Статья: Особенности состава изотопов углерода и азота в коллагене зубов Equus fems и Alces americanus из археологического местонахождения Усть-Кеуль I (Северное Приангарье)

Геологический институт СО РАН

Бурятский государственный университет

Институт археологии и этнографии СО РАН

Иркутский государственный университет

Институт земной коры СО РАН

Особенности состава изотопов углерода и азота в коллагене зубов Equus fems и Alces ашвпсапт из археологического местонахождения Усть-Кеуль I (Северное Приангарье)

А. М. Хубанова, В.Б. Хубанов, В.М. Новосельцева, Н.Б. Соколова, А.М. Клементьев, В.Ф. Посохов

Улан-Удэ, Новосибирск, Иркутск

Аннотация

На примере изучения видового состава голоценовых ориктоценозов и изотопного состава костных останков А1се,$ ашепсапт и Equus /егт археологического местонахождения Усть-Кеуль I (Северное Приангарье) проведена реконструкция условий обитания древних животных. Изотопный состав 513С и 615Ы коллагена зуба лошади из культуросодержащего горизонта 10 (10-11 тыс. л. н.) свидетельствует о преобладании в ее рационе питания травянистых растений преимущественно с типом фотосинтеза С3, произрастающих в степи и/или лесостепи. В более поздние эпохи, от неолита до настоящего времени, здесь доминировали таежные условия. Рацион питания лосей из горизонтов 9-2 состоял из лесной (таежной) растительности, среди которой существенную часть составляли мхи, лишайники, водные и полуводные растения и грибы, причем доля их в диете животных возрастала в периоды голоценовых климатических минимумов.

Ключевые слова: Северное Приангарье, голоцен, археологические комплексы, С-Ы изотопный состав, А1сез ашепсапш, Едыш ferus.

A. M. Khubanova Geological Institute SB RAS, Ulan-Ude

V. B. Khubanov Geological Institute SB RAS, Ulan-Ude Buryat State University, Ulan-Ude

V. M. Novoseltseva Institute of Archaeology and Ethnography SB RAS, Novosibirsk

N. B. Sokolova Institute of Archaeology and Ethnography SB RAS, Novosibirsk Irkutsk State University, Irkutsk

A. M. Klementiev Institute of the Earth Crust SB RAS, Irkutsk

V. F. Posokhov Geological Institute SB RAS, Ulan-Ude

Abstract. The Ust-Keul I archaeological site is one of the complete Holocene cross sections of the Northern Angara region. We studied species composition of fauna and C-N isotope composition of Alces americanus and Equus ferus and reconstructed the paleoenvironmental conditions. The Ust-Keul I site contains 11 cultural horizons (c.h.) that date back to a wide range: c.h. 1-2 - 17-20* centuries AD, c.h. 3-4 - Early Iron Age, c.h. 5 - Bronze Age, c.h. 6 - Late Neolithic and Early Bronze Age, c.h. 7 - Middle Neolithic, c.h. 8 - Early Neolithic, c.h. 9-11 - Mesolithic. Fauna from cultural horizons 9-2 consists of boreal (taiga) species, from c.h. 11-10 - Pleistocene species. Extraction of teeth collagen made by Longin method. Carbon and nitrogen stable isotope ratios were measured on the mass spectrometer Finnigan 253 (GIN SB RAS). Samples were analyzed in accordance with international (USGS 40, IAEA-N-1) and in-lab standards (MCA-7, MCA-8). The error in determining 813C and 815N was ± 0.2 %o. To assess the degree of collagen preservation we used the C/Nat ratio that should be in the range from 2.9 to 3.6. Meaning of S13C (-21.57 %) and S15N (5.62 %) of the Equus sp. collagen from cultural horizon 10 (10-11 ka BP) indicated that its diet had herbaceous plants with the C3 type of photosynthesis. Probably, a steppe and forest-steppe were presented in the Northern Angara region during the Late Pleistocene and Early Holocene. In the later periods from Neolithic to present time, the forest (taiga) landscape has been dominated in region. It was evidenced by the species composition of fauna from cultural horizons 2-9: Moschus moschiferus, Lepus sp., Rangifer tarandus, Alces americanus, Capreolus pygargus, Cervus elaphus, Castor fiber, Ursus arctos, Martes zibellina. Meaning of S13C (from -20.13 % to -19.6 %) and S15N (from 5.49 % to 8.11 %) of Alces americanus supported that its diet was mosses, lichens, aquatic plants and mushrooms. And their proportion in the elks diet increased during Holocene climatic minima, characterized by relative cooling and humidification. These plants have been in the Northern Angara taiga and/or forest-tundra during Holocene.

Keywords: Northern Angara region, Holocene, archaeological complexes, C and N isotope composition, Alces americanus, Equus ferus.

Введение

Необходимость реконструкции климата и ландшафтов позднего кайнозоя предопределена интересом к происхождению, условиям обитания и миграции Homo sapiens в прошлом, а также потребностью в прогнозах климатических и экологических изменений в среднесрочной и долгосрочной перспективе на основе палеогеографических и палеоклиматических данных.

Наряду с традиционными палеогеографическими и палеонтологическими подходами дополнительным и достаточно информативным методом для изучения палеосреды обитания является анализ изотопного состава углерода (13C/12C) и азота (15N/14N) в костных тканях ископаемых млекопитающих [Ambrose, 1990; Van der Merwe, 1992; Bocherens, Fizet, Mariotti, 1994; Bocherens, Drucker, 2003; Святко, 2016]. Изотопный состав углерода отражает диету животных, поскольку обусловлен соотношением С3 и С4 растений в рационе их питания [DeNiro, Epstein, 1978]. Растения C3 произрастают в гу- мидных умеренных и холодных природных зонах и усваивают углерод фотосинтезом через цикл Кальвина. Растения С4 с фотосинтезом через цикл Хетча - Слэка распространены в теплых гумидных и аридных условиях [Smith, Epstein, 1971]. Изотопный состав азота контролируется поступлением в организм N2 и выведением продуктов азотного обмена, что зависит от среды обитания (водная или наземная), состава растительного рациона и трофического уровня. Кроме того, изотопный состав азота также чувствителен к водному и пищевому стрессу [Schoeninger, DeNiro, 1984; DeNiro, Epstein, 1981; Bocherens, Drucker, 2003]. Таким образом, исследования вариаций изотопного состава ископаемой фауны позволяют проследить изменение их диеты во времени, которая могла контролироваться климатическими сдвигами локального и регионального масштабов [Katzenberg, 1999; Iacumin, Nikolaev, Ramigni, 2000; Drucker, Bocherens, Billiou, 2003; Hunter- gatherer foraging ... , 2011; Первые данные по анализам ... , 2016].

Археологическое местонахождение Усть-Кеуль I является одним из наиболее представительных и информационных стратиграфических разрезов финальноплейстоценового и голоценового возраста (от позднего палеолита до настоящего времени) Северного Приангарья, который содержит большой объем палеонтологического материала и артефактов разновозрастных культур [Новосельцева, Соколова, 2012]. В настоящей работе на примере изучения видового состава ориктоценозов археологического комплекса Усть-Кеуль I и C-N изотопного состава костных остатков Equus ferus и Alces americanus предпринята попытка реконструкции среды обитания в голоцене в Северном Приангарье.

Характеристика комплекса Усть-Кеуль I

Географическая справка. Многослойное археологическое местонахождение Усть-Кеуль I расположено на левобережье устья р. Кеуль, западного притока р. Ангары, в 2,5 км южнее д. Кеуль Усть-Илимского района Иркутской области (рис. 1). Участок его дислокации находится в восточной краевой части Приангарского плато Среднесибирского плоскогорья, на невысоком террасовидном уступе с относительными отметками 9-10 м от уровня р. Ангары и с абсолютными отметками 202-203 м (по Балтийской шкале). Плато занимает левобережье р. Ангары и представляет собой пене- пленизированную поверхность с плоскими водоразделами (абсолютные отметки водоразделов - 340-540 м, относительные достигают 150 м) и неглубоко врезанной речной сетью [Государственная геологическая ... , 2012, с. 246].

Местонахождение Усть-Кеуль I обнаружено Нижне-Ангарским отрядом Ангаро-Байкальской комплексной археологической экспедиции ИГУ под руководством Е. О. Роговского в 1998 г. [Новосельцева, Роговской, 2008]. Позднее, в 2007-2008 и 2011-2012 гг., здесь были проведены рекогносцировочные и спасательные работы отрядом Богучанской археологической экспедиции ИАЭТ СО РАН [Новосельцева, 2012, 2013].

Разрез местонахождения представлен супесями сложного смешанного делювиального, пролювиального субаэрального генезиса. Общая мощность вскрытых культуросодержащих отложений, представленных двумя пачками супесей, составляет около 4 м (рис. 2, 3). Верхняя пачка мощностью около 2 м - это чередующиеся слои негумусированных супесей и палеопочв голоценового возраста.

Рис. 1. Местоположение археологического местонахождения Усть-Кеуль I (авторы: Новосельцева В. М., Роговской Е. О., Попов А. А.) [по: Новосельцева, 2013; Новосельцева, Соколова, 2012]. Условные обозначения: 1 - существующие строения; 2 - места бывших строений; 3 - луг; 4 - кустарник; 5 - лес; 6 - заболоченная местность; 7 - река;

8 - полевые дороги; 9 - горизонтали (сечение горизонталей 1 метр); 10 - раскоп

Нижняя пачка (около 1,8 м), перекрывающая глыбововалунные отложения, состоит из супесей с включениями дресвы, гальки, песчаных прослоек, вероятно, делювиально-пролювиального генезиса. В стратиграфическом разрезе выделено 11 культуросодержащих горизонтов (к. г.), приуроченных к палеопочвенным слоям (см. рис. 2, 3), в хронологическом диапазоне от 12-10 тыс. л. н. до XVII - начало XX в. н. э. [Многослойное геоархеологическое ... , 2012].

Рис. 2. Фотография профиля зачистки северной стенки раскопа с выделенными культуросодержащими горизонтами местонахождения Усть-Кеуль I. Римскими цифрами обозначены пачки литологических слоев, арабскими (в кружках) - культуросодержащие горизонты с 1 по 11

Хронометрия и хронология. Оценка возраста отложений к. г. 1-5 и 7 базируется только на археологических данных, для отложений к. г. 6, 8, 9, 11 имеются радиоуглеродные даты (табл. 1) [Новосельцева, Соколова, 2012; Клементьев, Новосельцева, 2013]. Поскольку реконструкция палеосреды, в том числе установление динамики ее изменения во времени по изотопным данным, требует возрастной привязки изучаемых горизонтов и опубликованные радиоуглеродные даты в литературных источниках были приведены без их калибровки, то ниже дополнительно изложены данные, уточняющие возрастную позицию культуросодержащих уровней.

Два верхних к. г. 1, 2, представленных литологическими образованиями с артефактами нового и новейшего времени, а также костями домашних животных разных видов, связаны с деятельностью коренного населения Сибири и русских старожилов, что подтверждается присутствием различных изделий XVП-XX вв.

Рис. 3. Литолого-стратиграфическая колонка разреза Усть-Кеуль I, совмещенная с хроностратиграфическими и археологическими подразделениями [Roberts, 1998; Отклик природной среды ... , 2014; Гиббард, 2015] и с глобальными климатическими похолоданиями (вертикальные серые полосы) [Holocene climate variability... , 2004;

Ландшафты и климат Прибайкалья ... , 2005; Vegetation and climate ... , 2007; Hunter-gatherer foraging ... , 2011]. Условные обозначения: 1 - современный почвенный слой (пашня); 2 - палеопочва (культуросодержащие горизонты); 3 - негумусированная светло-коричневая супесь пылеватая; 4 - валуны и глыбы; 5 - мелкозернистые пески и супеси с дресвой, щебнем, галькой, линзами и прослоями супесей и суглинков; 6 - диапазон относительного возраста формирования культурного горизонта (по археологическим данным согласно табл. 1); 7 - диапазон калиброванной радиоуглеродной даты (согласно табл. 1)

Культуросодержащие горизонты 3 и 4, где из домашних животных представлен лишь северный олень, достаточно близки между собой по возрасту и, вероятно, относятся к железному веку и средневековью, о чем свидетельствуют как типы керамики, так и анализ техноморфологии каменного и костяного инвентаря. В частности, железным веком датируется керамика карабуль- ского типа [Макаров, Быкова, 2011], который на территории Восточной Сибири длился в период 2800-1600 л. н. [Weber, Link, Katzenberg, 2002].

Комплексы артефактов, таксономический состав остеологического материала и хронологические данные местонахождения Усть-Кеуль I

Таблица 1

Фрагмент бронзового изделия в археологической коллекции к. г. 5 позволяет отнести зафиксированные здесь комплексы к бронзовому веку.

Для отложений к. г. 6 получена радиоуглеродная дата 4995±90 л. н. (СОАН-89905) [Клементьев, Новосельцева, 2013], что соответствует калиброванному интервалу 5916-5591 л. н. Археологические данные, по наличию гладкостенных сосудов с поясом жемчужин под венчиком и с различной орнаментацией сосудов отступающей лопаточкой, гребенчатым, зубчатым штампом, указывают, что горизонт относится к позднему неолиту - раннему бронзовому веку [Многослойное геоархеологическое ... , 2012; Макаров, 2005].

Возраст комплексов к. г. 7, по-видимому, следует связывать со средним и частично поздним этапами неолита, о чем свидетельствуют техноморфо- логическая специфика каменных, костяных артефактов, а также наличие посольской, усть-бельской, пунктирно-гребенчатой и аплинской керамики [Многослойное геоархеологическое ... , 2012], возраст которых определяется ~7900-4400, ~7500-4400, ~6200-4700 и ~6000-4300 кал. л. н. соответственно [Berdnikov, Sokolova, 2014; Соколова, 2015].

Для палеонтологического материала из к. г. 8 получена радиоуглеродная дата 8370±125 л. н. (СОАН-8906) - 9544-9032 кал. л. н. [Клементьев, 2014], что позволяет отнести этот горизонт к позднему мезолиту. Однако находки керамики, в частности фрагментов сетчатых сосудов, предполагают ранненеолитический возраст этого горизонта. Ранние керамические комплексы с подобной керамикой на юге Средней Сибири датируются приблизительно в хронодиапазоне от 8700 до 6200 кал. л. н. [Berdnikov, Sokolova, 2014].

В к. г. 9, 10, 11 обнаружены только каменные и костяные изделия, а керамика отсутствует. Согласно радиоуглеродным данным, комплексы к. г. 9 соотносятся с датой 10 005±190 л. н. (СОАН-8644) - 12 385-10 905 кал. л. н., к. г. 11 - 11 200±170 л. н. (СОАН-8643) - 13 368-12 732 кал. л. н. [Новосельцева, Соколова, 2012].

Видовой состав ориктоценозов. Перечень видов найденных остатков фауны представлен в табл. 1, а также подробно описан в одной из работ [Клементьев, Новосельцева, 2013].

В к. г. 1 обнаружены кости Equus caballus (лошадь домашняя), Ovis/Capra (мелкий рогатый скот), Bos taurus (крупнорогатый скот), Sus scrofa var. dom. (свинья), Lepus sp. (заяц), Vulpes vulpes (лисица), Capreolus pygargus (косуля), Alces americanus (лось), Cervus elaphus (благородный олень), Rangifer tarandus (северный олень) и Moschus moschiferus (кабарга). В числе фаунистических остатков к. г. 2 доминируют кости Lepus sp., Alces americanus, в меньшем количестве представлены кости Cervus elaphus и Sus scrofa var. dom. Остатки лошади, свиньи и северного оленя свидетельствуют о развитой скотоводческой деятельности.

В к. г. 3 и 4 найдены кости Equus caballus, Castor fiber (бобр), Vulpes vulpes, Ursus arctos (медведь), Capreolus pygargus, Alces americanus, Cervus elaphus, Rangifer tarandus. Увеличение костных остатков северного оленя наблюдается в к. г. 4, что предполагает его разведение древним человеком в железном веке.