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Reconstructing diet by stable isotope analysis (delta13C and delta15N): two case studies from Bronze Age and Early Medieval Lower Austria
Kerstin Rumpelmayr
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Eva Maria Wild
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.23691
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29154.48279.440059-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Kohlenstoff- und Stickstoffstabilisotopenanalyse wird heute häufig zur Paläodiät-Rekonstruktion angewandt. Die Grundlagen dieser Methode wurden in den späten 1970er und 1980er Jahren entwickelt. Damals wurde gezeigt, dass die Isotopensignatur des Körpergewebes eines Tieres mit jener seiner Nahrung zusammenhängt. Vorausgesetzt, dass das untersuchte Material (oft Knochenkollagen) ausreichend gut erhalten ist, können mehrere Aspekte der Diät anhand von C- und N-Isotopensignaturen untersucht werden, welche meist als delta13C- und delta15N-Werte ausgedrückt werden. delta-Werte sind definiert als die Abweichung (in Promille) des Isotopenverhältnisses einer Probe, z.B.: 13C/12C oder 15N/14N, von dem eines international festgelegten Referenzmaterials. delta13C- und delta15N-Werte ermöglichen die Bestimmung einer auf C3- oder C4-Pflanzen basierenden Ernährung (die meisten Pflanzen in den gemäßigten Klimazonen gehören zum C3-Typ; C4-Pflanzen wie z.B.: Mais oder Hirse kommen in den wärmeren Regionen vor). Außerdem können delta13C- und deta15NWerte eine marine Nahrungskomponente anzeigen und es können Informationen bezüglich des trophischen Levels eines Individuums daraus abgeleitet werden. Das Ziel dieser Arbeit war die Durchführung von C- und N-Stabilisotopenanalysen mit menschlichen und tierischen Skelettüberresten von österreichischen Ausgrabungsstätten, um verschiedene Aspekte der Ernährungsweise zu untersuchen. Zwei Fundstätten in Niederösterreich, das bronzezeitliche Gräberfeld von Gemeinlebarn F und die frühmittelalterliche Siedlung von Thunau/Gars am Kamp, wurden für diese Paläodiätstudie ausgewählt. Die vorangegangenen archäologischen und anthropologischen Untersuchungen deuten darauf hin, dass beide Fundstätten von sozial differenzierten Populationen bewohnt wurden. Deshalb wurde während der Stabilisotopenuntersuchungen besonderes Augenmerk auf Variationen in den Ernährungsgewohnheiten aufgrund soziogener oder geschlechtsspezifischer Unterschiede gelegt. Die delta13C- und delta15N-Werte wurden mittels EA-IRMS (Elemental Analyzer-Isotope Ratio Mass Specrometry) in Knochenkollagen bestimmt. Für die Messungen wurde ein CE instruments NC2500 Elementaranalysator gekoppelt an ein Micromass Optima Massenspektrometer eingesetzt. Die erhaltenen Stabilisotopen-Daten wurden mithilfe statistischer Hypothesentests (MANOVA und ANOVA) auf signifikante Unterschiede zwischen sozialen Gruppen und den beiden Geschlechtern untersucht. Es konnten jedoch keine bedeutsamen Unterschiede zwischen den Gruppenmittelwerten der verschiedenen sozialen Gruppen gefunden werden. Die ANOVA-Analysen ergaben ein einziges statistisch siginifikantes Resultat, welches auf einen Untschied im delta15N-Wert zwischen Frauen und Männern aus Gemeinlebarn F hindeutet. Eine mögliche Interpretation dieses Ergebnisses ist ein unterschiedlicher Diätanteil an tierischem Protein bei den beiden Geschlechtern. Die Ergebnisse dieser Paläodiätstudie lieferten Einblicke in die Ernährungsgewohnheiten von zwei (prä)historischen menschlichen Populationen aus Zentraleuropa. Der Vergleich dieser Datensätze zeigte ernährungsbezogene Unterschiede zwischen den beiden Populationen auf. Die delta-Werte der menschlichen Proben aus Thunau weisen eine deutlich größere Streuung auf als jene aus Gemeinelebarn. Daraus kann man auf eine heterogenere Ernährungsweise der Thunauer im Vergleich zu der untersuchten Gemeinlebarner Bevölkerung schließen. Im bronzezeitlichen Gemeinlebarn beruhte die Ernährung vermutlich auf C3-Ressourcen aus einer lokalen landwirtschaftlichen Produktion, während die Einwohner Thunaus wahrscheinlich Zugang zu vielfältigeren Nahrungsmittelquellen hatten. Erwähnenswert ist des Weiteren, dass die menschlichen Proben von Thunau im Mittel höhere delta13C-Werte im Vergleich zu Gemeinlebarn aufweisen. Demnach ist es wahrscheinlich, dass zumindest bei einem Teil der Menschen aus Thunau C4-Pflanzen eine Rolle in der Ernährung spielten.
Abstract
(Englisch)
Carbon and nitrogen stable isotope analysis is nowadays a method frequently applied for the reconstruction of past human diets. The principles of this technique were developed in the late 1970s and 1980s, when it was shown that the isotopic composition of an animal’s body is correlated to that of its diet. Given that the investigated material (often bone collagen) is well enough preserved, several aspects of diet can be investigated by carbon and nitrogen isotopic signatures generally expressed as delta13C and delta15N values. delta-values are defined as the deviation (in per mil) of the respective isotope ratio e.g.,13C/12C or 15N/14N, from that of an internationally agreed reference material. delta13C and delta15N values allow the determination of a nutrition based on C3 or C4 plants (most plants in the temperate areas are of the C3 type; C4 plants like maize or millet occur in the warmer regions). Furthermore, these signatures can be used for the detection of a marine component in the diet and they contain information about the trophic level of an individual. The goal of this work was to perform carbon and nitrogen stable isotope analysis by using human and animal skeletal remains from Austrian archaeological sites and to investigate certain aspects of diet. Two sites (both in Lower Austria) were selected for this study, the Bronze Age Cemetery of Gemeinlebarn F and the Early Medieval settlement of Thunau/Gars am Kamp. The previous archaeological and anthropological examinations suggested that both sites were inhabited by socially differentiated populations. Hence, during the stable isotope analysis special emphasis was put on the detection of variation in nutritional habits due to sociogenic or gender-related differences. delta13C and delta15N values were measured in collagen, extracted from the bone samples, by means of EA-IRMS (elemental analyzer-isotope ratio mass spectrometry) using a CE instruments NC2500 elemental analyzer coupled to a Micromass Optima isotope ratio mass spectrometer. The obtained stable isotope data were examined for significant differences between social groups and the sexes using statistical hypothesis testing (MANOVA and ANOVA). However, no considerable differences between mean delta-values of population subgroups representing distinct social categories could be found. There was only one statistically significant ANOVA result, which points to a difference in delta15N between the males and the females in Gemeinlebarn. A possible interpretation of this result is an unequal extent of animal protein consumption of the males and the females. Nevertheless, the results of this study provide insights into the dietary habits of two ancient human populations from central Europe. The comparison of the two data sets (from Gemeinlebarn and Thunau) revealed several differences between the two populations. First, the delta-values of the human samples from Thunau show a considerably greater variability than those from Gemeinlebarn especially with respect to the delta13C values. This implies a more heterogeneous diet for the population from Thunau compared to the investigated humans from Gemeinlebarn. In Bronze Age Gemeinlebarn the population probably relied on locally produced agricultural foodstuffs based on C3 resources, whereas the inhabitants of Early Medieval Thunau had access to more diverse diet sources. It is also noticeable that the human samples of Thunau show on average higher delta13C values than the Gemeinlebarns sample set. It is therefore likely that at least a part of Thunau’s humans included C4 plants in their diet.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
palaeodiet stable isotopes carbon nitrogen bones collagen isotope ratio mass spectrometry Gemeinlebarn Thunau Gars am Kamp error propagation
Schlagwörter
(Deutsch)
Paläodiät Stabil-Isotope Kohlenstoff Stickstoff Knochen Kollagen Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie Gemeinlebarn Thunau Gars am Kamp Fehlerfortpflanzung
Autor*innen
Kerstin Rumpelmayr
Haupttitel (Englisch)
Reconstructing diet by stable isotope analysis (delta13C and delta15N): two case studies from Bronze Age and Early Medieval Lower Austria
Paralleltitel (Deutsch)
Paläodiätrekonstruktion mittels Stabilisotopenanalyse (delta13C und delta15N): Zwei Fallstudien aus dem bronzezeitlichen und frühmittelalterlichen Niederösterreich
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
VI, 112 S. : Ill., graph. Darst., Kt.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Marianne Popp ,
Wolfgang Müller
Klassifikation
35 Chemie > 35.26 Massenspektrometrie
AC Nummer
AC10812256
Utheses ID
21182
Studienkennzahl
UA | 091 | 419 | |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1