Los grupos humanos han ocupado la cueva de Ekain durante un largo período de tiempo y dejaron numerosos vestigios de esa residencia en el yacimiento arqueológico que se encuentra en el espacio más luminoso de la cueva.
Andoni Albizuri y Rafael Rezabal, miembros del Grupo Cultural Antxieta, descubrieron las figuras realizadas en el fondo de la cueva de Ekain en 1969. El yacimiento arqueológico fue excavado en seis campañas efectuadas entre 1969 y 1975, bajo la dirección de los investigadores Don José Miguel Barandiaran y Jesús Altuna. En aquel momento, parte del yacimiento se dejo sin excavar, hasta que en 2008 Jesús Altuna y su equipo han retomado los trabajos.
A lo largo de esas seis campañas se identificaron doce niveles de ocupación en la cueva de Ekain, los dos primeros estratos, identificados con los números XII y XI, resultaron totalmente estériles, en ellos no se han encontrado restos arqueológicos ni paleontológicos.
Los primeros huesos y restos de origen humano aparecieron en el nivel estratigráfico X, predominan los restos del oso cavernario, los elementos de la industria humana aparecieron en la parte superior del nivel y muestran características del período Chatelperroniense (36.000-30.000 BP). Las dataciones de radiocarbono arrojan fechas anteriores a 30.600 BP para la ocupación.
En el nivel IX sigue predominando el oso cavernario, junto con algunas piezas del período Aurignaciense (33.000-18.000 BP). Teniendo en cuenta el estado de los restos de animales ungulados en este nivel, parece que la mayoría fueron trasladados a la cueva por animales carnívoros, puesto que los humanos rompen más los huesos para poder sacar el tuétano.
Los osos cavernarios desaparecen del yacimiento en el nivel VIII, predominando ahora los restos del sarrio y del ciervo, el radiocarbono sitúa este nivel alrededor de 20.900 BP (período Aurignaciense).
Los estratos VII y VI pertenecen al Magdaleniense (17.000-11.000 BP), ahora es cuando el ser humano empieza a predominar en Ekain, se ha hallado abundante industria, también pertenece a esta época el arte rupestre hallado en la parte más oscura de la cueva.
El nivel VII corresponde al Magdaleniense Inferior típico cantábrico, se sitúa en torno a 16.500 BP-15.500 BP, este estrato empieza en un período húmedo y templado y acaba en una época fría. Los hogares se han hallado en la parte más luminosa y amplia de la cueva y los restos de los animales y los instrumentos humanos óseos y líticos aparecen a su alrededor.
La industria lítica de este nivel es casi exclusivamente de sílex, el alto porcentaje de piezas retocadas denota que la mayor parte del trabajo de ese sílex se hace fuera de la cueva, es una industria de pequeño tamaño y muestra gran nivel de especialización, parecen restos de un grupo cazador y nómada, puede que Ekain fuera un asentamiento temporal.
Los habitantes de Ekain se especializaron en la caza del ciervo durante esta época, es más, atendiendo a los restos óseos, cazaban cervatillos y hembras recién paridas, tal vez porque requería menos esfuerzo, y los cervatillos nacen a finales de primavera, parece que los humanos llegaban a nuestro entorno en esa época.
La última pieza artística encontrada en Ekain, un contorno recortado trabajado para darle el aspecto de un ave hallado en 2009, una ejemplo arte mueble, se sitúa en estos estratos pertenecientes al Magdaleniense.
La industria del nivel VI pertenece al Magdaleniense Superior-Final, un período de clima muy frío con datación de 12.050 BP. Parece que a causa del enfriamiento se produjo un descenso del brezo en el entorno de Ekain, una planta básica en la alimentación de los ciervos y en esta época los restos de ciervo también caen de forma drástica, tal vez por eso los humanos empezaron a cazar cabras monteses en las laderas rocosas de los montes.
También se puede apreciar otro cambio, ahora traen a la mayoría de los animales ya despiezados a Ekain, tal vez porque los cazaderos se encontraban más alejados que en épocas anteriores.
Aunque se trata de un estrato muy fino, es muy rico en industria ósea y lítica, los hogares se encuentran en zonas más profundas del yacimiento y las herramientas a su alrededor, la industria ósea sobrepasa a la lítica. La industria lítica es enteramente de sílex, no se trabaja en la cueva, pero el instrumental hallado denota una ocupación más estable, las piezas se reutilizan, y al contrario que en el estrato anterior, se nota un mayor equilibrio entre el instrumental “doméstico” y el “armamento”.
La pieza de arte mueble conocida como la plaqueta de Ekain también apareció en este nivel estratigráfico, en una placa de arenisca se pueden ver figuras grabadas de varios animales y estructuras.
Los niveles superiores son más recientes, los estratos V, IV y III corresponden al Aziliense (11.000-8.000 BP), en esta época continúan los usos culturales del Magdaleniense Superior, pero el clima y las condiciones de vida de los humanos cambian notablemente, al llegar un período cálido, varió notablemente el uso que le daban los humanos a la cueva de Ekain.
El nivel II es del Mesolítico (8.500-4.500 BP), los grupos humanos se están encaminando hacia el Neolítico, a una forma de vida basada en la agricultura y la ganadería, hasta que en un momento dado abandonaron la cueva de Ekain.
En el nivel I tenemos restos de la historia de la cueva hasta prácticamente nuestros días, muy poco interesantes desde el punto de vista de la arqueología.
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