邓州八里岗仰韶时期居民的体质变迁

1  引言

仰韶文化是我国最早发现的新石器时代文化，其分布地域广、延续时间长，代表着新石器时代一个非常重要的发展阶段，在中华文明的起源与形过程成中产生了重要影响。从二十世纪60年代至今，对于仰韶文化相关古代居民的头骨形态、古人口结构、身高体质量、营养健康、遗传结构等诸多方面都进行了很多探讨，所积累的体质数据是了解仰韶居民人种类型、人口与寿命、健康状况的重要基础。

关于仰韶居民体质状况的生物考古研究，通常是将某遗址出土的人骨材料作为一个整体来讨论。然而各研究所涉及人骨资料的地理范围和年代跨度都较广，目前仍少见关于仰韶人群内部体质多样性的探讨。作为中国北方最具生命力的新石器时代考古文化，仰韶文化分布广泛，延续时间长达两千年，对周边地区也有着深刻的影响和互动。在其文化发展过程中，无论是陶器等物质文化遗存，还是聚落形态、经济生活、丧葬习俗、艺术文化，都有着相当多不同的表现，不同区域之间也存在着不完全相同的发展历程。将仰韶居民作为一个整体来讨论，无法深入了解人群内部的体质差异及其与社会发展间的互动关系。在这种状况下，八里岗遗址出土的仰韶时期人骨可以为考察仰韶居民的体质演变提供一个有益的案例。

八里岗遗址位于河南省邓州市东郊白庄村北湍河南岸的二级台地上，遗址面积约5万平方米。从1991 年开始直至2010 年，北京大学考古文博学院先后对该遗址进行了十次正式发掘，发现了大量的前仰韶、仰韶、屈家岭、石家河、龙山、东周等不同时代的遗存。遗址地处南、北方交接地带，也是中原和长江中游新石器时代文化的交汇之地，该遗址对研究这一地区新石器时代社会发展历程有重大价值。本文以八里岗出土的仰韶时期人骨为基本研究材料，探讨在其延续时间内体质状况所发生的主要改变及其与生产生活方式之间的联系。

2  八里岗仰韶时期人骨概况

研究材料来自八里岗遗址出土的约200座仰韶时期墓葬，可鉴定人骨近700具。墓葬分布密集，存在较多的叠压打破关系。根据墓葬的层位关系以及出土陶器、骨器等随葬品，可以将这批墓葬的时代划分为早、晚两期：早期墓葬的时代为仰韶早期，文化上约相当于半坡类型，以单人一次葬为主；晚期墓葬时代为仰韶中期和晚期，约相当于庙底沟类型，以多人二次合葬最为常见^{[1, 2]}。根据考古文化分期及北京大学考古文博学院年代学实验室的¹⁴C绝对年代结果，这批仰韶墓葬的年代约在4000~3000BC之间，跨度约有一千年^{[2, 3]}。

仰韶早期的可鉴定人骨个体数量约为299人，男女性别比为108.7。仰韶中晚期阶段的人骨数量约为389人，略高于早期，但由于二次葬等原因人骨保存很差、破碎且存在较多的混淆，其男女性别比例为140.0。据陈铁梅对人骨性别比例的判断方法^[4]，八里岗仰韶早期人骨的性别比在“正常”范围内（P=0.613），而仰韶中晚期性别比为“高度异常”（P=0.004），男性个体数量显著多于女性。

通过对八里岗出土人骨的面部形态以及牙齿非测量特征的初步观察，仰韶早期和中晚期人群牙齿形态特征及面部形态特征相似，因而推断在仰韶文化发展过程中该人群遗传结构没有明显改变，未见外来基因流入的显著影响。若八里岗仰韶时代居民存在体质上的变化，则很可能是受到生产生活方式与自然环境等外在因素的影响。后文将主要从体型、长骨功能、古病理等几个视角对八里岗仰韶早期和中晚期居民的体质状况进行观察比较。

3  身高、体质量与体型

成年身高、体质量与营养不良和疾病之间的联系常受到较多关注。来自营养疾病、生计方式、社会分化分工以及自然环境等方面的压力会造成个体的生长障碍，表现为骨骼生长速度减慢、发育延迟、生长期延长或体型的减小。遗址内部遗传相近人群的身高、体质量的变化可以作为衡量综合健康状况的指标，用于考察社会发展过程中古代人群所面临的长、短期生存压力状况^[5] 。

八里岗仰韶居民的身高主要通过股骨长度来推算。男性身高选择Trotter^[6]、Stevenson^[7]、公安部课题组30—40岁公式^[8]、牛艳麟30—40岁公式^[9]分别计算，并取其均值做为最后身高估算结果；女性身高估算则参考张继宗的公式^[10]。体质量的推断根据股骨头纵径的大小，公式来自Ruff^[11]、McHenry^[12]和Grine^[13]，公式的选择和计算方法参考了Auerbach的评估结果，对于正常体型者选用三公式的平均值为计算结果，对小体型者选择McHenry公式，而对大体型者选用Ruff和Grine公式的平均值^[14]。在身高、体质量估算的基础上，还通过体质量指数（I_bm，Body Mass Index）来评估体型的胖瘦。按现代中国成人的标准，该指数值小于18.5为体质量过低，说明可能存在营养不良等健康问题，18.5~23.9为正常，大于24.0则说明可能存在超重或肥胖^[15]。

表1  八里岗仰韶居民身高、体质量与体型的变化

八里岗仰韶居民的身高、体质量与体型的计算结果如表1所示。男性的身高、体质量和体质量指数均高于女性。男性身高几乎没有时代上的变化，但女性平均身高却从仰韶早期的160.3cm下降为中晚期的157.8cm，降低了2.5cm。男、女性的身高演变呈不同的表现，性别差异随时代发展逐渐加大。对于遗传结构相对稳定的人群，若将身高作为与营养状况、疾病相关的压力指征的话，则意味着随着社会的发展八里岗仰韶女性会面对着相对于男性更大的生存压力。男、女性的体质量以及体质量指数都没有表现出时代上的明显改变。女性体型整体较为正常，男性则处于正常与超重的临界状态。

4  长骨功能

骨骼因运动和活动模式的不同而承受相应工作负荷，其形态因所受应力的大小、方向和持续时间而发生不同的适应性生理性改变，即产生了骨骼的功能性适应。骨骼形态和功能之间存在密切的联系。尤其是四肢长骨形态与运动功能之间的关系最受关注，可用来复原古人的运动行为模式及资源获取方式。

下肢功能常通过股骨形态来评估。股骨在行走、奔跑中主要产生前后向的运动，因而所承受的前后向载荷通常大于内外向载荷。对于经常从事长距离迁徙或流动性较高的个体而言，股骨受到前后向弯曲载荷要较静止少动的个体更大^[16]，从而产生相应骨骼形态的适应性变化，并可以通过计算骨干断面的几何形态生物力学参数来量化分析。常用参数包括：骨干断面的截面面积（S, total area of section），用于评估骨干对抗垂直向的张应力和压应力能力的大小；断面的截面惯性矩（I，second moments of area），用于反映截面在某个方向上的抗弯刚度；极惯性矩（J，polar moments of area），反映的是截面对扭转载荷的整体承受能力。

上肢功能状况则常以肱骨为研究对象。参考Stock等人的方法^[17]，获取股骨干中部以及肱骨从远端到近端骨干长度35%位置处的截面外轮廓，分别计算仰韶早期和中晚期居民骨骼断面的几何形态力学参数。参数包括肱骨的S、J，以及股骨的S、J、I_x/I_y等。其中，S和J可以代表长骨承受负载的综合能力，是两项反映骨骼整体粗壮度的指标。而I_x/I_y是截面前后向和内外向截面惯性矩的比值，反映的是骨干断面形状的不对称性。股骨的这一参数与下肢奔跑、跳跃等功能活跃度关系十分密切，可以反映个体流动性的高低^{[18, 19]}。此外还采用肱骨和股骨S、J的比值来评估上、下肢整体粗壮程度，即功能状况的相对关系。数据的校正方法参考Ruff ^[16]，以排除体型因素对比较的影响。

表2  八里岗肱骨与股骨截面几何形态参数比较

八里岗仰韶居民的肱骨与股骨骨干断面生物力学参数表现出如下的一些特点：在反映下肢功能活跃度的股骨I_x/I_y上，无论男女都表现出数值的明显下降，表明下肢长距离奔跑、跳跃等运动的强度或频率明显下降（表2）。据此判断，仰韶居民随时代发展其流动性出现明显下降，中晚期阶段要比早期呈现更为定居的生活状态。

在S和J这两个反映肢骨整体粗壮程度的参数上，男性股骨的J和肱骨的S也都有明显的下降，除此外其他项目未见统计意义上的早、晚显著差异。但男性股骨的S、男性肱骨J及女性肱骨J虽未达到显著差异水平，但也存在有随时代下降趋势（P=0.09）。这表明八里岗仰韶居民四肢长骨有随时代而纤细化的趋向。这一特点在男性表现得相对更明显。女性表现不如男性显著，不排除与女性仰韶早期样本量过少有一定关系。上、下肢S与J的比值在男、女性都没有随时代而发生变化。四肢长骨的纤细化，说明其整体的抗拉伸、抗压、抗弯曲扭转能力随时代发展而倾向于降低。这很可能与仰韶中晚期生产力进步有关，技术进步降低了上、下肢劳作强度及负荷。

5  牙齿与骨骼古病理

5.1  龋齿

龋齿的发生与食物构成中的植物性食物有较密切的关系。对于新石器时代居民，农作物的驯化的水平与农产品加工方式、采集植物性食物的类别和占比，都对龋齿患病情况有较明显影响。中国新石器时代居民的患龋率也因此存在较大的变化。

表3  八里岗仰韶居民龋齿发病情况

龋齿以牙体硬组织上的大、小龋洞为判别标准（图1：A）。经观察统计，八里岗仰韶居民整体上具有较高的龋齿发病，并表现出明显的时代变化和性别差异（表3）。八里岗女性龋牙率整体上高于男性，在仰韶早期阶段最为明显。经卡方检验，男性和女性的早期与中晚期之间，早期的男性与女性之间的龋牙率都存在显著性差异（均为P<0.001）。从仰韶早期到仰韶中晚期男、女性龋牙率都有一个明显的提高，这说明随着时代发展，八里岗仰韶居民食物中的碳水化合物含量存在明显的增加，同时食物加工也可能变得更为精细。龋牙率随时间而增加，反映出的是经济生活中农作物占比的提高，以及农业生产和食物加工技术的进步。

图1  八里岗遗址仰韶居民的古病理异常

A. M11-2龋齿 M11-2 Dental caries；B. M13-6牙釉质发育不全 M13-6 Linear enamel hypoplasia；C. M64左额骨创伤 M64 Blunt trauma of left frontal；D. M224-5右额骨创伤 M224-5 Blunt trauma of right frontal；E. M236右顶骨创伤 M236 Blunt trauma of right parietal；F. M226-6胫骨骨膜反应 M226-6 Tibia new bone formation

5.2  头骨钝伤

部分八里岗仰韶时期头骨有创伤的痕迹。这些创伤主要表现为头骨表面的轻微钝伤。伤痕多呈圆形、椭圆、长条形或不规则的轻微凹陷，直径在1—2cm左右，表面常较粗糙，底部有时不平坦或存在多孔样改变。这类创伤通常都非常轻微，只涉及颅外板，颅内均不受影响。骨折线往往不甚清晰。所有已观察到创伤的样本都存在明显的愈合痕迹。未见贯通的、影响到颅内板的或者存在长骨折线的严重钝伤（图1：C~E）。

表4  八里岗遗址仰韶居民头骨轻微钝伤发生情况

八里岗15岁以上个体中的男、女性都有这类钝伤的发生（表4）。在仰韶早期阶段男性创伤发生率高，约为女性的一倍；而到了仰韶中晚期阶段，男、女性头骨创伤比例都下降达相似比例。卡方检验表明，女性早期和中晚期阶段创伤的发生没有显著变化（P=0.53）；中晚期阶段的男、女性之间发生率也没有变化（P=0.60）；而男性早、晚期之间则存在显著差异（P=0.02）；早期阶段男、女性之间则接近显著性差异水平（P=0.08）。创伤发生的部位以额骨最为好发，其次为顶骨，只有很少量发生在枕骨。以单一创伤为主，少有多个创伤同见于一个头骨者。根据创伤表现，其发生应来自直接作用于头骨表面的轻微创伤导致的凹陷骨折，可以伴有邻近软组织的挫伤和感染，从而导致创伤骨骼表面形态在形状、完整性、多孔改变等方面的差异。

这些创伤均为非致命性、已愈合的生前创伤，也不与其他的严重创伤相伴生。根据创伤发生的严重程度、部位偏好、性别表现等推断，这类钝伤发生可能与生产生活方式关系更为密切，其中很多可能来自于如狩猎等高风险活动中受到的意外伤害。虽然还不能排除来自低烈度的群体内个体间冲突可能，但应该可以基本排除群体间的高烈度暴力冲突活动的结果。暴力活动相关的创伤可表现出一定的性别偏好，并存在严重受伤个体。而晚期阶段创伤的性别偏好并不明显，也缺少严重钝伤的案例，支持暴力冲突可能并非创伤主要原因这一推论。若如此，则头骨轻微钝伤发生率随时代的下降也可能是前述定居性增强带来的一个间接后果。更定居的生活方式会使得在狩猎等高风险活动中受到意外伤害的可能性大大减少，导致相应的创伤几率的降低。

5.3  线性釉质发育不全

釉质发育不全是牙齿在发育过程中，由于各种因素导致的造釉细胞造釉异常，形成的牙釉质结构的永久性缺损。其发生与代谢性异常、传染性疾病、营养状况等多种生存压力因素有关，因而可以作为幼年和儿童阶段的非特异性压力指征。

表5  八里岗仰韶居民下犬齿线性釉质发育不全发生情况

以下犬齿作为观察釉质发育不全的指征牙齿。选择Smith磨耗级别小于或等于3级的牙齿，观察其线性釉质发育不全（LEH，Linear enamel hypoplasia）的发生情况。以肉眼并辅助以10倍放大镜在光线良好的环境下进行观差。以特定角度光线下可以清楚观察到线性的釉质缺损条纹为判定标准，观察并统计其发生情况（图1：B；表5）。

由于八里岗居民牙齿磨耗通常较为严重，可供观察的下犬齿数量不多。根据有限的样本来判断，仰韶居民的釉质发育不全发生率较高，但从早期到中晚期的发生率变化不大，不存在统计意义上的显著改变，也没有男、女性的明显不同。根据对北欧现代人下犬齿发育的研究，下犬齿牙冠表面的发育时间为1.5—6.2岁^[20]。下犬齿线形釉质发育不全的发生比较稳定，表明在个体从幼儿到儿童早期阶段内，仰韶居民所面对的生存压力似乎没有显著的时代和性别不同。

5.4  胫骨骨膜反应

胫骨骨干表面的异常新骨形成即骨膜反应是最常见的骨骼古病理现象之一，有时被认为与非特异性感染有关而被称为骨膜炎。临床研究表明，骨膜反应的形成原因多种多样，除了感染性疾病外，包括骨折、肿瘤、应激反应、激素水平等多种因素都可以是骨膜反应的潜在致病因素，仅根据新骨形成的表现很难将其与特定的病理过程相关联^[21]。因而作为骨骼压力指标，骨膜反应可能不如身高、生长发育或牙釉质发育等其他压力指标敏感^[22]。尽管如此，生物考古研究仍显示出因人口密度大、卫生条件差、饮食单一化以及家畜驯养等原因，农业社会更容易产生病原微生物的感染和传播，局部感染仍然是骨膜反应的一个非常重要原因^[23]。因而骨膜反应仍然是最常使用的压力标记之一，用于评估过去人群的健康状况和面对压力时的适应性反应。

表6  八里岗仰韶居民的胫骨骨膜反应

统计表明，八里岗仰韶男性的胫骨骨膜反应的发生一直维持在相对较高的水平，虽然仰韶中晚期阶段绝对值略有降低，但并未达到显著性水平。女性的发生率在仰韶早期相对较低，而随时代发展明显的增高。男、女性胫骨骨膜反应的表现同身高一样，出现了性别差异。女性似乎随时代发展面对着越来越多的来自微生物感染方面的压力。

6  讨论与结论

人类社会发展中的生产生活方式变化往往伴随着相应的体质改变。在由狩猎采集社会向农业社会转型的过程中，伴随农业革命发展而产生的人类体质与健康的变化就是最为广泛讨论的议题之一^{[24, 25]}。新石器时代是农业发展日趋成熟的时期。仰韶文化相关植物与动物考古研究表明，在从早期发展到中、晚期阶段后，仰韶诸遗址已经以农耕生产为最主要经济模式，基本完成了由狩猎采集向农业生产的转变，并在中原地区形成了较为成熟的农业社会^{[26, 27]}。此外，仰韶文化晚期开始出现社会复杂化方向的趋势。八里岗仰韶阶段的社会文化同样展现出了丧葬制度、风俗习惯等诸多明显改变，如二次合葬墓的渐趋流行等。探讨八里岗仰韶居民的体质变迁，可以为了解八里岗韶社会的发展演变历程提供重要的人骨生物考古证据，也有助于在未来更广泛时空范围内对仰韶居民的体质演变进行更系统的梳理。

表7  八里岗仰韶居民的体质变化

从仰韶早期到中晚期，八里岗人骨材料在长骨功能、身高古病理等方面表现出一系列的变化，这些变化来自人类在面对社会和自然的生存压力时的体质适应，是体质与生活行为模式、饮食结构、劳作强度等相作用的结果（表7）。

6.1  体质改变与饮食经济

八里岗仰韶居民存在一系列与食物获取方式或饮食构成相关的体质变化，这首先体现在长骨功能状况上。长骨的形态分析表明，从仰韶早期到晚期男、女性的下肢功能活跃度均出现明显降低，流动性下降；同时，还出现了与生产技术进步、劳作负荷下降相关的四肢长骨纤细化的趋势。流动性的下降表明了仰韶居民的生产生活方式越来越定居化，相应地，与高流动性相关的采集狩猎活动在经济中的占比逐渐降低。八里岗遗址的动物考古研究表明从仰韶早期到中晚期，肉食资源中野生的鹿类随着时代占比逐渐降低，而家猪饲养规模逐渐扩大并替代野生资源成为人类稳定的肉食来源^[28]。这与股骨的功能变化所反映的情况一致。

龋齿的发生与饮食结构的变化有直接关联。作为反映食物中碳水化合物含量和质量的病理指征，八里岗龋齿患病随时代的明显增加说明其饮食中碳水化合物摄入明显增多。华北仰韶早期阶段的遗址如半坡、姜寨、宝鸡、华县等，出土人骨的龋牙率通常在5%上下波动^[29]；而发展到庙底沟期以后，华北仰韶居民的龋牙率也开始呈现增高的趋势。尤其在郑州孙庄、汪沟、点军台等若干遗址出现了相当高的龋病发生率^[30-32]，如汪沟和孙庄的龋牙率分别为26.6%和22.9%，即便在现代社会也是一个很高的水平。八里岗仰韶中晚期阶段龋牙率男女平均值为19.5%，同前述遗址一样处于非常高的水平，其龋齿患病率随时代增高的趋势与华北仰韶居民的整体趋势是一致的，该趋势的出现与经济上更依赖农业有很大的关联。仰韶中晚期一些高患龋率的遗址还可能与其食物加工技术进步有关。高糖、精细食物更易引发龋齿。虽然还没有食用高糖、高粘度的精细食物的直接证据，但仰韶中晚期大型存储陶器的增多、酿酒技术的发展都是食物处理和加工技术进步的间接体现。在仰韶中晚期，包括八里岗在内的某些遗址高患龋率的出现，暗示了其摄入更精细加工的高糖食物的可能性。八里岗遗址由于地处南北方交界，也不排除来自采集的高淀粉食物对龋齿的潜在影响，可能对仰韶早期阶段影响更大。但采集食物无法解释定居化增强的情况下龋齿发病率仍显著增高的事实，因而八里岗龋齿发病率的变化应该主要与农业发展有关。八里岗仰韶阶段人骨稳定同位素的早晚变化虽尚未系统分析，但已有相当多的植物考古、稳定同位素证据揭示了相邻地区仰韶社会随时代农业经济逐步发展的现象^{[26, 33-35]}。

农业定居生活还带间接来一些体质变化。相对于定居的生活方式，流动性更高的采集狩猎者在日常生产生活中会面对相对更高的风险，八里岗头骨轻微钝伤随时代的减少也应该是生活方式向更为定居方向变化的结果。

6.2  生长发育与营养健康状况的分化

Goodman等学者建立了人类体质与社会文化系统、自然环境相互作用关系的模型，提出利用骨骼的生存压力指征来评估和阐释它们之间相互作用关系，并得到了广泛的应用^[36]。本文选择了体型这一生理性压力指征，以及釉质发育不全和骨膜反应等病理性压力指征，来综合评估八里岗仰韶居民的生长发育和营养健康压力状况，探讨八里岗仰韶社会发展中广义的压力因素对人体的影响。

在欧洲，从旧石器到新石器时代的发展过程中，由于人口密度增加和营养状况降低等原因，一些人群的身高和健康状况呈现下降趋势^{[24, 37]}。中国新石器时代居民的身高与体型的表现尚未系统分析。整体上，八里岗仰韶居民的身高与其他华北新石器时代居民大致相当；但随时代发展女性身高降低，身高的性别差异变得更为明显。身高的性别差异表现似乎与营养状况、性别分工等因素有关^[38]。女性身高的下降反映了来自营养状况、社会分工上的压力的增加，指示女性在社会或家庭中地位可能出现下降。农业的发展必然会导致整体社会对男性劳动力的喜爱与偏好。随着仰韶定居农业的发展、成熟以及社会复杂化的开始，男性地位可能会相应提升。胫骨骨膜反应这一压力指征也同身高一样，为我们提供了女性随时代发展面临压力增多的线索。而釉质发育不全没有展现出幼年阶段的男、女性患病差异，说明男、女性面对压力的差异可能是在儿童期之后才开始出现的。女性地位的相对下降也可从墓葬人骨性别比上得到间接支持。八里岗仰韶早期的人骨性别比例基本正常，而在仰韶中晚期二次合葬墓中男性比例显著高于女性，显示了男性在二次葬的丧葬仪式中相对女性更受重视的情况。

仰韶文化中晚期阶段，中原地区仰韶社会发生了一系列重要变化，如开始出现大型环壕的聚落和古城^{[39, 40]}、大型房屋和墓葬^{[41, 42]}、礼制开始萌芽以及人口更为集中并出现大型中心聚落及区域内聚落的等级化等，都表明了当时开始出现社会复杂化的进程和新社会秩序的确立^[43]。八里岗不同性别的仰韶居民身高及部分古病理压力指征随时代出现的差异化表现也应该与这一进程密切相关。未来仍需要结合更多的骨骼压力指征对仰韶中晚期社会分化的情况进行深入讨论。

6.3  结论

仰韶文化在其发展的中、晚期阶段出现了向社会复杂化发展的特征，居民体质状况的演变也是探讨这一进程的重要考察对象。八里岗仰韶居民随时间发展，展现出更多的与定居相关、更依赖农业的体质表现，包括下肢功能活跃度的下降、四肢的纤细化、龋齿发病的增加等。这是八里岗仰韶社会随时代发展农业日趋成熟、精细化加工食物增加以及采集狩猎经济占比逐渐降低的结果。随着社会发展还存在女性社会地位下降的趋势，表现为身高降低，女性面临的生存压力逐渐增加。八里岗仰韶居民的体质变迁是与生产、生活方式变化等各方面相互综合作用的结果，体质分析有助于更好的了解八里岗仰韶阶段人类行为模式变迁的社会演化背景。

参考文献：