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Luca Fiorenza

• Very little is known about the occlusal wear pattern in the Neanderthal posterior dentition. Usually dental wear is closely related to the physical properties of the ingested food, and consequently can be used to obtain information about diet. Neanderthal dietary reconstructions have been mostly based on the analysis of accompanying faunal remains and isotopic signatures of bones and tooth enamel, suggesting that they exploited larger portions of animal proteins from large and medium-sized herbivores. Probably these studies may do not reflect the bulk diet, tending to underestimate plant consumption and to overestimate meat consumption. In the present work the occlusal wear pattern of maxillary molars of Homo neanderthalensis (N=19) and early Homo sapiens (N=12)have been analyzed, applying non-destructive methods based on virtual three-dimensional polygonal models generated from surface scanning of dental casts. The sample groups occupied different geographical areas at different chronological times. The 3D digital tooth models were analyzed using the “Occlusal Fingerprint Analysis” (OFA) method (Kullmer et al. 2009), describing and quantifying the occlusal wear pattern derived from two wear facet angles (dip and dip direction), wear facet area and occlusal relief index (ORI). The OFA method provides information about the dynamics of the occlusal relationships and their function, permitting the reconstruction of the mandibular movements responsible for the contacts created during the chewing cycle. Since jaw movements and diet are closely related, the results obtained, can be used to interpret the diet of the two Pleistocene hominin species. In order to evaluate how dietary differences influence the occlusal wear pattern, upper molars of modern hunter-gatherers (N=42) with known diet and different dietary habits, have been included in the sample and compared with those of Neanderthals and early Homo sapiens. Results show that within the modern hunter-gatherers sample, the occlusal wear pattern of carnivorous populations differs from those who relied on a mixed-diet. In particular, the study of relative facet areas clearly distinguish meat-eaters from mixed-diet hunter-gatherers, while ORI results and wear facet inclinations (dip angle) seem to reflect directly the abrasiveness of the diet, including the influence of exogenous materials during food preparation. The Neanderthal occlusal wear pattern is characterized by an ecogeographic variation, suggesting the exploitation of different food resources. In particular Neanderthals who inhabited relatively warm environments of southern Europe and the Near East exhibit an occlusal wear pattern different from those of meat-eaters hunter-gatherers from tempered and cooler regions, displaying some features similar to those of Bushmen. These results suggest the exploitation of a broad variety of food sources. The analysis of the occlusal wear pattern in Neanderthals and early Homo sapiens who inhabited Europe during the cooler Oxygen Isotope Stage 3 (OIS3) shows many similarities between the two hominid species. These results indicate the exploitation of similar and low-diversified food sources, based mostly on the consumption of animal proteins, as suggested through the clear similarities with the wear patterns found in modern meat-eaters hunter-gatherers. In both studied groups, Neanderthals and early Homo sapiens the occlusal wear pattern is characterized by high ORI and dip angle values, suggesting the intake of a low-abrasive diet, probably due to the absence of sophisticated food preparation techniques introducing external silica grains, e.g. from soil (grinding of seeds) or plant cells, as those, seen in modern hunter-gatherer populations. The analysis of the occlusal fingerprints in Neanderthal and early European Homo sapiens upper molars suggests that both species followed very similar adaptive dietary strategies, based on a distinctive versatility and flexibility in the daily diet, depending on availability of resources according to environmental circumstances.
• Die Neandertaler (Homo neanderthalensis) lebten in Westeurasien zwischen 200.000 bis 30.000 Jahren vor unserer Zeit. Im späten Pleistozän. Sie bewohnten unterschiedliche Lebensräume die von klimatischen Veränderungen geprägt waren. Viele Untersuchungen haben sich mit der Nahrungsgrundlage der Neandertaler befasst und es wurde oft diskutiert, ob die Neandertaler eher Aasfresser oder aktive Jäger waren. Die Analyse der Begleitfaunen an den Fundstellen der gefundenen Steinwerkzeuge und die Isotopenzusammensetzung von Knochen und Zähnen, haben zu der Hypothese geführt, dass die Neanderthaler tatsächlich aktive Jäger waren. Sie haben sich wahrscheinlich vorwiegend von tierischen Proteinen von großen bis mittelgroßen Pflanzenfressern ernährt. Das Erscheinen von Homo sapiens in Europa während des Sauerstoffisotopenstadiums 3 (OIS3) hat wahrscheinlich infolge der Lebensraumveränderungen einen starken Konkurrenzkampf um die knappen Fleischressourcen zwischen den Neandertalern und Homo sapiens ausgelöst. Eine höherentwickelte Werkzeugtechnologie in Verbindung mit komplexeren Sozialstrukturen und einer guten Ausnutzung abwechslungsreicherer Nahrungsquellen (inklusive pflanzlicher Nahrung, Kleinsäuger und anderer Tiere) hat vermutlich den Bevölkerungszuwachs der frühen Homo sapiens Populationen in Europa gefördert. Diese wiederum haben im Laufe der Zeit die Neandertaler Populationen in Europa (zusehend) ersetzt. Die Möglichkeiten der detaillierten Nahrungsrekonstruktion sind sehr begrenzt. Typischerweise sind Knochen besser fossil erhaltben als pflanzliche Überreste. Dies lässt den Eindruck entstehen, dass Fleisch die Hauptnahrung gewesen ist, denn an den Neandertaler Fundorten wurden z.T. größere Mengen von Knochenresten gefunden, die z.B. Bearbeitungsspuren zeigen. Deshalb ist es durchaus möglich, dass Untersuchungen eher dazu neigen, den Konsum tierischer Nahrung über zu bewerten und den Konsum pflanzlicher Nahrung zu unterschätzen. Isotopenanalysen von Knochenkollagen (das weitgehend aus Proteinen besteht) zeigen, dass tierische Proteine konsumiert wurden, aber die Ergebnisse lassen nicht direkt den Schluss zu, dass dies der Hauptbestandteil der Nahrung war. Da tierische Nahrungsquellen sehr proteinreich sind, ist tierische Nahrung durch das Knochenkollagen überrepräsentiert, während der Anteil von Proteinen aus pflanzlicher Nahrung geringer ist, und deshalb ist die Menge pflanzlicher Kost nur schwer abzuschätzen.. Neue Untersuchungen aus Neandertaler Fundregionen in Südeuropa und dem Nahen Osten zur sogenannten „Microwear―, den Mikrospuren der Zahnabnutzung zeigen, dass die Neandertaler unterschiedliche Nahrung verwertet haben; inklusive Pflanzenmaterial und Meerestiere. Dies steht nun im Widerspruch zu den Ergebnissen, die man von den tierischen Überresten und aus den Isotopenanalysen gewonnen hat. In der vorliegenden Untersuchung wurden nun erstmals die okklusalen Abnutzungsmuster von Oberkieferbackenzähnen von Neandertalern und frühen Homo sapiens analysiert, die aus unterschiedlichen geografischen Gebieten und aus unterschiedlichen Zeiträumen stammen. Hierfür wurde eine zerstörungsfreie Methode angewendet, die auf der digitalen Analyse von dreidimensionalen virtuellen Zahnmodellen basiert. Die Computermodelle wurden mit daten aus Oberflächenscans von Zahnabgüssen rekonstruiert. .....