古民族植物学

古代植物遺物の研究は、考古学的遺跡で乾燥したり水浸しになったりした物質に偶然遭遇したことをきっかけに、19 世紀に始まりました。ヨーロッパでは、植物マクロ化石の最初の分析は、植物学者の C. Kunth (1826) ^{[ 4 ]}がエジプトの墓から出土した乾燥した遺物に対して、また O. Heer (1866) ^{[ 5 ]}がスイスの湖畔の村から出土した水浸しの標本に対して行いました。その後、考古学的植物遺物は注目を集めるようになり、20 世紀半ばまでヨーロッパのさまざまな国で定期的に研究され続けました。北米では、植物遺物の最初の分析はやや遅れて行われ、この種の考古学的証拠に対する関心は、1930 年代に Gilmore (1931) ^{[ 6 ]}と Jones (1936) ^{[ 7 ]}がアメリカ南西部の岩陰遺跡から出土した乾燥した物質を分析するまで、同じようなものはありませんでした。ヨーロッパと北アメリカの両方で行われたこれらの初期の研究はすべて、回収された分類群のリストを作成するために、植物の残骸の単純な識別に主に焦点を当てていました。^{[ 1 ] [ 2 ]}

1950年代から1960年代にかけて、古民族植物学は考古学研究の分野として大きな認知を得るようになりました。そのきっかけとなったのは、イギリスのスター・カー遺跡の発掘調査結果の発表と、近東の遺跡からの植物遺物の回収という2つの重要な出来事です。どちらも、植物遺物の研究が考古学界に貢献する可能性を示し、考古学界にその重要性を確信させました。前者は遺跡の考古学的解釈に不可欠な詳細な古環境復元図を作成し、後者は植物の栽培化の最初の証拠をもたらし、考古学的記録のより完全な理解を可能にしました。その後、植物遺物の回収と分析は考古学的調査の一部としてより注目されるようになりました。^{[ 1 ]} 1968年には、国際古民族植物学作業グループ（IWGP）が設立されました。^{[ 8 ]}

プロセス考古学の台頭に伴い、古民族植物学の分野は著しく発展し始めた。1970年代に浮選法と呼ばれる新しい回収方法が導入されたことで、考古学者はあらゆる種類の遺跡で植物マクロ化石を体系的に探索できるようになった。その結果、炭化・鉱物化した植物遺骸が考古学的文脈から容易に回収されるようになり、考古植物学研究のための資料が急増した。科学的分析への重視の高まりは、植物珪酸体（1970年代）やデンプン（1980年代）といった植物微化石の研究への関心も再び高め、さらに1990年代の計算技術の進歩は、定量分析ツールとしてソフトウェアプログラムの応用を容易にした。 1980年代と1990年代には、古民族植物学に関するいくつかの重要な著作が出版され^{[ 9 ] [ 10 ] [ 3 ] [ 11 ] [ 12 ]} 、この学問分野の確固たる理論的枠組みが示されました。そして最後に、1990年代のポストプロセス考古学の普及により、古民族植物学者が取り組む研究テーマの範囲が広がり、例えば「食に関連するジェンダー役割」などが挙げられます^{[ 1 ] [ 2 ] 。}

古民族植物学は、常に進化している学問分野です。1990年代以降、この分野では、考古学的記録における植物群集の形成に関わるプロセスについての理解を深め、それに応じて分析的および方法論的アプローチを洗練させてきました。例えば、現在の研究は、過去の植物経済の全体像を把握するためにさまざまな調査手法を活用するなど、学際的なものになっています。また、植物遺物の記憶特性や感覚特性に関連した潜在的な利用など、古代の人間と植物の相互作用に関する新しいトピックを探求する研究も続いています。^{[ 1 ] [ 2 ]} 2000年代には、安定同位体分析の改善と考古学への応用に伴い、植物遺物への関心が高まりました。これには、農業労働の強度、回復力、長期的な社会経済的変化を明らかにする可能性が含まれます。^{[ 13 ]}

考古植物学は最近までオーストラリアでは広く利用されていませんでした。2018年に西オーストラリアのリトルサンディ砂漠にあるカルナトゥクル遺跡の調査で、アカシアやその他の植物の分析により、約5万年にわたる継続的な人間の居住の証拠が示されました。 ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

一般的に、考古学的遺跡から植物マクロ化石を回収するために使用できるサンプリング方法には、4つの異なるタイプがあります。^{[ 1 ] [ 32 ]}

• 完全網羅サンプリング：すべてのコンテキストと機能から少なくとも1つのサンプルを取得すること
• 判断サンプリング：炉跡など、古代植物の遺物が得られる可能性が最も高い地域や特徴のみをサンプリングする。
• ランダムサンプリング：無作為にサンプルを採取する方法で、任意に採取するか、グリッドシステムを用いて採取する。
• 系統的サンプリング：発掘中に一定の間隔でサンプルを採取すること。

各サンプリング方法にはそれぞれ長所と短所があり、そのため古民族植物学者は1つの遺跡で複数のサンプリング方法を実施することがあります。一般的には、可能な限り系統的サンプリングまたは全範囲サンプリングが推奨されます。しかし、発掘の実際的な問題や調査対象の遺跡の種類によっては、その使用が制限される場合があり、判断サンプリングが行われることが多くなります。^{[ 1 ] [ 32 ]}

サンプリング方法以外にも、採取できるサンプルの種類があり、標準的な推奨サンプルサイズは、乾燥地では約20L、湛​​水地では1～5Lです。^{[ 1 ] [ 32 ]}

• ポイント/スポットサンプル：特定の場所からのみ採取された堆積物で構成される。
• ピンチサンプル：土壌全体から採取した少量の堆積物を1つの袋にまとめたものです。
• 柱状試料：意図的に掘削せずに残された堆積物の柱状構造の異なる地層から採取された堆積物で構成される。

これらの異なるタイプのサンプルは、それぞれ異なる研究目的に役立ちます。たとえば、ポイント/スポットサンプルは食品関連活動の空間的差異を明らかにすることができ、ピンチサンプルは特定のコンテキストに関連するすべての活動を代表するものであり、カラムサンプルは時間の変化や変動を示すことができます。^{[ 1 ] [ 32 ]}

微化石遺物（すなわち、花粉、植物珪酸体、デンプン）の回収に使用されるサンプリング方法とサンプルの種類は、わずかな違いはあるものの、上記で概説した方法とほぼ同じです。まず、必要なサンプルサイズははるかに小さく、各タイプの微化石分析につき約50g（大さじ数杯）の堆積物です。次に、石器や陶器などの遺物も微化石のサンプリングに使用できます。そして3つ目に、遺跡内および周辺の未発掘区域からの対照サンプルは、分析目的で常に収集する必要があります。^{[ 32 ] [ 1 ]}

堆積物試料の処理には、いくつかの異なる手法が存在する。古民族植物学者がどの手法を選択するかは、回収が期待される植物の大型遺物の種類によって完全に決まる。

• 乾式ふるい分けでは、堆積物サンプルを通常 5～0.5 mm のふるいの列に通します 。この処理技術は、水を使用するとこの種の大型化石が弱くなったり損傷したり、分解が促進されたりする可能性があるため、乾燥した植物遺骸を回収する手段としてよく用いられます。^{[ 1 ] [ 31 ] [ 33 ]}
• 湿式ふるい分けは、水浸しの状況で最もよく使用されます。乾式ふるい分けと同じ基本原理に従いますが、ふるいのネストに注がれた堆積物に水を優しく噴霧して、堆積物を砕いてさまざまなメッシュサイズを通過するのを助けます。^{[ 1 ] [ 33 ] [ 34 ]}

• ウォッシュオーバー法は、水浸しの試料を処理する効果的な方法として英国で開発されました。沈殿物を水を入れたバケツに注ぎ、手で優しくかき混ぜます。沈殿物が十分に砕け、有機物が懸濁したら、底に沈んだ重い無機物を除いて、バケツの中身すべてを300μmのメッシュの上に注意深く注ぎ出します。次にバケツを空にし、有機物をメッシュからバケツに注意深く洗い流します。さらに水を加え、中身を再びふるいの網を通して注ぎ出します。^{[ 33 ]}

• 浮選は、炭化した植物遺骸の回収に用いられる最も一般的な処理技術です。この方法は、水の浮力を利用して、炭化した有機物と堆積物マトリックスを分離します。堆積物サンプルを攪拌した水にゆっくりと加えると、堆積物中の石、砂、貝殻などの重い物質は底に沈み（重質画分または重質残渣）、密度の低い炭化した有機物は表面に浮上します（軽質画分または浮遊物）。この浮遊物は、すくい取るか、細かいメッシュのふるい（通常約300μm）に注ぎ込むことができます。重質画分と軽質画分は、考古学的遺骸の有無を調べる前に乾燥させます。植物の大型化石は主に軽質画分に含まれていますが、豆類や鉱物化したブドウの胚乳など、密度の高い標本が重質画分に見られることもあります。そのため、すべての植物物質を抽出するには、各画分を選別する必要があります。顕微鏡は軽い画分の選別を補助するために使用され、重い画分は肉眼で選別されます。浮選は、バケツを使用して手動で行うことも、ポンプを使用して一連のタンクを通して水を循環させる機械補助によって行うこともできます。小規模な手動浮選は、実験室で水浸しのサンプルにも使用できます。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 33 ]}

微細植物遺物（すなわち、花粉、植物珪酸体、デンプン）は、堆積物マトリックスから標本を抽出するために全く異なる処理手順を必要とします。これらの手順は、さまざまな化学溶液を使用するため非常に高価になる可能性があり、常に実験室で行われます。^{[ 1 ]}

植物マクロ化石は、低倍率の実体顕微鏡で分析されます。大きさ、形状、表面装飾などの様々な標本の形態的特徴を、種子図鑑などの同定文献に掲載されている現代の植物標本の画像や、参照コレクションにある実際の現代の植物標本と比較し、同定を行います。マクロ化石の種類と保存状態に基づいて、主に科、属、種といった様々な分類レベルで同定が行われます。これらの分類レベルは、同定の特異性の程度が異なります。科は類似したタイプの植物の大きなグループで構成され、属は各科内でより近縁な植物の小さなグループを構成し、種は各属内の異なる個々の植物で構成されます。しかし、保存状態が悪い場合は、「ナッツの殻」や「穀物」などのより広い識別カテゴリーを作成する必要があるかもしれないが、保存状態が非常に良い場合や、走査型電子顕微鏡（SEM）や形態計測分析などの分析技術を適用することで、亜種や品種レベルまでさらに正確な識別が可能になるかもしれない^{[ 1 ] [ 31 ] [ 35 ]。}

乾燥して水浸しになった大型化石は、保存方法が遺物に直接影響を与えないため、現代の植物材料と非常によく似た外観をしていることが多い。その結果、葯や翼などの壊れやすい種子の特徴、場合によっては色も保存されるため、この材料を非常に正確に識別することができる。しかし、植物遺物の炭化に伴う高温は、植物大型化石の特徴を損傷または失わせることがある。そのため、炭化した植物材料の分析には、多くの場合、いくつかの科または属レベルの識別といくつかの標本カテゴリーが含まれる。鉱物化した植物大型化石は、堆積条件と置換鉱物の種類に応じて、詳細なコピーから粗い鋳型まで、保存状態が様々である。このタイプの大型化石は、訓練されていない目には石と間違えやすい。^{[ 18 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 26 ]}

微細植物遺骸の同定には同じ原理が適用されるが、透過照明または偏光照明を備えた高倍率（高倍率）顕微鏡が必要となる。デンプンおよび植物珪酸体の同定も、比較のための現在の参照資料の状態と標本の形態のかなりの重複に基づき、分類学的特異性に関して制限を受ける。^{[ 1 ] [ 35 ] [ 36 ]}

同定後、古民族植物学者は各サンプルで回収されたすべての植物マクロ化石の絶対数を提供する。これらの数は生の分析データを構成し、適用される可能性のあるさらなる定量的方法の基礎となる。^{[ 37 ]}当初、古民族植物学の研究は主に考古学的遺跡の植物遺物の定性的評価（存在と不在）を伴っていたが、その後すぐに単純な統計的方法（非多変量）の適用が続いた。^{[ 1 ] [ 37 ]}しかし、より複雑な統計（多変量）の使用は、より最近の発展である。一般に、単純な統計は空間と時間にわたる標本値に関する観察を可能にするが、^{[ 37 ] [ 1 ]}より複雑な統計は集合内のパターンの認識と大規模なデータセットの提示を容易にする。^{[ 1 ] [ 38 ]}さまざまな統計的手法の適用は、利用可能な資料の量に依存する。複雑な統計分析では、多数の標本（通常、この種の定量分析に関わる各サンプルから約150個）を回収する必要があるのに対し、単純な統計分析は回収された標本の数に関係なく適用できる。ただし、標本の数が多いほど、結果の有効性が高まることは言うまでもない。

微細植物遺体の定量化は、サンプル中に通常存在する微細植物標本の数が多いため、大型植物遺体の定量化とは若干異なります。そのため、微細植物遺体の定量化では、絶対的な分類群数ではなく、相対的/百分率の出現合計が通常使用されます。^{[ 1 ] [ 36 ]}