Isotopic data relating to the reconstructed mobility of the Middle Oka valley population in the 5th-12th centuries

Анализ изотопного состава стронция, прежде всего соотношение радиогенных изотопов ⁸⁷Sr и ⁸⁶Sr, широко используется при изучении остеологических материалов с целью реконструкции мобильности людей и животных путем выявления индивидов, характеризующихся величинами изотопного соотношения отличными от местных фоновых ( Bently , 2006; Montgomery , 2010; Slovak, Paytan , 2011; Lewis et al. , 2017). Понятие фоновых значений неоднозначно (геологическая основа, местные флора и фауна, питьевая вода, атмосферные осадки). Поэтому в последние годы публикуются исследования, которые посвящены созданию карт и геоинформационных систем, формирующих представления о фоновых значениях и особенностях их оценки (см., например: Шишлина и др. , 2016; Blank et al. , 2018; Grimstead et al. , 2017). Эта задача не столь проста, так как высокая мозаичность параметров, различия в величинах изотопного соотношения, характеризующие породы разного возраста, находящиеся на одной территории, расхождения в изотопных показателях различных биологических объектов, которые находятся на сходной территории, существенно осложняет интерпретацию. Хотя фракционирования при переходе из одних уровней экосистемы в другие не происходит, изотопное соотношение радиогенных изотопов изменяется. Причиной тому, вероятно, различия в биодоступных формах стронция для разных растений и животных и другие факторы. Они приводят к изменению вариативности изотопного состава биоты по сравнению с минеральными формами.

В значительной мере остаются дискуссионными методические вопросы, связанные со способом отбора проб. Наиболее общепринятый материал для образцов – эмаль зубов. Формирование эмали коронки зуба происходит, в зависимости от зуба, около 3–5 лет, что определяет усреднение результата в том случае, если мы не используем тонкое препарирование коронки с делением годовых и более дробных зон. Очевидно, при высокой мобильности (например, сезонных миграциях) обобщенная характеристика по зубу может сильно отличаться от узкого участка эмали. В случае же стационарного образа жизни серия тонких срезов эмали одного зуба будет характеризоваться сходными результатами. Если миграции происходят на значительные расстояния, но в пределах территории со сходными геологическими особенностями, то возможность их обнаружить даже на серии тонких срезов маловероятна. Костная ткань, как пористая структура, гораздо более подвержена диагенезу, однако во многих случаях соотношение радиогенных изотопов в эмали и костной ткани не различаются (см., например: Добровольская и др. , 2020). Большие методические работы были проведены для обоснования возможности исследования изотопного состава стронция кремированных костей ( Harving et al. , 2014; Snoeck et al. , 2014а; 2014b; 2018; 2016a; 2016b). Итак, при обилии публикаций, связанных с реконструкцией мобильности на основании данных об изотопном составе стронция в археологических объектах и среде, остается множество дискуссионных позиций теоретического и методического порядка.

Очевидно, эффективность метода будет высока в тех ситуациях, когда изучаются останки (людей, животных), которые на протяжении своей жизни переселялись между контрастными геохимическими условиями, причем сроки этих перемещений были таковы, что успевали отразиться в составе скелетных тканей различной скорости метаболизма. В тех обстоятельствах, когда миграции происходят в сходных по геохимическим характеристикам территориях, задача существенно усложняется.

Цель настоящей работы – сопоставить показатели изотопного состава костной ткани и эмали зубов индивидов из погребальных памятников I – начала II тыс. (преимущественно Средневековья), ассоциированных с долиной Оки в среднем ее течении, и оценить перспективность работ по различению микрорегионов на основании изотопного соотношения 87Sr/86Sr. Большинство погребений содержат кремированные останки.

Материалы и метод

Рассматриваемые памятники, расположенные по обоим берегам р. Оки от Коломны до Серпухова, включают погребения первых веков н. э., эпохи Великого переселения народов и Средневековья до предмонгольского времени. Общая протяженность исследуемой части долины Оки следующая: наиболее восточный памятник – Щурово (район г. Коломны), Кременье выше по течению примерно на 52 км, Соколова Пустынь – на 72 км, Лужки Е – на 106 км ( Сыроватко , 2014; Сыроватко, Клещенко , 2017; Сыроватко и др. , 2021).

В Щурово выявлены два могильника. Первый возникает в V–VI вв. и представляет собой курганы с оградками внутри – домиками мертвых. Второй могильник – грунтовый – появляется после перерыва, в VIII в. Погребальный обряд его иной: кости высыпаются на древнюю поверхность или помещаются в небольшую ямку ( Сыроватко , 2014). Могильник Кременье включает курганные ингумации и грунтовые кремации XII в. ( Сыроватко, Клещенко , 2017; Сыроватко и др. , 2019). В комплексе Соколова Пустынь известно только погребе-ние-ингумация первых веков н. э. Основная часть погребений – два могильника с кремациями. Ранний – представляет грунтовые погребения середины – третьей четв. I тыс. н. э. ( Сыроватко и др. , 2015). Поздний могильник Соколовой Пустыни сформировался во втор. пол. X – перв. пол. XI в. ( Потемкина и др. , 2013). Могильник Лужки Е включает грунтовые кремации втор. пол. Х в. и ин-гумацию рубежа X–XI вв. ( Сыроватко , 2013; Сыроватко и др. , 2021).

Собраны 46 образцов с упомянутых памятников, включая 9 фоновых (табл. 1). В качестве материала для оценки фоновых значений использовались злаки, травянистая растительность – стрелолист ( Sagittária s. ), сусак ( Butomus umbellatus ), рогоз ( Typha angustifolia ), а также экзоскелеты водных и наземных моллюсков.

Соотношения 87Sr/86Sr проводились на базе Центра изотопных исследований ВСЕГЕИ им. А. П. Карпинского (Санкт-Петербург), исследование выполнено Е. С. Богомоловым.

Для характеристики геологических условий использовались карты дочет-вертичных и четвертичных отложений, расположенные на портале ВСЕГЕИ. Дочетвертичное время представлено слоями каменноугольного периода, здесь преобладают известняки и доломитовые отложения. Характер плейстоценовых слоев правого и левого берегов долины Оки описываемого участка неодинаков. На правобережье преобладает основная морена Донского и Мичуринского горизонтов (суглинки с галькой и валунами). Четвертичные слои левобережья сформированы теми же горизонтами, но водно-ледниковыми отложениями периода максимального распространения ледника. Аллювий поймы (пески, супеси, гравий, суглинки) характеризуются голоценовым временем. Приведенная краткая характеристика указывает на значительное сходство геологических пойменных отложений на всем участке Оки, занимающем несколько более 100 км. Это является основанием к тому, что значения изотопных соотношений радиогенных изотопов стронция будут сходными для индивидов, стационарно существующих на этой территории.

Для сопоставления полученных результатов с нормальным ха распределением применен графический метод Q-Q (квантиль-квантиль), который наглядно отражает соответствие или отклонение от нормального распределения, а также позволяет оценить, какие именно образцы формируют основные особенности распределения ( Wilk, Gnanadesikan , 1968).

Таблица 1. Соотношение изотопов стронция в образцах из погребений и фоновые значения

№	Шифр	Образец	Датировка	87 Sr/ 86 Sr
1	Щурово, 2006, курган 3	кремированная кость, компактная ткань	VI–VII вв. н. э.	0,711196
2	Щурово, 2008, курган 4, центральное погребение	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,711377
3	Щурово, 2008, курган 4	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,709624
4	Щурово, 2011, погребение 20	кремированная кость, компактная ткань	IX – перв. пол. X в.	0,710491
5	Щурово, 2011, погребение 11	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,71047
6	Щурово, 2011, погребение 22	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,709324
7	Щурово, 2009, погребение 24	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,70971
8	Щурово, 2013, погребение 45	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,711602
9	Щурово, 2013, погребение 39	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,711127
10	Щурово, 2013, погребение 44	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,713148
11	Щурово, 2013, погребение 46	кремированная кость, компактная ткань	« »	0,712612
12	Кременье, 2016, погребение 1	корень моляра, нижняя челюсть	XII в.	0,710471

№	Шифр	Образец	Датировка	87 Sr/ 86 Sr
13	Кременье, 2016, погребение 2	фрагмент черепа с открытым швом	« »	0,711070
14	Кременье, 2016, погребение 3	фрагмент черепа	« »	0,710976
15	Кременье, 2016, курган, ров (ингумация)	фрагмент лопатки	« »	0,711950
16	Кременье, 2017, курган (ингумация)	правый нижний клык	« »	0,711278
17	Кременье, 2017, погребение 9	фрагмент основания черепа	« »	0,711503
18	Кременье, 2017, погребение 10	фрагмент черепа	« »	0,710382
19	Кременье, 2017, погребение 8	фрагмент черепа	« »	0,710304
20	Кременье, 2017, погребение 7	фрагмент трубчатой кости	« »	0,710304
21	Кременье, 2017, погребение 5	фрагмент трубчатой кости	« »	0,710844
22	Кременье, 2017, погребение 6	фрагмент трубчатой кости	« »	0,710374
23	Соколова Пустынь, 2010, раскоп 2, погребение 1–2	фрагмент фаланги животного	V–VII вв.	0,710584
24	Соколова Пустынь, 2010, раскоп 2, погребение 1–2	фрагмент бедренной кости	V–VII вв.	0,710244
25	Соколова Пустынь, 2011, раскоп 2, погребение 3	фрагмент остистого отростка позвонка	« »	0,713058
26	Соколова Пустынь, 2011, раскоп 2, участок 2, погребение 3	фрагмент тела шейного позвонка	« »	0,716536
27	Соколова Пустынь, 2012, раскоп 3, участок 1, погребение 5	фрагмент трубчатой кости	втор. пол. X – XI в.	0,710343
28	Соколова Пустынь, 2014, раскоп 3, участок 1, погребение 6	фрагмент трубчатой кости	« »	0,709474
29	Соколова Пустынь, 2016, погребение 6	фрагмент трубчатой кости	« »	0,711417
30	Соколова пустынь, 2017, погребение 7	фрагмент трубчатой кости	« »	0,710444
31	Соколова Пустынь, 2019, раскоп 3, погребение 11 (ингумация)	эмаль зуба, нижний второй моляр	I–II вв. н. э.	0,70914

№	Шифр	Образец	Датировка	87 Sr/ 86 Sr
32	Лужки Е, яма 13	фрагмент крупной трубчатой кости	втор. пол. X – XI в.	0,711209
33	Лужки Е, 2011, кв. 15	фрагмент свода черепа	« »	0,709679
34	Лужки Е, 2011, ров	фрагмент корня зуба	« »	0,709343
35	Лужки Е, 2013, кв. 51	фрагмент лобной кости	« »	0,711166
36	Лужки Е, 2013, яма 7	фрагмент черепа	« »	0,711124
37	Лужки Е, 2013, ингумация	нижний клык	« »	0,711782
38	Лужки Е, водная растительность	растения у воды	современность	0,708634
39	Лужки Е, фоновый образец	злак	« »	0,709405
40	Соколова Пустынь, могильник 1	злак	« »	0,710411
41	Соколова Пустынь, могильник 2	злак	« »	0,710466
42	Соколова Пустынь	раковина улитки	« »	0,709323
43	Щурово	растение у воды	« »	0,708806
44	Щурово	раковина моллюска	« »	0,708748
45	Щурово	типчак, первая терраса	« »	0,712154
46	Кременье	злак	« »	0,709868

Результаты

Образцы, характеризующие фоновую изменчивость . Из девяти образцов (табл. 1: № 38–46 ) три были взяты в непосредственной близости от памятников Щурово и Лужки Е, у уреза воды (растения и раковина двустворчатого моллюска). Эти памятники локализованы на крайних западной и восточной точках изучаемой территории, т. е. расположены друг от друга на расстоянии более 100 км. Образцы характеризуются наиболее сходными величинами (0,7086–0,7088). Более изменчивы изотопные соотношения, полученные для образцов наземной растительности и беспозвоночных (от 0,7093 до 0,7122). Наибольшее значение определено для образца растительности (типчак Festuca valesiaca ), с первой террасы Оки близ Щурово. Изменчивость, связанная с геоморфологической приуроченностью образца растительности, ранее обсуждалась ( Добровольская, Решетова , 2018) и вновь обращает на себя внимание. Итак, полученная фоновая изменчивость указывает на отсутствие каких-либо территориальных особенностей внутри рассматриваемого микрорегиона.

на фоне изменчивости местных фоновых значений (серая зона)

а – Щурово, курганы; б – Щурово, грунтовые погребения; в – Кременье; г – Соколова Пустынь, ранний этап; д – Соколова Пустынь, поздний этап; е – Лужки Е

Биоархеологические образцы . Значения стронциевого соотношения, полученные для 37 образцов (табл. 1) кремированных костей и эмали зубов от двух ингумаций (Соколова Пустынь – погребение первых веков н. э. и Лужки Е, рубежа X–XI вв.), позволяют убедиться в том, что большинство индивидов находятся в пределах изменчивости, ограниченной вариациями фоновых образцов (рис. 1). Исключение составляют два образца из погребений Щурово, датируемых IX – перв. пол. X в., и два образца из погребений Соколовой Пустыни, относящихся к эпохе Великого переселения народов. Все эти образцы – предположительные «нерезиденты» – характеризуются величинами более высокими, чем верхняя граница локальной изменчивости. Нет ни одного случая, который бы показал значения ниже нижней границы локальной изменчивости.

Оценка характера распределения также является исследовательским инструментом. Известно, что нормальное распределение типично для признаков, изменчивость которых формируется разнонаправленными, равнозначными и случайными факторами. В том случае, если наблюдается отклонение от нормального распределения, можно судить о существовании отдельных ведущих факторов. Поверку нормальности распределения можно выполнить графическим способом, оценив соответствие прогнозируемых величин нормальной изменчивости полученным эмпирическим. На графике (рис. 2) хорошо видно, что группы индивидуальных значений, обозначенные кружками, приближены к линии нормального распределения, находятся в центральной части графика и отклоняются от нее в краевых зонах (область самых низких и самых высоких значений стронциевого соотношения). Обособлено вне зоны локализации точек по закону нормального распределения оказываются все 4 индивида-«нерези-дента» – четыре верхних кружка. Еще один индивид, который находится сразу за границами значений, характерных для нормального распределения, – взрослый человек из погребения 3 могильника Кременье. Однако он занимает, скорее, пограничное положение. В связи с этим важно отметить, что группа индивидов из Кременья отличается от групп всех других памятников тем, что не имеет образцов со значениями 87Sr/86Sr меньше 0,7097.

Итак, полученный анализ позволяет судить о том, что практически все индивиды, за исключением «нерезидентов», являются представителями одной группы, изменчивость стронциевого соотношения внутри которой определяется сходным набором факторов. Другие факторы определяют вариативность изотопного состава стронция четырех «аутсайдеров» и, возможно, индивида из погребения 3 Кременья.

Обсуждение

Полученные данные продемонстрировали единство показателей изотопного соотношения стронция 87Sr/86Sr у индивидов из разновременных погребений (кремаций и ингумаций) из памятников, расположенных в долине Оки на пространстве от Коломны до Серпухова. Этим подтверждаются предположения, высказанные только на основе рассмотрения данных фоновых образцов. В целом следует признать, что полученный результат не позволяет нам пока высказать

Рис. 2. Графическая проверка отклонения от нормального распределения. Кружками обозначены индивидуальные значения стронциевого соотношения в каждом из биоархеологических образцов по отношению к зоне значений нормального распределения (помечена голубым цветом)

мнение о характере мобильности населения, так как нами не очерчены пределы региона, характеризующегося общими параметрами фоновой изменчивости.

В двух памятниках отмечены индивиды, изотопные показатели которых находятся вне границ локальной изменчивости. Они не отличаются особенностями погребальной обрядности. Причины, определившие специфику их изотопного состава, для нас остаются дискуссионными. Образцы из Щурово (погребения 44 и 46 позднего этапа), характеризующиеся повышенными величинами стронциевого соотношения, расположены на северной окраине могильника. В одном кургане могильника Щурово (№ 4) – «домике мертвых» – оказались индивиды с несходными величинами 87Sr/86Sr. Такая ситуация уже была отмечена для данного типа памятников (Добровольская и др., 2014). Показатели изотопного состава стронция в образцах из грунтового и курганного могильников Щурово сопоставимы. Два индивида из погребений раннего этапа могильника Соколова Пустынь характеризуются 87Sr/86Sr соотношениями, которые сильно отстоят от «рубежа» местных значений. Согласно принципам работы метода мы их относим к «нерезидентам», чьи последние годы жизни проходили вне ближайшей округи. Оба образца представлены фрагментами остистых отростков позвонков. Как правило, в качестве образцов используются другие части скелета, которые характеризуются повышенной плотностью. Для оценки диагенетических изменений образцов требуются их дополнительные исследования.

Важно отметить, что все индивиды, датируемые X–XII вв. (могильники Соколова Пустынь и Кременье), характеризуются только значениями внутри коридора локальной изменчивости.

Выше нами было отмечено, что в группе образцов из Кременья не встречены индивиды с показателями ниже 0,710. Это означает, что в этой группе нет пересечения с величинами, приближенными к характеристикам флоры и фауны, непосредственно связанным с руслом Оки. Подчеркнем, что ни один образец не продемонстрировал величин равных или приближенных к «водным» показателям. Эта особенность нам представляется важной, так как мнение о роли водных источников в формировании величины стронциевого соотношения в литературе дискутируется ( Tipple et al. , 2018; Scaffidi et al. , 2020). Вопрос о влиянии источника питьевой воды на изотопный состав биоархеологических материалов важен для различных задач археологического исследования, в частности – для радиоуглеродного датирования ( Higham et al. , 2010). Могильник Кременье располагается на надпойменной террасе и отделен от русла сравнительно широкой, около 1 км, поймой. Поселение Кременье находится неподалеку от могильника. Возможно, жители средневекового поселения, погребенные в могильнике, в большей степени использовали другие питьевые источники (колодцы, более близкие мелкие водотоки), а не воду Оки. Для проверки этой гипотезы необходимы дополнительные исследования изотопного состава стронция в местных водах.

Заключение

Работа по оценке индивидуальной мобильности людей, проведенная на основе сбора образцов костных кремированных останков из разновременных памятников Средней Оки – от Коломны до Серпухова, – выявила сложности, которые связаны с общей ситуацией изучения материалов, приуроченных к долинам крупных рек. Изменчивость значений внутри групп образцов, характеризующих отдельные памятники, сопоставима с изменчивостью объединенной серии образцов. Относительное единообразие «изотопного ландшафта» поймы на значительном протяжении формирует сохранение фоновой изменчивости на протяжении значительных участков долины. Выявлены четыре индивида (из тридцати семи), которые могут быть рассмотрены как «нерезиденты» с более высокими значениями 87Sr/86Sr. Они происходят из погребений эпохи Великого переселения народов (могильник Соколова Пустынь) и раннего Средневековья (грунтовый могильник Щурово). Геологические отложения поймы Оки на изученном отрезке демонстрируют единообразие, что подтверждается как данными геологических карт, так и результатами анализа изотопного состава стронция фоновых образцов растений, взятых на этой пойме. Более эффективными для оценки мобильности, согласно теоретическим основам метода, должны оказаться территории, характеризующиеся неоднородностью покровных геологических отложений. Прежде чем обращаться к возможностям популярного метода, следует оценить перспективы его эффективности применительно к определенной геологической и геоморфологической ситуации, в которой находится археологический памятник.