H218O730H216OR=0.111R=0.0975R=0.095R=0.25R=0.11EVAP.n=1000>>>>>n =numberofH2Omoleculescloud =diminishingreservoir降雨δ18O高緯度地區的雨水,δ18O值偏低（更負）氧同位素分餾因素heavylightheavylight從赤道到高緯度地區、從海洋到大陸內部、從低海拔到高海拔地區，重同位素的虧損依次遞增，構成所謂的溫度效應、緯度效應，大陸效應和高度效應，以及季節效應，降水量效應等。越來越負溫度效應Temperatureaffects18O/16Oratio:Coldertemperaturesmorenegativevaluesforδ18OWarmertemperatures

δ18Ovaluesthatarelessnegative(closertothestandardratioofoceanwater)※※在中高緯度大陸內部,降水中穩定同位素具有顯著的溫度效應即降水中穩定同位素比率與溫度之間存在顯著的正相關關系.※※在中低緯度海洋或季風區,尤其在亞洲季風區降水中穩定同位素具有顯著的降水量效應,即降水中穩定同位素比率與降水量之間存在顯著的負相關關系.（受降水量效應影響）全球雨水線水循環過程中，在穩定同位素成分的平行分餾作用下，全球降水中δD和δ18O存在一種線性關系，Craig（1961）將這種關系定義為全球大氣降水線（GlobalMeteoricWaterLine，GMWL）。Craig,H.(1961)Isotopicvariationsinmeteoricwaters:Science,133,1702-1703.Rozanski（1993）Isotopicpatternsinmodernglobalprecipitation:In:ClimateChangeinContinentalIsotopicRecords,大氣降水的氫、氧同位素組成是研究水文學,冰川學及古氣候學等地球學科所必須的重要資料,同時亦為巖石和礦床穩定同位素化學提供背景值。在全球尺度上,受地理因素和氣候條件影響,降水中穩定同位素含量一定程度上反映了天氣氣候與區域性特征[4]。因此,60年代以來雨水同位素組成已成為地球化學的研究熱點之一。國際原子能委員會(IAEA)與世界氣象組織(WMO)自1961年以來,已在全球各地設立100多個觀測點,對大氣降水中的穩定同位素進行連續監測,以建立全球降水模型。（中國現代大氣降水線）中國現代大氣降水的氫氧同位素組成關系（據鄭淑蕙，1983，科學通報，第13期，801-）溫度效應公式大氣降水中的同位素組分與年平均氣溫之間的相關關系為古氣候研究提供了獨特的方法，其中，區域多年平均δ18O與平均氣溫之間相關關系以及特定地區年平均δ18O與氣溫之間相關關系是古氣候重建研究的一種獨特方法。我國大氣降水穩定同位素監測數據統計特征大氣降水同位素監測數據的統計內容，主要包括年和月降水同位素平均值、降水δD與δ18O關系。---------------------------------------------------------------------------------我國的大氣降水線方程為δD=7.8δ18O+6.95,與全球降水線基本吻合，受各地區氣候的區域性特征影響，局地雨水線方程各有差異。月降水穩定同位素δ18O與月平均氣溫的關系年際尺度降水δ18O與年平均氣溫的關系結論在空間尺度上，受地形和季風氣候的影響，我國北方中高緯度地區降水δ18與氣溫的正相關系明顯，而南方低緯度地區則顯示出明顯的季風（降水）效應，溫度效應被季風降水效應被掩蓋。在年際或更長時間尺度上，我國北方降水δ18O與平均氣溫相關關系明顯，并且年際時間尺度的δ18O溫度梯度比月時間尺度的溫度梯度大，這種相關關系將為進一步深入了解我國不同時間尺度的氣候變化和水文循環規律提供重要的參考。大陸效應從海洋開始，越向內陸，大氣降水的δD和δ18O值越降低。位于內陸的臺站,雨水的δ18O值比海島臺站及沿海岸臺站偏低。例如，廣州，昆明和拉薩的年平均降雨的δD值分別為－29‰，－76‰和－131‰高度效應從海平面到最高的青藏高原，隨著海拔高度的增加，大氣降水δD和δ18O值也在一直降低。一般每升高100m，對于δD值降低1.2～4‰；對于δ18O值降低0.15～0.5‰。高度效應實際上是復合的凝結效應。當濕空氣團被抬升時,伴隨凝結現象的產生,水汽中的氧穩定同位素被貧化。其結果,降水中的氧穩定同位素也不斷地被貧化。季節效應季節不同，大氣降水中同位素也不是同一樣的。冬季相對夏季，大氣降水就要虧損重同位素。這主要是溫度效應引起。夏季溫度高，海水蒸發及云團形成（凝聚）過程同位素分餾小，因而造成夏季比冬季相對富集重同位素。降水量效應（可能掩蓋溫度效應）在大多數中緯度大陸地區明顯地出現降水量效應，降水中δD和δ18O值與降水量大小呈相反關系。δ18O數值越負，降水量越大在中低緯度海洋或季風區,尤其在亞洲季風區，溫度效應受降水量效應干擾而不能辨認出來，這一現象在世界其他緯度較低溫度較高的地區常有發生，一般高緯度地區特別是兩極區溫度效應較為明顯。不受降水量效應影響遵循溫度效應無降水量效應氧同位素與古氣候冰芯--冰芯中氫、氧同位素比率是度量氣溫高低的指標；凈積累速率是降水量大小的指標；冰芯氣泡中的氣體成分和含量可以揭示大氣成分的演化歷史；宇宙成因的同位素可以提供宇宙射線強度變化、太陽活動和地磁場強度變化的證據；冰芯中微粒含量和各種化學物質成分的分析結果，可以提供不同的時期大氣氣溶膠、沙漠演化、植被演替、生物活動、大氣環流強度、火山活動等信息；同時，冰芯也記錄了人類活動對氣候環境影響和各種信息等等。

海相沉積物--Organismsthatliveintheoceansincorporatebothisotopesofoxygenintotheirshellsastheygrow(withtheratiodependingonthetemperatureofthewaterwheretheylived)Whentheorganismsdie,theirshellmaterialfallstotheseafloorandisincorporatedintothesediments.Byexaminingtheisotopicchangesincoresrecoveredfromthesediments,wecanexaminepastclimatechangesGlacialClimates冰河時代氣候EvaporationofO16OceanO18leftbehindGlacierPrecipitationofO16

O16doesn’tgetbacktotheoceans,butisinstead“lockedup”intheglacierEvaporationofO16PrecipitationofO16OceanO18leftbehindNon-glacial(warm)climates

非冰河時期冰芯研究Antarctic/GreenlandIceCoreRecordsOxygenisotopesoftheice(H2O)CO2trappedinairbubbles

Neumayer德國南極考察站Georg-von-Neumayer-Station1981-1992Georg-von-NeumayerStationduringpolarnightNeumayerStation1992-2008GlacialIceCoresInadditiontooxygenisotopes,icecoresrecordaerosolcontent(dust,ash,etc),greenhousegas(GHG)concentrationandpastclimatevariabilityVostokIceCore,Antarctica:climatedatarecordoffourinterglacial-glacialcyclesoverthepast420,000yrs.Somefindings:ClimatevariabilitywithperiodicitiesthatcorrelatewellwiththoseoftheEarth’sorbitalparametersStrongcorrelationbetweentemperaturefluctuationsandgreenhousegasconcentrationsSeePetit,J.R.,etal.,1999.Climateandatmospherichistoryofthepast420,000yearsfromtheVostokicecore,Antarctica.Nature399:429-436.DomeC,EastAntarctica:recordextendedbackto800,000yrsbeforepresentinLuthietal.,(2008)SeeLuthietal.,2008.High-resolutioncarbondioxideconcentrationrecordof650,000-800,000yearsbeforepresent.Nature453:379-382.annualmeanofd18Oandairtemperatured18O–T-relationship溫度效應海相沉積物研究Asclimatecools,marinecarbonatesrecordanincreaseind18O.

Warmingyeildsadecreaseind18Oofmarinecarbonates.JOIDESResolutionScientistsexaminingcorefromtheoceanfloor.古海洋的溫度測定基本原理碳酸鹽沉積物的碳、氧同位素組成與沉淀介質的同位素組成有關，在CaCO3-CO2-H2O系統中，有以下同位素交換反應：在碳酸鹽與周圍環境平衡時沉淀的貝殼碳酸鹽，其穩定同位素組成同水中的18O含量和介質的溫度和鹽度有關，因此通過貝殼碳酸鹽同位素的研究，可以分析介質的性質。古海洋的溫度測定基本原理Oisotopesduringthelast3m.y.Kumpetal.,TheEarthSystem,Fig.14-4Climaticcoolingacceleratedduringthelast3m.y.Notethatthecyclicitychangesaround0.8-0.9Ma?41,000yrspriortothistime?100,000yrsafterthistimeBassinotetal.1994Oisotopes—thelast900k.y.碳酸鹽磷酸鹽氧同位素生物來源骨骼或牙齒的無機質：主要成分為羥磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2，血液中的碳酸根離子置換氫氧根離子或磷酸根離子，被稱為結構碳酸鹽：

Ca10(PO4，CO3)6(OH，CO3)2。δ18Oδ18O來自磷酸鹽表示為δ18Opδ18O來自碳酸鹽表示為δ18Oc磷酸鹽和碳酸鹽氧同位素換算骨骼氧同位素與飲用水的關系1984年，Longinelli分析了人和豬血液和骨骼磷酸鹽中δ18O與引用水的δ18O的關系。245次引用優點人體體溫基本恒定，不受氣候的改變。人體大約有65%的水分。人體的水主要來自環境中的水。人體磷酸鹽的沉積是在相同物理化學條件下。基于上述考慮，Longinelli推測人體骨骼中磷酸鹽的δ18O與環境水的δ18O的因該有良好的相關性。為什么不考慮碳酸鹽？人血液中的數據與環境中的水數據關系血液中的水與大氣降水的線性關系圖豬血液中的數據與環境中的水數據關系人骨骼中的數據與環境中的水數據關系※豬骨骼中的數據與環境中的水數據關系動物與人類骨骼磷酸鹽差別？動物骨骼中的18O值比人體稍高。Onepossibleexplanationisthatanimalswateredatponds(moresensibletoseasonaleffects),whichparticularlyinaridareascanbe18Oenrichedbyevaporationeffects,whilehumansdrankriverwaterwhichis,normally,isotopicallymorenegativethanlocalrainwater.Moreover,inthecaseofherbivores,atleastapartofthedailywaterintakeisrelatedtograsswater.Whiletheevapotranspirationprocessescausean18Oenrichmentofgrassandleafwater.利用牙釉質氧同位素計算年平均溫度利用哺乳動物骨骼或牙齒釉質中的磷酸鹽的氧穩定同位素來定量研究陸地古氣候,作為一種新的方法,最近越來越得到重視。哺乳動物骨骼或牙齒化石的δ18Opo4

能代表這些動物生活時期的原始數值,我們就可以利用現生哺乳動物的經驗方程來計算地質歷史時期的年平均溫度。馬科動物牙釉質18O與降水18O的關系第一個公式根據10個樣品得到第二個公式根據6個樣品得到鄧濤根據16個樣本的數據重新計算得到：的關系鄧濤推導出下列公式氧同位素與遷徙Theefficaciousnessofusingδ18OisotoperatiosinhumanboneforanthropologicalstudiesfocusingonmigratorybehaviorwasshownbyWhiteetal.(1998)whocomparedtheboneoxygenisotopesignaturesinarchaeologicalremainstothosecharacteristicforaspecificgeologicalregiontotracegeographicaloriginsintheValleyofOaxacainMexico.Evansetal.(2006)examinedtwoburialsfromAmesburyEngland,oneofwhichisknownasthe“AmesburyArcher”,andfoundthatthisindividual’s18OcompositionisnotcharacteristicforBritainbutrathercentralEurope,implyingthatthe“Archer”wasanon-local.Theδ18ΟvaluesfromthesecondburialindicatedthattheindividualwasprobablyfromsouthernEnglandorIreland.Scientistsanalyzingtheremainsofthe5300yearoldNeolithic“Iceman”mentionedearlier,whichwasdiscoveredinNorthernItaly,foundthebonestobesignificantlylighterin18Ocomparedtothetoothenamel,indicatingthattheIcemanspenthischildhoodatloweraltitudes(Mülleretal.2005,Hoogewerffetal.2001).鍶穩定同位素回顧——氮穩定同位素_骨膠原氮穩定同位素15N/14N——與食物鏈營養級相關—反映了肉食資源的攝入情況----食草類動物，為3‰~7‰------雜食類動物，為7‰~9‰——人一級食肉類動物以及各種魚類，為9‰~12‰

。二級食肉類動物，其值更高。回顧——氫氧穩定同位素_骨骼系統氫氧穩定同位素分餾——水的蒸發和凝聚不同地區的大氣降水的δ18O和δD不同。

溫度效應——在中高緯度大陸內部（正關系）

在中低緯度海洋和季風區（副關系）

緯度效應——由低到高，數值逐漸降低

季節效應——夏季高，冬季低

高度效應——海拔高數值低，海拔低數值高

解決問題：遷移和環境溫度、降雨量等假設，我們的飲水來自大氣降水區域多年平均δ18O與平均氣溫之間相關關系以及特定地區年平均δ18O

與氣溫之間相關關系是古氣候重建研究的一種獨特方法。我國北方年平均降水與年平均氣溫的關系δ18O=0.52T-14.03張琳等（2008）第31卷第9期核技術，我國不同時間尺度的大氣降水氧同位素與氣溫的相關性分析降水與骨骼磷灰石的關系Longinelli推測人體骨骼中磷酸鹽的δ18O與環境水的δ18O的因該有良好的相關性。鄧濤馬科動物牙釉質δ18Ow指大氣降水鍶同位素strontiumisotope鍶同位素

鍶穩定同位素鍶Sr有23個同位素，其中4個天然存在的穩定同位素及其平均相對豐度為：88Sr＝82.53%87Sr＝7.04%（放射線成因）86Sr＝9.87%84Sr＝0.56%（Faure,1986）。放射線成因的87Sr87Rb

87Sr＋

-＋

＋Q（1905年J.J.湯姆遜Thomson首次發現銣的天然放射性）87Rb半衰期為4.88×1010年（Steiger&Jager,1977）由于87Rb衰變形成87Sr，因此。地球上87Sr的總含量是隨著時間不斷增加的，而且不同的礦物和巖石因為成礦或成巖的年代不同以及母巖中的銣鍶含量比不同，其鍶同位素組成也是不同的。銣-鍶法測定地質年代礦物中其中，87Sr為礦物中現今的87Sr的原子數總量，87Sri為礦物中87Sr的初始原子數值，衰變常數

＝1.42×10-11a-1，t為礦物形成以來所經歷的時間。鍶穩定同位素在考古中的應用1.文物產地研究一般用87Sr與86Sr的比值作為物質中鍶同位素組成的度量，對于多數的巖石和礦物來說，87Sr/86Sr比值高于0.7，有的礦物可達1.0以上。2.古人棲息地遷徙早在20世紀80年代Ericson（1985）就提出，分析史前人骨的鍶同位素組成可能獲得關于古人棲息地變動的信息。一、鍶與文物產地研究Curran等（2001）曾利用鍶同位素對愛爾蘭新石器時代以Procellanite為原料的石器原料來源進行過產地溯源。Freestones等（2003）曾經尋求八九世紀地中海東岸4中伊斯蘭玻璃的原料種類。二、鍶穩定同位素與人群遷徙研究古人棲息地的遷徙有相當重要的考古意義。—外來人口的比例，女性世襲的母系社會還是男性世襲從外地娶女成家的父系社會。—早期人群是否是外來人口，可以提供關于目的所屬氏族是否從外地遷徙過來—新疆小河。—地區人口的來源及其對文化或文明形成的影響—商王朝是奴隸社會嗎？

為什么選擇鍶？鍶、鉛和釹是3種其同位素組成在自然界有顯著地區和礦源漲落的中等重量以上的元素，不同地區可能具有不同的鍶同位素組成。鍶能以較高的含量結合進入人體組織的羥基磷灰石中。鉛——青銅器礦料溯源。鍶穩定同位素分析原理Sr穩定同位素在地球物質中分布不均勻：1.相同時間不同區域形成的巖石具有不同的鍶同位素組成。2.同一區域不同時期，甚至同一時期形成的巖石，鍶同位素的組成也存在明顯的差異。這種差異性為研究人類的遷徙提供了可靠的基礎。當巖石風化形成土壤時，生長在這些土壤中的植物就會獲得這些巖石的87Sr/86Sr比值——食草動物——食肉動物（或人體）,保留在骨骼系統中。鍶穩定同位素分析原理骨骼和牙齒中90%都是無機物，主要由鈣羥磷灰石組成Ca10(PO4)6(OH)2。鍶的化學性質和原子半徑與鈣相似，在骨骼和牙齒形成過程中，鍶可以取代晶格中的鈣離子，濃度可達102-103ppm數量級。骨骼中的鍶濃度明顯高于牙釉質，可能因為人類幼年所吃的食物中乳汁占有相當大的比例有關，而乳汁中鍶濃度低引起的。鍶穩定同位素分析原理骨骼—不斷地與外界物質發生交換，不同的部位具有不同的轉換率，骨密質中的轉換率大約是3%每年，骨松質的大約是26%每年，因此可以記錄個體最后2年-20年生活地區的鍶同位素特征。牙齒—在個體幼年期就形成了，而且其結構不再發生變化，即使個體死亡之后，也只會在牙釉質的表面發生部分的成巖作用，牙釉質內部的物質組成仍然不會發生變化，可以反映個體幼年時期生活地區的鍶同位素特征幾種情況同一個體牙釉質與骨骼中的鍶同位素比值存在差別，表明個體幼年和成年時期生活在不同的地區，發生過遷移；比值一致，則表明個體在同一地區生活。個體骨骼和牙釉質的鍶同位素比值與遺址當地的鍶同位素比值一致，表明個體是當地生活的個體；不一致則表明個體是從其他地區遷移到當地生活的。人類遷徙推斷問題當鍶穩定同位素從風化的巖石進入食物鏈到最后保存在人體骨骼系統中時。87Sr和86Sr的分餾作用非常小，可以忽略不計，87Sr/86Sr比值基本保持不變。生活在不同地區的人們，其體內的鍶同位素比值可以反映其生活地區的鍶同位素特征，記錄當地地質環境中的鍶同位素狀況。能不能使用地質測量的鍶比值作為當地鍶穩定同位素的基準值？原因1——鍶的來源問題當地環境中的同位素比值是由來源于大氣和礦物風化中的鍶混合組成的。例如，現代土壤中的鉛主要是大氣來源的，在世界上的某些地區鍶可能也是這樣。然而，這類大氣沉降的影響在大部分地區可能是很微小的，尤其是在史前時期。原因2——鍶的變化范圍問題此外，一種巖石中可以包括具有87Sr/86Sr比值變化范圍很大的各種礦物。在通常的情況下，這些礦物將會以不同的速率進行風化。由于礦物不同的風化速度和土壤是由各種來源的沉積物混合組成的，因此當地的土壤表現的是87Sr/86Sr的范圍，而不是任何準確的全巖的平均值。尤其特別的是，沖積土傾向于體現出來源物質的87Sr/86Sr的平均值。原因3——生物利用問題許多科學工作者對土壤、巖石、植物、動物和水等的研究表明，生物利用的鍶同位素比值與基巖和其他環境中的鍶同位素比值可能存在著明顯的不同。雖然在一個特定地區的巖石、土壤和植物中的87Sr/86Sr值間有顯著的變化，但是動物骨骼組織中的值卻通常非常驚人的相一致。有一系列對不同物種的研究證明了這種情況。

原因3Sillen等（1998）年曾在南非的斯特克方丹遺址采集了不同類型巖石上面發育的土壤和生長的植物，土壤的87Sr/86Sr有較大的漲落，為0.7~0.9之間，而植物的87Sr/86Sr值集中在0.71~0.75之間。漲落小于土壤。主要原因植物吸收溶解于地表水中鍶的化合物，而水的流動性，對地區鍶同位素組成起到某種混合和均勻化的作用。也有人觀察到，沖積平原不同地點的土壤的鍶同位素組成的漲落較小。動物到處覓食多種動植物，導致其集體中鍶同位素組成進一步的平均化。一個地區巖石、土壤、水和植物中的鍶同位素比值都存在著一些變化和差異，不適合作為判斷人類是否發生遷移的當地鍶同位素比值。因此，必須從其他方面考慮。結論1.利用史前或者現代小動物的牙釉質來確定，即把動物（豬、狗）牙釉質的87Sr/86Sr比值的平均值±2倍標準偏差作為當地鍶同位素比值的范圍，并且最好使用遺址中出土的動物牙釉質，這樣將會最小化環境變化和各種污染所引起的鍶同位素比值變化的問題。測定當地的87Sr/86Sr利用豬的鍶同位素建立當地范圍不推薦使用2.另一種方法是直接把所研究的人體骨骼中87Sr/86Sr比值的平均值±2倍標準偏差作為當地的鍶同位素比值，這種方法比較直接，在先前的研究中使用較多。現在的研究者更傾向于使用前一種方法來確定遺址當地的鍶同位素比值。研究遷徙的注意問題一是所研究個體必須是在鍶同位素組成存在差異的地質區域之間遷移，如果遷移的地區間死穩定同位素組成差異很小，則很難將遷移的個體區二是所研究的個體不能頻繁的發生遷移，如果經常在不同鍶同位素組成的地質區域之間進行活動，則很難對其牙齒和骨骼的鍶同位素數據作出具體的揭示。三是只適用于第一代移民，移民的后代不能顯示出遷移的現象。此外，還有兩個需要特別注意的問題：1.樣品的去污染；2.遺址當地鍶同位素比值的確定。實例1在南非的開普敦地區，研究人員在開普敦海灘的FortKnokke遺址不遠處發現了一個淺的合葬墓，墓葬中的很多個體牙齒都有雕刻和裝飾的現象，這種現象表明他們是來自于非洲地區。身份調查從骨化學，骨形態學，歷史研究和文獻調查等方面對這些個體的身份進行了綜合分析。鍶同素分析的結果表明這些個體來自于不同的地質區域，曾在不同的地區生活，C、N元素分析的結果表明這些個體的食譜存在著差異，這與鍶同位素的分析結果是一致的。結論經過對歷史事件和文獻資料的研究發現這些黑人個體是在被葡萄牙奴隸貿易船acquetReal號從莫桑比克運往巴西時，在桌灣(TableBay)附近發生事故時死亡的個體，鍶同位素的比值和牙齒裝飾的現象表明這些個體可能來自于莫桑比克的Makua、Yao和Maravi地區。古人類食物結構演化研究

內容在古人類食物結構演化研究

——南方古猿

——尼安德特人

——田園洞人中國古代代居民飲食結構

——中國首個食譜分析（蔡蓮珍、仇士華）古人類食物結構演化研究自猿向現代人進化的漫長歲月里,其食物結構發生了明顯的變化,即以植物類食物為主轉為動植物類食物并重。那么,食物結構的改變,對人類的進化究竟產生了怎樣的影響呢?現代營養學的研究表明,與現生大猿相比,人類食物結構的多元化有利于人類從外界環境吸收多種營養,在一定程度上降低了嬰兒的死亡率、延長了他們的平均壽命,增強了適應外界環境的能力。而肉食的攝取,則對于人類增大腦量、開發心智和改善營養,更是至關重要。此外,食物新種類的獲取,也往往與人類行為的進化密切相關。因此,人類食物結構的演化之路,自始至終都是人類起源和進化研究的重要組成部分,而萬年以前古人類(hominin)食物結構的探索,更是揭示人類食物結構演化的關鍵所在。Sr生物純化：一般說來,Sr的吸收遠不如Ca吸收有效,致使骨中的Sr/Ca值顯著降低。通常,食草動物骨中積淀的Sr/Ca約為其食物的1/5,而食肉動物骨中積淀的Sr/Ca又約為食草動物的1/5。一般認為,C3植物的δ13C平均值約為-26.5‰,而C4植物的δ13C平均值則約為-12.5‰。豆科植物的δ15N大約等于0‰,而非豆科植物的δ15N則稍高，同位素,N同位素的富集顯得更有規律,營養級每上升一級,大約富集3‰～4‰,如較之食物,食草類動物骨膠原的δ15N,將富集約3‰～4‰;而較之食草類動物,以之為食的食肉類動物δ15N,又將進一步富集約3‰～4‰。陸地系統海洋系統C3海藻白尾鹿軟體動物浮游生物非洲自古以來既生長有茂密的樹林（C3)，也有開闊的草原（C4)肯尼亞科比福拉營養系統食草動物陸生營養系統（一）南方古猿的食物結構人類的進化之路人類的進化大致分四個階段：1）南方古猿Australopithecines（400萬～150萬年前）——阿法種、非洲種、粗壯種、鮑氏種等

2）能人Homohabilis（260~150萬年前）

3）直立人Homoerectus（180~20萬年前）

4）智人Homosapiens（20萬年以后）早期智人——20~5萬年前晚期智人——5萬年以后人類的進化史阿法南猿沙赫人屬地猿屬千年人屬始祖南猿肯人屬南猿非洲種能人匠人直立人魯道夫人南方古猿驚奇種傍人埃塞俄比亞傍人粗壯種傍人鮑氏種尼安德特人智人海德堡人真人屬進化譜系早期智人ArchaicHomosapiens晚期智人Homosapiens南方古猿：纖細種&粗壯種南方古猿,主要分為纖細種（非洲種africanus）和粗壯種（robusts）。牙齒形態:粗壯種的門齒、犬齒較小,而頜骨較粗壯,加上臼齒碩大,牙齒琺瑯質甚厚,據此推測,其主要食物可能為小而硬的、多纖維的粗糙植物,并進一步認為粗壯種的最終滅絕,很可能與這種低營養的食物結構有關。纖細種的食物種類多樣,為雜食結構,其營養明顯廣譜化,從而增強了他們的進化優勢,并最終成為人類(Homosapiens)的直系祖先。而由纖細種進化而成的人屬(Homo),其腦容量較大而腸胃的吸收面積較小,唯攝取人體所需的復合營養方能有此結果,因此,人屬的食物結構也必然具有雜食的特征。然而,骨化學分析的研究成果,卻對此提出了新的見解。南非斯瓦特克朗斯Swartkrans遺址發現了大約180萬年前的南方古猿粗壯種,1992年，Sillen等測定了其骨骼的Sr/Ca比值,并與該遺址食草類和食肉類動物的相應Sr/Ca值進行了比較,結果發現,南方古猿粗壯種的Sr/Ca值,略高于該遺址的食肉類動物,而遠低于食草類動物,這一事實表明,該遺址南方古猿粗壯種的食物結構應與食肉類動物相近,即其食物組成中應該有一定量的動物。1995年，Sillen等分析了該遺址的人屬(Homosp.),具有更高的Sr/Ca值,這可能與其較為廣泛地攝取富含Sr的地下植物資源(如塊莖類植物)有關。粗壯種——Sr/Ca非洲種——Sr/Ca2005年，Sponheimer分析了南非斯泰克方丹(Sterkfontein)地區的南方古猿非洲種(A.africanus),其牙齒琺瑯質的Sr/Ca比值,雖也位于食草類動物和食肉類動物之間,但顯著高于南方古猿粗壯種,表明該南方古猿仍屬雜食類,但較南方古猿粗壯種更多地攝取了富含Sr的食物,如地下塊莖類植物、昆蟲類等。黑猩猩的食物結構—穩定同位素一般認為,與人類祖先最為接近的現生猿類,當屬非洲的黑猩猩。因此,黑猩猩的食物結構,在一定程度上代表著最早期人類的食物結構。黑猩猩食物結構的研究表明,其食物主要為森林中的果類或嫩樹葉,即C3類植物,研究還發現,即便在C4類植被和食物十分豐富的草原環境中,其食物依然主要為C3類植物,表明黑猩猩的食物結構相當穩定。粗壯種—13C穩定同位素分析1994年Lee-Thorp對南非斯瓦特克朗斯(Swartkrans)地區約180萬年前的南方古猿進行了穩定同位素分析,其牙琺瑯質則相對富集了13C,表明其食物雖以C3類為主,但已有一定量的C4類食物,它可能來自C4類植物、以C4類植物為主要食物的動物或者兩者兼而有之。2006年Sponheimer利用牙琺瑯質的激光消融(Laserablation)穩定同位素分析進一步證實,該古猿對C4類食物的攝取,還存在著季節性或年度性的明顯變化,表明C4類食物的攝取,業已成為該古猿賴以生存的主要手段之一。vanderMerwe分析了距今300萬年前的南非Makapansgat地區以及年代稍晚些的南非斯泰克方丹地區南方古猿非洲種的食物結構，發現其與粗壯種基本相似,只是C4類食物的比例更高

,個體間食物結構的差異也更大,反映了該古猿適應生存環境的能力更強。非洲種—13C穩定同位素分析匠人—13C穩定同位素分析Homoergaster（190-140萬年前）根據在東非發現的更新世早期人類化石命名的人屬成員。其身體大小、形狀和牙齒特征與后期人類更為接近，被認為是智人的祖先。但也有人認為匠人與直立人相同。對匠人的食物結構分析顯示其δ13C值卻與南方古猿粗壯種、非洲種基本相同,差異并不顯著。南方古猿和直立人Lee-Thorp（2003）測量了一批南方古猿和直立人牙化石、古代和現代動物牙齒琺瑯質中的δ13C。各類猩猩和長頸鹿，以新鮮的樹葉和果子為食稱為“Browsers”，C3植物為主，-12‰石化和現生馬科動物及牛羚等食草動物“Grassers”，C4植物為主，0‰南方古猿和直立人-8‰~-6‰之間，C4植物和食草動物在他們的食譜中也占有一定比例。當氣候干旱森林退化而草原發育時，南方古猿和直立人的繁衍發展將占據優勢。推測新近紀中新世(Miocene)的古人類,仍棲息在森林環境,主要以C3類的果類和嫩葉等為生的話。上新世(Pliocene)乃至更新世(Pleistocene)早期,南方古猿在學會雙足行走的同時,其食物結構也由素食轉為雜食,即雖以C3類為主,但已包含相當量的C4類食物,如莎草、白蟻、無脊椎動物、爬行類、鳥類以及小型哺乳類動物。古環境研究還表明,即使南方古猿的生存環境類似于現代黑猩猩的棲息地,其食物中依然包含相當量的C4。C4類食物的攝取,可能與雙足行走一樣,成為古猿的基本特征之一,使得古猿能夠更好地適應生存環境。南方古猿阿法種

南方古猿粗壯種人屬Australopithecusafarensis我國的工作趙凌霄（博士論文）曾經測量了30多件早更新世動物牙齒化石的δ13C，樣品包括湖北建始龍骨洞的布氏巨猿和其他哺乳動物牙化石（包括鹿、牛等食草動物）、廣西柳城巨猿洞的布氏巨猿。測量值集中在-16‰~-18‰，漲落很小。趙凌霄推斷，巨猿等哺乳動物主要以C3類植物為食物，它們的生存環境應該是茂密的森林而不是開闊的草原。（二）尼安德特人的食物結構距今大約30萬~3萬年生活在歐洲、近東和中亞地區的古人類。在3萬多年前,隨著冰川蔓延過整個歐洲大陸,這個人種滅絕了。尼安德特人已經能夠制造使用復合工具、具有狩獵能力及喪葬等習俗。對尼安德特人的分類地位有不同看法，有學者將其歸入一個人屬內與智人并列的尼安德特種(Homoneanderthalensis)，也有學者將尼安德特人歸入古老型智人。尼安德特人的全基因組德國馬克斯普朗克進化人類學研究所科學家斯萬特帕博領導的研究團隊使用全基因組測序方法，對來自克羅地亞、德國、俄羅斯和西班牙的6個生活在約4萬年前的尼安德特人的骨骼進行測序，并將測序結果與來自中國、法國、巴布亞新幾內亞、非洲南部和西部的5個現代人的基因組進行比較后發現，除非洲人外，現代人有約1%~4%的DNA（脫氧核糖核酸）源自尼安德特人，而之前的研究沒有找到過這種“基因共享”的證據。尼安德特人的食物來源Marillac遺址位于法國境內,距今約4萬年。早在20世紀90年代初期,Bocherens等即比較分析了該遺址哺乳動物與尼人骨骼的δ13C和δ15N,發現尼人的δ15N值與食肉類動物相當,表明尼人的食物結構以肉食為主,主要來自于陸生環境下的食草類動物。之后,一系列其它遺址,如比利時的Scladina洞穴遺址(8～13萬年前和4萬年前)、Awirs洞穴遺址(4萬年前)和BetchealRoche洞穴遺址(4萬年前);法國的SaintCesaireI遺址(3.6萬年前);克羅地亞的Vindija洞穴遺址(3萬年前),這些遺址的尼人骨中的δ13C、δ15N值,均顯示:尼人與陸生食肉類動物處于同一營養級,屬于主動狩獵者,其食物的主要來源為開放環境下的陸生食草類動物。近10萬年內,其食物結構始終相對不變,反映了其獲取食物資源的手段和方式較為單一。歐洲現代人Richards分析了一批歐洲現代人的δ13C、δ15N值,其中,1.3萬年前英國南部Gough和SunHole洞穴遺址的數據表明,其δ15N值甚高,與陸生的食肉類動物相當,反映了這些現代人的食物主要來自陸生的食草類動物,如牛或馬鹿等。對于距今約2.6萬年的捷克、俄羅斯和英國各遺址,其δ15N值高于陸生食肉類動物,而與淡水魚、水禽相似,表明這些現代人的主要食物來源為淡水類食物,如魚、貝類或鳥類。對于英國北威爾士距今約1.2萬年的Kendrick洞穴遺址,其δ13C、δ15N值表明,那里現代人的食物中,海生類的比例為30%左右,很可能為高營養級的海生生物,如海里的哺乳動物等。尼人被取代的原因之一現代人,其食物資源已不僅限于陸生食草動物,還包括其它食物,如淡水類和海生類,顯示了現代人通過擴大狩獵范圍和領域,在食物資源的選擇上比尼人具有更大的靈活性,增強了現代人對于生存環境的適應性。正是由于其食物結構的“廣譜革命”(broadspectrumrevolution),即食物的種類和來源較以前更為廣泛,才使得現代人的人口代代順利增長,在“物競天擇”中逐步占據了上風,并最終取代尼人而成為歐洲的主人。（三）田園洞人的飲食結構田園洞人的發現2001年，北京市田園林場(位于北京市房山區，距離著名的周口店北京猿人遺址約6公里)的工作人員在尋找水源時發現了一個山洞，洞內看起來很幽深。工作人員進去尋找水源，結果在洞內挖掘時發現了一些動物化石。隨后，林場經理田秀梅就攜帶著部分動物碎骨到中科院古脊椎動物與古人類研究所請求鑒定。世界文化遺產-周口店遺址周口店遺址是一處古人類文化遺址，位於北京市西南約48公里處的房山周口店龍骨山，是世界上材料最豐富、最系統、最有價值的舊石器時代早期的人類遺址。1929年，發現了北京人（68-78萬年）

1936年，發現山頂洞人（~3萬年）1967年，發現新洞人（~17~11萬年前）2003年，發現田園洞人（~4萬年前）2003年發掘2002年底周口店古人類學研究中心向國家文物局提出發掘申請，2003年5月獲得發掘執照。2003年6月，發掘取得了突破，周口店古人類研究中心在周口店遺址附近的田園洞出土了這批山頂洞人時期的晚期智人化石。田園洞由此也成為了周口店遺址群的第27個地點。到目前為止，考古人員已從田園洞里挖掘出的古人類化石有：帶有牙齒的下頜骨、鎖骨、肱骨、橈骨、胸骨、股骨、腓骨等，它們屬于同一個男性個體。從牙齒的磨損情況看，年齡較大，形態上屬智人，和現代人差異不大。考古人員命名———“田園洞人”。田園洞人年齡幾何？2007年用田園洞6塊動物骨化石和一根人類大腿骨采取的共7件樣品得出的年代數據彼此相差很小，更增強了這個年代的可信度。田園洞人下頜骨上前后齒的比例居于歐洲著名的尼安德特人和現代人的的重疊范圍之內，尼安德特人是距今3萬到10萬年間的古老型人類。而且田園洞人指脛骨（小腿骨）、腕骨和指節骨的一些特征也與尼安德特人類似，比如田園洞人的小腿骨比較粗壯，而現代人則明顯細長些；田園洞人手指骨末端的隆起類似圓形，而現代型人的則似馬蹄形；此外，田園洞人手腕的鉤骨明顯長于現代人。這表明田園洞人的基因并不完全來自非洲現代型人類，部分基因可能來自以尼安德特人為代表的歐亞大陸的古老型人類，吳新智院士表示，這也證明非洲現代型人并未完全取代包括中國在內的歐亞大陸古老型人類，為現代型人類“多地區進化說”提供了有力的論據，“這毫無疑問對目前流行的‘非洲起源’學說提出了巨大的挑戰。2007年的新發現成為歐亞大陸東部最早的在形態上與現代智人一致的古代人類化石記錄田園洞人的重大意義-我們的祖先田園洞人屬於晚期智人，在形態上屬于解剖學上的現代智人，已經跟現代人基本是一樣的了。中國從4萬年前一直到現在，沒有任何證據表明人類有很大的遷徙活動。所以應該說，他就是我們的祖先。支持吳新智先生提出的東亞地區人類“連續進化附帶雜交”的理論。田園洞人古DNA研究田園洞人只攜帶著少量古老型人類——尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA，更多表現的是早期現代人的基因特征，且與當今亞洲人和美洲土著人（蒙古人種）有著密切的血緣關系，而與現代歐洲人（歐羅巴人種）的祖先在遺傳上已經分開，分屬不同的人群。田園洞人（性別仍不清）的線粒體很明確屬於現代人的支系，尤其B4’5型主要只分佈在亞洲東部（漢族占百分之十幾）、大洋洲和美洲（而大洋洲和美洲的這部分人也很明確是從亞洲東部遷過去的）田園洞人的生活環境距今大約4萬年前的地球，正好處于末次冰期中一個相對溫暖時期，這時候的北京-華北平原地區溫暖濕潤，有著大片的草甸草原和森林草原，出產各種鮮美的果實。這里的各種梅花鹿，豪豬等至少三十多種動物安適平和的生活著。田園洞是北京西山上一個并不起眼的小山洞，處在燕山山脈向華北平原過渡的丘陵地帶，豐富的動植物和水資源為田園洞古人類的生息繁衍提供了難得家園。田園洞人在這里一代代的繁衍生息，直到大約2萬年前，華北的氣候發生了變化，末次冰盛期的到來使得氣候變得寒冷，很多動物都離開了，洞穴中的空間也逐漸減小，田園洞人也隨之遠離了這里。研究目的—田園洞人以何為生？周口店田園洞是近幾十年來所發現的距離周口店遺址最近的含古人類化石及哺乳動物化石豐富的洞穴。田園洞動物群以梅花鹿占絕對優勢,食肉類動物很。對梅花鹿年齡結構分析的研究表明中年、青年個體占主體,其次為幼年和老年個體，很可能與史前人類狩獵活動有關。以捕獵梅花鹿為生？食草動物C3