Przewodnik do badań archeobotanicznych

Podręcznik zawiera: * podstawy teoretyczne badań archeobotanicznych, * opis metod badania roślin zachowanych na stanowiskach archeologicznych (zbieranie prób w terenie oraz ich opracowanie laboratoryjne i statystyczne) * prezentację najważniejszych rezultatów tych badań i sposoby publikowania wyników, * omówienie wykorzystywania surowców roślinnych przez ludy zbieracko-łowieckie i rolnicze w pradziejach, * omówienie historii roślin uprawnych i synantropijnych. Obok metod podstawowych, stosowanych w nauce polskiej i światowej już od kilkudziesięciu lat, uwzględnia nowe możliwości poznawcze, które pojawiły się dzięki zastosowaniu: * analiz DNA, * fitolitów, * skrobi, * niektórych analiz fizykochemicznych, * badaniu podziemnych organów zapasowych roślin. Jako podręcznik akademicki książka reprezentuje bardzo wysoki poziom merytoryczny, przy zachowaniu przystępnej formy wykładu. Może więc służyć do kształcenia studentów botaniki i archeologii w zakresie tej interdyscyplinarnej dziedziny nauki. Badacze podejmujący samodzielną działalność naukową skorzystają z szerokiego wachlarza wskazówek metodycznych, informacji o postępie badań archeobotanicznych w Polsce i na świecie oraz przeglądu literatury. Odbiorcami podręcznika są: * botanicy, * rolnicy, * etnobotanicy, * etnolodzy, * archeolodzy, * przedstawiciele innych specjalności oraz osoby zainteresowane wykorzystywaniem roślin dzikich i uprawnych * w gospodarce, * magii, * lecznictwie, * sztuce w czasach przedhistorycznych i wczesnohistorycznych. SPIS TREŚCI Od Wydawcy/ 13 Wstęp/ 17 Część pierwsza Teoretyczne podstawy archeobotaniki I. Definicja, przedmiot i zadania archeobotaniki/ 23 I.1. Przedmiot archeobotaniki w ujęciu różnych autorów / 23 I.2. Stosunek archeobotaniki do innych nauk / 24 I.3. Zarys historii badań archeobotanicznych / 26 I.3.1. Historia archeobotaniki europejskiej do II wojny światowej / 26 I.3.2. Etnobotaniczne korzenie archeobotaniki amerykańskiej/ 30 I.3.3. Okres po II wojnie światowej/ 31 I.3.4. Zarys historii badań archeobotanicznych w Polsce/ 31 I.3.5. Główne kierunki badawcze we współczesnej archeobotanice/ 34 II. Szczątki roślin jako materiał źródłowy w archeobotanice/ 37 II.1. Zagadnienia tafonomiczne/ 37 II.2. Formy zachowania się makroskopowych szczątków roślinnych/ 41 II.3. Szczątki mikroskopowe/ 44 II.4. Źródła pomocnicze/ 45 III. Rodzaj stanowiska archeologicznego a typ materiału roślinnego/ 47 IV. Datowanie szczątków roślinnych zachowanych na stanowiskach archeologicznych/ 52 IV.1. Datowanie pośrednie i bezpośrednie/ 52 IV.2. Datowanie stratygraficzne, datowniki archeologiczne/ 54 IV.3. Metody radiometryczne/ 55 IV.4. Dendrochronologia/ 57 IV.5. Szczątki roślinne jako podstawa datowania obiektów archeologicznych metodą/ 14C i metodą dendrochronologiczną/ 58 IV.6. Periodyzacja pradziejów Polski/ 62 V. Zarys historii wybranych roślin uprawnych/ 64 V.1. Ośrodki udomowienia roślin i powstania rolnictwa/ 64 V.2. Uwagi o taksonomii roślin uprawnych/ 66 V.3. Właściwości gatunków udomowionych w porównaniu z ich dzikimi przodkami/ 67 V.4. Zboża/ 68 V.4.1. Pszenice diploidalne/ 68 V.4.2. Pszenice tetraploidalne/ 77 V.4.3. Pszenice heksaploidalne/ 83 V.4.4. Najstarsze pszenice nagie na stanowiskach archeologicznych/ 89 V.4.5. Jęczmień zwyczajny – Hordeum vulgare L. em. Lam./ 94 V.4.6. Żyto zwyczajne – Secale cereale L./ 99 V.4.7. Owies zwyczajny – Avena sativa L./ 104 V.4.8. Proso zwyczajne – Panicum miliaceum L./ 106 V.4.9. Ber – Setaria italica (L.) P. Beauv./ 108 V.4.10. Gryka zwyczajna – Fagopyrum esculentum Moench/ 110 V.5. Rośliny motylkowate/ 113 V.6. Rośliny olejo- i włóknodajne/ 123 V.7. Rośliny olejodajne i warzywne z rodzaju Brassica/ 131 V.8. Owoce mięsiste i orzechy/ 135 V.9. Warzywa i przyprawy/ 147 Część druga METODY BADAŃ terenowych i laboratoryjnych VI. Próbkowanie i zagadnienie badań reprezentatywnych w archeobotanice (Sławomir Kadrow)/ 159 VI.1. Dylematy badań wykopaliskowych/ 159 VI.2. Badania archeologiczne i archeobotaniczne w aspekcie próbkowania/ 160 VI.3. Próba statystyczna i inne pojęcia/ 162 VI.4. Rodzaje próbkowania w archeobotanice/ 162 VI.5. Próbkowanie krajobrazu/ 166 VII. Zbieranie materiału do badań archeobotanicznych/ 167 VII.1. Specyfika archeobotanicznych badań terenowych/ 167 VII.2. Zasady ogólne obowiązujące przy zbieraniu wszystkich typów materiału archeobotanicznego/ 169 VII.3. Wyposażenie terenowe/ 172 VII.4. Zbieranie prób do badania szczątków makroskopowych/ 172 VII.4.1. Zbieranie prób na stanowiskach wilgotnych/ 174 VII.4.2. Zbieranie prób na stanowiskach suchych/ 174 VII.4.3. Wskazówki praktyczne dotyczące próbkowania na niektórych rodzajach stanowisk/ 175 VII.4.4. Terenowa obróbka prób makroskopowych/ 177 VII.5. Zbieranie materiału do analizy pyłkowej/ 179 VII.5.1. Pobieranie prób z wykopów/ 180 VII.5.2. Wiercenia/ 181 VIII. Metody laboratoryjne w analizie karpologicznej i pyłkowej/ 182 VIII.1. Wyposażenie pracowni archeobotanicznej/ 182 VIII.2. Wyposażenie laboratorium służącego do maceracji prób/ 184 VIII.3. Wstępne przygotowanie prób do obróbki laboratoryjnej/ 185 VIII.4. Metody laboratoryjne w badaniu szczątków makroskopowych/ 186 VIII.4.1. Maceracja prób/ 186 VIII.4.1.1. Szlamowanie prób osadu wilgotnego/ 188 VIII.4.1.2. Flotacja prób piaszczystych zawierających szczątki spalone/ 188 VIII.4.1.3. Wydobywanie szczątków na sucho ze stanowisk pustynnych/ 189 VIII.4.2. Przebieranie prób/ 189 VIII.5. Przygotowanie prób do analizy pyłkowej/ 190 VIII.5.1. Częściej stosowane metody maceracji/ 190 VIII.5.2. Metody maceracji stosowane tylko do niektórych osadów/ 192 Część trzecia METODY oznaczania materiałów roślinnych i prezentacji wyników IX. Szczątki makroskopowe/ 197 IX.1. Ogólne zasady analizy karpologicznej/ 197 IX.1.1. Uwagi wstępne/ 197 IX.1.2. Opis i dokumentacja materiału/ 198 IX.1.2.1. Opis próby/ 198 IX.1.2.2. Opis szczątków roślinnych 199 IX.1.3. Analiza ilościowa prób zawierających owoce i nasiona/ 201 IX.1.4. Przedstawianie wyników analizy karpologicznej/ 204 IX.2. Eksperyment w archeobotanice/ 204 IX.2.1. Cele eksperymentowania w archeobotanice/ 204 IX.2.2. Wpływ fosylizacji na kształt i budowę anatomiczną szczątków/ 205 IX.2.2.1. Sztuczna fosylizacja z użyciem odczynników chemicznych/ 205 IX.2.2.2. Doświadczenia ze spalaniem/ 207 IX.2.2.3. Doświadczenia z odciskami/ 210 IX.2.2.4. Wpływ fosylizacji na budowę organów roślinnych: wnioski/ 212 IX.2.3. Przykłady testowania hipotez/ 212 IX.2.3.1. Wpływ spalania na skład zespołów szczątków/ 212 IX.2.3.2. Rolnictwo eksperymentalne: próby rekonstrukcji/ 213 IX.2.3.3. Przykłady innych doświadczeń/ 214 IX.3. Oznaczanie zbóż spotykanych na stanowiskach archeologicznych w Polsce/ 214 IX.3.1. Wprowadzenie/ 214 IX.3.2. Morfologia zbóż/ 215 IX.3.3. Oznaczanie pszenic/ 217 IX.3.3.1. Morfologia kłosów, kłosków i ziarniaków/ 217 IX.3.3.2. Opis gatunków pszenicy spotykanych na stanowiskach polskich/ 222 IX.3.4. Oznaczanie jęczmienia/ 228 IX.3.5. Oznaczanie żyta/ 230 IX.3.6. Oznaczanie owsa uprawnego/ 231 IX.3.7. Oznaczanie prosa/ 233 IX.3.8. Oznaczanie beru/ 235 IX.4. Inne rośliny uprawne spotykane na stanowiskach archeologicznych/ 236 IX.5. Opis owoców i nasion niektórych gatunków roślin dzikich ze stanowisk archeologicznych w Polsce/ 240 IX.6. Badanie szczątków drewna/ 274 IX.6.1. Wprowadzenie/ 274 IX.6.2. Procesy tafonomiczne prowadzące do nagromadzenia drewna na stanowiskach archeologicznych/ 274 IX.6.3. Przedstawianie wyników analizy drewna/ 276 IX.6.4. Interpretacja znalezisk drewna/ 279 IX.6.5. Oznaczanie drewna kopalnego/ 281 IX.6.5.1. Schemat budowy anatomicznej drewna/ 283 IX.6.5.2. Opis drewna drzew i krzewów często spotykanych na stanowiskach archeologicznych w Polsce/ 285 IX.7. Badanie odcisków roślinnych na ceramice i polepie/ 295 IX.7.1. Wprowadzenie/ 295 IX.7.2. Oznaczanie odcisków/ 296 IX.7.3. Przedstawianie wyników analizy odcisków/ 298 IX.7.4. Interpretacja wyników analizy odcisków/ 299 X. Rozpoznawanie organów spichrzowych roślin jako źródła pożywienia (Lucyna Kubiak-Martens)/ 301 X.1. Wstęp/ 301 X.2. Korzenie i bulwki jako źródło pożywienia/ 303 X.3. Morfologia wegetatywnych organów spichrzowych/ 304 X.3.1. Organy spichrzowe pochodzenia łodygowego/ 304 X.3.2. Organy spichrzowe pochodzenia korzeniowego/ 306 X.4. Budowa anatomiczna łodygi i korzenia/ 307 X.5. Rozpoznawanie i klasyfikacja szczątków tkanki parenchymatycznej na etapie sortowania materiału botanicznego/ 310 X.6. Oznaczanie roślin na podstawie zwęglonej tkanki parenchymatycznej/ 310 X.7. Znaleziska zwęglonych szczątków wegetatywnych organów roślin na stanowiskach archeologicznych/ 315 X.8. Perspektywy badań na przyszłość/ 320 XI. Wnioskowanie statystyczne i analizy wielowymiarowe w archeobotanice (Adam Walanus, Mirosław Zając)/ 321 XI.1. Wprowadzenie/ 321 XI.2. Uzasadnienie potrzeby wnioskowania statystycznego/ 322 XI.2.1. Wstęp/ 322 XI.2.2. Przykład wnioskowania statystycznego – liczba ziarniaków/ 323 XI.2.3. Rozkład prawdopodobieństwa/ 324 XI.2.3.1. Rozkłady prawdopodobieństwa/ 324 XI.2.3.2. Rozkład prawdopodobieństwa Poissona/ 324 XI.2.3.3. Odchylenie standardowe/ 325 XI.2.3.4. Odchylenie standardowe rozkładu Poissona/ 32 XI.2.3.5. Liczba cyfr znaczących/ 326 XI.2.3.6. Pomiary a zliczenia/ 326 XI.2.3.7. Rozkład normalny/ 327 XI.2.3.8. Testowanie hipotez statystycznych za pomocą rozkładu normalnego/ 327 XI.2.4. Seria pomiarów/ 329 XI.2.4.1. Jednorodność wyników/ 329 XI.2.4.2. Średnia/ 329 XI.2.4.3. Odchylenie standardowe/ 329 XI.2.4.4. Dokładność średniej/ 330 XI.2.4.5. Porównanie dwóch średnich, test t/ 330 XI.2.5. Formalizm testowania hipotez statystycznych/ 332 XI.2.6. Korelacja/ 333 XI.2.7. Przykład elementarnych obliczeń i wnioskowania statystycznego/ 334 XI.3. Analizy wielowymiarowe/ 336 XI.3.1. Metody klasyfikacji/ 337 XI.3.1.1. Analiza skupień (taksonomia)/ 337 XI.3.1.2. Analiza dyskryminacyjna/ 339 XI.3.2. Metody badające strukturę danych/ 339 XI.3.2.1. Analiza czynnikowa i analiza głównych składowych/ 342 XI.3.2.2. Analiza korespondencji/ 342 XI.3.2.3. Skalowanie wielowymiarowe/ 344 XI.3.3. Klasyfikacja symboliczna/ 344 XI.4. Zakończenie/ 345 XII. Analiza pyłkowa w badaniach archeobotanicznych (Krystyna Wasylikowa)/ 346 XII.1. Zastosowanie analizy pyłkowej do badania osadów naturalnych i antropogenicznych: podstawy teoretyczne/ 346 XII.2. Zastosowanie analizy pyłkowej do badania stanowisk archeologicznych/ 347 XII.3. Obliczanie spektrów pyłkowych i przedstawianie wyników analizy pyłkowej/ 349 XII.4. Analiza pyłkowa stanowisk suchych/ 351 XII.4.1. Gleby kopalne/ 351 XII.4.2. Inne źródła materiału palinologicznego spotykane na stanowiskach archeologicznych/ 357 XII.5. Analiza pyłkowa osadów jaskiniowych/ 362 XII.6. Analiza pyłkowa nawarstwień miejskich/ 365 XII.7. Analiza ekskrementów i treści przewodu pokarmowego ludzi i zwierząt/ 366 XII.7.1. Koprolity/ 366 XII.7.2. Latryny, stajnie/ 369 XII.7.3. Zawartość przewodu pokarmowego zwłok ludzkich/ 369 XIII. Zastosowanie analizy fitolitów w archeobotanice (Marek Polcyn, Ilona Polcyn, Krystyna Wasylikowa)/ 372 XIII.1. Co to są fitolity/ 372 XIII.2. Historia badań nad fitolitami/ 372 XIII.3. Morfologia fitolitów i możliwość ich oznaczania/ 374 XIII.4. Pochodzenie fitolitów w osadach/ 377 XIII.5. Znaczenie fitolitów dla badań archeologicznych/ 378 XIII.6. Obserwacja mikroskopowa/ 381 XIII.7. Przedstawianie wyników/ 382 XIII.8. Zbieranie prób do analizy fitolitów/ 383 XIII.9. Przygotowanie laboratoryjne prób do analizy fitolitów/ 383 XIII.10. Uwagi końcowe/ 385 XIV. Wykorzystanie okrzemek w archeologii/ 386 XIV.1. Wprowadzenie/ 386 XIV.2. Regionalne rekonstrukcje paleoekologiczne/ 386 XIV.3. Okrzemki w badaniu artefaktów/ 387 XIV.4. Uwagi praktyczne/ 388 XV. Badanie ziaren skrobi zachowanej na stanowiskach archeologicznych/ 389 XVI. Rola chemotaksonomii i biologii molekularnej w oznaczaniu szczątków roślinnych i w badaniach filogenetycznych (Andrzej Joachimiak)/ 391 XVI.1. Podstawy teoretyczne/ 391 XVI.1.1. Chemotaksonomia/ 391 XVI.1.2. Badania molekularne/ 393 XVI.2. Analiza kopalnego DNA/ 396 XVI.2.1. Powielanie – metoda PCR/ 396 XVI.2.2. Dalsze analizy/ 39 8XVI.2.3. Podstawowe cechy kopalnego DNA/ 399 XVI.2.4. Wybór DNA/ 401 XVI.2.5. Wybór sekwencji/ 403 XVI.3. Omówienie niektórych wyników badań/ 408 XVI.3.1. Kukurydza/ 408 XVI.3.2. Pszenica/ 410 XVI.4. Uwagi końcowe/ 412 XVII. Zastosowanie analiz fizykochemicznych w archeobotanice (Jerzy Langer)/ 413 XVII.1. Wprowadzenie/ 413 XVII.2. Spektroskopia optyczna/ 414 XVII.3. Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni IR/ 417 XVII.4. Metody magnetycznego rezonansu/ 421 XVII.5. Spektrometria masowa MS/ 424 XVII.6. Metody analizy termicznej/ 427 XVII.7. Metody chromatograficzne/ 428 XVII.8. Metody aktywacyjne/ 429 XVII.9. Mikroskopia elektronowa: transmisyjna TEM, skaningowa SEM i mikroanaliza/ 431 Część czwarta Interpretacja wyników badań archeobotanicznych XVIII. Rekonstrukcja zbiorowisk roślinnych (Maria Lityńska-Zając)/ 437 XVIII.1. Podstawy metodyczne/ 437 XVIII.2. Analiza syntaksonomiczna materiałów archeobotanicznych/ 441 XVIII.2.1. Znaczenie metody fitosocjologicznej w archeobotanice/ 441 XVIII.2.2. Zastosowanie fitosocjologii do interpretacji materiału subfosylnego/ 444 XVIII.2.2.1. Rekonstrukcja konkretnych paleofitocenoz/ 445 XVIII.2.2.2. Analiza materiałów występujących w rozproszeniu/ 451 XVIII.2.2.3. Możliwość zmian statusu synekologicznego gatunków/ 455 XVIII.3. Ekologiczne liczby wskaźnikowe/ 456 XVIII.3.1. Wprowadzenie/ 456 XVIII.3.2. Wskaźniki ekologiczne według Zarzyckiego/ 457 XVIII.3.3. Zastosowanie liczb ekologicznych w archeobotanice/ 457 XVIII.4. Funkcjonalna interpretacja danych botanicznych/ 460 XVIII.4.1. Podstawy teoretyczne/ 460 XVIII.4.2. Przykłady zastosowania metody FIBS/ 461 XVIII.5. Analiza flory synantropijnej na podstawie materiałów archeobotanicznych/ 463 XIX. Rekonstrukcja procesów gospodarczych na podstawach botanicznych (Maria Lityńska-Zając)/ 470 XIX.1. Chwasty polne jako źródło informacji o sposobach uprawy roślin/ 470 XIX.1.1. Termin siewu zbóż i ich pielęgnacja/ 471 XIX.1.1.1. Zarys problemu/ 471 XIX.1.1.2. Spektra biologiczne chwastów współczesnych pól uprawnych/ 472 XIX.1.1.3. Spektra biologiczne chwastów na polach w czasach prehistorycznych/ 473 XIX.1.2. Pora żniw w świetle fenologii kwitnienia i owocowania/ 475 XIX.1.3. Sposób przeprowadzania żniw/ 476 XIX.1.3.1. Rozkład wysokościowy chwastów na polach współczesnych/ 477 XIX.1.3.2. Sposób sprzętu zbóż w świetle analizy chwastów w materiałach archeobotanicznych/ 478 XIX.1.3.3. Przykłady stanowisk archeobotanicznych dostarczających materiału do dyskusji nad sposobem przeprowadzania żniw/ 479 XIX.1.4. Stopień zachwaszczenia ziarna/ 481 XIX.1.5. Rotacja upraw, monokultury, uprawy mieszanek/ 483 XIX.2. Odtwarzanie struktury upraw na podstawie roślin uprawnych zachowanych na stanowiskach archeologicznych/ 485 XIX.2.1. Wprowadzenie/ 485 XIX.2.2. Uwagi metodyczne/ 486 XIX.2.3. Odtwarzanie struktury upraw na poziomie stanowiska/ 489 XIX.2.4. Odtwarzanie struktury upraw na poziomie regionu/ 490 XIX.2.5. Odtwarzanie struktury upraw w skali Polski/ 491 XIX.3. Pożywienie zwierząt domowych na podstawie materiałów archeobotanicznych/ 496 XIX.3.1. Wprowadzenie/ 496 XIX.3.2. Pasza liściowa/ 497 XIX.3.3. Pasza zielona i siano/ 498 XIX.4. Mechanizm przechodzenia od zbieractwa do uprawy roślin na przykładzie stanowiska Abu Hureyra w Syrii/ 502 XIX.5. Fenologia roślin jako podstawa do rekonstrukcji rozkładu czynności gospodarczych w ciągu roku/ 506 XIX.6. Materiały archeobotaniczne jako źródło informacji o znaczeniu roślin dla człowieka w czasach prehistorycznych/ 509 XX. Znaczenie wyników badań archeobotanicznych dla innych dyscyplin naukowych/ 518