Археопаразитологические и микробиологические исследования культурного слоя поселений эпохи поздней бронзы Западного Крыма

На современном этапе развития археологии наиболее значимые и достоверные данные о бытовой и производственной деятельности древнего населения можно получить с использованием методов естественных наук ( Черных , 2016; Визгалов, Пархимович , 2008; Reindel, Wagner , 2009). Одним из таких методов является археопаразитология.

На настоящий момент археопаразитология рассматривается как мульти-дисциплинарное научное направление на стыке паразитологии, биологической антропологии и большого корпуса исторических дисциплин (археологии, этнографии и др.). Основной целью этого раздела науки является идентификация паразитов, обнаруженных в ходе анализа археологических материалов, напрямую связанных с человеком или той или иной человеческой деятельностью, с последующей интерпретацией полученных данных в широком историческом контексте ( Слепченко , 2018).

Вопросом о сохранности яиц гельминтов занимались А. В. Хрусталев и А. Б. Савинецкий. В ископаемых экскрементах животных, датированных возрастом до 33 тыс. лет, авторы обнаружили 13 видов гельминтов. В качестве объектов исследования использовались кошары и пещеры (места укрытий). В отобранных экскрементах овец исследователям удалось обнаружить яйца нематод рода Trichuris , а в экскрементах полевок – яйца нематод семейства Syphaciidae ( Хрусталев, Савинецкий , 1992. С. 127). Эта работа была нацелена на представление о сохранности яиц гельминтов и их формы в течение весьма длительного времени, которое измеряется тысячелетиями. Особое внимание сохранности яиц паразитических червей уделял К. Дж. Рейнхард, он также отмечал, что на сохранность яиц влияют изменения влажности почвы, в то время как постоянно высокая или постоянно низкая влажность обеспечивают лучшую сохранность яиц паразитов ( Reinhard et al. , 1986. Р. 217). Наилучшая сохранность яиц гельминтов была обнаружена и в туалетах (уборных), где у некоторых видов оставались целые крышечки и полярные пробки ( Pike , 1967. Р. 185).

Наибольший прогресс достигнут в изучении паразитов человека ( Søe et al. , 2018). Использование методов археопаразитологии на культурных памятниках, некрополях, курганах позволило раскрыть ряд теоретических обоснований для реконструкции санитарно-гигиенического состояния, пищевых традиций, миграции и контактов древнего населения ( Flammer et al. , 2020; Yeh, Mitchell , 2016; Слепченко и др ., 2022б). На примере северных селькупов в XVIII–XIX вв. была проведена реконструкция питания локальной группы населения. Показано, что местные жители питались сырой или недостаточно термически обработанной рыбой. Об этом свидетельствуют обнаруженные яйца Dibothriocephalus sp. в 3 образцах, отобранных из крестцов индивидуумов ( Пошехонова и др. , 2019. С. 124).

В образцах культурного слоя Мангазеи (русского города заполярной зоны) обнаружены яйца геогельминтов рода Trichuris и Ascaris ( Слепченко , 2021. С. 149). Известно, что заражение этими паразитами происходит при употреблении загрязненных пищевых продуктов, а также некипяченой воды ( Возианова , 2000. С. 748). Подверженный заражению этим паразитом контингент людей находится либо за пределами полярного круга, либо в климатической зоне с развитым земледелием, где мерзлота не препятствует созреванию гельминтов в почве ( Казанина , 2014. С. 38). Таким образом, был установлен факт перемещения людей и пищевой продукции, а также выявлены заболевания жителей Мангазеи аскаридозом и трихуриазом ( Слепченко , 2021. С. 149).

В 1990 г. вышла первая в России археопаразитологическая работа А. Б. Са-винецкого и А. В. Хрусталева о неравномерности распределения яиц гельминтов Fasciola hepalica в отложениях кошар, гротов в Цейском ущелье Северной Осетии. Конечным хозяином этого паразита в данном случае были овцы. По отсутствию яиц гельминтов в образцах верхнего слоя авторы пришли к выводу о том, что в послевоенное время отгон скота на равнину к местам с малыми заливные лугами и водоемами, в которых обитал промежуточный хозяин – малый прудовик ( Galba truncatula ), был прекращен и соответственно была оборвана связь цепи заражения овец фасциолезом ( Хрусталев, Савинец-кий , 1990. С. 85).

Однако стоит учитывать также тот факт, что присутствие и родовой состав паразитов могут быть следствием переноса или переотложения грунта. Значительной проблемой может стать интерпретация принадлежности яиц паразитов тому или иному роду/виду ( Слепченко и др. , 2022а. С. 186). В связи с этим использование палео/археопаразитологического анализа в совокупности с методами микробиологического анализа почв, таких как определение численности сапротрофных и термофильных микроорганизмов, кератинолитических грибов и активности фермента уреазы, представляется перспективным направлением исследований.

Известно, что численность сапротрофных и термофильных микроорганизмов на археологических памятниках является индикатором поступления навоза в почву. Обилие термофильных микроорганизмов в подобных местах связано с компостированием и саморазогреванием навоза, что несвойственно естественным почвам (Chernysheva et al., 2021. С. 9; Борисов, Чернышева, 2017). По численности кератинолитических грибов можно реконструировать поступление в почву кератина – белка, входящего в состав шерсти, волос и кожи, рогов, пера и т. д. (Каширская и др., 2018). Как правило, значительное содержание шерсти находится в загонах для скота или в погребальных ямах, где в качестве настила использовали шкуры животных (Борисов и др., 2013. С. 150). Повышенная целлюлазная активность в культурных слоях может указывать на значительное поступление целлюлозы в период использования культурного слоя в качестве подстилки, также повышенное содержание целлюлозоразлагающих микроорганизмов может быть связано с поступлением навоза в большом количестве (Чернышева и др., 2016. С. 93). Содержание скота и поступления в почву больших объемов мочевины вызывают увеличение активности фермента уреазы, которая разлагает мочевину до аммиака и углекислого газа. Этот метод использован для поиска границ земледельческих угодий с внесением органических удобрений (Chernysheva et al., 2015. С. 29).

Перечисленный спектр естественнонаучных методов был использован в ряде работ Н. Н. Каширской с соавторами, где авторы продемонстрировали важность использования методов археологической микробиологии на культурных памятниках и решили ряд вопросов по бытовой и хозяйственной деятельности древнего населения ( Каширская и др. , 2021. С. 7; Kashirskaya et al. , 2023. С. 41).

В статье рассматривается возможность использования археопаразитологи-ческого и микробиологического методов для установления мест содержания скота и реконструкции спектра возможных заболеваний животных, вызванных паразитами.

Объекты

В качестве объектов исследований были выбраны 3 ключевых участка, расположенных в западной части Крыма (рис. 1 : 1–3 ).

Рис. 1. Расположение ключевых участков на ландшафтной карте Крымского полуострова (по: Позаченюк, 2015. С. 38)

Условные обозначения: а – полупустынные степи; б – степи; в – предгорные лесостепи; г – леса северного макросклона; д – горные луга и степи яйл; е – леса южного макросклона; ж – редколесье южнобережья

1 – пос. Тюмень-3; 2 – пос. Тюмень-7; 3 – пос. Багай-1

Климат в пределах исследуемых участков характеризуется как засушливый со среднегодовой температурой 11 °C и количеством осадков, не превышающим 400 мм ( Гусев и др. , 1994. С. 27). Все памятники находятся в степной части Крыма. В почвенном покрове преобладают черноземы дисперсно-карбонатные и черноземы сегрегационные (Классификация и диагностика…, 2004. С. 98). По классификации и диагностике почв СССР тип почв относится к южным черноземам (Классификация и диагностика…, 1997. С. 93). Характерной особенностью этих почв является высокое содержание карбонатов, нередко превышающих 20 %, и, как следствие, высокая щелочность почв (табл. 1).

Таблица 1. Некоторые физико-химические свойства почв

Объект	Глубина, см	С карб	рН	Содержание фракций (мм), %
		%		1– 0,25	0,25– 0,05	0,05– 0,01	0,01– 0,005	0,005– 0,001	< 0,001	< 0,01
пос. Тюмень-7, шурф 1 (загон)	0–50	24,2	8,5	7	27	32	7	16	11	34
« »	50–100	24,2	8,4	7	44	25	7	10	8	24
« »	100–150	18,9	8,0	9	46	22	4	12	6	22
пос. Тюмень-7, шурф 2 (загон)	40–70	21,5	8,1	2	19	27	9	20	24	53
пос. Тюмень-3, шурф 1 (жилище)	30–60	15,7	7,8	3	46	25	9	12	26	5
« »	60–90	22,6	8,2	7	48	24	8	9	21	4
пос. Багай-1, кв. Н-17 (загон)	20–40	16,4	7,7	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.
пос. Багай-1, кв. Ю-20 (жилище)	70–100	12,2	7,6	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.
пос. Багай-1, кв. Н-22 (за пределами загона)	20–50	13,1	7,6	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.
Фон (образец из шурфа за пределами памятников)	0–20	14,2	7,7	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.	н. д.

Ключевые объекты Тюмень-3 и Тюмень-7 – это поселения поздней сабати-новской – ранней белозерской культуры позднего бронзового века (XII–IX вв. до н. э.). На пос. Тюмень-3 исследовали грунт из заглубленного в материк котлована жилища (рис. 2: А ). Образцы отбирались с глубины 30–60 и 60–90 см.

Рис. 2. Магнитные карты поселений Тюмень-3 ( А ), Тюмень-7 ( Б ) и схема археологического раскопа поселения Багай-1 ( В )

А, Б – на фоне космоснимка (по: Смекалова и др. , 2013); В – (по: Горошников, Горошни-кова , 2019)

На пос. Тюмень-7 изучали заполнение заглубленной жилой постройки и грунт в загоне для скота (рис. 2: Б ). Всего было исследовано 4 образца из двух шурфов. В шурфе 1 в загоне для скота отбор образцов осуществлялся с различной глубины: 0–50, 50–100 и 100–150 см. Отбор образцов из шурфа 2 производился с глубины 40–70 см от поверхности.

Поселение Багай-1 относится к эпохе поздней бронзы – началу раннего железного века ( Смекалова и др. , 2013. С. 194) и, по данным магнитной съемки, занимает около 4 га (рис. 2: В ). Здесь насчитывается около 80–90 построек, в их число входят загоны для скота, жилища и т. д. Нами были отобраны почвенные образцы из 3 объектов: предположительно жилого дома (квадрат Ю-20, глубина – 70–100 см), загона для скота (квадрат Н-17, глубина – 20–40 см) и за пределами загона для скота (квадрат Н-22, глубина – 20–50 см).

Предельная глубина отбора образцов почв памятников определялась мощностью культурного слоя и особенностями рельефа. Мы полагаем, что выбранные нами культурные слои соответствуют одному периоду, так как являлись однородными по цвету, структуре, сложению, а также археологическому материалу. Более мощные слои связаны с аккумуляцией мелкозема в условиях склоновых процессов.

В качестве фона использовали образец, отобранный из шурфа, расположенного за пределами памятников со схожими условиями местности.

Методы исследований

Археопаразитологический анализ. Навеску 100 граммов почвы, предварительно помещенной в химический стакан объемом 1200 мл, заливали 10 % НСl до прекращения реакции. Далее 0,5 %-ным раствором тринатрий фосфата (Na₃PO₄) диспергировали образец органической части, а после сливали надосадочную жидкость ( Callen, Cameron , 1960). Осадок просеивали через сито с диаметром ячейки 200 мкм. В просеянный осадок добавляли концентрированную плавиковую кислоту для удаления кварцевых зерен. Оставшуюся часть образца промывали и многократно центрифугировали на 1500 оборотах в течение 7–10 мин. После чего к пробам добавляли глицерин.

При измерении длины яиц нематод семейства Trichuridae использовали поправочный коэффициент, равный 1,1, на отсутствие оперкулум, при деградированной оболочке также применяли поправочный коэффициент по длине (1,1) и ширине 1,04 яиц. Яйца с сильно деградированными оболочками не учитывали. Поправочные коэффициенты использовали на основе полученных фотографий и промеров яиц гельминтов из публичных источников. Длину яиц трематод с отсутствующей крышечкой учитывали так, будто она существует ( Слепченко и др., 2022а. С. 188).

Для определения видовой принадлежности яиц паразитов человека и животных использовали справочные руководства ( Foreyt , 2013; Гаевская , 2015).

Микробиологические анализы. Численность колониеобразующих единиц (КОЕ) сапротрофных микроорганизмов учитывали на глюкозо-пептонном агаре (Методы почвенной микробиологии…, 1991; Лысак и др., 2000). Определение численность КОЕ термофильных бактерий в образцах древних загонов проводили на глюкозо-пептоно-дрожжевой среде и инкубировали при температуре 60 °C (Чернышева и др., 2016). Целлюлозоразлагающие бактерии учитывали на среде Гетчинсона и Клейтона путем разведения почвы методом предельных разведений с посевом на агаризованную среду и с последующим придавливанием стерильным кружком фильтрованной бумаги (Методы почвенной микробиологии…, 1991). Активность фермента уреазы определяли ин-дофенольным методом (Kandler, Gerber, 1988).

В качестве описательных статистик для измеряемых признаков яиц использовали диаграммы Boxplot. Для вычислений корреляционных связей яиц геогельминтов с микробиологическими и ферментативными свойствами почв применяли метод главных компонент.

Результаты и обсуждение

Для населения эпохи поздней бронзы Крыма основной отраслью экономики было скотоводство ( Кашуба и др. , 2020). При раскопках поселения Багай-1 и шурфовках на поселениях Тюмень-3 и Тюмень-7 проводился учет и археозоо-логический анализ костей, что позволило реконструировать состав стада.

В составе стада на поселении Багай-1 преобладал крупный рогатый скот (КРС). Общее количество костей составило 19 217 фр. Основная часть костей принадлежит КРС – 59,17 %; фрагментов костей лошадей (20,61 %) и мелкого рогатого скота (МРС) – 19,17 % – находятся приблизительно в равной части, менее 1,5 % костей принадлежит свиньям и собакам ( Смекалова и др ., 2023. С. 9).

Преобладание костей КРС было отмечено и на других памятниках. На поселении Тюмень-3 было определено 42 фр. костей КРС, 33 фр. костей лошади и 22 кости МРС. На поселении Тюмень-7 было идентифицировано 26 фр. костей КРС, 4 фр. костей лошади, 3 кости кулана и 20 костей МРС. Общее число костей вместе с неидентифицированными на ключевых участках составило более 1500 шт. (Там же. С. 10). По-видимому, хорошая сохранность минеральной части костей связана с высокой долей карбонатов в исследуемых почвах, в то время как фибриллярный белок костей не сохранился.

По данным археопаразитологических исследований, на всех трех поселениях было обнаружено 2 основных семейства гельминтов: Dicrocoeliidae и Trichuridae. Рассмотрим некоторые особенности жизненных циклов данных паразитов.

Гельминт семейства Dicrocoeliidae (класс – трематоды) (рис. 3: а ). Жизненный цикл этого паразита определяется сменой нескольких промежуточных хозяев. Первыми заражаются улитки и слизни, затем муравьи. Проникая в организм муравья, трематода поражает нервную систему и заставляет его оставаться на траве и не уходить в муравейник с наступлением ночи и понижением температуры. Окончательным хозяином в нашем случае являются либо крупный и мелкий рогатый скот, либо лошади, которые поедают зараженных муравьев. Попадая в пищевод, цисты сосальщика вылупляются и проникают в печень и желчевыводящие потоки, где дозревают и размножаются. Человек редко заражается ланцетовидной двуусткой, так как для этого необходимо съесть муравья. У человека, как правило, при попадании в кишечник яиц Dicrocoeliidae наблюдается ложный паразитизм,

Рис. 3. Яйца паразитов, обнаруженные при исследовании проб грунта из культурных слоев памятников, датируемых эпохой поздней бронзы а – трематоды семейства Dicrocoeliidae; б – нематоды семейства Trichuridae при котором яйца обнаруживаются, а заболевание не вызывается (Гуськова и др., 2019. С. 17).

Дикроцелиоз – это хроническое зооантропонозное заболевание, при котором паразит находится в желчном протоке печени и желчном пузыре. Патогенное влияние в организме конечного хозяина проявляется при скоплении в большом количестве ланцетовидных двуусток, что вызывает аллергическую перестройку организма носителя. Основное воздействие на изменение иммунной системы оказывают продукты метаболизма паразитов. По статистике, как правило, страдают более взрослые особи, особенно когда численность материнских спороцист превышает 10 000 ед.

Второй обнаруженный род гельминтов – семейства Trichuridae (класс – нематоды) (рис. 3: б ). Заражению власоглавом подвержены травоядные и плотоядные животные, а также человек. Путь передачи гельминта фекально-оральный. Этому паразиту не нужен промежуточный хозяин; для инвазионного состояния яйцам необходимо около месяца созревания в теплой и влажной почве ( Guo-Hua Liuab et al. , 2012. С. 1635).

Гельминты семейства Trichuridae вызывают заболевание трихоцефалез, которое проявляется в нарушении функции желудочно-кишечного тракта, нервной системы. Попадая в организм либо вместе с травой, либо с немытой пищей, личинка власоглава выходит из яйца и внедряется в слизистую оболочку тонкого отдела кишечника. После 10 суток червь доходит до толстой кишки, где передним концом глубоко прошивает подслизистую оболочку. Питается гельминт кровью, нарушая целостность кровеносных сосудов. При повреждении стенок кишечника наступает деструкция ганглиозных клеток нервного аппарата, что вызывает необратимые патологические последствия пораженных участков (Абаев и др., 1998).

Морфологически болезнь у скота можно обнаружить по субклиническому пищеварительному расстройству. У зараженных животных ухудшается аппетит, появляется жажда, малая подвижность, при испражнении тужатся, пачкается задняя часть шерсти фекалиями, выражены поносы, иногда в навозе видны следы крови, запах меняется на гнилостный и т. д. При исследовании кишечника можно обнаружить катаральное воспаление слизистых оболочек слепой и ободочной кишок с точечными кровоизлияниями. У кишечника выражено отсутствие прочности и эластичности, а также утолщение стенки ободочной кишки. На слизистой кишки формируется складчатость в местах прикрепления гельминта. При отсутствии лечебных мероприятий больные животные подолгу лежат в состоянии крайнего истощения (кахексии) и умирают (Там же).

В отобранных пробах исследуемых поселений общая встречаемость яиц геогельминтов составила 14 шт. 2 яйца нематод семейства Trichuridae обнаружены на пос. Тюмень-7, в шурфе 2 (гл. 40–70 см). 12 яиц трематод семейства Dicrocoeliidae выявлены на пос. Тюмень-7, шурф 1 (загон): гл. 0–50 см – 4 шт., гл. 50–100 см – 1 шт., гл. 100–150 см – 1 шт.; на пос. Тюмень-3, шурф 1, жилище: гл. 30–60 см – 1 шт., гл. 60–90 см – 2 шт.; а также на пос. Багай-1, в кв. Ю-20 (жилище, гл. 70–100 см) – 3 шт.

В фоновой почве (из шурфа за пределами памятников) было обнаружено 2 яйца Trichuridae и 1 яйцо Dicrocoeliidae.

Для анализа использовались целые яйца и с отпавшим оперкулум, деформированные яйца не учитывали. Размеры яиц без крышечки определялись так, как если бы она присутствовала, для этого использовался поправочный коэффициент 1.1. Средняя длина яиц Dicrocoeliidae составила 30 мкм, а ширина – 19 мкм; средняя длина яиц Trichuridae – 50 мкм, а ширина – 30 мкм (рис. 4).

По общей численности яиц (включая и яйца из фоновой почвы) мы построили диаграммы боксплот. Размеры современных яиц и выделенных из памятников практически не различались.

Для выявления корреляционных связей встречаемости яиц геогельминтов с микробиологическими показателями мы использовали средние значения последних. Для корректной связи с активностью фермента уреазы проводили нормирование значений по культурным слоям, залегающим на разной глубине, где максимальное значение было принято за 100 %.

Полученные данные по микробиологическим свойствам почв и встречаемости яиц паразитов были обработаны методом главных компонент. На векторной диаграмме (рис. 4) в правой полуоси была выявлена тесная корреляция между активностью фермента уреазы, термофильными микроорганизмами и встречаемостью яиц Trichuridae . По направлению отмеченных векторов и распределению объектов на точечной диаграмме следует, что на объекте Тюмень-7, шурф 2

Рис. 4. Диаграмма рассеивания микробиологических показателей и встречаемости яиц паразитов в культурных слоях памятников эпохи поздней бронзы

Цифры внутри диаграммы рассеивания соответствуют глубине культурного слоя от поверхности а – пос. Тюмень-7, шурф 1 (загон); б – пос. Тюмень-7, шурф 2 (жил.? загон); в – пос. Ба-гай-1, кв. Ю-20 (жил.); г – пос. Тюмень-3, шурф 1 (жил.); д – пос. Багай-1, кв. Н-17 (загон); е – пос. Багай-1, кв. Н-22 (вне загона)

(возможно, жилая постройка) отмечена высокая встречаемость яиц власоглава, а также высокая активность фермента уреазы и численности КОЕ термофильных бактерий (рис. 4). Следует также отметить, что в других объектах (кроме фоновых почв) яиц этого гельминта обнаружено не было. Вероятно, яйца паразитов семейства Trichuridae менее устойчивы к различным факторам выветривания. Сохранность данных яиц в шурфе 2, по-видимому, вызвана быстрым погребением культурного слоя.

Интересная закономерность была выявлена относительно встречаемости яиц Dicrocoeliidae и численности КОЕ сапротрофных бактерий и кератинолитических грибов. Максимальные значения перечисленных показателей были отмечены в первых 50 см объекта Тюмень-7, шурф 1 (загон).

Отрицательная корреляция встречаемости яиц геогельминтов была обнаружена с целлюлозолитиками, которые напрямую связаны с разложением растительных остатков в почве.

Также стоит отметить, что яйца ланцетовидной двуустки не были обнаружены в культурных слоях объектов Тюмень-7, шурф 2, Багай-1, кв. Н-17 (загон) и Багай-1, кв. Н-22 (вне загона). Совокупная встречаемость опознанных яиц Dicrocoeliidae в предположительных местах содержания скота и в жилищах практически не различалась, вероятно, это связано с возможным содержанием скота в жилых постройках (молодняк, больные животные и т. д.).

Цифры внутри диаграммы рассеивания соответствуют глубине культурного слоя от поверхности.

В отличие от археологических контекстов, представленных на рис. 4, в фоновой современной почве были обнаружены оба перечисленных рода гельминтов. Это указывает на климатические особенности региона и свойства грунта, которые неблагоприятно влияют на сохранность оболочки яиц. По-видимому, в подобном случае сохранность яиц паразитирующих червей должна быть обусловлена погребением их на некоторую глубину, как это было показано в работе Неделькина с соавторами на примере канализационного стока в Юго-Западном Крыме ( Неделькин и др. , 2021). Тем не менее в отобранных образцах не были обнаружены другие яйца, в том числе и с более прочной оболочкой, например, такие, как у семейства Ascarididae .

Выводы

По результатам микробиологического и археопаразитологического анализов почв из культурных слоев памятников эпохи поздней бронзы на территории Западного Крыма была выявлена тесная корреляция встречаемости яиц семейства Trichuridae с активностью фермента уреазы и термофильными бактериями. Повышенные значения перечисленных показателей были выявлены в объекте Тюмень-7 шурф 2. Сочетание такого рода признаков в культурном слое, возможно, жилой постройки указывает на факт содержания скота, что согласуется с ранее сделанными выводами о повсеместном присутствии следов скота в постройках на поселениях этого времени ( Борисов и др. , 2023. С. 18). Хорошая сохранность яиц, возможно, связана с особенностями заполнения котлована постройки.

Встречаемость яиц Dicrocoeliidae тесно коррелировала с высокой численностью КОЕ сапротрофных бактерий и кератинолитических грибов, этот род гельминта в равных количествах был обнаружен как в загонах для скота, так и в жилищах.

Вероятно, такие факторы, как высокая степень выветривания и особенности щелочного грунта обусловили минимальное количество и плохую сохранность яиц семейства Trichuridae , в то время как яйца Dicrocoeliidae были обнаружены в большинстве объектов, но при этом их количество было также незначительным.

Таким образом, впервые показано, что в эпоху поздней бронзы скот на изучаемой территории мог заражаться гельминтами, вызывающими такие болезни, как дикроцелиоз и трихоцефалеоз. Надеемся, что дальнейшие археопаразитоло-гические исследования на памятниках разных эпох позволят представить и этот аспект истории Крыма.