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人类进化为什么没有进化出攻击性的器官?

本帖由 漂亮的石头2022-09-09 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 赵泠,遗迹是曾经讴歌繁荣的生命留下的缺页的梦。 阅读原文

    先问是不是,再问为什么

    擅长抓握和投掷物体的四肢及其配套结构就是人的“攻击性器官”,人的攻击范围与体型比起来异常远,还可以使用盾牌等进行防御。

    人可以用致命的速度和一定的准确度越肩投掷长矛与石块,单方面攻击并杀死数十米外的动物来获取食物。这不但可以在平地上使用、可以居高临下地攻击,还能在复杂地形上击杀比自己更擅长攀岩、短跑、跳跃的动物,并在集群攻击时很大程度上无视目标的体型。人还擅长较长距离地追击目标。

    8 岁小孩投掷棒球的初速度是成年雄性黑猩猩的 2 倍,现代运动员投掷棒球的初速度是成年雄性黑猩猩的 5 倍乃至更多。这是因为人肩部的韧带和肌腱可以像弹弓一样拉伸来储存弹性势能,这功能关系到古人类演化过程中的三项解剖学变化:

    • 腰部扩张,
    • 肩部降低和重新定位,
    • 上臂骨(肱骨)扭曲。
    [​IMG]
    • 一部分学者建议锁骨长度也与投掷有关,那会限制直立人的投掷能力。不过,根据对现代运动员和出土化石进行的研究,锁骨长度大概没那么重要,直立人在 200 万年前就可以投掷攻击。

    在自然界,人们已经观察到猴子、猩猩、章鱼等动物拿着石头·树枝·水母触手等各式各样的东西作为工具,黑猩猩会对树枝进行简单加工来做成掏白蚁窝的食器或戳猴子的武器。这些动物的身体结构都不适合将石头或木矛投掷出去准确打击目标,手持原始武器去攻击大型食肉动物是非常危险的,这带给它们的优势有限。

    另一方面,根据最近几十年间对古人类和尼安德特人的化石·遗物的研究,最迟 30 万年前,古人类就可以将杆长两米以上的木质长矛或石刃长矛投掷出数十米远,一群人使用这样的武器可以轻易击毙陆地上的任何大型动物。按照原始人壁画,15 个人就可以猎杀猛犸象。十九世纪以来,东非草原上保持原始生活方式的部落展示了通过投掷长矛猎杀各种动物。

    • 距今 260 万年前到距今 2 万年前的古人类化石的脑容量增长与他们周围的大型动物销声匿迹呈现漂亮的相关性,可能反映了“古人类在百万年间杀光了容易获取的猎物,不得不改进武器和策略”。
    • 也有研究认为脑容量的增减在 3 万到 30 万年前就基本停止了,那之后头骨的变化更多地反映食性的变化与呼吸的需要。

    考古学家安妮米克·米尔克斯多次测试了世界上已知最古老的矛的投掷轨道属性。

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    图片来源 Chip Clark, Smithsonian Institution

    这是一根长 2.13 米、两端尖的云杉木矛,由尼安德特人在 30 万年前[1]制造,于二十世纪九十年代发现于德国 Schöningen 遗址,矛的附近有 35 匹马的遗骨。

    [​IMG]
    同时期的木矛

    安妮米克委托一位木工使用现代云杉木制造了此矛的复制品以供实验。早期研究由没有投掷经验的现代人(包括科学家在内)进行,他们认为复制品过重、仅能投掷数米到十几米远、对猎物的杀伤力有限,命中率约 13.6%,可能要手持来戳刺,那就会导致狩猎行为危险和低效。2018 年,安妮米克将 6 名标枪运动员使用复制品进行 120 次投掷的测试报告发表在《科学报告》杂志上:

    标枪运动员能将质量分别为 760 克和 800 克的两杆复制长矛以 11.8~20.11 米每秒的速度投掷出去,落地时的速度为 13.5~21.7 米每秒,落地动能 71~179 焦耳[2],可以贯穿大型陆地动物的皮肤、肌肉、内脏。射程超过 15 米时需要使用抛物线弹道,此时矛的两端都有可能着地,说明了其两端尖的原因。实验中的最远射程为 31.2 米,最高终点速度为 33.3 米每秒、对应的射程为 23.2 米,最大落地动能为 444 焦耳。实验者对 1.05 米长 0.55 米宽 0.5 米高的干草捆的平均命中率约 25%,表现最好的实验者为 33%,预期这种矛的投掷表现会随着使用者的熟练程度而上升[3],对站立在地上的动物会有更好的命中率。

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    Milks, A., Parker, D. & Pope, M. External ballistics of Pleistocene hand-thrown spears: experimental performance data and implications for human evolution. Sci Rep 9, 820 (2019).
    https://doi.org/10.1038/s41598-018-37904-w

    在这个时期的遗迹里还发现了木质投掷棒[4],能在较短距离给动物造成严重的钝器伤。

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    顺便,2013 年《人类进化杂志》上的一篇论文称,现代游泳运动员与十九世纪安达曼岛渔民的骨骼十分相似。2020 年的一些研究显示,4 万~12 万年前的智人和尼安德特人的胫骨化石显得比从青春期开始每周跑 128~160 千米的越野运动员的胫骨还要强壮。远古狩猎采集者的体能完全应当使用运动员的数据来衡量。

    阅读原文
     
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