对动物骨骼进行三维扫描
大河报·大河客户端策划文体新闻部执行记者 游晓鹏 文 赵龙翱 摄影
年底，信阳城阳城址18号战国楚墓一鼎横空出世的“牛肉汤”引发无数网友围观。而动物考古学家以迅雷不及掩耳之势，文图并茂地解决了鼎里的几根牛骨属于黄牛还是水牛、处于身体哪个部位、最初带不带肉，甚至这头牛的年龄、健康等问题，这门儿学科的神奇一面已经不止一次地被大众领略。
那么，究竟什么是动物考古?动物考古学家的工作内容又是什么?除了熟稔到可以轻易分辨动物骨骼，他们还做些什么别的?
带着好奇，大河报记者探访了河南省文物考古研究院动物实验室。负责人侯彦峰告诉记者，现代考古学有很多分支学科，其中“动物考古”是一个专业性较强的学科。近十年来，中国的动物考古学得到了快速发展，并引起了考古学界的关注，但是对于公众来说还是比较陌生的。用经典教科书上的定义来说，动物考古是一门研究考古遗址出土动物遗存的学科;用通俗的话来说，就是个专门琢磨考古工地挖出来的动物骨头的学问。
具体说来，动物考古学家对动物本身有着足够的研究，种属、体质特征、种群结构、不同时空下的地理分布、生活环境、疾病、食性等都是他们关注的内容。人与动物的关系也是他们格外注意的。不同时空之下，人在吃穿住用行、医药、语言、文字、艺术、宗教、祭祀、战争等方面，使用动物的策略及演进过程，都要研究。
有人会问，人也是动物，动物考古研究人吗?那是另外一门学问——体质人类学的地盘。还有人问，动物考古研究恐龙吗?这个问题动物学家也要摇头。其实很早的时候，复旦大学知名考古学者高蒙河就在《考古好玩》里阐述过，考古发现与恐龙研究根本就“浑身不搭界”。
本质上，研究动物是为了研究人与动物的关系，进而更了解人的历史。其实，不光是动物考古，整个考古学的研究都是围绕着“人”展开的，因此，考古必然跟恐龙研究无关，因为恐龙称霸那会儿，地球上还没有人类。
这些年，河南动物考古一直走在国内前列，国际动物考古会和全国动物考古会多次在郑州召开。河南省文物考古研究院动物实验室不仅拥有多位海归博士和先进的实验设备，长年与国内外研究机构展开合作，发表多篇重量级论文和专著，也建起了国内考古机构中规模最大、种类最齐全的现生动物骨骼比较标本库和考古遗址出土动物骨骼标本库。其中，前者已经收藏200多种动物，总计有2000多副骨架;后者收藏了100多个考古遗址中出土的动物骨骼，时间从新石器时代早期(距今9000年的舞阳贾湖遗址)一直持续到宋金时代，在时间链和保存完好度上都很完善。
这是个什么概念呢?见得多，才能看得准，有了标本库，中原地区考古遗址出土了某种动物，到底是什么，古今有什么差别，拿标本一对比就明明白白。目前，标本库也正在对其收藏的骨骼进行三维扫描以建立数据库，不远的将来，不只考古人员，其他方面的研究者甚至普通人也都可以借助这个数据库，来方便地分辨某块骨头到底属于什么动物。
古人在鹿角上刻上花纹等装饰
一眼就能看出一块肩胛骨属于牛还是马，狗还是猪，动物考古学家的眼睛当然很厉害，他们就是这么“任性”?除了学识、经验，还有很多高精尖的仪器用来帮助他们像对待一个世界一样去认识一块骨头。有时候他们是“救火者”，火速赶到现场去帮助某位考古学家收集和确认一些不知名的骨头;有时候他们是神探，需要考证一头朽烂的熊生前神秘受伤的过程和它的伙食;更多的时候他们是手工狂人，废寝忘食只为做出“跟3000年前感觉一样”的龟甲，以便探索古人占卜的技法。动物考古实验室到底什么样?动物考古人在实验室里如何“任性”?我们今天一探究竟。
1、牙齿里藏着的秘密
郑州市陇海北三街，河南省文物考古研究院就坐落在这里，动物考古实验室在院子最里面一栋楼的一楼，安静得像世外之地。
走进大厅，白花花的大骨头铺了一地，几位考古系的姑娘正在分拣，并用锤子尝试砍砸，像在“劈柴”。这里的负责人是已从事动物考古的侯彦峰副研究员，他说，她们可不是搞破坏，而是要观察牛骨的断裂痕迹，用来跟古代遗址中出土的牛骨进行对比，进而推测古人用什么方法制作骨器。
这个工作不是一时半会儿就能结束的，姑娘们继续慢慢砸，我们右转走进大名鼎鼎的古代动物骨骼标本室。第一个惊讶是，这是一个并不大的屋子，只有五六十平方米，目前只是用于储藏。储物架上密密麻麻摆满了灰白色的各种动物骨头，上面贴着白色的标签。被拼接起来的熊头，一排排码放整齐的完整猪下颚，还有珊瑚一样的麋鹿角、梅花鹿角、被灼烧过的巨大的乌龟壳，初来者难免会觉得气氛有一些诡异。
第二个惊讶是，屋子里一点异味都没有。侯彦峰笑说，这都是古代的动物骨头，最近的是宋金时代，距今已有800来年，“一会儿咱去现生动物标本库，保证可以闻到不一样的味道”。
了解一块骨头，除了表面信息，还要看到它的“内容”。话题从标本室一角一台两个微波炉大小的切片机开始，金刚石刀片可以轻易地把任何坚硬的骨头切成极薄的薄片，包括牙齿。事实上，它们切割最多的就是牙齿，这是为什么呢?
“包括狗、猪、熊等一些动物，都是齿根闭合动物，它们的牙齿有一个神奇的现象，就是跟树木一样有年轮线，所以做切片之后可以观察出这一动物的死亡年龄。”侯彦峰说。死亡季节也可以由此判断，通常，夏天食物丰富，动物牙齿长得快，这些年轮之间的距离就比较宽;冬天食物匮乏，轮距就窄。年轮线的多少和之间的距离是他们判断动物死亡年龄和死亡季节的依据。
确定了某种猎物的集中死亡季节，比如狼、狐狸或者野猪，今人就可以判断出古人的狩猎季节。如果狩猎行为集中在某个时段，又开始进一步推测，这些人类，喜欢在什么时候补充和储藏食物。
但不是所有的牙齿都可以用这种办法进行研究。比如公猪的其他牙齿可以，獠牙就不行，因为它一直处于生长状态，齿根是开放的;马的牙齿一般不用来做切片观察其年轮，其切齿似乎可以观察到年龄线，但因不少马匹的年龄比较大，其年轮较多，线与线之间比较难区分，其他牙齿则其齿根开放故而不行。年幼动物的乳齿也没有办法做这种观察。
人也是齿根闭合动物，人的牙齿也藏着这些秘密吗?侯彦峰笑说，理论上是这样，但是人的牙齿年轮太多，比如一个五六十岁的人，五六十个圈挤在几微米之内，应该是很难辨认的。
实验室里，研究得比较多的是猪的牙齿。研究人员在分析一个距今4000多年考古遗址祭祀猪下颌骨坑时发现，绝大多数猪的死亡年龄都在1.5岁~2.5岁之间。研究人员认为，古人虽然限于当时条件，养猪效率比现在低很多，但也很聪明，哪个时间出肉量最多、最划算，通过长期积累已经有了很好的实践经验。
淅川下寨遗址出土的熊骨曹艳朋摄影
2、3000年前一头熊的死因
侯彦峰带记者看了一具熊的标本。到，为配合南水北调中线丹江口库区大坝加高工程，考古人员在淅川下寨遗址进行了发掘，其中一个西周晚期的祭祀坑里，出土了一具熊的骨架。虽然一些部位有些破碎，但它很完整，包括头骨、掌骨、股骨等，一块都不缺。
那里属于楚文化区，周围群山环抱，植物茂盛，动物出没是正常的。研究人员从上下颌臼齿的形态，判断它是一头黑熊。一头黑熊出现在人类的祭祀坑里并不多见，但也不是特别大不了的事。
研究人员从这头熊头骨上明显的矢状脊判断其为雄性，通过牙齿的年轮线，判断它是在5岁死亡，并且死在早春。5岁对熊来说已算成年，但再观察熊骨的表面细节，人们发现这头熊并不很健康，首先是得过“关节炎”，因为关节表面有一些骨质赘疣。更为意外的是，它的左右大腿骨头一长一短，左腿有一些弯曲，测量发现，比右腿短了29毫米。
这是一头受伤的熊?研究者使用X光射线照射，结果发现这段骨头发生过骨折，但骨折并非发生在熊的死亡年龄，而很可能在幼年，因为这段骨头又愈合了，骨折之处表面的骨痂已经被完全吸收，只是骨头发生了弯曲。而且，这头熊的其他骨骼都发育正常，未见营养不良症状。
熊股骨楚小龙摄影
骨折、伤愈、跛脚，这个漫长的过程发生在动物身上，在野外环境下是足以致命的，但它确实又活了相当长的时间。虽然行走不便，它是怎样活下来的?又如何进入了人类的祭祀坑?如果它被人养过，吃过人类的种植作物，比如粟和黍，理论上骨骼里应该含有C4，但是研究者检测之后发现多是C3，这代表它吃的主要是野生作物。“我们推测，这只熊可能是因为行动不便，被人猎获，用于祭祀。但不能完全排除当时的人们使用野生作物喂养它，因为幼年黑熊性情相对温顺，易于捕获和人工饲养。”参与了这头熊的整个研究过程的知名动物考古学者马萧林说。
3、像商朝人一样制作卜骨
动物考古人并不仅仅研究有关骨头的直接信息，他们还关心古人怎么处置骨头。
三门峡李家窑遗址是西周时期的虢国都城，人们在39号灰坑的发现，可能支持这里曾存在一个专门制作簪子的制骨作坊。
研究人员通过废弃骨料的形态判断，基本上都来自牛的四肢骨。牛骨是非常坚硬的，怎么切割呢?研究人员在这些骨料上发现了只有0.7毫米宽的锯口，而经过对比实验，他们惊讶地发现，当时已经有了在薄度上跟今天相差无几的金属锯。
用骨头做的箭头
相比工具的确认，古人的技法就更虚无缥缈一些。想认清这个环节，科学仪器往往帮不上忙，因为古人完成对这些骨头的改造，也从来没有什么高精尖的东西。考古人没别的办法，只好“穿越”。
河南的遗址里出土的骨质箭头很多，那么威力如何呢?只有实验可以说话。在密布着显微镜、精密切割机、研磨机、三维扫描仪等仪器的动物考古实验室，某一面墙上还挂着一把弓。弓是网上买来的，为的是能有一个明确的磅数，箭则是实验室制作的，根据遗址出土的骨箭头形态进行磨制，然后将其绑缚在箭杆上，去射击“动物”和“牛皮靶子”。“结果我们发现，骨箭头可以轻易地射入活羊的体内，并能击穿其肩胛骨，也可以射穿牛皮。”侯彦峰说。
标本库内，还有一批晚商时期的安阳孝民屯遗址卜骨，虽然今人都知道商人用龟甲和牛骨占卜，但卜骨并不是随随便便拿一块骨头一烧就可以，这种活动具体是怎么进行的并不是特别明朗。多年来，侯彦峰带领团队，试图通过复原实验，来还原卜骨的制作工艺和占卜过程。
不能拿古代的骨头做实验，所以，研究者四处寻找龟甲和牛的肩胛骨。经过了3000年，牛的肩胛骨似乎再没有商代那么大，安阳殷墟里出土的那种厚厚的龟甲更是哪儿也找不到。“我们尽量用比较接近当时厚度的牛肩胛骨和长寿龟的龟甲去做对比实验。”侯彦峰说。
商人通过灼烧甲骨，观察裂纹来预测生活中的大小事，并将神的预言刻在骨头上。但实际过程并不这么简单，商人的卜骨显示，卜骨在灼烧之前，要先凿一个灼坑，有枣核形、圆形，还有方形，之后再在这个部位灼烧，在其对面观察裂纹，也叫兆纹。于是，半年里，侯彦峰和同事仿佛穿越到了商朝，每天都在凿刻龟甲、牛骨，然后再去灼烧，观察裂纹。“曾有位美院的学生也在一直做凿坑实验。他问我，为什么自己刻的灼坑跟商人的不一样，我说，你不能用美工刀，你得自己动手制作一把跟这些凿坑相适应的凿子，才能出来那样的效果。”侯彦峰说。
经过反复重构实验，研究人员基本还原了晚商时期的占卜过程，包括选择材料、锯切、打磨、凿坑、施灼、解读兆纹、刻辞。其中，凿坑和施灼是核心技术。他们又惊讶地发现，商朝晚期，通过制作甲骨技术的提高，甲骨的兆纹已经具有很大的可控性。
如何在坚硬的甲骨上刻字，也是一个问题。经过无数次刻画试验，侯彦峰和同事们发现，在新鲜的骨头上刻画是很困难的，非常滑，轻微地炙烤会让骨头表面变脆，刻起来容易一些;另一个办法则是把骨头在水里浸泡上几天，表面也会软很多，而晾干之后，骨头会重新变硬。
联想到甲骨是商代文字的重要载体，侯彦峰有了一个大胆的假想：汉字被叫做方块字，存在很多折、钩等硬棱角，而在甲骨文中是有很多圆形的笔触的，是不是因为在骨头上刻折线更为方便，改变了汉字的字形?
4、谁跟人类的关系更亲密?
探访动物考古实验室，记者其实怀揣一个群体的关心——那就是宠物主。河南的考古遗址中，有没有发现过猫啊狗啊什么的?
猫，河南最早的发现地是在新安盐东遗址，那里睡着一具距今4000多年的猫的骨架，但侯彦峰认为，并不好判断是家猫还是野猫。而狗的骨头是在舞阳贾湖遗址中最早出现的。侯彦峰挖过的狗，出自荥阳关帝庙遗址中晚商时期的古村落，它们跟人类的关系相当密切。
这座遗址的人类墓葬，通常都有腰坑，也就是人的腰部下面挖有一个不大不小的坑，里面通常放着一条狗。这也是最贴近逝者的位置，说明了狗跟主人的关系。而商朝的这种葬俗，也是判断一座墓是不是商代的线索，因为到了西周也有殉狗的情况，但并不在腰坑，而多在棺材上面或者其他地方，也不像商人这么狂热地喜欢把狗带入地下。
这些狗的品种是什么?侯彦峰说，现在还做不到对品种的判断这一步，“中国的土狗品种现在被叫做中华田园犬，再往前怎么来归类?中国区域这么大，古代不同地区的同一种动物有什么区别，它们之间肯定是不一样的，但是我们还没有很好的数据支撑”。
其实，对古人来说，牛、马、猪的地位并不低于猫猫狗狗，因为它们直接代表着某户人家的生产力和财力。作为动物考古人，他们格外关注每一座遗址中的灰坑，也就是古人的垃圾堆，那里最有可能扔着被人们吃剩下的骨头;还有祭祀坑和墓葬的随葬坑，里面也常会有动物。仍然拿关帝庙遗址来说，考古人发现，这里有牛，还有猪，但祭祀坑里只有牛。
还有马。实验室正在对一批新郑车马坑出土的马骨进行分析，它们有什么研究价值呢?工作人员告诉记者，它们可以获取这些马的一些特征，比如身高和性别;如果做DNA的话，可以看它们的毛色，进而会知道，古人选择什么样的马来殉葬。目前可以确定，车马坑里的马都是公马，当时的母马主要是用来繁殖。
公马作为战马，是不是要被阉割，这个话题在网友中常有争议。侯彦峰认为，古人对战马的要求是很高的，最重要的一点是控制，能适应战场复杂的充满厮杀的环境，同时常常需要列队，如果马没有阉割，万一遇到发情的母马，队伍很可能就乱了，所以战马可能在小时候就被阉割再投入训练。
5、为什么要建动物标本库
与古代动物标本库相对应，这里还有一座现生动物标本库房，也就是以现在的动物为对象的标本库。工作台上，一副从头到尾完整裸露的鱼骨架躺在一个托盘里，刚刚完成还在晾晒阶段。库房里，马、牛、羊甚至骆驼等各种常见动物的骨架也都塞得满满当当。
什么样的动物可以进入这个标本库?工作人员告诉记者，这里主要搜集跟人类活动关系密切的动物标本，比如家养动物、常见的野生动物和淡水贝类、鱼类、两栖类、爬行类动物，目前的保有量和丰富度也是全国考古机构当中最多的。具体到一个物种，其选择也非常讲究，比如鱼类，他们最青睐的是野生品种，为此不得不需要跑到很远的地方去寻找。“这些鱼都来自丹江口，最大的鲇鱼有35斤，鲤鱼、青鱼、草鱼都有20多斤的。”
为了获取淡水贝类的标本，工作人员去过全国各地，包括山东微山湖、江西鄱阳湖、广西北海。侯彦峰说，只要是淡水贝类不同种的，他们都要收。一种动物想做标本，需要一个最小样本数，最理想的状态是，年龄小的雄性、雌性的各6个。所以，标本库有200多种动物，对应的骨架数却是2000多副。
在外界看来，走在国内前列的河南动物考古建立这样一个标本库，是个非常好的创意，但对动物考古人来说，这是必须做的一件事。一方面，不断出现在各地遗址中的动物骨骼需要整理归类，方便研究;另一方面，一个动物标本库的存在，有着非常大的生物学上的意义。“从生物学上说，土猪跟饲养猪在骨骼上是差异很大的，DNA序列虽然可以保存遗传信息，但是形态信息无法保存，动物考古标本库完成的就是对于形态信息的保存，对于后世的研究也非常有价值。”侯彦峰认为，现在建立这个标本库正逢其时，因为真正的土狗、土猪已经在减少，这个时间节点过去之后，再想找到理想的标本可能就变得很困难。
标本库建立起来了，还要方便地给人服务。目前，动物考古实验室正在对库存所有现生动物标本和重要的古代动物标本进行三维扫描，建立动物考古学标本数据库。“这是国家文物局支持的一个项目，这个数据库建成后，不仅可以方便其他的考古同行用来比对，也可以方便从事生物、形态、比较解剖学甚至做科普的，都可以从这个数据库里获得素材。目前，我们已经完成了七八十种动物的扫描。”侯彦峰说。
链接
跟人类最近的六种动物，你应该知道这些
人和动物相处的历史已有600万年了，马、牛、羊、猪、狗和鸡是中国古代的六种主要家养动物。
狗：中国已知最早出现的家养动物是狗。狗是由狼驯化而来的，在距今10000年左右的河北省徐水县南庄头遗址出土了一块狗的左下颌骨，它的下颌缘与狼不同。在距今大约9000年前的河南省舞阳县贾湖遗址中，有11条狗被分别埋葬在居住地和墓地里，显示出当时的人和狗有一种特殊的关系。
猪：家猪是由野猪驯化而来的，目前所知的中国最早的家猪出自贾湖遗址。数千年间，中国众多遗址中常常发现大量随葬的猪下颌，它们被用作某种祭祀。
羊：迄今为止可以确认的中国最早的绵羊出现在距今5600年至5000年前的甘肃和青海一带。在距今5000年至4000年左右的黄河中上游地区的多个遗址中，也发现了绵羊的骨骼。
牛：迄今为止国内最早发现的黄牛位于5000多年前的甘肃地区。在距今4500年到4000年左右的河南省柘城县山台寺遗址中，曾发现9头黄牛被集中埋葬，研究发现其食用的是小米、秸秆等。
马：迄今为止中国最早的家马发现在距今4000年至3600年左右的甘肃地区，多处遗址发现马骨;在黄河中下游地区，家马出现于属于商代晚期的安阳殷墟中，那里发现多座车马坑。
鸡：现在可以证明中国最早的家鸡发现于距今约3300年的河南省安阳市殷墟遗址。现在只有两条证据，一是骨骼形态的观察结果，二是甲骨文中已经把“鸡”和“雉”这两个字分开了。
