izotopová analýza se používá v různých oborech napříč vědami, jako je geologie, biologie, Organická chemie a ekologie. Archeologie, která se nachází mezi těžké přírodních věd a sociálních věd, přizpůsobil techniky vyvinuté v těchto oblastech odpovědět na oba archeologické a antropologické otázky, které se klenou nad zeměkoulí přes oba prostoru a čase. Otázky, které jsou řešeny v oblasti archeologie, se nejčastěji týkají studia stravy a mobility v minulých populacích. Zatímco většina lidí jsou obeznámeni s izotopové analýzy týkající se studia radiokarbonové datování, nebo C-14, méně jsou seznámeni s analýzou dalších izotopů, které jsou přítomné v biologickém materiálu, jako jsou lidské nebo zvířecí kosti. Izotopy, které jsou nejvíce studovány pro řešení těchto otázek, jsou uhlík-13 (13C), dusík-15 (15N), kyslík-18 (18O) a stroncium (87Sr/86Sr). Stabilní izotopy 13C, 15N a 18O se liší od analýzy 14C v tom, že se v průběhu času neustále nerozkládají, neexistuje tedy žádný “ poločas rozpadu.“Spíše zůstávají konstantní v průběhu času, odtud termín stabilní izotopy. Průzkum izotopové identifikátory mobility, životního prostředí a životního minima v minulosti také současný význam v tom, že může pomoci při utváření politik, které se vztahují k ochraně kulturního dědictví, řízení zdrojů a udržitelnost a možná nejdůležitější je, že nám pomáhají dozvědět se více o pozoruhodné schopnosti našeho vlastního druhu přizpůsobit se a přežít v libovolném počtu prostředí a kulturní okolnosti.
metody izotopové analýzy
aby bylo možné zkoumat stabilní izotopy z lidských a zvířecích kostí, je pro analýzu zapotřebí velmi malý vzorek kosti. Díky pokrokům v akcelerované hmotnostní spektrometrii (AMS)lze použít malý vzorek, který se může pohybovat od 200 miligramů do 1 gramů kosti. Když je archeologický kostní materiál špatně zachován, nemusí být dostatek přežívajícího biologického materiálu, aby byla analýza spolehlivá. V případech, kdy jsou kosti dobře zachovány, se však izotopové podpisy považují za reprezentativní pro studovaný jednotlivý vzorek (člověk nebo zvíře).
malý vzorek kosti se pak ošetří souborem chemických postupů, v závislosti na konkrétní analýze. Například pro analýzu izotopů stabilních pro uhlík a dusík se kost promyje v kyselině chlorovodíkové (HCl) po vhodnou dobu, dokud není vzorek kosti připraven pro další chemické kroky. Tyto procesy se provádějí za účelem extrakce „čistého“ kostního kolagenu z dalších složek, které tvoří kosti, jako jsou lipidy a bílkoviny.
po extrakci kolagenu se připraví a zváží pro analýzu v hmotnostním spektrometru. Hmotnostní spektrometr pracuje měřením hmotností a relativních koncentrací atomů a molekul. Ty jsou porovnávány pomocí standardních referenčních materiálů, které jsou stanoveny Mezinárodní agenturou pro atomovou energii ve Vídni. Použití globálních a národních (NIST) standardů jako referenčního materiálu znamená, že izotopové výsledky lze porovnat napříč archeologickými nalezišti. Je však důležité si uvědomit, že izotopové hodnoty určitého času a místa musí být také stanoveny, aby bylo možné porozumět různým místním procesům (environmentálním a kulturním), které jsou neustále v práci.
Izotopy a Studie z Prostředí,
Mnoho vědeckých oborů využití izotopové analýzy pro studium minulosti klimatických a životní prostředí. Archeologie není výjimkou. Je důležité určit environmentální nastavení konkrétního času a místa, aby bylo možné lépe porozumět faktorům, které mohly ovlivnit vývoj komunity. Dlouhodobé a krátkodobé změny klimatu mohou mít dramatický dopad na způsoby, jak mohou lidé nakupovat nebo vyrábět své jídlo. Kromě toho mohou tyto typy změn ovlivnit, kde a / nebo kdy se lidé mohou pohybovat po celé krajině. Například posun v oblasti klimatu z teplejší nebo více vyprahlé prostředí, které je vlhčí a mírnější, může umožnily lidem, aby se přesunout do nové oblasti k využívání půdního fondu, které byly dříve nevhodné pro zemědělství nebo pasení zvířat.
izotopové indikátory prostředí jsou nejčastěji zkoumány studiem izotopů kyslíku. Různé hodnoty izotopů kyslíku jsou reprezentativní pro teplejší a sušší podnebí, oproti těm, které byly chladnější a vlhčí. Kromě toho, dusíku izotopy mohou být reflexní klimatu, v tom, že rostliny, zvířata a lidé, které obývají více vyprahlých prostředích můžete zobrazit dusíkem-15 hodnot, když ve srovnání s těmi z více mírné prostředí. To bylo nalezeno v případě Jezevčí Díra stránky, kde analýza několik bizoních kostí zobrazí výrazně obohacený dusíku-15 hodnot, což naznačuje, že osídlení extrémně suché prostředí.
Izotopy a Studie o Stravě
studie jídelníčku pravěkých lidí je nezbytnou součástí pochopení toho, jak minulé komunity byli schopni přežít a přizpůsobit se v rámci konkrétních environmentálních a sociálních nastavení. Vyšetřování z minulosti stravy nebo paleodiet poskytuje vodítko k tomu, jak naši předkové využívání přírodních zdrojů, a dokonce, jak změnily své vlastní prostředí s cílem produkovat potraviny. Například jedním z nejrozšířenějších aspektů lidské stravy v Severní Americe bylo vyšetřování zavádění a vývoje kukuřičného zemědělství (zemědělství) jako hlavní formy obživy v novém světě. Stabilní izotopy uhlíku a dusíku jsou ty, které se nejčastěji používají pro dietní rekonstrukce. Tyto izotopy se nejčastěji používají ke studiu stravy mořských versus suchozemských (pozemních) zvířat a příjmu konkrétních typů rostlinných zdrojů(například kukuřice a proso).
Izotopy mohou být použity k posouzení stravy, protože existuje přímý vztah mezi typem potravin jsou konzumovány a odpovídající izotopové „podpis“ nalezen v kostní kolagen obou lidí a zvířat. Například, když je zvíře jako kráva nebo ovce jí určitý typ trávy nebo rostliny, na které bude výstava izotopové hodnoty v jejich kosti nebo zuby, které jsou reprezentativní pro konkrétní typ trávy nebo rostlin. Kromě toho, jak lidé konzumují živočišné bílkoviny, ze zdrojů, jako jsou suchozemská zvířata (např. ryby a měkkýši) budou vykazovat izotopové hodnoty, které je umístí do určité „trofické úrovně“.“Trofická úroveň je nejjednodušší vysvětlit jako kde organismus (člověk nebo zvíře v těchto případech) se nachází v rámci určitého potravinového řetězce.
variace a adaptace na živobytí (nebo stravu) mohou být stimulovány vývojem sociálně-politických a ekonomických okolností, jakož i klimatickými a ekologickými přechody a dokonce i individuální volbou. Změny ve stravě v rámci určité komunity se mohou objevit jak ve velkých, tak v malých měřítcích, stejně jako rychle nebo postupně v průběhu času. Na rozdíl od jiných cest pro paleodietary rekonstrukce, které jsou obecně založeny na kontextové archeologické, etnografické a historické důkazy, analýzu stabilních izotopů poskytuje způsob, jak přímo zkoumat složení stravy prostřednictvím analýzy samotné kosti.
Izotopy a Studium Mobility
studie mobility a migrace v minulosti lze přistupovat prostřednictvím řady různých archeologických metod, jako je provenience studie ze skla, keramiky a kovových artefaktů, a v některých případech i prostřednictvím studia ancient DNA (aDNA). Lidé se pohybují pro mnoho různých účelů. Mohou se pohybovat při hledání optimálních zdrojů, pro manželství, válčení, obchod, a řadu dalších důvodů. Izotopy stroncia (87Sr/86Sr) a kyslíku (18O) se nejčastěji používají k rekonstrukci minulých pohybů lidí i zvířat v určitém čase a místě. Při vyšetřování pohyblivosti, tyto izotopy se používají k určení, pokud osoba nebo zvíře je „místní“ na konkrétní oblasti porovnáním izotopové hodnoty z kostí a zubní skloviny vzorku s místní izotopové hodnoty, které musí být stanoveny pro konkrétní geografickou polohu. „Místní“ hodnoty konkrétního místa jsou určeny studiem základní geologie konkrétního místa, v případě stroncia, a analýzou místních zdrojů podzemních vod a srážek (srážky a sníh), v případě kyslíku. Za tohoto předpokladu je, že pokud jedinec zobrazuje izotopové hodnoty, které jsou stejné nebo v rozsahu regionu, ve kterém byly objeveny (nebo pohřben), pak to může být možné navrhnout, aby byly z oblasti původně.
u lidí a zvířat izotopové poměry kostní a zubní skloviny odrážejí geologické substráty, na kterých byly získány jejich dietní příjem (rostlina, zvíře a voda). Hodnoty izotopů stroncia z lidské kosti a zubů lze použít k určení možného místa pobytu v dětství pro jednotlivce, pokud byl komplexně stanoven rozsah místních hodnot pro konkrétní oblast. Některé studie například zkoumaly zubní sklovinu jednotlivců, která se tvoří v raném dětství, a porovnávaly izotopové hodnoty s hodnotami kostí stejného jedince. Když dva výsledky výrazně lišit, může být stanoveno, že strávili alespoň část svého dětství v geografickém umístění, které se lišily od místa, kde byli pohřbeni, a nakonec se zotavil prostřednictvím archeologických výzkumů.
Napsal Michelle Machicek, Doktorát (Postgraduální Výzkumník), Cornell University, Katedra Antropologie a Smithsonian Institution, National Museum of Natural History za Čas Team America (2013).
Další Čtení
Bentley, R. A., 2006. Izotopy stroncia ze země na archeologickou kostru: recenze. Žurnál Archeologické metody a teorie 13: 135-187.
Cena, D.T. 2008. Izotopy a migrace člověka: případové studie v biogeochemii. V H. Schutkowski (Ed.) Mezi biologií a kulturou. Cambridge: Cambridge University Press.
Schwarcz, H. P., White, C. D., a Longstaffe, F. J. 2010. Stabilní a Radiogenní izotopy v biologické archeologii: některé aplikace. V J. B. West, G. J. Bowen, T. E. Dawson, a K. P. Tu (Eds.) Isoscapes: porozumění pohybu, vzoru a procesu na Zemi prostřednictvím mapování izotopů. New York: Springer Science + Business Media B. V.