La geochimica isotopica applicata a reperti scheletrici fossili di mammiferi terrestri: considerazioni paleoclimatiche e paleoambientali

Abstract

In questo progetto di ricerca i principi e le tecniche della Geochimica degli isotopi stabili vengono applicati ad un particolare record paleoclimatico rappresentato dai reperti scheletrici fossili dei mammiferi terrestri: umani e animali. Su tale materiale è possibile misurare, tra gli altri, i valori isotopici di C, N, e O nella frazione minerale (carbonato-idrossiapatite) e in quella organica (collagene) di ossa e denti. Questi parametri risultano per svariati motivi indicatori, diretti o indiretti, delle condizioni ambientali nelle quali gli organismi vivevano e possono quindi fornire importanti informazioni paleoclimatiche. Inoltre, permettono di ricostruire le paleo-diete e le economie di sussistenza, le quali, seppure indirettamente, ci consentono di analizzare le caratteristiche ambientali in contesti antichi. Alcuni di questi parametri poi, possono essere utilizzati per individuare la mobilità e le migrazioni degli individui magari in risposta ai cambiamenti climatici che influenzano tutta la biosfera. I campioni analizzati in questo studio provengono da una serie di siti della provincia di Parma e Piacenza, dal sito della Caverna delle Arene Candide (SV) e da quello di Masseria Candelaro (FG). Sono quindi rappresentate tre aree diverse: la Pianura Padana, un sito costiero dell'Italia Settentrionale e un sito dell'Italia Meridionale. Essi coprono l'intervallo cronologico che va dal Neolitico inferiore fino al Bronzo antico. Per questi campioni i valori del δ13C e del δ15N del collagene hanno indicato un tipo di copertura vegetale costituita essenzialmente da piante a ciclo fotosintetico C3, le quali sono indicative di climi temperati. In particolare per l'area della Pianura Padana vengono indicate condizioni di crescente umidità tra la I e la II fase VBQ, mentre si assiste ad un cambiamento verso una maggiore aridità ambientale nell'età del Bronzo antico. Le Arene Candide e Masseria Candelaro mostrano entrambe condizioni ambietali maggiormente aride durante il Neolitico medio rispetto ai siti emiliani. Inoltre, sono stati considerati anche una serie di reperti provenienti dalla località del Sudan Centrale di El Salha, i quali coprono un ampio intervallo cronologico che va da un periodo, definito su basi archeologiche, come pre-Mesolitico (> 9000 BP) fino al Meroitico. Per questi individui il valore del δ13C indica per il periodo pre-Mesolitico una dieta e, quindi, un tipo di copertura vegetale, costituita essenzialmente da piante a ciclo fotosintetico C4, le quali sono molto diffuse a queste latitudini e indicative di climi caldi. Nel corso delle epoche successive, dal Mesolitico al Meroitico, vengono introdotte anche piante C3. I valori del δ18O, correlati con il tasso di precipitazioni e con il grado di aridità ambientale, indicano condizioni di maggiore piovosità e umidità durante il pre-Mesolitico, probabilmente inquadrabile nel Periodo Umido Africano dell'inizio dell'Olocene, mentre si assiste ad una tendenza verso condizioni di maggiore aridità e minore quantità di pioggia durante i periodi successivi.

Stable isotope analyses of human or animal skeletal remains collected in archaeological sites represent an established method for determining past diets and for reconstructing environmental condition in the areas where the human lived. In skeletal remains it is possible to measure the isotopic composition of several elements, for example: carbon, nitrogen and oxygen from organic (collagen) and inorganic (apatite) fractions of human/animal bones and teeth. These parameters, directly or indirectly, are indicators of habitat conditions in term of temperature, humidity, rainfall amounts, etc.. Furthermore they allow us to reconstruct the palaeo-diet and subsistence economies which indirectly describe the environmental features in ancient contexts. Some of these parameters can be use to identify individuals mobility and migration in response to climate changes that affect the biosphere. Studied samples come from several sites in the Parma and Piacenza territories, from Arene Candide Cave (SV) and Masseria Candelaro (FG) sites, so they represent three different areas: the Po Valley, a coastal northern Italy site and a southern Italy site. From a chronological point of view they spanning the period from Neolithic (~ 7500 BP) to the Bronze Age (4200-3600 BP). δ13C and δ15N collagen values for these areas indicate a C3 vegetation which are indicative of temperate climate conditions. Particularly, Po Plain shows an increasing moisture between I and II VBQ phase, a change towards more arid environment is pointed out for the Bronze Age. Both Arene Candide and Masseria Candelaro show, during the Neolithic, environmental conditions more arid than Northern Italy. In addition, we also considered a series of sample from El Salha area (Central Sudan), which cover a period of time from pre-Mesolithic (> 9000 BP) to Meroitic (2100-1500 BP). δ18O values from pre-Mesolithic bones samples indicate a greater amount of rainfall, otherwise Neolithic and Meroitic samples show an increase of aridity conditions. δ13C values from carbonate-hydroxyapatite point out, for the pre-Mesolithic group, a diet consisting practically of C4 plants and, for more recent individuals, a mixed diet with higher percentages of C3 plants.