Российские нанотехнологии, 2023, T. 18, № 5, стр. 675-683

ВВЕДЕНИЕ

Пищевое поведение коллективов людей детерминировано большой группой факторов: особенностями экологической ниши; технологическим уровнем в сфере производства, обработки и сохранения продуктов питания; социальными отношениями; культурными особенностями и пр. [1]. Таким образом, наряду с диагностированием адаптивных стратегий анализ особенностей диеты (как и всей системы подготовки, потребления и утилизации продуктов питания) способен ответить на большой спектр вопросов как о социальных аспектах функционирования коллектива, так и его культурных стереотипах. При этом возможности реконструкции этой витальной (в полном смысле слова) сферы жизнедеятельности сильно лимитированы. Одним из главных факторов является плохая сохранность органических материалов, доступных прямому изучению. В этой связи предпринимаются усилия в исследовании “косвенных” свидетельств: специализированной посуды, пищевых пригаров [2, 3], элементного состава грунта внутри целых сосудов [4], состояния здоровья [5] и пр. Информативность каждого из таких источников имеет существенные ограничения [6], и лишь синтез разнотипных данных способен сформировать непротиворечивую картину, валидность которой может быть верифицирована путем сравнения результатов.

Одним из наиболее доступных для массового применения (в том числе в свете многочисленности остеологических материалов поселений и могильников) является анализ стабильных изотопов азота и углерода. Опыты такого рода исследований постепенно накапливаются, в том числе, для рассматриваемого в рамках данной работы периода бронзового века в Южном Зауралье [7–9]. Однако до сей поры и реконструкция динамики пищевых пристрастий местного населения, и их диагностирование для групп, проживающих в разных экологических нишах, остаются недостижимым идеалом. Задача настоящего исследования заключается в выделении опорных памятников с надежной культурно-хронологической атрибуцией, располагающих сериями измерений. Этому критерию соответствует микрорайон у с. Степное (Пластовский район Челябинской области), где проведены масштабные раскопки разнотипных памятников [10–12], получены серии радиоуглеродных дат [13], выполнены палеоботанические и палеозоологические анализы [14]. Объекты бронзового века расположены на левом берегу р. Уй (Тобольский бассейн) в лесостепной зоне на южной окраине Санарского бора. Здесь представлены практически все культурные традиции позднего бронзового века (II тыс. до н.э.): синташтинская, петровская, алакульская, срубная, черкаскульская и межовская, правда, в разной степени обеспеченные материалами. Поселение Степное является наиболее северным в серии синташтинских фортифицированных объектов.

Цель работы – тестирование возможностей реконструкции особенностей питания населения бронзового века в конкретном микрорайоне Южного Зауралья – предусматривает решение ряда задач: введение в оборот новых данных; статистический анализ данных по группам; сравнение с ранее полученными результатами анализа стабильных изотопов азота и углерода в изучаемом регионе.

МЕТОДЫ

При формировании выборки значений авторы данной статьи ориентировались на обеспечение максимальной надежности контекста. В этой связи основные материалы получены из погребений двух могильников: Степное-1 и Степное VII, расположенных в 1.5 км друг от друга. Вторым критерием отбора было использование костных тканей людей и животных, которые в данном случае принадлежат одной пищевой цепи. Основой системы жизнеобеспечения населения местного бронзового века единодушно признается продукция комплексного животноводства [15], присваивающие отрасли могут рассматриваться только как вспомогательные, выявить следы земледелия не удалось [16, 17]. Все перечисленное имеет прямую аргументацию не только для рассматриваемого периода в целом, но и для микрорайона в виде палеозоологических и палеоботанических заключений [14]. Наконец, в рамках полученной выборки сделана попытка изучить разные культурные традиции и разные виды домашнего скота. Образцы костей человека принадлежат почти исключительно взрослым индивидам синташтинской, петровской и алакульской культур (определения А.А. Хохлова и К. Боннэр), выборка образцов костей животных включает в себя останки доместицированных особей мелкого рогатого скота, крупного рогатого скота и лошади (МРС – 8, КРС – 6, лошадь – 3) из комплексов синташтинской, петровской и алакульской культур (видовые определения Л.Л. Гайдученко).

Всего выборка включает в себя 33 образца, для которых был измерен изотопный состав коллагена, неравномерно распределенных между памятниками (табл. 1). Рассматриваемые памятники расположены в непосредственной близости друг от друга. Сходство радиоуглеродных дат [13] и территориальная близость располагают к обобщенному рассмотрению серии на первом этапе анализа.

Основная часть аналитической работы проведена в ЦКП “Лаборатория радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии” Института географии РАН (n = 20)¹¹. Для изучения изотопного состава коллагена в лаборатории использовали анализатор стабильных изотопов углерода и азота (IRMS) модели PrecisION, фирмы “Isoprime Ltd”, Великобритания 2017 г. выпуска. Погрешность измерения составляет не более 0.06‰ для δ¹⁵N и δ¹³C. Остальные данные были получены при радиоуглеродном датировании в лабораториях университетов Оксфорда (n = 10) и Аризоны (n = 3)²².

При обобщении результатов методы описательной статистики использовали для характеристики выборки в целом, а также группировок по видам животных и археологическим культурам. Часть значений в статистике не использовали. Один из индивидов (Степное VII, комплекс 4, м.я. 31) имеет два измерения (IGAN-214i и AA‑90947), заметно различающиеся между собой. Особенно существенной оказалась разница по δ¹⁵N (минимальное среди человеческих останков во всей серии). Исключено экстремальное значение, полученное в ходе радиоуглеродного датирования. Еще в одном анализе кости КРС (I-GAN‑203i) соотношение C/N составило 2.7, что находится за пределами эталонного коридора [18]. Впрочем, значения изотопов в последнем примере не имеют существенных отличий от всей серии. Тем не менее оба измерения были исключены из дальнейшего рассмотрения во избежание искажения выводов

РЕЗУЛЬТАТЫ

Данные о составе стабильных изотопов в костной ткани людей и животных сведены в табл. 2, 3.

Контекст образцов костей животных, происходящих из жертвенников могильника Степное VII, требует отдельного обоснования культурной атрибуции. Ямы 80 и 81 расположены в южной части кольцевого рва комплекса 7. Вокруг них и над ними располагаются многочисленные углубления и скопления, содержащие жертвенники и набросы костей. Один образец кости животного (IGAN-217i) происходит из верхних слоев ямы 80, содержавшей младенческое погребение петровской культуры, второй (IGAN-218i) – из соседней ямы 81, содержавшей жертвенник из частей КРС. Яма 86 (IGAN-219i), расположенная в северной части кольцевого рва между ямами 76 и 77, содержала жертвенный комплекс из дистальных отделов конечностей КРС и фрагмент керамики петровской культуры.

Совокупность полученных данных по костной ткани людей, происходящих из двух могильников, показывает, что разброс значений коллагена по углероду составляет (δ¹³C) от 19.82 до –19.11‰. Для изотопов азота (δ¹⁵N) значения очерчивают промежуток 10.20 и 13.10‰. При обобщении результатов анализов, полученных по коллагену из костной ткани домашнего скота, выявлено, что они образуют кластер с граничными значениями –1.01…–19.55‰ по δ¹³C и 3.02–7.03‰ по δ¹⁵N. Показатели δ¹⁵N по людям и животным существенно различаются в медианах: 11.66 ± 0.79 и 4.56 ± 1.01 соответственно. Изотопы углерода не демонстрируют столь больших различий (–19.35 ± ± 0.21 и –20.31 ± 0.45), но в случае с животными фиксируется более высокая вариативность.

Детализация заключений предполагает обращение к вариантам группировки по археологическим культурам в пределах имеющейся выборки (табл. 4).

Возможности сравнения по признаку принадлежности к археологической культуре в некоторых случаях сильно лимитированы мизерностью серий. Так, синташтинская выборка по костям людей представлена всего тремя измерениями. Обращает на себя внимание относительно высокая вариативность δ¹⁵N для животных петровской культуры (Степное VII). Значения δ¹⁵N для травоядных животных в анализируемой выборке в целом укладываются в диапазон 3.02–5.81‰, за исключением образца костей рогатого скота (IGAN-219i), имеющего значение выше 7‰. Впрочем, этот анализ не слишком выбивается из общей серии за счет сходства с остальными по углероду.

ОБСУЖДЕНИЕ

Значения изотопов азота и углерода расположены в относительно небольшом интервале и не имеют резко “выпадающих” показателей, которые могли бы расцениваться как значительные различия в диете индивидов. Обобщение данных по людям и травоядным животным иллюстрирует достоверное разделение на две группы в соответствии с трофическим уровнем консументов. Небольшой сдвиг в значениях углерода в костях животных и человека можно объяснить незначительным увеличением количества этого изотопа на каждом этапе пищевой цепи [19, 20].

Величины δ¹³C и δ¹⁵N для людей располагаются очень компактно, что может свидетельствовать о единообразной диете индивидов, а также низкой мобильности коллективов и их домашнего скота (последнее нуждается в дополнительной верификации посредством изучения анализов соотношения изотопов стронция). Можно отметить большую роль продуктов животного происхождения в рационе обсуждаемых коллективов. Среди продуктов питания явно присутствовала и растительная пища, скорее всего речь идет о дикорастущих растениях типа С₃.

При детальном анализе стабильных изотопов азота и углерода в костях домашнего скота обращает на себя внимание большая вариативность значений δ¹³C и δ¹⁵N в сравнении с людьми. В теории в качестве объяснительных гипотез вариации значений азота следует рассматривать и недиетарные факторы, например климатические эффекты. Известно, что значения δ¹⁵N повышаются на всех трофических уровнях при засухе [19, 21, 22]. Отметим, что в данном случае медианные показатели δ¹³C разнятся в зависимости от видовой принадлежности животного: для лошадей – –20.85 ± 0.09, КРС – –20.44 ± 0.18, МРС – –19.94 ± 0.29 (рис. 1). Самые низкие значения характерны для лошадей при небольшом стандартном отклонении, хотя это может быть следствием малого размера выборки – речь идет всего о трех особях. Более высокие значения характерны для КРС, при этом стандартное отклонение тоже возрастает. Самые высокие показатели характеризуют МРС, но их вариативность самая высокая в выборке. Плотность размещения и малую вариативность значений для лошадей можно объяснить их биологическими особенностями. Они являются нежвачными животными в отличие от КРС и МРС, что и обеспечивает самые низкие значения δ¹³C и δ¹⁵N. Кроме того, лошади поедают верхнюю часть растений, изотопный сигнал которых отличается от нижней, поедаемой жвачными видами животных [21, 22]. Отмечалось, что при возможности лошади будут питаться на влажных и умеренно влажных лугах в противовес жвачным травоядным, которых, судя по всему, пасли в непосредственной близости от поселков, где растения могли иметь более изменчивый изотопный состав [21–23]. Последнее объясняет более компактное расположение на графике показателей изотопов в сравнении со жвачными животными, для которых характерна большая вариативность видов растений, употребляемых в пищу в условиях ограниченности осваиваемых ими пастбищ. Все перечисленное позволяет предполагать существование в бронзовом веке практики раздельного выпаса разных видов домашнего скота, при которой лошади паслись отдельно от КРС и МРС. Другой причиной может быть употребление жвачными животными в пищу разных видов растительности при повторном использовании пастбищ, где уже могли выпасаться лошади. Практика заготовки кормов для парнокопытных и тебеневки лошадей в зимний период также могла влиять на различия в цифрах. Заготовка кормов предполагается с опорой на серии находок серповидных орудий [24] и следы пребывания животных в границах построек (колодцы для круглогодичного обеспечения большим объемом воды, химический и микробиологический состав грунта, следы остеофагии и пр.) [25–27].

Рис. 1.

Диаграмма размаха значений δ¹³C для домашних травоядных животных микрорайона Степное. В скобках указано количество проведенных анализов.

При распределении по культурам группы значений δ¹³C отражают определенные закономерности в соотношении значений стабильных изотопов в костной ткани людей и животных (рис. 2). В рамках данной выборки для синташтинских и петровских индивидов разница между медианными значениями составляет ~0.25‰ (–19.21‰ для представителей синташтинской культуры и ‒19.46‰ для петровской). Домашний скот этих культур демонстрирует похожую тенденцию при несколько большей разнице – 0.41‰ (–20.05‰ для скота из погребений синташтинской культуры и –20.46‰ – для петровской). Таким образом, значения δ¹³C для синташтинской культуры в среднем получаются несколько выше, чем у петровской. При анализе изотопов δ¹⁵N эта закономерность не прослеживается. Зафиксированная разница может отражать особенности выпаса и диеты домашнего скота и, как следствие, приводить к похожему небольшому сдвигу медианных значений для людей, употреблявших животный белок в пищу (рис. 3).

Рис. 2.

Диаграмма размаха значений δ¹³C в костях людей и скота микрорайона Степное, группировка по археологическим культурам (синташтинская – 1, петровская – 2, алакульская – 3). В скобках указано количество проведенных анализов для каждой из культурных групп.

Рис. 3.

Соотношение δ¹³C и δ¹⁵N людей и травоядных животных микрорайона Степное (синташтинская культура – I, петровская – II): 1 – мужчина, 2 – женщина, 3 – пол не определен). а – КРС; b – лошадь; с – МРС.

Это наблюдение особенно интересно в свете выводов по результатам анализа радиоуглеродных дат, не исключающего синхронность синташтинских и петровских материалов для рассматриваемых памятников [13]. Вероятно, эта разница может маркировать определенную хозяйственную сепарацию двух культурных групп и расцениваться как дополнительный аргумент против секвенции синташтинской, петровской и алакульской культур.

К сожалению, для алакульской культуры имеются данные только по человеческим останкам, чьи медианные значения показывают их промежуточное положение между синташтинской и петровской сериями. Отсутствие выборки анализов для домашнего скота алакульской культуры в рассматриваемом микрорайоне, а также малый размер выборки людей не позволяют сделать однозначный вывод о ее соотношении с данными, полученными по синташтинской и петровской культурам. Немногочисленные стратиграфические наблюдения в микрорайоне Степное свидетельствуют в пользу более поздней позиции алакульских традиций относительно синташтинских и петровских. То есть на алакульском этапе на основе синтеза предшествующих традиций могло произойти слияние прежде разделенных хозяйственных ареалов.

Наиболее очевидным объектом сравнения является синташтинский могильник бронзового века Каменный Амбар-5, расположенный в 140 км к югу и имеющий большую серию измерений стабильных изотопов азота и углерода для людей и домашнего скота [8, 22, 28]. Он находится в долине р. Карагайлы-Аят (Тобольский бассейн) в Карталинском районе Челябинской области в степной зоне. Для сравнительного анализа использовали 75 образцов костей человека и 33 домашних травоядных животных (15 лошадей, 9 КРС и 9 МРС). Медианные значения δ¹⁵N для людей и животных равны 13.1 ± 1.34 и 6.1 ± 1.82 соответственно. Значения δ¹³C демонстрируют небольшой сдвиг (–18 ± 0.54 и –19.5 ± 1.15), маркирующий различие между скотом и людьми. Как и в случае с могильниками в районе Степного, вариативность значений δ¹³C для домашнего скота выше.

В сравнении с могильниками у с. Степного можно в целом констатировать большую вариативность значений изотопов азота и углерода, однако это разнообразие может быть следствием гораздо большего размера выборки значений для фауны Каменного Амбара. Также для этого могильника нехарактерно столь же четкое разграничение результатов измерения δ¹⁵N людей и домашних травоядных, как отмеченное по данным из могильников микрорайона Степное. В выборке присутствуют несколько образцов коллагена КРС и МРС (n = 6), имеющих несколько повышенный уровень изотопов азота относительно остального поголовья. Это могло быть продиктовано разными факторами или суммой нескольких из них: особенности изотопного состава поедаемых растений, малый возраст особей, более засушливый климат, засоленность почв, на которых осуществлялся выпас.

Показания δ¹³C по видам животных могильника Каменный Амбар-5 (лошади – –20.1 ± 0.71, КРС – –19 ± 0.54, МРС – –18.2 ± 0.59) иллюстрируют схожую с могильниками у с. Степное последовательность: минимальные значения характерны для лошадей, выше располагается КРС, далее МРС. Вкупе с результатами анализов, известными по другим памятникам [9], это позволяет выявить усредненные паттерны распределения стабильных изотопов домашнего травоядного скота и диагностировать нетипичные показатели при наличии таковых.

Хорошо прослеживается тенденция увеличения значений δ¹³C для людей и травоядных животных Каменного Амбара-5 в сравнении с могильниками у с. Степное. Статистически это отражают медианные значения для людей и скота. Для могильников у с. Степное они будут составлять –19.35 ± 0.21 для людей и –20.31 ± 0.45 для скота, в то время как для Каменного Амбара-5 медианные показатели будут равны –18 ± 0.54 и –19.5 ± 1.15. Смещение может быть обусловлено, в частности, большей долей растений С₄ в питании домашнего скота в степной зоне, что неизбежно сказалось и на людях, употреблявших в пищу продукты животноводства. Впрочем, ни одно из животных не попадает в группу значений, позволяющих говорить о диете, состоящей только из растений С₄. Более реалистично предполагать для скота смешанную диету, поскольку в степи интересующего нас района произрастают цветущие недревесные растения типов С₃ и С₄ [8, 22]. Инсоляция и обеспеченность водой, согласно [22, 29], также могут быть факторами, способствующими обогащению растений углеродом (как правило речь идет о растениях С₃) и, как следствие, повышению значения δ¹³C у скота, употребляющего их в пищу. Если различиями в инсоляции рассматриваемых локусов можно пренебречь, то обеспеченность водой в лесостепной зоне была выше, но в основном за счет наземной влаги. Отметим, что проведенный анализ не выявил коренных различий в системе питания обитателей степной и лесостепной зон.

Дополнительной иллюстрацией этого тезиса является серия анализов состава стабильных изотопов костей домашнего скота поселения позднего бронзового века Чебаркуль III [9]. Памятник расположен в 100 км к северо-западу от микрорайона Степное, в предгорьях Урала, но в зоне так называемого “степного коридора”, т.е. скорее всего занимает сходную с описанными могильниками экологическую нишу. Вероятно, именно поэтому значения по δ¹⁵N и δ¹³C (6.4 ± 0.72; –19.28 ± 0.64) поселения Чебаркуль III не демонстрируют заметных расхождений с травоядными домашними животными рассматриваемых могильников. Единственное исключение – образец коллагена лошади, имеющий минимальные значения δ¹³C для всей выборки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Новые данные по стабильным изотопам δ¹³C и δ¹⁵N для могильников у с. Степное демонстрируют, что в основе системы питания людей лежали продукты животноводства (мясо, молоко, кисломолочные продукты) при небольшой роли дикорастущей флоры. Наличие в диете значительной доли речной рыбы по данным анализа стабильных изотопов не прослеживается, хотя кости рыб нередко обнаруживаются в культурном слое [26], есть и примеры орудий для рыбной ловли [10]. Судя по небольшой доле костей диких животных в составе коллекций поселений [26, 27 и др.], охота играла вспомогательную роль в системе жизнеобеспечения. В изученной выборке нет индивидов, резко отличных по составу изотопов от остальных, поэтому с некоторой долей осторожности (в силу малого объема измерений) можно констатировать, что социальная неоднородность не нашла отражения в диете.

Интерпретация полученных цифр в отношении животных позволила заключить, что основную роль в рационе домашних травоядных играли растения С₃. Лошади имели более широкую зону выпаса в отличие от КРС и МРС. Последние могли пребывать в непосредственной близости от поселения, на что указывают следы содержания части скота в постройках [27]. Перспективы повышения точности выводов о системе питания коллективов в микрорайоне у с. Степное связаны с анализом материалов поселений.

Результаты анализа состава изотопов людей и скота синташтинской и петровской культур формируют два кластера значений, маркируя изотопный состав консументов и косвенно – продуцентов. Выявленные различия значений между культурами могут указывать на выпас скота в различающихся экологических нишах (за счет разницы изотопного состава поглощаемой флоры). При этом популяциям в рамках микрорайона были свойственны практически идентичная белковая диета и трудно различимые формы животноводческого хозяйства. С учетом предполагаемой по данным радиоуглеродного датирования единовременности существования этих культурных групп различия в составе стабильных изотопов могут свидетельствовать об определенной степени хозяйственной сепарации коллективов с разными культурными традициями в пределах рассматриваемого микрорайона.

Вторая группа выводов базируется на сравнительном анализе памятников микрорайона с другими примерами аналогичных исследований. В целом можно констатировать, что имеются некоторые локальные различия между синхронными степными и лесостепными сериями, хотя речь идет об одной и той же хозяйственной модели с резким преобладанием комплексного животноводства. По-видимому, расхождения в значениях обусловлены не столько климатическими факторами (степень увлажненности), сколько локальными (засоленность почв или доля растений С₄ в рационе травоядных). Дальнейшее развитие направления видим в существенном расширении серий, пригодных не только для анализа синхронных памятников, но и для диагностирования динамики, а также в привлечении иных источников информации в решении вопросов реконструкции системы производства и потребления продуктов питания.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант № 20-18-00402-П).