Апробация методики пробоподготовки и изотопного анализа кислорода в зубной эмали для реконструкции сезонности рождения овец и коз (на примере зубов из Истыкской пещеры на Восточном Памире)

Апробация методики пробоподготовки
и изотопного анализа кислорода в зубной эмали
для реконструкции сезонности рождения овец и коз
(на примере зубов из Истыкской пещеры на Восточном Памире)

doi:10.17746/1563-0102.2024.52.2.047-054

К.А. Бабина^1–3, С.В. Шнайдер¹, А.А. Брагина^{2, 3}, Е.В. Пархомчук^{2, 3
1}Международная лаборатория «Археозоология в Сибири и Центральной Азии» ZooSCAn, IRL 2013 CNRS–ИАЭТ СО РАН пр. Академика Лаврентьева, 17, Новосибирск, 630090, Россия
²Лаборатория изотопных исследований «AIsotopes» Института археологии и этнографии СО РАН пр. Академика Лаврентьева, 17, Новосибирск, 630090, Россия
³Новосибирский государственный университет ул. Пирогова, 2, Новосибирск, 630090, Россия

Получение циклических вариаций δ¹⁸O вдоль линии роста вторых и третьих моляров позволяет определить сезон формирования эмали и с учетом времени прорезывания зубов, полного созревания эмали реконструировать сезонность рождения животных. Это дает возможность воссоздать использовавшиеся стратегии скотоводства. Окот мелкого рогатого скота дважды в год является одним из самых достоверных признаков контроля человека над стадом. В рамках данной работы впервые в России апробирована методика пробоподготовки и анализа соотношений изотопов кислорода в зубной эмали овец и коз. Традиционно для определения сезонности рождения мелкого рогатого скота используется изотопный анализ карбонатов в зубной эмали, содержание которых составляет всего 4 %. В предлагаемом методе кислород из твердого образца переводится в газообразный CO в результате взаимодействия эмали с углеродом в токе гелия при температуре 1300 °С. Этот метод позволяет определять изотопный состав кислорода во всех компонентах зубной эмали, в т.ч. фосфатах, составляющих 90 мас. % эмали и устойчивых к процессам диагенеза. В рамках настоящего исследования были апробированы четыре протокола проведения пробоподготовки в зависимости от степени сохранности зубов и их древности: A — зачистка и отбор проб эмали; В — обработка H2O2, С — обработка NaOCl и CH3COOH, D — выделение Ag3PO4. Результаты работы показывают, что для определения сезонности рождения животных достаточно информации о расположении минимумов и максимумов SI8O вдоль линии роста зуба, а при хорошей сохранности зубов для наблюдения экстремумов можно ограничиться минимальной обработкой.

Ключевые слова: изотопный анализ, кислород, соотношение стабильных изотопов, производящее хозяйство, скотоводство, овцы, Центральная Азия

Testing the Sample Preparation Method
and Oxygen Isotopic Analysis of Tooth Enamel
for the Reconstruction of the Birth Seasonality of Ovicaprines
(the Case of Teeth from Istykskaya Cave, Eastern Pamir)

K.A. Babina^1–3, S.V. Shnaider¹, А.А. Bragina^{2, 3}, and Е.V. Parkhomchuk^{2, 3
1}ZooSCAn International Research Laboratory, CNRS–IAET SB RAS, IRL 2013, Pr. Akademika Lavrentieva 17, Novosibirsk, 630090, Russia
²“AIsotopes” Isotope Research Laboratory, Institute of Archaeology and Ethnography, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Pr. Akademika Lavrentieva 17, Novosibirsk, 630090, Russia
³Novosibirsk State University, Pirogova 2, Novosibirsk, 630090, Russia

Cyclic variations of δ¹⁸O along the growth line of M2 and M3 molars provide information about the seasonality of enamel formation and thereby about reproductive seasonality in animals, taking into account the time of tooth eruption and full enamel maturation. Determination of birth seasonality of small ruminants is relevant to the reconstruction of pastoralist strategies. Two peaks of reproductive activity per year are one of the most reliable indicators of human control of the small ruminants. As part of this work, for the first time in Russia, a method of sample preparation and analysis of oxygen isotope ratios in the tooth enamel of small ruminants is proposed. Traditionally, breeding seasonality was evaluated by the isotopic analysis of carbonates, the content of which in dental enamel is only 4 %. According to a new approach, oxygen from a sample is converted to gaseous CO by the interaction of enamel with carbon in a helium flow under 1300 °С, enabling one to measure S18O in all components of the dental enamel, including phosphates, which make up 90 % of enamel mass and are resistant to diagenesis. In this study, four sample preparation protocols depending on the degree of preservation of teeth and their age were tested: (A) cleaning and sampling of enamel, (B) treatment by H2O2, (C) treatment by NaOCl and CH3COOH, and (D) extraction of Ag3PO4. Results show that for assessing seasonality breeding, it suffices to evaluate the lowest and the highest S18O along the tooth growth line. If the preservation of sample is good, minimal chemical treatment is enough to observe these extremes.

Keywords: Isotopic analysis, oxygen, stable isotope ratio, farming, animal breeding, sheep, Central Asia