La période préhistorique et le premier peuplement de l'île de Kos s'étendent de la préhistoire jusqu'au XIe siècle avant J.-C., lorsque la tribu grecque des Doriens est arrivée sur l'île. Les premiers habitants de Kos venaient probablement de l'âge de pierre inférieur et vivaient de chasse et de cueillette. La civilisation la plus ancienne, la civilisation mycénienne, s'est développée sur Kos à l'âge du bronze et, au XIe siècle, l'île a été colonisée par les Doriens, qui ont apporté une forte influence grecque à la culture locale.
Les premières traces de peuplement sur l'île de Kos remontent à la période néolithique (âge de la pierre le plus récent), soit environ 6 000 à 3 000 ans avant notre ère. Ces premiers colons étaient probablement des chasseurs et des cueilleurs qui ont progressivement commencé à développer l'agriculture. Des découvertes archéologiques sous forme d'outils en pierre et de poteries attestent de leur présence et de leur vie.
Cependant, les preuves archéologiques limitées des périodes les plus anciennes rendent difficile l'identification des « premiers » habitants de Kos. Certains historiens suggèrent que l'île a pu être habitée dès le paléolithique (premier âge de la pierre), mais il n'existe aucune preuve directe de cette hypothèse.
À l'âge du bronze, vers le troisième millénaire avant J.-C., les premiers établissements organisés apparaissent sur Kos, témoignant du développement de l'agriculture et du commerce.
L'île a été influencée à cette époque par l'arrivée des Mycéniens, qui ont été parmi les premières grandes civilisations de la mer Égée et qui ont apporté avec eux une technologie avancée et des connaissances architecturales. Les Mycéniens ont laissé sur l'île des traces archéologiques qui témoignent de leur présence et de leur influence. La période mycénienne à Kos se reflète dans la construction d'établissements fortifiés et de chambres funéraires, qui témoignent d'une société hiérarchisée.
Au cours de cette période, Kos est devenue un important centre commercial et culturel, grâce à sa situation stratégique entre la Grèce continentale et l'Asie mineure.
Au XIe siècle avant J.-C., l'île a été colonisée par les Doriens, une tribu grecque qui a apporté ses propres traditions culturelles et religieuses. Les Doriens ont fondé plusieurs colonies sur l'île et leur arrivée a marqué le début de la période grecque classique à Kos. Les Doriens ont eu une grande influence sur l'île et leur présence a façonné la culture et l'histoire de Kos au cours des siècles suivants.
Les Doriens ont fondé la ville de Kos et ont intégré l'île dans l'hexapole dorienne. L'agriculture, en particulier la viticulture et l'oléiculture, s'est développée de manière significative.
La première colonisation grecque de l'île, historiquement documentée, date donc de la colonisation dorienne.
Plusieurs sites archéologiques et artefacts de la période préhistorique, en particulier de l'âge du bronze, ont été préservés sur l'île de Kos. Les sites archéologiques de la période néolithique sont moins nombreux, mais il existe des traces de peuplement.
Le site d'Aspri Petra : Ce site préhistorique est situé dans la grotte d'Aspri Petra près de la ville de Kefalos. Des outils et des poteries de la période néolithique y ont été découverts, ce qui laisse supposer que la grotte était habitée à cette époque.
Âge du bronze et culture mycénienne : Certaines chambres funéraires mycéniennes et d'autres objets, découverts en divers endroits de l'île, datent également de l'âge du bronze.
Les ruines d'Astypalaia : Il s'agit de l'un des principaux établissements doriens de l'île de Kos, fondé par les Doriens après leur arrivée sur l'île au XIe siècle av. J.-C. Astypalaia était située près de l'actuelle ville de Kefalos.
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