Энергия и цивилизация
Шрифт:
Различные исследователи (Fish and Lockwood 2003; Leonard, Snodgrass and Robertson 2007; Hublin and Richards 2009) подтвердили, что качество пищи и масса мозга имеют значительную позитивную корреляцию у приматов, и улучшения питания гоминин, включение в рацион мяса, поддерживают более крупный мозг, высокие энергетические затраты которого таким образом компенсируются за счет уменьшения кишечного тракта (Brauen et al. 2010). В то время как у существующих в наше время приматов, помимо человека, более 45 % массы кишок приходится на толстый кишечник и только 14–29 % на тонкий кишечник, у людей эти пропорции обратны: более 56 % приходится на тонкий кишечник и только 17–25 % на толстый.
Это явственное указание на адаптацию к более качественным видам пищи с высокой плотностью энергии (мясо, орехи), которые перевариваются в тонком кишечнике. Увеличение
Отследить происхождение первых инструментов из дерева (палки и дубинки) невозможно, поскольку лишь артефакты этого рода, сохранившиеся в бескислородной среде, чаще всего в болотах, дожили до нашего времени. Однако разрушение мало коснулось камней, которые использовались для изготовления простейших инструментов, и новые находки всё отодвигают назад дату появления первых орудий, сделанных человеком. Несколько десятилетий почти все соглашались, что вероятная датировка подобных объектов – 2,5 миллиона лет назад. Изготовленные из булыжников, сравнительно маленькие и простые олдувайские каменные топоры (ядро и заостренный край), рубила и отщепы облегчали задачу разделки туш животных и расщепления костей (de la Torre 2011). Но позднейшие находки в Ломекви в Западной Туркане, Кения, отодвинули дату появления старейших орудий из камня до 3,3 миллиона лет назад (Harmand et al. 2015).
Около полутора миллионов лет назад гоминины начали изготавливать отщепы большего размера, чтобы делать двусторонние ручные топоры, копья и ножи ашельской (1,2–0,1 миллиона лет назад) культуры. Зачистка одного ядра позволяла получить меньше 20 см острых режущих краев, но умельцы того времени изготавливали самые разные ручные инструменты из камня (рис. 2.1). Деревянные копья были очень нужны при охоте на крупных животных. В 1948 году почти целое копье обнаружили внутри скелета слона в Германии и датировали последним межледниковым периодом (115–125 тысяч лет назад), а в 1996 году метательные копья, найденные в лигнитовом карьере в Шёнингене, датировали 400–380 тысячами лет назад (Thieme 1997). Каменные же наконечники, насаженные на деревянные копья, имеют датировку около 300 тысяч лет назад.
Но новые открытия в Южной Африке отодвинули дату появления многокомпонентных орудий как минимум на двести тысяч лет (Wilkins and co-workers 2012). Исследователи пришли к выводу, что каменные наконечники из Кату Пан сделаны около 500 тысяч лет назад и что их прикрепляли к деревянным копьям. Настоящее длинное метательное оружие эволюционировало в Африке между 90 и 70 тысяч лет назад (Rhodes and Churchill 2009). Другие недавние открытия в Южной Африке показали, что значительные технические усовершенствования – производство маленьких лезвий (микролитов), главным образом из нагретого камня, для использования в составных орудиях – имели место уже 71 тысячу лет назад (Brown et al. 2012). Более крупные составные орудия получили широкое распространение только около 25 тысяч лет назад (граветтская культура в Европе) с появлением сложных тесал и топоров и с развитием более эффективной технологии отщепывания кремня, давшей множество остроконечных орудий: гарпуны, иглы, пилы. Горшечное дело и изготовление предметов из тканых волокон (одежда, сети, корзины) тоже появились в это время.
Рисунок 2.1. Каменные инструменты ашельской культуры, первые изготовленные Homo ergaster, формировались путем удаления каменных отщепов, после чего получались специализированные режущие лезвия (Corbis)
При мадленской культуре (между 17 и 12 тысяч лет назад; названа по имени пещеры Ла Мадлен в Южной Франции, где были обнаружены инструменты) производилось до 12 метров микролезвий из единственного камня, и эксперименты с их современными аналогами (насаженными на копья) показали их пользу в охоте (Petillon et al. 2011). Копье
Мы никогда не узнаем дату, когда огонь впервые начали использовать для обогрева и приготовления пищи: на открытом месте любые релевантные доказательства существования кострищ быстро исчезали по естественным причинам, а в обитаемых пещерах их ликвидировали за поколения повторного использования. Самые ранние данные, на которые мы можем полагаться, понемногу отодвигаются в прошлое: Гудсблом (Goudsblom 1992) называл цифру в 250 тысяч лет назад, но уже дюжиной лет позже фигурировали 790 тысяч лет назад (Goren-Inbar and coworkers 2004), в то время как окаменелости предполагают, что употребление приготовленной пищи имело место уже 1,9 миллиона лет назад. Но безо всяких сомнений, в верхнем палеолите (30–20 тысяч лет назад), когда Homo sapiens sapiens занял в Европе место неандертальцев, использование огня было широко распространено (Bar-Yosef 2002; Karkanas et al. 2007).
Приготовление пищи всегда рассматривалось как важный элемент человеческой эволюции, но некоторые исследователи (Wrangham 2009) считают, что оно оказало «чудовищное» влияние на наших предков. Оно очень сильно расширило список доступной пищи, и кроме того, его освоение повлекло за собой многочисленные физические изменения (включая уменьшение зубов и объема пищеварительного тракта), а также трансформацию поведения (необходимость охранять запасы еды, что обеспечило возникновение защитных связей между мужчинами и женщинами). И в конечном итоге все это привело к комплексной социализации, оседлой жизни и «самоодомашниванию». Всю пищу в доисторические времена готовили на открытом огне, мясо вешали над костром, закапывали в угли, клали на раскаленные камни, заворачивали в шкуры, обмазывали глиной или помещали в кожаные сосуды вместе с водой и раскаленными камнями. Поскольку способов и методов обращения с пищей много, то невозможно определить типичную эффективность конверсии топлива. Эксперименты показывают, что 2-10 % энергии дерева превращается в полезное тепло, и правдоподобные предположения оценивают годовое потребление дерева максимум в 100–150 кг/г. на человека (примечание 2.1).
Примечание 2.1. Потребление дерева при приготовлении мяса на открытом огне
Реалистические предположения при определении вероятного максимума потребления дерева при приготовлении мяса на открытом огне во время позднего палеолита следующие (Smil 2013а): среднее дневное поступление энергии – около 10 МДж на человека (адекватно для взрослых, выше, чем в среднем для популяции), в котором доля мяса 80 % (8 МДж); плотность энергии пищи для трупов животных – 8-10 МДж/кг (типично для мамонтов, в общем 5–6 МДж/кг для крупных копытных); средняя температура окружающей среды 20 °C в теплом и 10 °C в холодном климатах; температура готовки мяса – 80 °C (77° достаточно для хорошо прожаренного мяса); теплоемкость мяса примерно 3 кДж/кг°С; эффективность готовки на открытом пламени всего 5 %; средняя плотность энергии сухой древесины – 15 МДж/кг. Эти числа предполагают среднее дневное потребление около 1 кг мяса мамонта (и около 1,5 кг мяса крупных копытных) на человека и дневную потребность около 4–6 МДж дерева. Общее годовое потребление будет 1,5–2,2 ГДж или 100–150 кг (частично свежей, частично сухой) древесины. Для 200 тыс. человек, живших на Земле 20 тысяч лет назад, глобальная потребность составляла 20–30 тысяч тонн, пренебрежимо малая доля (порядка 8-10 знака после запятой) от всей древесной фитомассы планеты.
Помимо обогрева и приготовления пищи огонь использовали в качестве инженерного инструмента: анатомически современные люди нагревали камни, чтобы они лучше раскалывались, как минимум 164 тысячи лет назад (Brown et al. 2009). Некоторые исследователи (Mellars 2006) предполагают, что существуют доказательства контролируемого выжигания растительности в Южной Африке уже 55 тысяч лет назад. Выжигание леса как инструмент управления окружающей средой охотниками-собирателями раннего голоцена могло помогать в охоте (обеспечивая рост свежей зелени, привлекающей животных, и заодно создавая лучшую видимость), облегчать передвижение или процесс сбора древесных плодов (Mason 2000).