权宜骨器（expedient/rudimentary bone tools），即未经修理或简单修理后使用的骨质工具，是更新世至全新世早期人类行为与技术体系中的一个重要组成。但是，相对于规范骨器（formal bone tools——国内亦有学者称之为“磨制骨器”）而言，晚近地层出土的权宜骨器却因其古朴、简单的形态与制作技术而长期被学界所忽视。近日，国际权威学术期刊《Journal of Archaeological Science》发表了题为“Beyond Formal Implements: How Expedient Bone Tools Shaped Winter Survival Strategies at Shuidonggou Locality 12”的研究论文。该研究系统分析了中国北方水洞沟第12地点（SDG 12）出土的距今约10,700–10,200年的46件权宜骨器，揭示了冬季即将来临时，这些工具在占据鄂尔多斯高原的人类群体生存准备与资源加工活动中扮演的关键角色。它们不仅有助于补全史前技术系统，更能为探索人群如何在气候波动和资源压力条件下的文化适应策略提供全新的视角。
水洞沟12地点位于宁夏回族自治区银川市水洞沟遗址群的北部，地处毛乌素沙地西缘，是旧新石器过渡时期极具代表性的旷野遗址。该地点在近年的发掘中，在堆积稳定、保存良好的文化层中发现了包括细石叶石制品、骨器、动物遗骸以及用火痕迹在内的多类型文化材料，展示了遗址在更新世-全新世过渡时期的多元化生计活动。
图1 水洞沟第12地点地层
选材分析表明，46 件权宜骨器（expedient bone tools）多以普氏原羚（Procapra przewalskii）股骨为原料，特别是该部位的完整骨管（图2）；另有少量来自一些中小型食草动物的胫骨、桡骨与肋骨。这一材料选择显示，SDG 12先民对骨质工具的原料已有稳定偏好，尤其注重长骨在强度、长度和使用便利性方面的优势。
功能分析以传统的定性观察结合高精度的三维表面纹理定量分析展开，并首次在骨器功能研究中引入 Bootstrap aggregating–Flexible Discriminant Analysis（BagFDA）机器学习方法提取最具诊断性的磨损纹理特征。定性方面，研究通过宏观和共聚焦显微镜放大5-50×观察活动端的磨圆、抛光、微划痕分布与方向性，排除了这些工具曾被用于切肉和挖掘茎块植物等活动的可能性。
图2 水洞沟12地点出土的部分权宜骨器
最引人注目的发现来自定量分析。基于表面粗糙度（ISO25178）、尺度敏感度分形分析（SSFA）、纹理方向性（isotropy）和磨损沟槽（furrows）四个维度的表面纹理参数建立的BagFDA模型显示，SDG 12骨器的磨损特征在超过七成的情况下与兽皮加工的实验样本高度一致（图3）。兽皮处理是冬季准备活动的核心环节，对于制作御寒衣物、营建居住设施覆盖物或储藏食物均至关重要。SDG 12出土的大量权宜骨器在规模化的兽皮处理活动中具有明显效率优势，并非“随便用用”的临时选择，而是对易破损的小型动物薄皮更精细、更可控的专业加工方式。这类小型兽皮通常质感细腻、色彩鲜艳，可能与身份展示或个人装饰相关。此外，少部分骨器表现出与禾本科植物和木材加工相关的表面纹理特征。这些用途提示，更新世-全新世过渡阶段，占领鄂尔多斯高原的人群很可能拥有一套成熟的资源优化策略，同步进行多类资源准备，用以改善营地居住条件、储备燃料或制作简单器具，以应对即将到来的严冬。
图3 水洞沟第12地点骨器功能分析结果
本研究在方法上强调跨学科整合。表面纹理是摩擦学核心概念之一，通过量化材料表面微观几何特征，评估三维形貌并更准确地识别表面与不同材料的接触情况。在处理表面纹理参数时，BagFDA尤其适合用于推断骨器功能（图4）。该方法在各种分类任务中均能在复杂、高维数据条件下提供稳定且可靠的区分结果，同时有效应对考古材料中常见的样本量有限、来源多样和性质异质等挑战。借助更精细的分类与判别能力，BagFDA能够捕捉工具不同功能的细微差异，将定量表面纹理特征更直接地与史前行为模式关联起来，从而强化了对权宜骨器功能的解释，并凸显了它们与规范骨器在史前技术系统中的互补作用。
图4 BagFDA、传统的线性判别分析（LDA）和灵活判别分析（FDA）准确率对比
该研究为理解东亚旧新过渡期的技术体系与文化适应带来了深刻启示。首先，它强调了权宜骨器在史前日常生活中的重要地位，打破了以往对其“附属角色”的固有印象，将其纳入技术系统的核心研究范围。其次，结合机器学习的多方法框架展示了高精度分析骨器功能的可行性，为未来骨器研究的发展提供了新的方向。最后，研究揭示出人群在寒冷环境压力下的灵活应对策略，通过集中加工兽皮、植物与木材资源，使冬季生活的安全性和稳定性得以提升。这不仅丰富了对水洞沟遗址群的认识，也为构建更新世-全新世过渡期的人群行为模型提供了新的证据。未来研究会继续探讨权宜与规范骨器之间的功能互补关系，以及不同类型工具在应对气候波动过程中的动态角色。随着更多遗址材料的加入和分析方法的发展，东亚地区史前人类技术适应的整体图景有望变得更加清晰和立体。
本文数据以开源方式储存在Zenodo中（https://doi.org/10.5281/zenodo.1751857）。这是中国骨制品表面纹理功能分析的首个开源数据库。团队今后将会持续上传更多的考古与实验样本数据，以供全球骨器研究团队使用。
研究工作由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中央民族大学、宁夏回族自治区文物考古研究所和法国波尔多大学等单位联合完成，得到国家社会科学基金、国家自然科学基金和欧洲研究理事会启动资助（ERC Starting Grant）等项目资助。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士后马舒文为本文第一作者，中央民族大学张乐副教授和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张双权研究员为共同通讯作者。
