The results of the dendrochronological studies of the wooden fence around the Michael Archangel Monastery in Arkhangelsk

В ходе работ Северной экспедиции Отдела сохранения археологического наследия Института археологии РАН 2020 г., проводившихся по Открытому листу на имя А. В. Суворова на участке, расположенном к юго-востоку от пересечения

1 Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 21-17-00264 и в рамках Государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ № НИОКТР 122011200264-9 «Междисциплинарный подход в изучении становления и развития древних и средневековых антропогенных экосистем». Измерения и обработка данных выполнялись с использованием приборной базы Центра коллективного пользования при ИА РАН (г. Москва) – научным оборудованием для археометрических исследований.

ул. Урицкого и набережной Северной Двины г. Архангельска, были выявлены остатки деревянной конструкции, интерпретируемой А. Е. Беличенко как ограда Михайло-Архангельского монастыря. Сооружение, ориентированное по линии северо-запад – юго-восток, вероятно, имело близкую к тарасной конструкцию, при которой две параллельные бревенчатые стены, отстоящие друг от друга на расстоянии 2,8 м, соединялись нижележащими поперечными перерубами в обло. Протяженность выявленного участка конструкции составила 18 м при ширине, по выпускам поперечных бревен, до 4,2 м. Горизонтальные элементы постройки опирались на вертикально стоящие, покрытые смолой чурбаки диаметром 30–37 см и высотой от 50 до 85 см, установленные на плотный материковый светло-серый суглинок. В их верхних торцах были выбраны заглубления под укладку окладных венцов. Во вскрытой части конструкции были зафиксированы три тарасные ячейки прямоугольной формы, размерами 5,4 × 2,8; 3,9 × 2,8 и 5,8 × 2,8 м. Внутри них фиксировались остатки настилов из плах, уложенных на бревенчатые лаги с подкладками и конструктивно не связанных с элементами стен.

Известно, что Михайло-Архангельский монастырь, находившийся ранее ниже по реке – на мысу Пур-Наволок, отстраивается здесь на новом месте «в Ня-черах» после пожара 1636 г. ( Огородников , 1890. С. 56–60; Овсянников , 1989. С. 93; 1991. С. 63, 64; Попова , 1994. С. 20). Рубленая ветхая деревянная ограда монастыря со святыми воротами «о трех вереях» упомянута в описи монастыря 1683 г. ( Сибирцев , 1895. С. 117). Она же прослеживается на чертеже, приложенном к отписке Двинского воеводы от 23 февраля 1694 г. о строительстве новых поташных и смоляных амбаров (Два чертежа…, 1880. С. 118, 119; Огородников , 1890. С. 64; Попова , 1994. С. 45). В описании монастыря 1711 г. есть упоминание о наличии деревянной церкви иконы Грузинской Богоматери «на оградной стене на вратах» ( Попова , 1994. С. 65). Деревянная ограда также фигурирует и в дневниковых записях П. И. Челищева под 1791 г. ( Челищев , 1886. С. 82). На одном из панорамных видов г. Архангельска в Атласе Архангельской губернии 1797 г. отчетливо видна деревянная стена с надвратной церковью и несколькими шатровыми башнями. Строительство каменной монастырской ограды, по мнению исследователей, было начато только в 1811 г. ( Попова , 1994. С. 93, 94). Таким образом, по данным письменных и картографических источников, деревянная монастырская ограда существовала, по-видимому, на протяжении около полутора столетий. Очевидно, что на столь продолжительном временном отрезке она должна была ремонтироваться или перестраиваться.

С выявленной при археологических исследованиях конструкции авторами работ было отобрано 22 поперечных спила: 15 от свайных элементов конструкции и 7 с горизонтальных бревен. Определение видовой принадлежности древесины, проведенное путем анализа ее анатомических признаков под бинокулярным микроскопом по трем срезам в поперечном, радиальном и тангенциальном направлениях, показало, что почти все образцы представлены древесиной сосны. Исключение составил один образец (горизонтальное бревно), оказавшийся спилом с елового древесного ствола.

Измерения ширины годичных колец спилов проводились с помощью бинокулярного микроскопа на полуавтоматической измерительной станции LINTAB ^TM 6

с точностью 0,01 мм по двум радиусам. Затем для каждого образца при помощи графического модуля программного пакета TSAPWin Scientific Version 0.59 ( Rinn , 1996) осуществлялась синхронизация радиальных измерений между собой и создание усредненного древесно-кольцевого ряда для каждого древесного ствола. Относительное и абсолютное перекрестное датирование усредненных рядов выполнялось при помощи программы COFECHA ( Holmes , 1983) с последующей проверкой полученных результатов в программном пакете TSAPWin Scientific.

В процессе относительного датирования образцов удалось сформировать древесно-кольцевую хронологию («arh20ms»), включающую в себя ряды годичного прироста 17 сосновых бревен, биологический возраст которых составлял от 81 до 206 лет. Для абсолютного датирования полученной последовательности годичных колец были использованы древесно-кольцевые хронологии памятников деревянного зодчества Архангельской области – церквей: Вознесения с. Пияла; Николая Чудотворца с. Ратонаволок и др. (см. табл. 1); архитектурных ансамблей: Верхнемудьюжского и Нёнокского погостов; сел Чучхерьма и Ракула ( Черных, Сергеева , 1997). А кроме того, использованы и две хронологии по живой сосне, одна из которых была отобрана в р-не горы Поднебесная на Большом Соловецком острове ( Мацковский и др. , 2013), а другая – в р-не пос. Поморье Приморского р-на Архангельской области (ITRDB: хронология Zolotica, код russ073 ). В результате последние сохранившиеся годичные кольца всех 17 включенных в древесно-кольцевую хронологию образцов получили абсолютные календарные даты (рис. 1).

Рис. 1. Количественное и хронологическое распределение дендродат элементов деревянной ограды Михайло-Архангельского монастыря г. Архангельска

Несмотря на некоторый хронологический разброс датировок, не являющийся чем-то экстраординарным при наличии серии дендродат для одного сооружения ( Карпухин , 2016. С. 63–67; Карпухин и др. , 2017. С. 76–79), результаты анализа их количественного и хронологического распределения, по-видимому, позволяют предложить в качестве строительной даты выявленной конструкции 1701 г. Возведение новой монастырской ограды, возможно, было связано с некой перепланировкой территории монастыря, последовавшей за строительством кирпичного Михайло-Архангельского собора и его освящением в 1699 г. ( Попова , 1994. С. 46). В то же время нельзя исключить, что строительство или серьезный ремонт монастырской стены проводились в рамках подготовки к обороне города от шведской морской экспедиции весной – в начале лета 1701 г. (О высочайших пришествиях…, 1783. С. 54–91; Огородников , 1890. С. 126–133).

В настоящее время одним из активно развивающихся направлений исследований в зарубежной дендрохронологии является выявление источников происхождения древесины (dendroprovenancing). Одной из проблем при работе с материалами археологических памятников является неопределенность этих источников. Как правило, предполагается, что древесина поступала из ближайшей округи. Если для начальных этапов существования археологических памятников данное предположение, скорее всего, верно, то с их развитием территория лесозаготовок должна была значительно расширяться. Кроме того, для Средневековья и Нового времени необходимо учитывать уже сложившиеся земельно-собственнические отношения и, как следствие, формирование довольно сложных торговых связей, влияющих на поступления строительного леса, а также наличие не одного, а нескольких источников лесозаготовок, география которых могла меняться со временем. В отечественной дендрохронологии выявление источников древесины пока представляется слабо разработанным направлением исследований. Единственная известная нам работа, где были использованы предложенные европейскими исследователями методические подходы, – это совместная статья российских и польских ученых об определении места происхождения древесины из поморских поселений на архипелаге Шпицберген ( Shumilov et al. , 2020). Так или иначе, проблемы происхождения древесины рассматривались, однако без привлечения специальных дендрохронологических методик, при работах с материалами Мангазеи, Надымского городка ( Мыглан и др. , 2020 С. 87, 88), Стадухинского острога ( Жарников и др. , 2014. С. 166, 169) и других памятников, в силу географических причин испытывавших дефицит строительного леса. На первый взгляд для археологических памятников лесной зоны, и в частности – Архангельска, в ближайшей округе которого древесина, очевидно, присутствовала в изобилии, проблема наличия ее источников не является настолько актуальной. Однако нельзя исключать влияния на их выбор различных земельно-собственнических или административных факторов. Например, для другого и не менее обеспеченного местной древесиной памятника – Кирилло-Белозерского монастыря – известны случаи поставок строительного леса из географически весьма удаленных территорий ( Никольский , 1897. С. 33; Черных, Карпухин , 2008. С. 236). Об административных ограничениях на вырубку государева строительного и корабельного леса в Белозерье свидетельствует и опубликованная Н. К. Никольским

«Уставная память о бережении и эксплоатации леса…» 1559 г. ( Никольский , 1897. С. XCI–XCIII).

Проблема происхождения древесины в западноевропейской дендрохронологии впервые была затронута в 1960-х гг. в связи с исследованиями деревянных (дубовых) основ живописных панно голландских и английских художников. Результаты этих и других работ, связанных с изучением таких антикварных предметов, как музыкальные инструменты, мебель, деревянная скульптура, элементы затонувших судов и архитектурных зданий, позволили сформулировать идею о больших объемах импорта леса в XIII–XVII вв. на территорию Великобритании и Нидерландов из Прибалтики. По-видимому, наиболее актуальные, хотя и довольно краткие, обзоры проблем и историографии данного направления исследований опубликованы в работах М. Бриджа ( Bridge , 2012), М. Домингес-Дельмас ( Domínguez-Delmás , 2020), А. Дели и Я. Тайерса ( Dali, Tyers , 2022).

В методическом плане основным подходом при выявлении источников древесины является оценка степени сходства древесно-кольцевых хронологий изучаемого предмета архитектурного или археологического памятника с максимально широкой в географическом плане сетью синхронных хронологий. Подразумевается, что наиболее высокое сходство должно прослеживаться между древесно-кольцевыми хронологиями географически близких друг другу участков. Соответственно, высокое сходство исследуемой и какой-либо из эталонных хронологий географической сети должно указывать на область происхождения древесины. На первых этапах в качестве критерия оценки степени сходства использовался такой статистический показатель как t-величина (TV). Результаты расчетов отображались на картах, где размер точек, указывающих географическое местоположение хронологий, менялся в зависимости от величины сходства. В дальнейшем в некоторых исследованиях t-величина заменялась расчетом двух ее производных – t-величины Бейли – Пильчера (TVBP) ( Baillie, Pilcher , 1973), t-величины Холштейна (TVH) ( Hollstein , 1980). Отдельными авторами для оценки степени сходства хронологий избирались коэффициенты корреляции (r, CrC) и сходства-изменчивости (Gkl) ( Huber , 1943; Eckstein, Bauch , 1969; Битвинскас , 1974. С. 64; Колчин, Черных , 1977. С. 22). Кроме применения различных коэффициентов при расчетах часто использовались и отличающиеся друг от друга способы предварительной математической обработки древесно-кольцевых хронологий (стандартизация или индексация). Все это создает некоторые сложности при сопоставлении результатов, полученных хотя и в рамках одной исследовательской модели, но с применением отличающихся в деталях методик.

Результаты работ с древесно-кольцевыми хронологиями Британских островов позволили их авторам высказать идею о том, что при применении t-статистики получаемые числовые показатели не всегда отражают только силу связи хронологий между собой, но часто зависят от протяженности сопоставляемых рядов и количества входящих в них образцов ( Bridge, Fowler , 2019). В качестве альтернативы ими было предложено использование остаточных (R-resid) хронологий и коэффициента корреляции как критерия оценки их степени сходства. Данный подход был апробирован на материалах из Великобритании (Ibid.)

и Новой Зеландии ( Boswijk, Fowler , 2019). Построение остаточных хронологий предполагает предварительный расчет среднего ряда по всем сопоставляемым древесно-кольцевым последовательностям годичных колец, который должен отражать общий климатический сигнал изучаемой выборки. Затем осуществляется его изъятие (вычитание) из каждой конкретной хронологии. Последующее сравнение полученных в результате остаточных хронологий между собой, по мнению авторов, позволяет оценить степень сходства хронологий без учета общего глобального сигнала.

С целью апробации изложенных выше методик и поиска вероятных источников строительной древесины последовательность годичных колец монастырской ограды из Архангельска была сопоставлена с 17 синхронными древесно-кольцевыми хронологиями по сосне архитектурных памятников Архангельской области ( Черных, Сергеева , 1997) и Карелии ( Черных , 2001; Карпухин и др. , 2019). Дополнительно были привлечены три хронологии, построенные по живым деревьям: две из Международного банка данных годичных колец и одна, разработанная лабораторией Института географии РАН по материалам Большого Соловецкого острова ( Мацковский и др. , 2013) (табл. 1; рис. 2). Для получения более значимых статистических результатов из всего доступного нам набора древесно-кольцевых хронологий по сосне, происходящих с севера Европейской России, были отобраны только те, которые имели перекрытие с архангельской хронологией не менее чем в 100 лет.

Как видно из табл. 1, все хронологии, включая последовательность годичных колец монастырской ограды, содержат измерения ширины годичных колец разного количества образцов. Для их дальнейшего сопоставления каждая была усреднена с использованием TSAP-Win Scientific, т. е. преобразована в дискретный временной ряд, где каждому календарному году соответствовало одно числовое значение ширины годичного кольца, представляющее собой среднее арифметическое ² . При этом стандартизация или индексация как исходных измерений, так и усредненных рядов не проводилась, а полученные данные сохранялись в файлах десятичного (Tucson) формата с разрешением в 0,01 мм. На базе усредненных рядов строились и остаточные (R-resid) хронологии – из каждого ряда вычитались числовые значения, полученные путем построения по всем ним общего среднего. Эта операция проводилась с применением функции «subtract» математической библиотеки TSAP-Win Scientific, а результаты сохранялись в отдельных файлах «гейдельбергского» формата, поскольку после такого преобразования в ряде случаев были получены отрицательные числовые значения. Оценка степени сходства древесно-кольцевого ряда монастырской ограды с остальными хронологиями проводилась путем расчетов t-величины (TV), коэффициентов корреляции (r), сходства-изменчивости (Gkl) и перекрестного датирования (CDI) для усредненных рядов ширины годичных колец и отдельно – для остаточных хронологий.

Таблица 1. Привлекаемые древесно-кольцевые хронологии Архангельской области и Карелии

о >s Cd А	>s й и	>S У	>s У о S’	)S У 1 О	)S У О S’	)S У А О й	)S У А й cd S’	)S У А g О й S	)S У У	)S У 3 s
и о S	й 2 я 3	й й U У	й 2 о ю я 3	й 2 я S < °	S 2	S 2 о ю 5 з	В5 5 з < °	S 2 о VO <8	В5	й й У
6 и 2 § с	я §	о о о m А я ^ со	§,3	)S &Й m5	cd И к	cd & t^	К в А2 о^	cd й	S ч	S
А о cd \ S S и 2 S к	eos § 8 g о s g sp su	Й й я 2.Й I §Р die , й Qu	щ U 00 и й о 2 g 8| Н .2 to й m cd "cd Q	О 2 U . f^ 2 A Cd S о m m cd u llu <	§ ^ 2 К 2 cd п ю £ У § А о У U О . ^ к 1^	^е И V л у и л to Й < &	^е £ 3 9 cd * м & ии S to ^3	е 3 § § со со U U 13 < 8 со S	е ^3 я" и 1“ о Ш С § со S	)S S о у § а® ю 8 Н о щ S’ а й >s Р^ РР Р?Р ю в о о о (А
о m в „ н в m о щ о О CD й й о S g m о А о У «		S	00	IT)	S	ЧО	m		04	5
о &		5	s	2	я		S		S	40
5 2 5	О	о	о		S	в	г?		S
я Э й К	о	о			о	я		о	о	ОО
й S о й X	m Q СО	> ОО о — m	■p n!	00	cd U 8 й	5	>	cd 1	ПЭ cd	-S

Окончание табл. 1

о >s Ч ст	>з У ст о Ч S	>3 У ст g	>s У m	>s У и cd S’	>s S У S S’	>s У О	>s У о ст и	>5 У СТ, т Ч S	)S У ч S	3 У ст ч О
я о 3 £	ч 2 о ю 5 3	ч 4 У	Ч Ч У	В5 5 з < °	W S п У	о ю	ч S ст У	ч ч У	ч ч У	ч S ч У
6 и 2 § с	У Ч й СТ	>S з н у °	S’ S m 6	о о Рч ё	& S и ч	cd К	cd S т	S у	щ ю S § ч	ч ст, ё ч
ст о cd \ S 3 к 2 S к	gm СТ § S g 2 ст у и § и gm m в = S’ у	к ” g я в VO g, S’ m s< g в U г СТ В У	g S 4 )S о ч ст g s в 1—1 ч ст guy s у	^е Sm 2 cd ю т Ч gK О У ^ и Сту	и И У ё cd У S S К ст	е т т в -8« тт И у л У	и И § а ё cd Ч т cd К S cd СТ, ё ст	ч 5^ 5 S . а 8 м >—1 т нн ч о S Ч у щ Р ч tg G ® О Н и о 2 Я и О ст	ст и т S’ я у § ^ 8 g CS ст	и Я У ст, ё ч ст т ч Я 3 ч ст 1 ст
о m в „ н в m о щ о О CD Ч ч о 3 g m о Ст о У «	40		IT)	ri	ч		ri	ri	ОО	го
о	О	о	5	р	о		ОО	ОО	§	5
5 5	S	го	§	S	ОО		2	2		40
g я Э й S	S	о	04	я	S	р	г?	2	2	чо
Ч S о Ч X	1			1		cd 'EL	Ё >	ё		&0 2

Примечание : * – здесь и далее в скобках указан код хронологии в Международном банке данных годичных колец (ITRDB…).

годы

^™ а ^™ б ^™ в ^™ г

Рис. 2. Хронологическое соотношение сопоставляемых древесно-кольцевых хронологий а – ограда Михайло-Архангельского монастыря г. Архангельска; б – живые деревья; в – архитектурные памятники Архангельской области; г – архитектурные памятники Карелии. Названия хронологий даны согласно табл. 1

Регрессионный анализ выборок статистических коэффициентов (N = 20), полученных при сравнении обычных усредненных хронологий, показал, что по значениям Gkl прослеживается тенденция уменьшения степени сходства по мере увеличения расстояния, характеризуемая невысоким показателем коэффициента детерминации (R ² = 0,29). Результаты анализа зависимости степени сходства от величины временного интервала взаимного перекрытия рядов выявили слабую тенденцию увеличения сходства (R ² от 0,25 до 0,31) по мере роста диапазона перекрытия на коэффициентах TV и CDI. Последнее вполне согласуется с мнением о зависимости t-величины (и соответственно, коэффициента CDI как ее производного) от протяженности сопоставляемых рядов ( Bridge, Fowler , 2019). Для остаточных хронологий ожидаемо были получены меньшие абсолютные значения статистических коэффициентов, чем для усредненных, а их регрессионный анализ оказался малоинформативен (R ² < 0,01 во всех случаях).

Сопоставление отображенных на картах результатов оценок по разным статистическим коэффициентам, проведенное для усредненных и остаточных хронологий, демонстрирует далеко не однозначную картину (рис. 3–6). Наиболее логичными представляются итоги, полученные по коэффициенту сходства – изменчивости (Gkl), когда по обоим типам хронологий максимальное сходство (71,7 % – А, 58,3 % – Б) прослеживается с материалами ансамбля с. Чучхерьма –

Рис. 3. Результаты оценки степени сходства по коэффициенту сходства – изменчивости или суммы равных наклонных интервалов (GLK)

А – по усредненные древесно-кольцевым хронологиям; Б – по остаточным (R-resid) древесно-кольцевым хронологиям

Рис. 4. Результаты оценки степени сходства по коэффициенту корреляции ( r )

А – по усредненные древесно-кольцевым хронологиям; Б – по остаточным (R-resid) древесно-кольцевым хронологиям

Рис. 5. Результаты оценки степени сходства по t-величине (TV)

А – по усредненные древесно-кольцевым хронологиям; Б – по остаточным (R-resid) древесно-кольцевым хронологиям

Рис. 6. Результаты оценки степени сходства по коэффициенту перекрестного датирования (CDI)

А – по усредненные древесно-кольцевым хронологиям; Б – по остаточным (R-resid) древесно-кольцевым хронологиям наиболее близкого к Архангельску в географическом отношении (рис. 3). Эти данные, по-видимому, могут быть интерпретированы как свидетельство использования при строительстве архангельской монастырской стены местной древесины, что представляется совершенно логичным. Результаты оценки сходства на основе коэффициента корреляции – r (рис. 4) указывают на большую близость хронологиям в средних течениях Северной Двины и Онеги как по усредненным, так и по остаточным древесно-кольцевым данным. При этом, если для усредненных хронологий прослеживается хотя и чуть меньшее, но также достаточно высокое сходство с древесиной Соловецких островов и побережья Белого моря, то для остаточных – с материалами Приладожья. Сложно объяснимой вариативностью в деталях отличаются результаты оценки по t-величине (TV) и коэффициенту перекрестного датирования (CDI) (рис. 5; 6). По-видимому, они также указывают на относительно высокое сходство с древесиной бассейнов Северной Двины и Онеги, Беломорского побережья, Соловецких островов. Однако несколько неожиданной оказывается высокая близость с древесно-кольцевой хронологией Кижского погоста.

Не отвергая в целом предложенной исследовательской модели, используемой для решения задач по выявлению источников древесины в дендрохронологии, позволим себе предположить, что получаемые результаты в значительной степени зависят от множества методических деталей, в частности – примененных методов оценки степени сходства (статистического коэффициента) и предварительного преобразования исходных древесно-кольцевых рядов.