Зачем ученые из Сибири изучают зубы древних баранов?

Исследователи Института археологии и этнографии СО РАН разработали метод, позволяющий определить время рождения древних овец и коз на основе изотопного анализа кислорода в их зубной эмали. Это открытие поможет исследователям понять, как древние люди занимались скотоводством. В дикой природе животные обычно рождаются только весной. Если у рогатых животных есть два пика рождаемости в год — весной и осенью, это указывает на то, что они были одомашнены и люди контролировали их размножение.

В зубной эмали сохраняется информация о том, что животное употребляло в пищу и в каком климате жило. К тому же вода в источниках на различной высоте имеет разное соотношение изотопов кислорода, поэтому с помощью такого метода можно отследить информацию о перемещениях стада при отгонном скотоводстве. Сезонные колебания кислорода-18, более тяжелого изотопа, показывают изменения температуры, а значит, можно понять, в какое время года родилось животное.

Исследование проводилось на молярах М2 и М3 — это коренные зубы, которые не меняются в течение жизни. Резцы, в свою очередь, стираются и выпадают, поэтому для этого метода не подходят. Также важно учитывать размер зуба. «У баранов зубы очень крупные, поэтому мы можем отобрать достаточно проб, построить циклические вариации. Человеческий зуб, наоборот, небольшого размера, максимум можно сделать три напила. То есть требования к зубу, — чтобы он был достаточной длины. Поэтому метод точно подходит для зубов рогатого скота, лошадей и коров», — рассказала научный сотрудник лаборатории изотопных исследований Alsotopes ИАЭТ СО РАН кандидат химических наук Ксения Александровна Бабина.

В ходе археологических работ для анализа отобрали зубы древних овец и коз, полученные в ходе новых раскопок в Истыкской пещере: один зуб из первого слоя (1 920—1 520 лет назад) и два зуба возрастом 14—10 тысяч лет. Исследователи также проанализировали зубы, найденные в ходе раскопок 1990-х годов на неолитическом поселении Джейтун (6 тысяч лет до н. э). Это старинный памятник эпохи неолита, находящийся в южной части Туркмении, в 25 км к северо-западу от Ашхабада. Для сравнения ученые использовали литературные данные по современным зубам домашних овец и коз.

«Зубная эмаль — это гидроксиапатит, минерал, устойчивый к разрушениям, фосфат кальция и встроенные в его решетку карбонат-ионы. Традиционная методика заключается в выделении этих карбонатов. Причем фосфатов в эмали 90 процентов, а карбонатов около четырех, их мало. То есть, если зуб сильно испорченный, это не самая точная методика, более надежная — по фосфатам, и как раз наша основана на выделении фосфатов», — поделилась Ксения Бабина.

Изотопный состав кислорода в фосфатах зубной эмали (PO₄³⁻) — это климатическая метка, которая помогает реконструировать условия жизни древних животных и стратегии древнего скотоводства. Используют соотношение тяжелого изотопа 18O к наиболее распространенному 16O, которое измеряется с помощью изотопного масс-спектрометра. С помощью соотношения 18O/16O можно отследить сезонные изменения. Если в эмали минимум 18O/16O, значит, участок эмали формировался зимой, если максимум — то летом. Всё дело в том, что в теплое время года животные пьют воду, обогащенную 18O: летом количество циклов испарения и конденсации больше, чем зимой, при каждом цикле в жидкости идет сдвиг в сторону О18. Эти факторы создают сезонные колебания δ¹⁸O, которые «записываются» в зубах по мере их роста: кислород воды в осадках включается в кристаллическую решетку гидроксиапатита.

На анализе исследование не закончилось — начались математические расчеты. Ученые построили графики зависимости δ¹⁸O (время года) от расстояния от корня зуба (возраст животного). Таким образом, выяснилось, что древние овцы и козы рожали дважды в год, а значит, люди из поселения Джейтун контролировали размножение скота. Ученые сравнили данные с современными животными из разных регионов, результаты совпали, а значит, метод работает.