第四纪研究 1999年3月 QUATERNARY SCIENCES 第2期 中国第四纪人类牙齿大小的演化及其意义 刘武 (中国科学院古脊椎动物与古人类研究所,北京100044) 摘要对第四纪中国境内人类牙齿大小变化特点的分析及与世界其它地区人类牙齿测量 数据的对比分析显示,从直立人到现代人,中国境内人类牙齿尺寸呈缩小变化,但在具体表现 特点上,中国古人类牙齿尺寸的演化具有与世界其它地区人类不同的特点。作着认为,这些特 点反映了中国古人类演化过程中生存环境和文化发展的籥点,提示中国万至东亚地区人类演 化及文化发展的独特性。本文对其在东亚地区人类演化上的意义进行了讨论 主题词牙齿测量特征人推演化现代入起源 1前言 般认为,在长期的人类演化过程中牙齿大小的变化与牙齿形态特征相比能够在更 大的程度上反映人类生存环境的改变及文化的发展。这些作用因素包括食物结构、食物 制作技术和工具等4。正是由于这些因素的改变影响了人类牙齿的功能作用,进而通过 选择作用造成了牙齿大小的变化。从总体趋势上看,人类在整个演化过程中,随着食物制 作技术的提高、食物日趋精细及工具的发展,牙齿尺寸呈缩小变化。如根据CL. Brace等 的研究结果,从南方古猿到现代人,人类牙齿尺寸呈明显下降趋势。其中从更新世中期 的直立人阶段一直到大约0MaB.P.的更新世晚期人类牙齿尺寸变化不大。从0.1Ma BP开始,人类牙齿急剧缩小并呈现种族群体及区域性差别,但涉及到东亚地区人类牙 齿尺寸演化, C.L. Brace的分析还不够深入,因为C.L. Brace的牙齿数据分析除其中的直 立人部分引用了周口店直立人的数据外,其余各人类演化阶段的数据都没有包括中国古 人类的材料。尤其是缺乏中更新世末期及晚更新世阶段的中国古人类牙齿材料,相当于 中国的早期智人和晚期智人。所以,实际上我们对中国境内人类牙齿大小演化的总体规 律及特点还不很清楚。迄今为止,对中国古人类牙齿测量特征的研究大多为对单一地点 牙齿数据的对比分析,而采用不同生存时代和分布区域的人类牙齿测量数据所进行的综 合性研究,还不多见。基于以上原因,本文拟通过对在中国境内发现的直立人、早期智 人、晚期智人、新石器时代、青铜时代直至现代不同发展阶段的人类牙齿测量数据的分析, 研究中国境内人类牙齿尺寸在过去几十万年人类演化过程中变化规律和特点及其在东亚 地区人类演化上的意义。 作者简介:刘武男39岁研究员古人类学专业 E-mail: liuwu( amx. cet.gov, cn 国家自然科学基金(批准号:49702032)资助项目 998-11-11收稿,199901-06收修改稿 3c19420000600000
第四纪研究 1999年 2材料与方法 2.1用于本研究的标本和数据 本研究分析的资料为中国古人类牙齿测量数据。标本范围包括中国直立人、早期智 人和晩期智人阶段的牙齿化石及模型。此外,中国新石器时代、青铜时代、现代人牙齿,以 及世界其它一些地区的史前及现代人类测量数据也被用于对比分析。本研究用的牙齿测 量数据主要是在国内外刊物上获得的,这些数据包括了已发现的中国古人类牙齿化石的 绝大部分。本文作者只亲自测量了没有测量数据公开发表并可以获得的少数标本和模 型。这些标本和模型包括附有牙齿的山顶洞人101号头骨、102号头骨、103亏头骨、101号 下颌骨、104号下颌骨、109号下颌骨,和柳江人头胃,本文的数据分析采用齿冠长度(即齿 冠近中远中径)和宽度(即颊舌径)两个项昂。测量方法依据CL.Brac和MH Wolpoff的标准,表1列出了用于本文劐量分祈的中回古人类牙齿化石的情况 表1雨于本文牙齿测量数据分析的中国古人类牙齿化石数 ble i The fossil teeth used for metric analyses in present study 上颌牙齿 下颌牙齿 I112CPIP2MIM2M3II12CP1P2MI 直立人 33716129971111610221911175 早期智人3 晚期智人75 5515853264413106106 I为门齿,C为犬齿,P为前臼齿,M为臼齿 用于本文牙齿测量数据分析的对比标本包括中国新石器时代以后的人类牙齿标本 表2用于本文牙齿测量数据分析的对比标本 Table 2 The teeth used for comparisons of metric analyses in present study 年代 资料来源 石器时代 5000~6000aB.P 6~142 青铜时代 134-323 C.L. Brace "I) 现代人 代 王惠芸 欧洲 晚期尼人 欧洲旧石器时代晚期 30000aBP. 10~26 D.w. frayer 欧洲中石器时代 D.w. frayer 欧洲新石器时代 4000~6000aB.P 18~50 现代欧洲人 17世纪 C L. Brace 92000aB.P B. Vandermeersch 201994-2006chinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net
2期 刘武:中国第四纪人类牙齿大小的演化及其意义 欧洲不同时代人类牙齿标本及西亚的早期现代人牙齿测量数据3部分。表2罗列了用于 本文牙齿测量数据分析对比标本的详细情况 22牙齿数据分析方法 牙齿测量数据分析方法除进行齿冠近中远中径和颊舌径平均值的直接对比外,CL Brace提出体现牙齿大小的最好指标是齿冠横切面面积,以齿冠近中远中径与齿冠颊舌径 的乘积为代表。在此基础上,CL. Brace进一步设计了若干不同的牙齿面积指标用于人 类演化及群体对比研究1.本文牙齿测量数据分析采用 C. L, Brace的牙齿面积指标及分 析方法。使用的牙齿面积指标有:1)平均牙齿面积;2)上颌牙齿累计面积;3)下颌牙齿累 计面积;4)牙齿组合面积和5)牙齿总面积。限于篇幅,本文不具体描述各牙齿面积的计算 方法 在本文研究中,作者将根据数据情况分别使用上述不同的牙面积数据指标。本文 使用的全部牙齿测量数据单位为mm,当双侧牙齿测量数据同时存在时,采用左右侧平均 值。由于乳齿数目太少,本文数据分析对比只采用恒齿 3结果 31中国古人类牙齿大小的演化特点 表3列出了不同时代中国人的上下颌单个牙齿齿冠平均面积和累计面积数据。表4 则进一步列出了不同时代中国人的牙齿组合面积和牙齿总面积数据 表3不同时代中国人的牙齿平均面积和累计面积数据/mm Table 3 Average tooth cross-sectional and accummulated cross-sectional areas of Chinese in different periods/mm 标本 平均面积 素计面积 直立人 959 94.5154813981150855.6 早期智人 74.2 5971018 932147.81542 晚期智人 48.6 0306779 新石器时代 61 974637.3 青铜时代 67260 108.7 96.0618 现代人 44.8 4.8 626.8 下颌牙齿 直立人 40.7 83.3 148.5 131.6 776.7 早期智人 88.0125.3113.1 晚期智人 112960 新石器时代33.0384 588126.6115611025947 青铜时代 l2.6109 572.5 现代人 30.8 117.6 111.3 91994-2006ChinaAcademicJOumalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net
128 四纪研究 999年 表4不同时代中国人的牙齿组合面积和总面积数据/m Table 4 Composite cross-sectional areas and summary tooth size of Chinese in different periods/mm 标本 总面积 直立人 早期智人 1812273 267.3 晚期智人 133.8 242.221591282.8 新石器时代 1121.2128212282446230.12085 青铜时代 90.8 l18,21219116.72356221.3205.11910 现代人 919 826120.1124.5121.22317220.721 1210.0 图!是根据表3数据绘制的显示 上颌牙齿平均面积在中国境内发现的 从直立人、早期智人、晚期智人、新石 器时代、青铜时代直至现代不同演化 阶段的人类分布情况的折线图。图 通过不同时代人类上颌牙齿I1~M 齿冠累计面积的分布情况展示了中国 境内人类牙齿大小时代变化的总体趋 势。从这两张图的分布情况并结合表 3~4中的牙齿数据看,在过去的几十 II I2 C P1 P2 M1 M 牙齿类型 万年里中国古人类牙齿大小的变化具 有以下特点 图1上颌牙齿平均面积在不同时代中国人的分布 (1)牙齿尺寸呈缩小趋势直 1.直立人2早期智人3.晚期智人4.新石器时代 立人到现代人中国境内人类牙齿齿冠 5青铜时代6.现代人 Fig. I The cross-sectional areas of upper teeth of 大小呈明显的缩小趋势。如以北京直 Chinese in different time periods 立人为代表的直立人平均牙齿总面积 为1632.3mm2,到晚期智人阶段减少 到12828mm2。经过新石器时代和青铜时代,现代中国人牙齿总面积的平均值减少到 l210.0mm (2)不同演化阶段牙齿尺寸缩小速率的差别从直立人到早期智人阶段,牙齿略 有缩小。由于中国早期智人阶段的牙齿材料比较稀少,用于本文分析的数据尚不足以计 算牙齿总面积。故无法采用牙齿总面积数据来与其他阶段人类相比较。但可根据上颌中 门齿到上颌第二臼齿(l~M2)齿冠面积之和来大致估算从直立人到早期智人牙齿缩小 的程度。根据表3上颌牙齿平均面积计算,中国直立人I~M2齿冠累计面积为7406 mm2,早期智人为7287mm2。说明从直立人到早期智人阶段,中国古人类牙齿仅缩小 1.61%。而从早期智人阶段到晚期智人阶段,l~M2齿冠累计面积下降到5749mm2,相当 于下降了21.1%。若按照牙齿总面积计算,从直立人到晚期智人牙齿总面积从16323mm2 减少到12828mm2,下降了21.4%。从晚期智人经新石器及青铜时代到现代人阶段,中国 91994-2006ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net
刘武:中国第四纪人类牙齿大小的演化及其意义 129 境内人类牙齿仅缩小了6%。所以 800 中国境内人类牙齿缩小主要发生"昌 在早期智人向晚期智人过渡的阶 段,而从直立人到早期智人阶段,￥700 中国境内人类牙齿尺寸缩小程度 不大。从早期智人开始到晚期智人 阶段,中国境内人类牙齿大小急剧题600 缩小并接近现代人的平均尺寸,进 一步结合表3~4的数据分析图1 可以发现,在用于本文分析的从直 立人到现代人6组中国境内人类牙 直立人早期智人晚期智人新石器貢铜时代现代人 不同时代人群 齿面积数据中,直立人与早期智人 的分布曲线距离较近,而晚期驾图2上领牙齿暴计面积(-M)在不同时代中国人的分布 人、新石器时代、青铜矿代及现代 Fig. 2 The accumulated cross-sectior 人4组数曲线密集地溶合在一 teeth(11-M2) of Chinese in different time periods 起,从而使这6组数据大概分为两个人群组。对比中国晚期智人到现代人4组牙齿面积及 其分布曲线可以发现,这4组数据的主要表现特点为从晚期智人到新石器时代人类牙齿 尺寸缩小的程度大于新石器时代以后人类牙齿缩小的程度。如根据牙齿总面积数据计 算,中国晚期智人到新石器时代人类牙齿缩小3.7%,而从新石器时代人类到现代人类,牙 齿仅缩小了2.4%这些数据表明从晚期智人到现代人,中国境内人类牙齿尺寸的缩小速 度逐渐减慢 32中国古人类与欧洲不同时代人类的比较 表5列出了自更新世晚期以来欧洲不同阶段人类的上下颌单个牙齿平均面积及上下 颌牙齿累计面积数据。根据这些牙齿面积数据可以较为系统地了解0MaB.P.以来欧 洲地区人类牙齿大小变化的特点 图3展示了根据牙齿总面积数据绘制的不同时代欧洲人牙齿大小变化的总趋势。对 比图2中国人牙齿大小时代变化情况可以发现,这两个地区人类在牙齿大小变化总体趋 势上基本一致,均呈缩小变化。但在牙齿缩小的表现特点上有较明显的差异。欧洲人类牙 齿缩小速度比较平稳,而中国人则波动较大 结合表6中的牙齿缩小程度的对比可以发现,自大约0 I MaB P的早期尼人代表 Krapina开始一直到现代,欧洲人牙齿尺寸呈缩小趋势。但在牙齿缩小表现的具体特点上, 欧洲人与中国人有较大的不同。从年代上看,以 Krapina为代表的欧洲早期尼人生活在大 约01MaBP,与中国早期智人的后一阶段相重叠;而生活在05~0.3MaBP的欧洲典型 尼人及旧石器时代晚期欧洲人与中国的晚期智人的生存年代大约相当。在这一时段欧亚 两个地区人类在牙齿缩小变化方面具有以下几点差异。 (1)牙齿尺寸急剧缩小发生的时间中国人较欧洲人为早根据表5提供的数据并 结合图3,欧洲的早期尼人 Krapina人牙齿尺寸与中国的早期智人牙齿大小较为相近。进 91994-2006ChinaAcademicJOurnalElectronicpUblishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net