Европейцы голоцена по данным радиоуглеродного датирования

Анатолий Матвеевич Тюрин, кандидат геолого-минералогических наук

Постановка задачи
Атомы углерода представлены двумя стабильными (¹²C и ¹³C) и одним радиоактивным (¹⁴C) изотопами. Связанная с углеродом «сухопутная» пищевая цепочка начинается с атмосферы. Фотосинтезирующие растения усваивают углерод из содержащегося в ней углекислого газа. При этом происходит фракционирование изотопов углерода, зависящее, в основном, от типов растений. Следствием фракционирования является разный изотопный состав углерода в разных типах растений. Из растений углерод попадает в ткани и кости питающихся ими животных. Человек питается растительными продуктами и продуктами, производимыми животными. От их соотношения в пище человека зависит изотопный состав углерода его тканей и костей. Следовательно, последний параметр является интегральной характеристикой диеты человека, а отношение стабильных изотопов ¹³C и ¹²C(D13С) будет характеризовать диету людей вне зависимости от времени их жизни.
Радиоуглеродное датирование образца сводится к замеру содержания в нем изотопов ¹⁴C и ¹³C, корректировке содержания ¹⁴C за фракционирование изотопов углерода (корректирующая поправка рассчитывается по значению D13С) и расчету радиоуглеродного возраста [Левченко]. Радиоуглеродный возраст образца рассчитывается на основе предположения, что содержание в нем ¹⁴C в момент консервации было равно значению, принятому за эталон, а их несоответствие в момент датирования обусловлено только радиоактивным распадом ¹⁴C за время, прошедшее с момента консервации до момента датирования. Но содержание ¹⁴C в атмосфере прошлого не было постоянным и, следовательно, радиоуглеродный возраст образцов не соответствует их календарному возрасту. Для перевода радиоуглеродного возраста образцов в календарный на основе дендрохронологических данных создана калибровочная кривая радиоуглеродного датирования. Таким образом, для каждого образца после его датирования известны три параметра – радиоуглеродный возраст (РВ), значение D13С и календарный возраст (КВ). Это касается и датированных костей человека. Представляется интересным рассмотреть зависимость D13С/РВ(КВ) костей человека по статистической выборке данных радиоуглеродного датирования, сформированной для конкретного региона.

Характеристика статистической выборки
Статистическая выборка, названная нами «Европа», составлена по данным радиоуглеродного датирования, опубликованным в журнале Archaeometry [Сайт ORAU]. В выборку включены датировки, попавшие в интервал 0-15000 ВР лет. Выборкой охарактеризована вся Европа. В ней 1513 датировок, в том числе: 90 датировок образцов дерева, 310 - древесного угля, 381 - костей животных (в том числе 67 рогов оленя), 490 - костей человека (в том числе 389 по Западной Европе и 101 по Восточной Европе, Скандинавии и Балканам) , 47 - не идентифицированных костей, 141 – семян (в том числе 80 – обугленных семян), 54 - растительных остатков. «Центр тяжести» выборки находится в Англии.
Достоверность всей выборки «Европа», а также выборок по дереву, древесному углю и костям животных оценена предложенным нами способом [Тюрин]. Способ основан на сопоставлении эталонной частоты радиоуглеродного возраста с частотами радиоуглеродного возраста образцов выборок из баз данных радиоуглеродного датирования. Погрешность определения радиоуглеродного возраста образцов выборки оценена в плюс/минус первые сотни лет. На рисунке 1 приведено сопоставление в интервале 0-5999 ВР лет частот возраста костей человека с эталоном частот. Какого либо соответствия кривых не просматривается. Это говорит либо о невысокой достоверности датировок костей человека, либо о наличии объективных особенностей выборки, «затушевывающих» ее соответствие эталонным частотам. Мы примем вторую версию и выскажем гипотезу о том, что точность радиоуглеродного датирования костей человека выборки «Европа» достаточна для того, чтобы в ней отразились основные черты изменения его диеты, оцененные по вариациям параметра D13С/РВ. Эта гипотеза является основой выполненного нами анализа.

Рисунок 1. Сопоставление частот возраста костей человека с эталоном частот в интервале 0-5999 ВР лет

Средние значения D13С основных продуктов питания человека
На основе зависимостей D13С/РВ образцов (рисунок 2), характеризующих основные продукты питания человека (кости животных, рога оленей, дерево и древесный уголь, семена и растительные остатки), можно сделать однозначный вывод: значения D13С основных продуктов питания человека в Европе в рассматриваемый период существенно не менялись. На рисунке 3 показаны частоты значений D13С образцов, характеризующих основные продукты питания человека, для интервала 0-5999 ВР лет. Средние значения D13С для дерева равны минус 25,98, древесного угля – минус 25,50, растительных остатков – минус 26,98, семян – минус 24,21 и костей животных – минус 21,32 промилле. К этому добавим, что для морских организмов D13С равно минус 15,0±3,0, для пресноводной растительности - минус 16,0±4,0, растений С4 группы - минус 10,0±2,0 промилле [Sample].

Рисунок 2. Зависимость D13С образцов, характеризующих основные продукты питания человека, от их радиоуглеродного возраста




Рисунок 3. Частоты значений D13С образцов, характеризующих основные источники питания человека в интервале 0-5999 ВР лет

Структурирование и формальное описание выборки
В статье радиоуглеродный возраст обозначен индексом ВР, календарный – AD/ВС. Перевод радиоуглеродного возраста в календарный выполнен по калибровочной кривой без учета погрешностей. На калибровочной кривой имеются минимумы и максимумы, что обуславливает для некоторых интервалов соответствие одному значению радиоуглеродного возраста более одного значений календарного возраста. В этих случаях даются возможные пределы календарного возраста, соответствующие одному значению радиоуглеродного возраста.
Из вывода о том, что значения D13С основных продуктов питания человека в Европе в рассматриваемый период существенно не менялись, следует другой вывод: структура выборки D13С/РВ костей человека отражает, в основном, вариации количества различных продуктов питания в его диете. Наша версия структурирования выборки показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Зависимость D13С от радиоуглеродного возраста костей человека для всей выборки

Уверенно выделяется три эпохи с разным характером зависимости D13С/РВ костей человека: А - до 9000 ВР года (до 8240 ВС года), Б – 9000-5000 ВР годы (8240–3780 ВС годы) и В - после 5000 ВР года (после 3780 ВС года). Распределение D13С/РВ во всех трех эпохах имеет общую закономерность - расширение в наиболее древних их частях диапазона вариаций D13С с ростом РВ. Вторая особенность – резкая смена характера зависимости D13С/РВ на границе эпох Б и В.
В частотах значений D13С эпохи А имеется один максимум, соответствующий значению равному минус 20,0 промилле (рисунок 5). В эпохе Б – четыре максимума: два контрастных, соответствующих значениям минус 23,0 и минус 19,0 промилле, и два слабовыраженных, соответствующих значениям D13С равным минус 16,0 и минус 14,0 промилле. В эпохе В – три максимума: два контрастных, соответствующих значениям D13С равным минус 21,0 и минус 19,0 промилле, и один слабовыраженный, соответствующий значению минус 26,0 промилле. Таким образом, визуальное выделение трех эпох с разным характером зависимости D13С/РВ костей человека подтверждается и формально оцененными частотами значений D13С.

Рисунок 5. Частоты значений D13С костей человека для эпох А (до 9000 ВР года), Б (9000-5000 ВР годы) и В (после 5000 ВР года)

В эпоху А (рисунок 6) значения D13С костей человека имеют минимальные вариации и не отличаются от значений D13С костей животных. Можно предположить, что человек в эту эпоху питался либо как животные, либо только животными. Условно назовем сообщество людей этой эпохи сообществом охотников. Другое формальное предположение - человек появился в Европе примерно на 1000 ВР лет позднее, чем животные. Так, самая древняя кость человека датирована 12300 ВР годом (12345 ВС год). В то же время имеется большое число костей животных, датированных 12300 -13330 ВР годами (14050-12345 ВС годы).

Рисунок 6. Зависимость D13С от радиоуглеродного возраста костей человека и животных эпохи А (до 9000 ВР года)

По формальному признаку – расширение в наиболее древней части эпохи Б диапазона вариаций D13С, в ней выделено два периода. В период Б1 происходит расширение диапазона вариаций D13С, в период Б2 – диапазон вариаций относительно стабильный. В эпоху Б значения D13С костей человека в пределах регионов имеют небольшие вариации, и в то же время вариации средних значений D13С регионов большие (рисунке 7). Эту ситуацию можно назвать региональной унификацией диеты человека. Поле значений D13С костей человека лишь частично перекрывается с полем значений D13С костей животных (на рисунке 7 граница поля максимальных значений D13С костей животных показана красной пунктирной линией). Возможно, в эту эпоху в Европе одновременно жили сообщества охотников (их кости и кости животных имеют примерно одинаковые значения D13С) и собирателей (их кости имеют значения D13С существенно выше, чем значения D13С костей животных). Причем в некоторых регионах Европы жили одни охотники, а в других – одни собиратели. Условно назовем сообщество европейцев этой эпохи конгломератом сообществ охотников и собирателей. Отметим, что наше допущение о наличии сообществ собирателей находится в некотором противоречии с фактическими данными о содержании D13С в различных продуктах питания. Так сообщества собирателей, живших на территории Англии и Франции (рисунок 7) и имеющих значения D13С костей в пределах 13,0-17,0 промилле, должны были питаться исключительно морскими организмами и речной растительностью. Это представляется маловероятным.

Рисунок 7. Зависимость D13С от радиоуглеродного возраста костей человека и животных эпохи Б (9000-5000 ВР годы)

На рубеже 5000 ВР года конгломерат сообществ охотников и собирателей практически мгновенно перестал существовать. Возникло другое сообщество, которое мы условно назовем сообществом земледельцев. Основная его характеристика – относительная унификация диеты в пределах всей Европы при сохранении устойчивых во времени региональных различий. Имелись и региональные группы людей с диетой, резко отличающейся от унифицированной. Наш вариант структурирования сообщества по параметру D13С/РВ показан на рисунке 8. Выделено 5 периодов, разделенных интервалами с отсутствием датировок или небольшим их количеством. Общим для периодов является уменьшение вариаций значений D13С при приближении к их границам. Внутри периодов В1, В2 и В3 прослеживаются области группирования точек, имеющие на рисунке форму треугольников или трапеций. Разделяющие периоды интервалы с отсутствием датировок или небольшим их количеством не связаны с интервалами минимальных частот радиоуглеродного возраста образцов на эталонной кривой [Тюрин] и не совпадают с контрастными флуктуациями калибровочной кривой (рисунок 9). Это означает, что эти интервалы, во первых, существуют и на календарной оси времени и, во вторых, не связаны с астро-геофизическими событиями, следствием которых явились контрастные локальные флуктуации калибровочной кривой. На датировках других материалов эти интервалы не проявляются [Тюрин]. При учете этих заключений можно высказать формальное предположение – интервалы времени с отсутствием датировок костей человека или небольшим их количеством связаны с резким сокращением численности людей.

Рисунок 8. Зависимость D13С от радиоуглеродного возраста костей человека эпохи В (после 5000 ВР года). Выделение периодов




Рисунок 9. Сопоставление калибровочной кривой радиоуглеродного датирования, эталонных частот и периодов В1-В5

В периоде В1 (рисунок 10) выделяется три трека изменения D13С, названных нами Англо-Ирландским (1), Скандинавским (2) и Южно-Европейским (3). С конгломератом сообществ охотников и собирателей «стыкуется» только Англо-Ирландский трек. Сформировавшие его точки на рисунке образуют четкую структуру, позволяющую высказать предположение о том, что в своей совокупности они характеризуют единое сообщество земледельцев. Если это так, то это сообщество существовало в Шотландии, Уэльсе и собственно Англии (регионы, из которых получены датируемые образцы). Более того, можно предположить, что это сообщество возникло в одном месте и быстро распространилось по всей Англии. Англо-Ирландский трек прослеживается до 4400 ВР года. Скандинавский трек начинается с 4600 ВР года, Южно-Европейский – с 4400 ВР года. Реальное ли это начало треков, или только их отраженных выборкой «Европа» фрагментов – вопрос открытый.
В периоде В2 Англо-Ирландский и Южно-Европейский треки D13С проявились четко (рисунок 11). Около 3480 ВР (1770 ВС) года Южно-Европейский трек имеет резкое смещение, что можно интерпретировать как изменение типа диеты.

Рисунок 10. Зависимость D13С от радиоуглеродного возраста костей человека периода В1 (4060-4955 ВР/3710-2585 ВС годы)




Рисунок 11. Зависимость D13С от радиоуглеродного возраста костей человека периода В2 (3095-3895 ВР/(2405-2425)-(1325-1385) ВС годы)

В периоде В3 выраженность треков D13С сохранилась (рисунок 12), но они не имеют жесткой региональной привязки. Образцы из Англии, Литвы и Голландии «вписались» в Южно-Европейский трек (2), а образцы из Испании и Украины – в Англо-Ирландский (1). С ним совпал и скандинавский трек. Выявились фрагменты еще двух треков (4 и 5).
В периоде В4 треки D13С имеют жесткую региональную привязку (рисунок 13). Англо-Ирландский (1) трек в интервале времен 1130-1205 ВР годов имеет резкое смещение. Южно-Европейский трек уверенно прослеживается только до 1300 ВР года. В период В5 попали кости только из Англии и Ирландии (рисунок 14). Англо-Ирландский трек D13С (1) выражен хорошо.
Все выделенные нами треки D13С показаны на рисунке 15. Для периодов В1, В2, В3, В4 и В5 частоты значений D13С костей человека имеют яркие индивидуальные особенности, иллюстрирующие наличие обособленных треков D13С (рисунок 16).

Рисунок 12. Зависимость D13С от радиоуглеродноговозраста костей человека периода В3 (1950-2935 ВР/(1095-1225) ВС- (35-55) AD годы)





Рисунок 13. Зависимость D13С от радиоуглеродного возраста костей человека периода В4 (910-1815 BP/235-(1065-1125)AD годы)





Рисунок 14. Зависимость D13С от радиоуглеродноговозраста костей человека периода В5 (после 775 ВР/1265 AD года).




Рисунок 15. Зависимость D13С от радиоуглеродного возраста костей человека эпохи В (после 5000 ВР года). ТрекиD13С




Рисунок 16. Частоты значений D13С костей человека для периодов В1, В2, В3, В4 и В5 эпохи В (после 5000 ВР года)

В принципе можно сделать и формальное сопоставление структуры выборки с другими естественнонаучными данными – геологическими, гляциологическими, дендрохронологическими и др., отражающими изменение условий существования Человека в Европе. Но такое сопоставление имеет смысл только при полной уверенности в отсутствии системных искажений в хронологической составляющей проанализированных нами данных радиоуглеродного датирования. А такой уверенности у нас нет.

Элементы реконструкции этапов развития европейцев голоцена
Возможно, люди в Европе появились не ранее примерно 12540 ВС года. Питались они либо как животные, либо только животными. Скорее всего, это было сообщество охотников. Примерно с 8200 ВС года в Европе начал сформироваться конгломерат сообществ охотников и собирателей. Для него характерны региональная унификация диеты при больших ее различиях между регионами. Это можно интерпретировать как региональное разделение сообществ охотников и собирателей и специализацию их диеты. Для части сообществ собирателей характерна диета типа морской/речной. Около 3800 ВС года конгломерат сообществ охотников и собирателей Европы практически мгновенно перестал существовать. Без видимой связи с конгломератом сообществ охотников и собирателей возникло сообщество земледельцев. Основная его характеристика – относительная унификация диеты в пределах всей Европы при сохранении устойчивых во времени региональных различий. Другими характеристиками сообщества земледельцев являются периодические сокращения его численности. Рубеж около 3800 ВС года можно принять за начало в Европе технологической цивилизации. Рассмотренные нами данные позволяют сделать предположение о вынужденном переходе европейцев на этот путь развития.

Заключение
Структурирование и формальное описание выборки «Европа», а также реконструкция этапов развития европейцев голоцена являются авторской моделью «Европейцы голоцена». Модель построена по данным радиоуглеродного датирования. Какая либо другая информация при построении модели не учитывалась. Общий вывод однозначен. Выборки D13С/РВ(КВ) костей человека позволяют восстанавливать элементы (прежде всего, хронологические) этапов развития исторических сообществ. Обоснованность новой информации, полученной по данным радиоуглеродного датирования, будет определяться, в первую очередь, репрезентативностью анализируемых выборок. На первый взгляд, очевидно, что предложенный нами анализ данных радиоуглеродного датирования можно проводить, находясь вне идеологических полей существующих представлений о прошлом Человечества. Но это не так. Сами статистические выборки данных радиоуглеродного датирования можно сформировать только по данным, «обслуживающим» идеологическое поле под названием «Традиционная История». Последним замечанием мы подчеркиваем зависимость имеющихся естественнонаучных данных, характеризующих прошлое Человечества от господствующих сегодня представлений о нем.

Литература и фактические данные

1. Левченко В. Радиоуглерод и абсолютная хронология: записки на тему. http://hbar.phys.msu.ru/gorm/dating/wally-1.htm.
Сайт «Хронология и хронография. История науки и наука история». http://hbar.phys.msu.ru/gorm/wwwboard/index.htm

2.Сайт ORAU Datelist Index http://hercules.oucs.ox.ac.uk/~orau/dl_index.html

4. Тюрин А.М. Простой способ оценки достоверности результатов радиоуглеродного датирования.
/volume3/turin.html. Электронный сборник статей “Новая Хронология”. Выпуск 3. /volume3/ Сайт проекта «Новая Хронология». //chronologia.org/
http://lah.ru/text/tiurin/rc/text.htm. Лаборатория Альтернативной Истории. http://piramyd.express.ru/lah/index.htm

5. Sample isotopic fractionation http://www.c14dating.com/isotope.html
.Сайт Waikato Radiocarbon Dating Laboratory.
http://www.radiocarbondating.com/