Livelihoods, land use, and population in pre-colonial sub-Saharan Africa: Advances in the quantification of human-environment interactions over archaeological time-scales

Les societes humaines modernes et anciennes sont integrees dans les environnements dans lesquels elles vivent, et toutes deux influencent et sont influencees par leur env,- ronnement. Le degre auquel cette influence se produit depend de plusieurs facteurs complexes et interdependants definis par les moyens de subsistance d'une soaete. Cependant, notre comprehension actuelle de la facon dont les humains ont contribue aux changements environnementaux a l'echelle preindustrielle est au mieux tenue et sujette a de grandes lacunes dans les donnees geographiques, des enregistrements de substitution contradictoires et des scenarios de modelisation hypothetiques. Cette recherche detaille une nouvelle methode d'utilisation des archives archeologiques pour decrypter les manieres dont les societes du passe se sont adaptees aux differentes condi¬tions environnementales et comment elles ont consciemment ou inconsciemment modele leur environnement. Plus precisement, les objectifs de ce projet etaient de creer une synthese de donnees et de developper de nouvelles methodes pouvant etre utilisees pour quantifier l'utilisation des terres et l'influence de l'environnement en Afrique subsaharienne. La passage de la chasse e. de la cueillette a l'agriculture et a la metallurgie en Afrique subsaharienne a fondamentalement modifie la relation entre l'homme e. sou envuon- nement. Cela pourrai, avoir des consequences considerables sur le climat regional e, l'hydrologie, ce qui pourrai, avoir des effets de retroaction sur les populations humâmes. Bien que des correla.ions avec des ensembles de donnees paleoenvironnemen.ales aient ete tentees dans d'autres etudes, il existe encore beaucoup de debats sur les fac¬teurs en cause e. sur la mesure dans laquelle les humains peuvent avoir influence leur propre environnemen,. La recherche sur ee suie, presente plusieurs defis en mat.ere de donnees qui son, traites par notre methode, et les resuhats son. concus pour etre utilises dans les futures etudes de modelisation. Afin d'atteindre les objectifs, j'ai rassemble une base de donnees de jeux de donnees archeologiques publies, comprenant des donnees archeobotaniques, fauniques, me¬tallurgiques et radiocarbonc. Au chapitre 2, j'ai examine comment les scientifiques divisent les societes preindustrielles en Afrique subsaharienne en fonction de leur organisation de subsistance et de leur organisation socioeconomiquc. J ai egalement quantifie l'utilisation anterieure des terres par habitant sur la base d'estimations des moyens de subsistance et des pourcentages de regime. La classification est basee sur une large synthese d'observations archeologiques, archeobotaniques et ethnogra¬phiques publiees et illustre les differents degres d'utilisation de la terre utilises par differents groupes a differents moments, par exemple fourrage sauvage, betail, marai¬chage ou cereales ou metallurgie du fer. Au chapitre 3, j'ai cree une serie chronologique de cartes (un atlas) montrant la repartition des categories de moyens d'existence dans les limites geographiques de l'Afrique occidentale. Dans l'atlas, la trajectoire irreguliere et souvent non lineaire du changement d'utilisation de la terre dans la prehistoire est mise en evidence et ces cartes fournissent une base essentielle pour la modelisation quantitative des interactions homme-environnement. J'ai ensuite examine au cha¬pitre 4 les tendances demographiques associees aux changements de la production alimentaire en Afrique occidentale et centrale au cours des 10 000 dernieres annees en utilisant les distributions de probabilite des datations archeologiques du radiocarbone comme indicateur du changement demographique. )'ai ensuite compare cela a une quantification de l'utilisation des terres basee sur les categories cartographiees. Cette etude a demontre la possibilite d'utiliser des combinaisons caracteristiques de regime, technologie, culture, subsistance et urbanisation pour quantifier l'utilisation anterieure des terres, creant ainsi une methodologie de comparaison et de contraste pour les societes prehistoriques ayant un impact ecologique quantitatif. L'atlas est la premiere visualisation temporelle des developpements agricoles en Afrique de l'Ouest et a clarifie notre comprehension de la progression geographique et temporelle des pratiques d'utilisation des terres dans la region. La principale conclusion de cette etude est que l'innovation dans la production alimentaire a ete l'un des principaux moteurs de la croissance demographique dans la region. La combinaison de la croissance rapide de la population et des pratiques pastorales et agricoles extensives aurait pu contribuer aux changements environnementaux a la fin de l'IIoloccne. Cette etude represente un premier pas dans une nouvelle technique de conceptualisation de la distribution des moyens de subsistance, de la cartographie de l'utilisation des sols pour la modelisation et la quantification de l'interaction homme-environnement. -- Both modern and past human societies are integrated into the environments in which they live, and both influence and are influenced by their surroundings. The degree to which this influence occurs depends on a number of complex and interdependent factors defined by a society's livelihood. Ilowever, our current understanding of how humans have contributed to environmental change at the pre-industrial scale is at best tenuous and subject to large gaps in geographie data, conflicting proxy records, and hypothetical modeling scenarios. This research details a new method of using archaeological records to decipher the ways in which societies of the past have adapted to different environmental conditions and how they have consciously or unconsciously shaped their environment. More specifically, the objectives of this project were to creatc a synthesis of data and to develop new methods that can be used to quantity land use and environmental influence in sub-Saharan Africa. The shift from foraging to farming and metallurgy in sub-Saharan Africa fundamentally altered the relationship between humans and their environment. This could have had widespread consequences for regional climate and hydrology, which in turn could have feedback effects on human populations. While correlations with palaeoenvironmental datasets have been attempted in other studies, there is still much debate as to the causative factors involved and the extent to which humans may have influenced their own environment. Research into this topic presents several data challenges which are addressed by our method, and the results are designed to be used by future modeling studies. In order to achieve the objectives, I assembled a database of published archaeological datasets, including archaeobotany, faunal, metallurgical and radiocarbon data. In Chapter 2, I examined how scientists divide pre-industrial societies in sub-Saharan Africa according to subsistence and socio-economic organization. I also quantified past per capita land use based on estimâtes of livelihoods and diet percentages. The classification is based on a broad synthesis of pubiished archaeological, archaeobotan- ical and ethnographie observations and illustrâtes the different degrees of land use intensity used by different groups at different times, e.g. wild forage, livestock, veg- etable or cereal crops, or iron metallurgy. In Chapter 3,1 created a time series of maps (an atlas) showing the distribution of livelihoocl categories within the geographical boundaries of western Africa. In the atlas, the irregular and often nonlinear trajectory of land use change in prehistory is highlighted and these maps provide an essential basis for quantitative modeling of human-environment interactions. 1 then examined in Chapter 4 the demographie trends associated with changes in food production in West and Central Africa over the last 10,000 years using the probability distributions of archaeological radiocarbon dates as an indicator of demographie change. I then compared this to a quantification of land use based on the mapped categories. This study demonstrated the possibility of using characteristic combinations of diet, technology, culture, subsistence and urbanization to quantify past land use, thus creat- ing a methodology that can be use to compare and contrast prehistoric societies with a basis in quantitative ecological impact. The atlas is the first temporal visualization of agricultural developments in West Africa and has clarified our understanding of the geographical and temporal progression of land use practices in the region. The main conclusion of this study is that innovation in food production has been one of the main drivers of population growth in the region. The combination of rapid population growth and extensive pastoral and agricultural practices could have contributed to environmental changes during the late Holocene. This study represents a first step in a new technique for conceptualizing livelihood distribution, land use mapping for modeling, and the quantification of human-environment interactions.