用运动员还原古人生活

今人难掷古矛

舍宁根矛能不能投掷?这可能是近年来在古人类工具领域争议最大的话题之一。

20世纪90年代,德国舍宁根煤矿出土了一个尼安德特人(已灭绝的人属动物)的居住地遗迹,其年代距今30多万年。在这里,科学家陆续发现了8支长约2.1米、两头被削尖的木矛。舍宁根煤矿中的泥泞沉积物隔绝了氧气,阻止了木矛腐烂,因此这些木矛才得以重见天日,后来被命名为“舍宁根矛”。由于一同出土的还有马、鹿和野牛的骨骼遗骸,因此可判断木矛很可能是当时尼安德特人的捕猎工具。

2018年,英国古人类学家米尔科斯找到一位古代制品复原专家,请他以较为致密的云杉木为材料做出了两支舍宁根矛复制品,其重量分别为0.67千克和0.8千克。米尔科斯希望做关于舍宁根矛复制品的投掷实验,但由谁来投掷呢?

米尔科斯猜测,如果把舍宁根矛交到一个普通男性手中,那么他没有足够的力量去掷它。而如果把它交给一名壮汉(非运动员),要他去野外通过掷矛捕猎动物,他也很可能会因为缺乏娴熟的掷矛技术而无功而返。

专业选手果然不同凡响

2019年1月的一天早晨,米尔科斯请来6名职业标枪运动员,让他们轮流投掷这两支舍宁根矛复制品。结果真的印证了米尔科斯的猜测:职业运动员和普通人的掷矛效果截然不同。职业运动员不但比普通人有更强的上肢力量,而且还会在投出矛的瞬间,以极其细微的手部动作让矛以前进方向为轴心高速回旋。在半空中,回旋能够帮助矛维持运动方向并抑制扰动。结果,运动员的投掷距离几乎都在25米以上,而且矛的最高移动时速都超过65千米,可谓杀伤力十足。

可以说,米尔科斯的实验有力驳斥了长久以来关于舍宁根矛“易近战不易远战”的观点。在此之前,许多科学家通过真人实验得出结论:舍宁根矛的投掷距离不到10米。他们由此推测:尼安德特人并不掷矛,而是在短距离内双手持矛刺杀猎物。基于这个观点,他们进一步推测:由于近距离刺杀猎物风险大,回报低,因此这种猎杀方式可能加速了尼安德特人的灭绝。但这些科学家的实验在设计时都存在重大缺陷:实验参与者没有任何掷矛经验。在其中一次实验中,科学家甚至亲自上场掷矛。这种实验的结果显然不具说服力。

舍宁根煤矿遗址出土的木矛。由专业标枪运动员投掷的舍宁根矛复制品展现出了惊人的杀伤力。

邀请运动员参与有关人类进化的实验,并非米尔科斯首创。近年来,有科学家以长跑运动员为对象研究古代采集者的活动模式,还有科学家以现代皮划艇运动员为对象研究早期种植者的生活。因为早期人类的平均运动强度远超今天普通人的运动强度,所以适应了高强度训练的运动员的运动表现和早期人类的运动表现更接近。更重要的是,每个领域顶尖的运动员都会为了更好的成绩而不断挑战身体极限,而早期人类为了生存同样不遗余力。换句话说,两者都豁得出去,因此运动员更能还原古人类的运动表现。

专业标枪选手在试投舍宁根矛复制品。

顶级运动员的骨骼还比不上古代农民?

2020年,一位科学家将米尔科斯等人采用的这种研究方法命名为“人类运动古生物学”,该方法大大拓宽了科学家在古人类生活习性领域的实验思路。

高强度的重复活動会改变骨骼的厚度、形状和密度等特性。如果一个人经常用相同的姿势(比如长跑和划船)压迫同一块骨骼,那么这块骨骼的强度就会在反复压迫中变得越来越高,从而更好应对压力。不仅如此。不同类型的运动造成的骨骼变化特征也不完全相同,每种运动都有各自独特的模式。如果想知道不同的运动分别会给骨骼造成哪些改变,最好的方法就是测量专业运动员的骨骼。因为专业运动员长期进行单一类型的运动,所以他们的骨骼变化特征比普通人更具代表性。

从2010年起至今,一些科学家开始着手分析长跑、游泳、曲棍球和板球运动员的骨骼变化特征,并归纳出每种运动给骨骼造成的独特改变。有了这些数据,科学家在研究古人类的骨骼时,就能知道古人类平均每天需要跑多远的路程,投掷多重的矛,搬运多重的猎物。

因为都要频繁使用弓箭,所以现代男子射箭运动员(左)和生活在印度洋赤道地区的原始部落成员(右)有类似的骨骼变化特征。狩猎者(左)的骨骼比种植者(右)的骨骼更结实。

通过比较,科学家发现,今天的游泳运动员和19世纪末期生活在安达曼岛上的居民有类似的骨骼变化特征。这个发现也符合历史事实:安达曼人会通过乘坐独木舟或游泳采集食物。科学家还发现,生活在距今12万~4万年前的智人(现代人类)和尼安德特人拥有比今天人类更粗壮的胫骨(两根小腿骨中更粗的一根),其粗壮程度甚至超过今天那些从青少年时期起每周平均要完成150千米训练量的长跑运动员的胫骨。由此可见.为了求生,早期人类每天都不得不长距离奔波。

另一项研究让我们能体会到古代女性农民所不得不承受的繁重劳动。2017年,科学家比对了30个古代女性农民(生活年代距今7000~2000年)和大量现代女性(包括足球、长跑和皮划艇运动员,也包括非运动员)的骨骼。结果表明,古代女性农民的下肢骨骼变化特征和今天的非运动员女性接近,但上肢骨骼的粗壮程度却远超今天顶级的女性皮划艇运动员。这个结论表明,古代女性农民不会频繁地长途跋涉(因此她们的活动区域靠近居住地),但也表明她们上肢长期从事繁重的体力劳动。作为对比的女皮划艇运动员每周要进行21小时的高强度训练,而古代女性农民要完成种植并收获粮食作物、舂碾谷物和制作陶器等劳动,其整体劳动强度很可能更高。

逼近极限

通过研究现代运动员的骨骼变化特征,科学家还想知道,古人类是如何克服艰难环境并生存下来的。有一种关于人类生存机制的假说——在遇到资源缺乏的情况时,人体会释放一些激素,从而告知身体将能量用于更重要的功能,例如维持免疫和保全重要器官,同时抑制生长发育等非必要生理活动。然而,这种机制究竟怎样起作用却一直不明。出于伦理道德考虑,科学家不能用真人进行验证。

不过,在马拉松、划船和长距离骑自行车等运动项目中,运动员每天要移动几十甚至数百千米,因此经常将自己的身体逼到极限。这为研究极限状态下人体的运作提供了宝贵的参考数据。

在2018年的一项研究中,科学家请长跑运动员在22~36小时内完成总长度165千米的超长距离长跑。为此,66名专业长跑运动员被分成若干组,分别在全世界多个地区完成了比赛。为了研究人体在极端条件下的反应,科学家故意将比赛场地选在极热和极冷的地区。在玻利维亚热带雨林举行的比赛中,当天最高气温接近38℃;而在芬兰举办的另一场比赛中,运动员要在零下几十摄氏度的刺骨寒风中进行比赛。

通过分析运动员的唾液样本和血液样本,科学家发现,完成比赛后的运动员体内的免疫标志物数量普遍增加,这表明他们的免疫活动加强了。不仅如此,运动员赛后的睾酮水平有所下降。他们说自己赛后在看到美女或帅哥的照片时没有赛前那么兴奋。看来,人体果然会在极端环境下舍弃一些身体活动,并且只维持对生存最重要的生理活动。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午9:53。
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