Základy osteologie Miriam Nývltová Fišáková Ústav fyziologie Lékařská fakulta Masarykovy univerzity Kamenice 5 62500 Brno E-mail: miriam.nyvltova@med.muni.cz https://www.facebook.com/pages/Laborato%C5%99-zooarcheologie-a-paleontologie/321712674507783 homotherium Amazon.com: Shells (Cambridge Manuals in Archaeology): 9780521578523: Claassen, Cheryl: Books Fishes (Cambridge Manuals in Archaeology) Buying Guide | Zooarchaeology (Cambridge Manuals in Archaeology (Paperback)... Cambridge Manuals in Archaeology Palaeopathology (Cambridge Manuals in Archaeology) Birds (Cambridge Manuals in Archaeology) Vertebrate Taphonomy (Cambridge Manuals in... Quantitative Paleozoology Cambridge Manuals in Lebanon | Ubuy Kost (os) se řadí mezi pojiva a je druhem tkáně. Kosti jsou tvořeny tkání dvou základních forem: a) tkání hutnou (substantia compacta), která zpravidla tvoří povrch kosti b) kostní trámčinou (substantia spongiosa), která je v nitru kosti. Je tvořena trámečky, které vytvářejí prostorovou síť. Na povrchu je kost krytá okosticí (periosteum). kostpazni Stavba dlouhé kosti Podle tvaru rozeznáváme tři typy kostí: a) dlouhé kosti. Dlouhé kosti mají dlouhé tělo (diafýzu), s dutinou (cavitas medullaris) uvnitř. Na obou koncích diafýzy jsou kloubní zakončení (epifýzy). Na povrchu je tenká vrstva kompaktní kosti a uvnitř je trámčina. b) krátké kosti. Krátké kosti mají tenkou vrstvu kompaktní kosti, uvnitř je spongióza (např. obratle) c) ploché kosti. Ploché kosti mají na zevním a v případě existence vnitřního povrchu i zde vrstvu kompaktní kosti (lamina externa et interna). Mezi nimi je spongióza zvaná diploe (např. lebeční kosti). kosti2 Druhy kostí Zuby (dentes) Na stavbě zubu se podílejí tři mineralizované tkáně: 1) sklovina, která kryje korunku 2) dentin, tvořící hlavní hmotu zubu 3) cement, který pokrývá krček a kořen zubu Na zubu se rozeznávají tyto útvary: 1) korunka (corona dentis) 2) krček (collum dentis) 3) kořen (radix dentis) Uvnitř zubu je dřeň (pulpa dentis), což je měkká tkáň obsahující krevní cévy a nervy. Zub je v alveolu upevněn systémem vláken, zvaných ozubice (periodontinum). zub Typy zubů: 1) řezáky (dentes incisivi) 2) špičáky (dentes canini) 3) třenové zuby (dentes praemolares) 4) stoličky (dentes molares) typychrupu Vyzvedávání koster velkých obratlovců z nezpevněných hornin Nezpevněné horniny: - jíly - spraše - štěrky V těchto horninách nečiní potíže odkrytí kostí, problém začíná v okamžiku, když chceme fosilii vyzvednout, protože kosti jsou často křehké a okolní nezpevněná hornina není dostatečnou oporou. Pro tento případ se používá technika sádrového nebo polyuretanového obalu. Vyzvedávání koster velkých obratlovců z nezpevněných hornin Nezpevněné horniny: - jíly - spraše - štěrky V těchto horninách nečiní potíže odkrytí fosilie, problém začíná v okamžiku, když chceme fosilii vyzvednout, protože kosti jsou často křehké a okolní nezpevněná hornina není dostatečnou oporou. Pro tento případ se používá technika sádrového nebo polyuretanového obalu. foto3 rekonstrukce11c Říční písky a štěrky, Lokalita Eppelsheim (Německo) sp. miocén rekonstrukce10b rekonstrukce10a lokalita Dolní Věstonice, Jižní Morava svrchní pleistocén Sídliště „lovců mamutů“ Postup je následující: a) fosilii odkrýváme vždy shora b) po částečném odkrytí vykopeme kolem hluboký zářez. Zářez musí být hlubší než je přepokládaná tloušťka fosilie. c) část, která zůstane v terénu, se podhrabe tunely, kolmými k ose kostry. Počet tunelů se řídí velikostí nálezu. Sloupy, které zůstanou mezi tunely se postupně ztenčují až po určitou hranici. Je nutno postupovat velmi opatrně. d) fosilii je nutno před přiložením sádrových obalů zdokumentovat fotograficky, změřit ji a pořídit náčrt celé nálezové situace. Na fragmenty kostí namalujeme čáry kolmé ke směru zlomů nejlépe barevně. Pokud fosilie leží v anatomické poloze, tak žebra a obratle označíme pořadovými čísly, aby se v laboratoři jednotlivé kusy dobře skládaly. e) na připravenou fosilii začněme přikládat vlhký novinový papír. Na papír přikládáme vrstvu gázy namočené v sádrové kaši. Pokud má nález více jak 50 cm, tak ho zpevníme dřevěnými trámky nebo tyčemi na míru, které se přisádrují. f) po ztvrdnutí sádry podsekneme sloupky a celý blok se vyzvedne. Získávání kosterního materiálu z nezpevněných hornin Plavení makrofosilií Tato technika se používá pro získání vzácných drobných fosilních obratlovců. Množství vyplaveného materiálu se mnohdy blíží tunám. Většinou se plavení provádí v terénu (u vodních toků a nádrží) a nebo tam, kde je možné napojit hadice. Rozměry sít jsou 50 x 40 cm a napínají se do rámů s prkének, aby se zamezilo únikům fosilií. Oka sít jsou 1-5 mm. Pokud sediment obsahuje hrubší materiál, tak se použijí hrubší a jemnější síta, která se dají pod sebe. Výplav se suší buď na sítech a nebo na hrubé tkanině. Po vysušení se dá výplav do krabiček a označí. Vybírání výplavu provádíme pod binokulární lupou a pinzetou. foto2 foto5 Plavení R001-019 95650009 foto1 rekonstrukce12a zakreslování nálezů lokalita Dorn-Dürkheim, Německo hranice pliocén/pleistocén obr2 Zakreslování nálezů galery_2002_1_l Mamut03 planigr_l R002-008 DSC00705 Zaměřování nálezů pomocí totální stanice Fig3_43c Fig3_43b Fig3_43d Planigrafie Půdorys lehkého stanového obydlí Místo se stopami ohně – „ohniště“ Wall-efect Dvii_ws5 Planigrafie Prostorové rozmístění kostí na lokalitě DV II – SZS (1987) Určení stáří kosterního materiálu - stratigrafie rekonstrukce13 mamutdvorsky nosorozec_srst Nosorožec srstnatý Mamut srstnatý Zvířátka, která lze najít na archeologických lokalitách Paleolit lev_jeskynni lev Lev jeskynní medved megaceros Medvěd jeskynní Megaloceros hroch homotherium mamut Mammuthus meridionalis Homotherium latidens smilodon Smilodon lesni_sloni nosorozec Paleoloxodon antiquus Dicerorhinus etruscus pratur zubr Pratur Zubr levhart Levhart jezevec Jezevec hyenajeskynni zajicbelak rosomak liskapolarni Sněžný zajíc Liška polární Rosomák Hyena jeskynní rys bobr kunaskalni jelen Jelen lesní Rys Bobr Kuna kun osel Kůň sprašový Osel los Los sob pizmon Sob polární Pižmoň kozorozec Kozorožec alpský liskaobecna vlk medvedhnedy Liška obecná Vlk obecný Medvěd hnědý hrabos hryzec hryzec hraboš bobr Bobr evropský lumik lumík svist svišť bobr jezevec kunaskalni Holocén - divoce žijící zvířata jelen los srnec kockadivoka rys zajic medvedhnedy vlk liskaobecna prasedivoke zubr pratur kun osel Holocén-domácí zvířata koza prase ovce krava1 pes1 umisky kun3 husa kur Popis osteologického materiálu –anatomický popis roviny roviny2 obr11 roviny3 roviny4 Měření osteometrických měr na kostech miry miry2 lebka Technika měření - Posuvné měřidlo - Dotykové měřidlo (kraniometr a pelvimetr) Je složené ze dvou kovových ramen, která jsou na jednom konci pohyblivě spojena a na druhé, volné, konci tvarovaná do oblouku. Mezi hroty ramen se odečítá na redukované stupnici zjišťovaná vzdálenost. - Pásové měřidlo - Úhlové měřidlo - Dioptrograf Je to upravený pantograf, přizpůsobený k přesnému zakreslování tvaru kostí. Pantograf je namontován na speciální schránku s horní skleněnou deskou. Do schránky se vloží kost a je ze stran osvětlená lampami. Tvar kosti i s detaily obtahujeme pomocí okuláru s nitkovým křížem a jeho pohyb se ramenem přenáší na hrot tuhy, která vytváří kresbu. - Osteometrická deska Základem osteometrické desky je prkno pokryté milimetrovým papírem. K jeho sousední podélné a příčné straně přiléhají dvě vertikální prkénka, která tvoří pravý úhel. Patří k tomu ještě pohyblivá destička tvaru trojúhelníka. Kosti se měří tak, že se jedním měrným bodem dotýkají jednoho ze svislých prkének a druhým pohyblivé destičky. Hodnota se odečítá na milimetrovém papíru. Určování věku zuby zuby2 Určování věku u zvířat podle stupně abraze zubů obr13 Tab10 Určování věku u zvířat a člověka podle zubů a kostí Patologie 1 2 patologiefoto patologiertg2 Tafonomie ohryz PICT0031 PICT0044 P3090051 rezani P7094332 P7094335 P3090094 P3090109 Tafonomie-abraze povrchu kosti abraze Využití infračervené spektrometrie (FTIR) pro analýzu spálených kosterních pozůstatků Možnosti odhadu teploty kremace •Makroskopicky (zbarvení kostí, zubů) • •Mikroskopicky (optická, elektronová) • •Analytickými metodami • přítomnost org. složky • změny kostního minerálu • •Termické poškození artefaktů (kovy, keramika, sklo) • forensic_cremation_recovery_and_analysis065 Vliv vysoké teploty na kostní tkáň k642 Stupně spálení kosti Holck - Cremated Bones (3rd ed) (2008)102 k643 Holck 1997 Dokládal 1999 cremx05x forensic_cremation_recovery_and_analysis149 forensic_cremation_recovery_and_analysis059 Zbarvení spálené kosti Experimentální kremace kosti (1-3 h v peci) v přítomnosti vzduchu (air), křemeliny (diatomaceous earth) a ornice (topsoil). k641 Spektrometrie Infrared spectroscopy in clinical chemistry,using chemometric calibration techniques - Proefschrift Groningen035 Principem metody je absorpce infračerveného záření při průchodu vzorkem, kdy je pohlcená energie využita ke změnám rotačně vibračních energetických stavů molekuly, v závislosti na změnách jejího dipólového momentu. Různé druhy kovalentních vazeb absorbují záření různé vlnové délky (vlnočtu, resp. energie). irspect Infračervená spektrometrie Různé typy vibračních přechodů absorbují fotony o různé energii (frekvenci, vlnové délce, vlnočtu). Přítomnost spektrálního pásu pro určitý vlnočet svědčí o přítomnosti určitého typu vazby a tím pádem i na přítomnost určitých funkčních skupin Typy molekulárních vibrací v infračervené spektrometrii Infrared Spectroscopy - Fundamentals and Applications028 Infrared Spectroscopy - Fundamentals and Applications029 Infrared Spectroscopy - Fundamentals and Applications029xa Infrared Spectroscopy - Fundamentals and Applications029xb Deformační vibrace (bending, změny vazebného úhlu) Valenční vibrace (stretching, změny délky vazby) Infračervená spektrometrie KBr technika Asi 10 mg vysušeného (cca 150 minut. při 85 °C) vzorku bylo smícháno s 100 mg vysušeného bromidu draselného (KBr) a po homogenizaci směsi (třením v achátové misce) z ní byla vylisována tableta. MattsonFT-IR Analytickým výstupem je infračervené spektrum - závislost množství absorbovaného infračerveného záření (vyjadřované např. jako absorbance) na jeho vlnové délce (vyjadřované zpravidla jako vlnočet, v cm-1). Infračervené spektrum tablety bylo snímáno přístrojem ATI Mattson Genesis Series FTIR. IR spektrometrie kosti 96442da923 kost 2715077277_3ece20f90c_om 3600-3000 cm-1: O-H a/nebo N-H 3100-2800 cm-1 C-H 1650 cm-1: C=O, amid I (proteiny a peptidy) 1650 cm-1: H-O-H 1500 – 1400 cm-1: pásy C-O (uhličitany) 1200 – 900 cm-1: pásy P-O 564 a 604 cm-1: pásy P-O Nespálená kost Možnosti využití IR spektrometrie Odlišení spálených a nespálených kostí, přibližný odhad teploty a podmínek spalování. Sekundární změna zbarvení kosti (uhlík z žároviště, půda, aj.) nemá na výsledky analýzy vliv. Sledování fosilizace kostní tkáně (úbytek organické složky, pronikání uhličitanu, resp. křemičitanu do kosti) Sledování degradace kostní tkáně (rekrystalizace kostí v prostředí krypt) Identifikace a analýza ostatních materiálů (keramika, mazanice – odhad teploty výpalu, resp. přepálení) IR spektrometrie kosti ftir burn4 Spálená kost 3570 cm-1 OH; redukce širokého pásu OH a NH vodíkových vazeb Redukce a posun pásů CO3 (1400-1500 cm-1) rozklad apatitu na β-TCP : nové pásy 655 , 945, 970, 982 a 1100 cm-1. Infračervená spektrometrie indikuje: přítomnost vody přítomnost organické složky změny v krystalické mřížce (obsah uhličitanu, přítomnost β-trikalcium fosfátu, apod.) 1604566787167x forensic_cremation_recovery_and_analysis147 Zhruba od 800 °C se objevuje pás β-trikalcium fosfátu (β-TCP; vlnočet cca 655 cm-1). Přítomnost β-trikalcium fosfátu Index krystalinity 1604566787168y fulltext cremm02a crystallinity index (CI) splitting factor (SF) Působením vysoké teploty se amorfní hydroxyapatit mění na krystalický (zvyšuje se uspořádanost krystalické mřížky kostního minerálu). Chotěbuz-Podobora IMG_6794 chata1 budova-s-06 budova-07 14C datování ze zánikového horizontu 930 ± 40 BP (kal.) 730 ± 50 BP (kal.) 580 ± 30 BP (kal) Dokládal 1999 Holck 1997 kráva h stupeň II (± 300°C) Grade 1 (cca 300°C) kráva c stupeň II (± 400°C) Grade 2 (cca 400°C) kráva b, prase, ovce stupeň V (nad 750°C) Grade 3 resp. 4 (nad 800°C) Munro et al. 2007 Walker et al. 2007 kráva h 250 – 300 °C cca 250 °C kráva c cca 350 °C 350 – 400 °C kráva b, prase, ovce > 700°C cca 900°C Stupeň spálení Zbarvení cremx05x Kráva kr hn kr cer hnědá černá bílá kr bi Výrazná redukce pásu mezi 3600 -2600 cm-1 Projevy působení vysoké teploty Redukce obsahu uhličitanu (1459-1410 cm-1) Nový pás fosfátu (β-TCP) při cca 1090 cm-1 Pás β-trikalcium fosfátu (β-TCP), cca 655 cm-1 Pásy organické složky: C-H (2920-2950 cm-1) a C=O (1700 cm-1), resp. pásy N-H a O-H (3600 -2600 cm-1) a C-O (1459-1410 cm-1; interferece s uhličitany). Organická složka v hnědé kosti může být redukována postdepozičními procesy. V černé kosti je stabilizována karbonizací. kr bi kráva ovce/koza prase SF C/P kr h 3.85 0.162 kr č 3.79 0.618 (?) kr b 7.00 0.040 o/c b 7.24 0.022 pr b 7.13 0.024 Teploty spalování zhruba odpovídají teplotám zjištěným odhadem ze zbarvení a stupně přepálení. Intenzita pásu uhličitanu (poměr C/P: 1410/1040 cm-1) Ukazuje, že teplota působící na pozůstatky krávy byla něco nižší ve srovnání s pozůstatky ostatních zvířat. Teplota dosahovala cca 800 - 900 °C v případě krávy, u ostatních spíše 900 – 1000 °C. Všechny odhady jsou učiněny pouze na základě údajů z literatury, detailnější odhad by vyžadoval provedení experimentů. Příbor 8-begravelse-farve Niels Bach 159_5933 Výzkum žárového pohřebiště KLPP v Příboře - poloha lokality (2007) Celkem zdokumentováno 89 žárových hrobů a 7 koncentrací keramiky H37 H38 H40 H41 H43 H46 H53 H57 H58 H61 H67 H70 H77 P1010519 P1010767 P1010800 P1010904 Pohřební ritus lužické kultury Lužická kultura: dobře organizovaná technická stránka kremace (snad spodní přívod vzduchu, omezení ztrát tepla do okolí), případně použití značného množství paliva (Chochol 1961). a = křídovité b = křídovité – dokonalé c = dokonalé d = téměř dokonalé e = nedokonalé pyre Experimentální hranice (McKinley1997), zjištěna teplota místy téměř 1000°C. Bez názvu 1 Analogie: kremace v Tibetu Pohřební ritus lužické kultury H 40 H 57 H 67 H 44 Teplota spalování se pohybovala zhruba mezi 800 a 900 °C, u hrobů 40 a 57 spíše na spodní hranici tohoto rozmezí (dle pásu β-TCP, cca 655 cm-1). Detailnější odhad teploty kremace by vyžadoval provedení experimentů a použití numerického vyhodnocení spekter. H 37 H 53 H 58 Analýza vzorků z různých kostí téhož spáleného skeletu může ukázat expozici různých částí těla ohni. 100_0386 Odhadnutá teplota kremace odpovídá i přepálení nalezených skleněných korálků. obr6 obr7 Tafonomie-kostěné nástroje obr10 Fig2_28 nastroj1 obratel1 obratel3 nastroj2 nastroj3 nastroj5 Ozdoby a kostěné předměty hrací destička hrací kostka hřeben knoflík nastroj7 nastroj8 nastroj9 nastroj10 nastroj11 Sáňky a brusle kostra kostra2 kostra3 Analýza kosterního materiálu Analýza kosterního materiálu Laboratorní zpracování R001-021 R001-024 Odebíráni vzorků na zjištění migrací Laboratorní zpracování Analýza stabilních izotopů Stroncium Izotopy stroncia se dostávají do biosféry a do potravního řetězce zvětráváním krystalických a vyvřelých hornin. Z vody se izotopy dostávají kořenovým systémem do listů rostlin a následně do krevního systému býložravců a následně masožravců. Sr v kostech se váže na PO4- místo vápníku (Ca 2+). Z poměru Zn a Sr lze zjistit výživu zvířete či člověka. Více stroncia a méně zinku je u býložravců. U masožravců je poměr obrácený. Poměr 87Sr/86Sr závisí na geologickém podloží. Podle izotopového složení v kostech sledovaných zvířat a lidí lze rekonstruovat migraci daného zvířete či člověka během jeho života. Izotop kyslíku Poměr izotopů kyslíku 18O/16O nám řekne o klimatu během života zvířete a vodě kterou dané zvíře či člověk pil. Izotop 18O se velmi snadno váže do fosforečnanu vápenatého (tvořícího kost) a do fluoroapatitu (tvoří sklovinu zubu). Podle izotopového složení lze zjistit nejen klima v době života zvířete či člověka, tak rovněž lze zjistit migrace v raném věku. Izotop dusíku Podle poměru izotopů dusíku 15N/14N lze říct zdali zvíře či člověk hladověl či ne. Nejvíce izotopu má maso a nejméně obiloviny. Z rostlin má nejvíce dusíku luštěniny. Izotop uhlíku Izotop uhlíku nám něco řekne o složení potravy. Rozlišuje tzv. C4 a C3 rostliny, tzn. rostliny, které zabudovávají během fotosyntézy izotop uhlíku 13C/12C různém poměru do složitých cukrů. U C3 rostlin izotop uhlíku 13C tvoří –22 až –30 ‰, u C4 je –9 ‰ až –16 ‰. C3 rostliny jsou u nás rostoucí stromy, ovocné stromy či rýže, C4 rostliny jsou všechny obiloviny a traviny. Podle zjištěného poměru lze zjistit čím se daný jedinec (zvíře a člověk) živil. Izotop síry Podle poměru izotopu 32S/34S lze zjistit nejen výživu daného jedince tak i migraci. Specifický poměr těchto dvou izotopů je odrazem geologického podloží a mikrobiologické aktivity v půdě a vodě. Velký obsah 34S značí ukazuje na potravu bohatou na mořské živočichy. Laboratorní zpracování - zjištění věku a sezonality na zubu zvířete Použit polarizační mikroskop zub1 1aa Laboratorní zpracování „zimní“ přírůstek „letní“ přírůstek 1aa Archeogenetika Ø jako nový obor se prosadila v roce 1990 Ø nejdříve se zaměřovala na lidskou DNA, v posledních letech se začala zajímat Øo zvířecí a rostlinný archeologický materiál Ø z jaderné a mitochodriální DNA lze zjistit původ domácích druhů zvířat, plemena, pohlaví, křížení s divokými druhy Ø z populační genetiky lze zjistit pohyb domácích i divoce žijících zvířat Ø z analýz DNA lze zjistit migrace jednotlivých kusů zvířat a tím zjisti obchodní a migrační cesty zvířat i lidí Adobe Systems Literatura: Pavelka, J. a Šmejda, L. (2007): Archeogenetika domestikovaných zvířat. Archeologické rozhledy, LIX, 315-335 rekonstrukce2 Rekonstrukce zvířete rekonstrukce3 rekonstrukce4 rekonstrukce5 Není k dispozici žádný popis fotky. Fyziologie a archeozoologie Obrázek Edaphosaurus - Wikipedia Svět pravěku - V mlhách močálů edaphosaurus - Twitter Search / Twitter Darwcar Děkuji za pozornost!