Osteologické metody ^HF(f*^A231_Holocén Hana Nohálová .1 — Vyzvedávaní a uložefií kostí a odběr vzorků: Kostry obratlovců: jíly, s p raše, štěrky v těchto horninách nečiní potíže odkrytí kostí, problém začíná v okamžiku, když chceme fosilii vyzvednout, protože kosti jsou 7 často křehké a okolní nezpevněná hornina není dostatečnou oporo pro tento případ se používá technika sádrového obalu - fosilii odkrýváme vždy shora - po částečném odkrytí vykopeme kolem hluboký zářez, který musí být hlubší než je přepokládaná tloušťka fosilie - část, která zůstane v terénu, se podhrabe tunely, kolmými k ose kostry; sloupy, které zůstanou mezi tunely se postupně ztenčují až po určitou hranici - fosilii je nutno před přiložením sádrových obalů zdokumentovat fotograficky, změřit ji a pořídit náčrt celé nálezové situace - na připravenou fosilii začněme přikládat vlhký novinový papír; na papír přikládáme vrstvu gázy namočené v sádrové kaši, nález můžeme zpevnit dřevěnými trámky nebo tyčemi na míru, které se přisádrují - po ztvrdnutí sádry podsekneme sloupky a celý blok se vyzvedne Vyzvedávaní a uložení kostí a odběr vzorků Plavení: tato technika se používá pro získání vzácných drobných fosilních obratlovců většinou se plavení provádí v terénu (u vodních toků a nádrží) a nebo tam, kde je možné napojit hadice rozměry sít jsou 50 x 40 cm a napínají se do rámů s prkének, aby se zamezilo únikům fosilií, oka sít jsou 1- pokud sediment obsahuje hrubší materiál, tak se použijí hrubší a jemnější síta, která se dají pod sebe výplav se suší buď na sítech a nebo na hrubé tkanině po vysušení se dá výplav do krabiček a označí vybírání výplavu provádíme pod binokulární lupou a pinzetou Laboratorní a archeozoologické zpracování: *0 Laboratorní zpracování: mechanické očištění kosterních pozůstatků - umývání kosterních pozůstatků ve vlažné vodě v lavóru s použitím zubních kartáčků sušení kosterních pozůstatků - sušení kostí probíhá ve standardní pokojové teplotě asi 2-3 dny rekonstrukce - lepení (Herkules, Kanagon) inventarizace-tuž Laboratorní a archeozoologické zpracování Archeozoologické zpracování: počet kostí a váha anatomická a druhová determinace věková struktura určení pohlaví tafonomické změny patologické změny metrika kostí kostěná a parohová industrie aj. (např. stranové určení kosti, fotografie, kresba) Patologické změny: • rekonstrukce životního stylu zvířat i lidí - degenerativně produktivní choroby (artróza), traumata (zlomeniny), choroby zubů (zubní kaz), aj. Zánět na distální epifýze holenní kosti koně (a-c), který postihl i karpální kůstky (d-f) a začal se rozšiřovat na proximální epifýzu nártní kosti (g - začíná se tvořit lem). Na kostech není patrná eburnace, tzn. vyhlazené lesklé plochy, které by poukazovaly na to, že byla končetina používána a tím docházelo k otírání zánětu. Pravděpodobnou příčinou mohl být vymknutý kotník. Metrika kostí: výpočet pravděpodobné kohoutkové výšky jedince určení pohlaví vývoj druhu v čase, odlišení některých druhů od sebe (např. liška obecná vs. polárni) Kostěná a parohová industrie: Izotope ové analýzy: v Stabilní izotopy: chemické prvky, které se vyznačují stejným počtem protonů a elektronů, avšak se liší v počtu neutronů u jednoho prvku může jít o směs několika izotopů, nejčastěji v počtu 1-4, např. síra je tvořena třemi izotopy: 32/16S, 33/16S a poměr stabilních izotopů se obvykle vyjadřuje jako podíl vzácnějšího, těžšího izotopu k izotopu běžnějšímu, lehčímu, např. 13C/12C nebo se zapíše zkráceně jako 613C nejčastěji se používají stabilní izotopy uhlíku (13C/12C), dusíku (15N/14N), síry (34S/32S), kyslíku (180/160) poměry stabilních izotopů se stanovují v laboratoři hmotnostním spektrometrem, který měří poměr těžkého a lehkého izotopu ve vzorku a srovnává jej s týmž poměrem u mezinárodního standardu standardem pro uhlík je mořský fosilní vápenec z Jižní Karolíny (PDB), pro dusík atmosférický vzduch (AIR), pro síru troilit z meteoritu kaňonu Diablo (CDT) a pro kyslík a vodík vídeňský standard průměrné mořské vody (SMOW) množství stabilního izotopu se zapisuje pomocí symbolu delta (6), ve kterém je množství stabilního izotopu vyjádřeno ke standardu: 6 = [(/?vzorek/^standard)" 1] x 1000%°, kde R je molárový poměr těžšího izotopu k lehčímu: R = 13C/12C H SMOWa R = 0,0001558 I C PDBb R = 0,0112372 N AIRC R = 0,0036765 0 SMOW R = 0,0020052 S CDTd R = 0,0450045 12 * 6 Nukleonové číslo (počet protonů a neutronů) Protonové číslo (=atomové číslo, počet protonů, rovno počtu elektronů) Izotope ové analýzy: v □trávy a stabilní izotopy se do organismu dostávají prostřednictvím výživy - pevné pot postupně zabudovávány do kostí a zubů mezi nej rozšířenější izotopy patří: 13C/12C, 15N/14N, 87Sr/86Sr, 180/160 a 34S/32S jejich přirozenými zdroji jsou atmosféra, voda a geologický podklad jednou z hlavních oblastí využití stabilních izotopů je rekonstrukce paleoenvironmentálních podmínek další možností využití stabilních izotopů je rekonstrukce potravy lidí a zvířat . tekutin (voda, mateřské mléko) - a jsou Izotope ové analýzy: v Stabilní izotopy užívané při rekonstrukci stravy : 13C/12C, 15N/14N poskytují informace o podobě stravy jedince (člověk i zvíře) možné aplikovat na recentní i fosilní materiál (rekonstrukce stravy historických populací) nedá se určit, zda zkoumaný jedinec večeřel 3x týdně kance a snídal ovesnou kaši stabilní izotopy pomáhají určit širší okruh potravních zdrojů (např. jaký podíl ve stravě tvořily C4 rostliny, zda ve stravě převažovaly rostlinné nebo živočišné zdroje, zda pocházely z terestrických či mořských ekosystémů) lze odlišit jedince s vegetariánskou stravou od těch, co se živili také masem pomocí stabilních izotopů lze také zjišťovat rozdíly ve složení stravy uvnitř jednotlivých populací porovnáním izotopových poměrů lze zjistit, zda a jak se lišila strava jedinců s odlišným socioekonomickým statusem dále můžeme objevit odlišnosti v podobě jídelníčků mužů a žen, případně zda se dětská strava nějak lišila od té, kterou konzumovali dospělí jedinci nebezpečí pro izotopové analýzy představují post-depoziční procesy, způsobující degradaci či znehodnocení kolagenu, což je nutné při analýze vzorků zohlednit Izotopové analýzy: Izotopy uhlíku 13C/12C: 7 zdrojem uhlíku u suchozemských ekosystémů je atmosférický C02, který se vyskytuje ve dvou formách stabilních izotopů: 12C a 13C, z nichž je pro izotopové analýzy užívána hodnota 613C uváděna v promilích (%o), a která vyjadřuje poměr izotopových hodnot 13C/12C v daném vzorku k mezinárodnímu standardu (PDB), který pochází z mořské fosílie Belemnitella americana z geologické formace Pee Dee v Jižní Karolíně: 6 13C = [(13C/12Cvzorek/13C/12CPDB) -1] x 1000%o základním využitím izotopových analýz uhlíku je rekonstrukce složení stravy býložravců nebo import nových rostlin (např. kukuřice) hodnoty 613C jsou nejčastěji negativní čísla od -30 do -10 %o konzumované rostliny lze rozdělit do tří kategorií na základě fixace atmosférického C02 během fotosyntézy: rozlišujeme C3 a C4 rostliny a tzv. CAM rostliny každá z těchto skupin dosahuje jiných hodnot 613C a tím umožňuje rozlišit nejen mezi dvěma odlišnými skupinami rostlin, ale zároveň i mezi dvěma odlišnými skupinami jejich konzumentů, neboť C3 rostliny vykazují výrazně nižší hodnoty 613C než C4 rostliny Izotope ové analýzy: v C, rostliny: využívají. Calvinův cyklus patří stromy, keře a trávy chladného klimatického oáeu, rovněž zahrnují většinu zeleniny, ječmen, pšenici a žito, (Rostliny mají^odnoty ô13CľtfTozmezí od - 21 %o do — 35iSXfo;s průměrem okolo - 27 %o ± 3 %o C,, rostliny: využívají Hatch-Slackův cyklus zahrnují především ostřice, proso, kukuřice některé bylinky, zřídka keře a většinu trav z mírných a tropických klimatických pásem, C4 rostliny mají hodnoty 613C v rozmezí od - 9 %o do - 19 %o s průměrem okolo - 13 %o ± 2 %o CAM rostliny (erassulacean acid metabolism): nejsou běžné a vyskytují se především u sukulentů, které jsou adaptovány na aridní podmínky a pravděpodobně nebyly významným zdrojem potravy pro herbivory Izotopové analýzy: v určení rozdílů mezi stravou založenou na mořských zdrojích a stravou omezující se na suchozemské organismy' mořské organismy vykazují vyšší hodnoty 613C než C3 rostliny hodnoty 613C u stravy založené na mořských organismech spadají do intervalu mezi hodnoty obou skupin suchozemských rostlin, a proto problém nastává v situaci, kde lze očekávat i přítomnost C4i C3 rostlin' poté danou metodou nelze spolehlivě stanovit sign^antnLrozdíly, a proto lze využít analýzy stabilních izotopů dusíku a poměru, vyjádřeným 615N hlavním zdrojem uhlíku mořských ekosystémů je anorganický uhlík, včetně KýseJfny uhličité a C02 dalším zdrojem uhlíku jsou organické částice jako řasy a detrit, které dosahují hodnot 613C v rozmezí od -18,5 do -22,0 %o mořské rostliny a živočichové se pohybují mezi hodnotami 613C -10 až -19 %o hodnoty nad 613C -20 %o ukazují na dominanci mořské potravy v lidské stravě, zatímco nižší na konzumaci suchozemských rostlin a živočichů sladkovodní ryby následně vykazují širokou škálu 613C hodnot mnohé studie uvádějí velmi nízké hodnoty 613C pro sladkovodní ryby, z důvodu nízkých hodnot 613C sladkovodních rostlin několik studií uvádí hodnoty sladkovodních ryb, které se podobají rybám mořským Izotope ové analýzy: Izotopy dusi'íľjb 15N/14N: ^ ' •* • • yr dusík se vyskytuje ve dvou formách stabilních izotopů: 14N a 15N, jejichž poměr v kosterních vzorcích (615N = [(15N/14Nvzorek/15N/14NA,R) -1] x 1000%o) je vyjádřen v promile (%o) a vztažen k mezinárodnímu standardu, za který je považován atmosférický dusík hodnoty 615N se pohybují v rozsahu zhruba od + 12 %o do - 8 %o v závislosti na původu přijímaného dusíku rostlinami pomocí hodnot 615N lze stanovit trofickou úroveň organismu, tj. postavení jedince v potravním řetězci obecně platí, že se hodnoty 6 15N zvyšují o 2-3 %o na každém stupni potravní pyramidy jestliže rostliny obsahují kolem 3 %o 15N, pak býložravci, kteří se jimi živí, se dostávají na 6 % a šelmy na rozpětí od + 9 do + 10 %o vyšší hodnoty 615N (mezi + 15 až + 20 %o) poukazují na konzumenty, jejichž zdrojem proteinů byly sladkovodní nebo mořské ryby, zatímco hodnoty 615N + 6 až + 12 na stravu rostlinnou (^} současný vegetarián středověký člověk mezolitický člověk (^) neolitický člověk r~\ člověk v> svrchního paleolitu ' neandertálec I | tur domácí I I prase domácí medvěd jeskynní —1-I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1- -30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 a,3C [%o] vzduch (N,,): a16N 0 % sekundární troflcká úroveň: masozravci ~ a«N 8-13%. (kolagen) primární ě masožravci J býložravci a'6N 3,3-8,4%. (kolagen) Izotope ové analýzy: v vyšší obsah 615N má mateřské mléko, kdy se vysoké hodnoty dusíku kojeného novorozence snižují z důvodu přechodu na jinou stravu a je možné stanovit dobu odstavení mláděte na základě analýzy izotopů dusíku lze stanovit výskyt některých onemocnění jako je např. osteoporóza vynesením hodnot proměnných izotopů uhlíku 613C a dusíku 615N proti sobě lze odlišit jinak těžko rozlišitelný poměr stravy založené na mořských plodech a kukuřičných produktech vyšší obsah 615N může být také způsoben hnojením polí, pálením nebo vyšším obsahem v rostlině ové analýzy: Laboratoř: Center for Applied Isotope Studies (CMS), University of Georgia - http://www.cais.uga.edu Center for Applied Isotope Studies at the University of Georgia Programs and Applications Analytical Services Facilities and Resources Personnel Welcome to The Center for Applied Isotope Studies. . - - m A multidisciplinary organization dedicated to research and d Important Information on Submitting Soils Center far Applied Isotope Studies at the University of Georgia Programs and Applications Analytical Services Facilities and Resources Personnel Publications Home CONTACT I UGA | SAS > Home > Radioisotope Analysis Radioisotope Analysis The CAIS performs the following analyses: -Radiocarbon (C-14)forAge Dating by Accelerator Mass Spectrometry -Radiocarbon (C-14)for Age Dating by Liquid Scintillation Counting -Radiocarbon (C-14) for Natural Products Authenticity Testing -Radiocarbon (C-14)forBiomass Products Testing -Tritium (H-3) Low-Level Measurement -Radon (Rn-222) in Water -Alpha or Beta Screening -Gamma Spectroscopy -Cesium-137 for Poultry and other Food Product Certifications Analytical Costs > Sample Submission Stable Isotope Analysis The CAIS performs the following analyses: 13c;12c (s'3C) Deuterium/Hydrogen (D/Hror6D) i8o;16o (618o) 15N/14N <515N) Analytical Costs > Sample Submission Form For further information contact Dr Randy Culp (706)542-6122 For further information on radiocarbon analyses, contact Dr. Doug Dvoracek (706) 542-6136 or Dr Alex Cherkinsky (706) 542-6111. For further information on all other analyses, contact Dr. John Noakes at 706 542-1395 Center for Applied Isotope Studies -120 Riverbend Rd - Athens, GA 30602 Telephone 706 542-1395 - Fax 706 542-6106 - caisjguga edu Izotopové analýzy - příklad Pohansko - Jižní předhradí 613CC0|I -21,8%o až -17,75%o, s průměrem -19,8 ± l,07%o (n = 16) 615NC0|I 4,69%o až ll,87%o, s průměrem 8,6 ± 2,34%o (n = 16) Kostice - Zadní hrud S13CC0|I -21,3%o až -19,l%o, s průměrem -20,3 ± 0,92%o (n = 6) 615NC0|I 5,9%o až 8,9%o, s průměrem 7,9 ± l,24%o (n = 6) Pohansko - Jižní předhradí Bos taurus Sus domestica C3: od - 21 %o do - 35 %o C4: od - 9 %o do - 19 %o Kostice - Zadní hrúd Ovis aries/ Capra hircus Bostaurus Sus domestica Ovis aries/ Capra hircus n 9 3 4 1 3 2 613C Mean (%o) -19,7 -19,9 -21,0 -20,1 -21,0 la (%o) 1,1 1,6 0,2 0,9 0,3 Min (%o) -21,8 -21,03 -19,74 -20,8 -21,3 Max (%o) -17,75 -18,0 -20,3 -19,3 -19,1 -20,8 Range (%o) 4,0 3,0 0,5 1,7 0,5 615N Mean (%o) 8,3 9,4 8,6 8,4 9,0 la (%o) 1,8 4,7 1,4 0,4 0,2 Min (%o) 6,2 4,69 6,63 5,9 8,0 8,9 Max (%o) 11,87 14,1 10,1 8,9 9,2 Range (%o) 5,6 9,4 3,4 0,9 0,3 Izotope ové analýzy - příklad: v Pohansko - Jižní předhradí a Kostice - Zadní hrúd: méně nabohacené hodnoty ô13CcoN - volný pohyb domácích zvířat a pasení v okolí lokality, nebyla krmena žádným typem C4 rostlin více nabohacené hodnoty ô13CcoN - konzumace C4 rostlin (proso) - běžně na raně středověkých lokalitách (Kostice - Zadní hrúd, Mikulčice) vyšší hodnoty ô15NcoN - vyloučena konzumace mateřského mléka (jedinci byli dospělí) variabilní hodnoty ô15NcoN u prasat jsou tyto hodnoty způsobeny odlišnými chovatelskými praktikami (volně se pasoucí jedinci vs. jedinci chovaní v blízkosti lidských sídel s přístupem ke zbytkům lidské potravy) vyšší hodnoty ô15NcoN - vyšší obsah dusíku v rostlinách vlivem hnojení a pálení polí (plodiny na hnojených polích mají ô15NcoN nad 7 %o, nehnojené méně jak 1 %) nízké hodnoty ô15NcoN - nemusejí nezbytně znamenat, že půda nebyla hnojena, spíše se zvířata pásla volně mimo pole spotřeba sladkovodních ryb může navýšit hodnoty ô15NcoN - nelze doložit konzumaci zbytků ryb prasaty mořské ryby navyšují obsah ô13CcoN Izotope ové analýzy - příklad: v t Pohansko - Jižní předhradí a Kostice - Zadní hrúd - závěr: / izotopové analýzy ô13CcoN a ô15NcoN z kostí domácích zvířat z lokality Pohansko - Jižní předhradí a Kostice - Zadní hrúd poukázaly na konzumaci C3 a £4 rostlin '/ \ - _ ^^~^r ' ' * z C4 rostlin jde především o proso, kterým byly některé druhy přikrmovány více nabohacené hodnoty ô13CcoN se přibližují volně žijícím druhům, a proto lze uvažovat i o volném pohybu a pasení domácí fauny v okolí lokality vyšší obsah ô15NcoN není způsoben konzumací mateřského mléka, jelikož do studia byli zahrnuti již odstavení jedinci pravděpodobným vysvětlením tohoto jevu je způsob hospodaření s půdou u domácích prasat lze také předpokládat konzumaci živočišného proteinu ze zbytků lidské stravy zda byly zkrmovány i zbytky sladkovodních ryb nelze jednoznačně potvrdit, protože na obou lokalitách chybějí výrazné doklady kosterního materiálu