Население юга Западной Сибири в эпоху неолита энеолита и бронзы адаптация к экстремальным факторам внешней среды Текст научной статьи по специальности «История и археология»

© АРИСТОВА Е.С., ЗАЙДМАН А.М., ЕЛЯСИН П.А., МАШАК А.Н., ГОЛУБЕВА И.А., ХОРОШЕВСКАЯ Я.А., ШКЛОВЧИК О.В.

УДК 572.79.652 (751.1)

НАСЕЛЕНИЕ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ В ЭПОХУ НЕОЛИТА -ЭНЕОЛИТА И БРОНЗЫ - АДАПТАЦИЯ К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ ФАКТОРАМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Е.С. Аристова, А.М. Зайдман, П. А. Елясин, А.Н. Машак, И. А. Голубева, Я.А. Хорошевская, О.В. Шкловчик Новосибирский государственный медицинский университет, ректор - д.м.н., проф. И.О. Маринкин; кафедра анатомии человека, зав. - д.м.н., проф.

А.Н. Машак.

Резюме. Исследован 251 скелет разной степени сохранности, относящихся к эпохе энеолита и к эпохе бронзы. Изучались признаки адаптации в органах посткраниального скелета древних популяций Западной Сибири. Сопоставление данных о строении костной системы индивидов из погребений могильника Сопка-2, выявило существенные различия в микроанатомической организации костной ткани жителей разных исторических периодов. Мужское население эпохи энеолита имело довольно высокий рост, рост женщин значительно ниже. У мужчин из эпохи бронзы длина тела меньше более, чем на 10 см. Длина тела женской популяции практически не меняется.

Ключевые слова: адаптация, посткраниальный скелет, костная ткань.

Аристова Елена Серафимовна - к.м.н., доцент кафедры анатомии НГМУ; тел. 8(383)2251524.

Зайдман Алла Михайловна - д.м.н., проф., Заслуженный деятель науки, заведующая отделом морфологии и теоретических исследований вертебральной патологии Новосибирского научно-исследовательского института

травматологии и ортопедии.

Елясин Павел Александрович - к.м.н., старший преподаватель кафедры анатомии НГМУ; е-mail: [email protected].

Изучение взаимоотношений человеческих популяций с окружающей средой даёт возможность выявить экологическую изменчивость как качество, присущее Homo sapiens на протяжении всей истории его существования. Адаптивные типы популяций человека как норма биологической реакции на взаимодействие с условиями среды обитания является производным от экологической изменчивости. Воздействие на организм человека окружающей среды со всеми её компонентами, будь то климатические условия или своеобразия ландшафта, не вызывает никаких сомнений. В условиях современной цивилизации и благодаря техническому прогрессу влияние на человеческий организм многочисленных факторов природной среды значительно снижается. На первое место встают проблемы, связанные с техногенными факторами и их последствиями [3]. При этом в современной науке существует возможность изучить степень, глубину и возможные механизмы взаимоотношений человека и природной среды в их изначальных условиях, исключающих факторы техногенного характера. Такую возможность предоставляет палеоантропология. Изучение человека настоящего и прошлого позволяет говорить о человеке будущего, позволяет строить краткосрочные прогнозы физического здоровья и состояния отдельных систем представителей будущих поколений [9]. Процессы взаимодействия человека со средой человека, которые происходили на протяжении тысячелетий, формируют механизмы адаптации, которые обеспечивают прогрессивное развитие популяций [3]. Недостаточность механизмов адаптации снижает степень надёжности, устойчивости биосистемы на популяционном уровне. Это способствует развитию новых форм жизнедеятельности, которые могут рассматриваться как патология или болезнь.

Материалы и методы

В работе были исследованы скелетные останки 11 индивидов из эпохи неолита (VI - V тыс. до н.э.), 42 индивидов, относящихся к эпохе энеолита (IV -III тыс. до н.э.) и 199 индивидов, относящихся к эпохе бронзы и принадлежащие носителям кротовской культуры (начало и середина II тыс. до н.э.). Весь скелетный материал является частью коллекции из разновременного могильника Сопка-2, расположенного на территории Венгеровского района Новосибирской области [7]. Для определения размеров костей и пропорций посткраниального скелета были использованы классический остеометрический метод [1, 6], метод определения индексов (пропорций). Проанализировано 15 линейных признака, 7 указателей пропорций [1,6]. Идентификация изменений со стороны суставных поверхностей проводилась по 6-ти балльной системе [5, 13]. Степень развития апофизов костей определяли по 3-х балльной системе [5]. Помимо обобщённых показателей развития рельефа длинных костей определялись оценки развития «функциональных комплексов» элементов рельефа. В каждом случае «функциональный комплекс» определялся как набор элементов рельефа, являющихся местами начала и прикрепления мышц и связок, обеспечивающих активность суставов и соответствующих сегментов конечностей, вовлечённых в определённый двигательный акт [5]. Используя программу палеопатологических исследований [2], фиксировали признаки дегенеративно-дистрофических изменений в суставах, видимые патологические изменения костей. Использовались гистологические и рентгенологические методы исследования. Для приготовления гистологических препаратов кусочки кости фиксировали в 12% формалине, декальцинировали в соляной кислоте, обезвоживали, заливали гранулированным парафином с воском. Срезы окрашивали гематоксилин и эозином. Используя методы гистоморфометрии костной ткани [8, 10, 11, 14], подсчитывалось число остеонов, их толщина и плотность расположения. Измерялись диаметры каналов остеонов.

Результаты и обсуждение

Остеометрическая характеристика. Длина тела в мужских выборках эпохи неолита и энеолита, вычисленная по методу Пирсона и Ли и формуле Г.Ф. Дебеца [1, 6] составляет в среднем 170,3 у мужского населения эпохи неолита и 173,0 см эпохи энеолита. Таким образом, жители обеих эпох отличались довольно высоким ростом. Рост женского населения эпохи неолита оставляет 154,2 см, эпохи энеолита - 153,5 см. Уровень полового диморфизма по показателям роста достаточно высок. В эпоху бронзы рост мужского населения снижается с среднем на 12 - 14 см по сравнению с эпохой неолита. Продольные размеры тела у женского населения снижаются незначительно - на 1-2,5 см. Показатели массивности трубчатых костей в мужских сериях идентифицируются как гипермассивные, в обеих женских выборках - как среднемассивные. Степень развития рельефа в неолитической выборке -мужская популяция - верхняя конечность - 2,3 балла и нижняя конечность - 1,7 баллов, у женского населения - верхняя конечность - 2,1 балла, нижняя - 1,3 балла. У мужского населения эпохи энеолита - верхняя конечность - 2,8 балла, нижняя конечность - 2, 4 балла. В женской выборке степень развития апофизов верхней конечности - 2,3 балла, нижней конечности - 1,9 баллов. У жителей эпохи бронзы эти показатели незначительно увеличиваются как в мужской, так и в женской выборках. Коэффициент полового диморфизма существенно снижается. Для мужской популяции эпохи бронзы характерно значительное изменение пропорций тела в сторону укорочения среднего сегмента нижних конечностей (берцово-бедренный указатель).

Палеопатологический анализ. Используя программу палеопатологических исследований [2], мы выявили и попытались классифицировать целый ряд заболеваний, характерных для жителей данных эпох. На костях осевого скелета популяции встречается весь спектр дегенеративно-дистрофических заболеваний. В целом, более 80 % взрослого населения было подвержено тем или иным заболеваниям позвоночного столба. В некоторых случаях, на костях женских скелетов выявлялось по нескольку нозологических форм. Однако

степень выраженности, глубина патологических изменений у мужчин значительно выше. Поскольку изучаемая неолитическая выборка мала и представлена неполными скелетами, проведение полного палеопатологического анализа не представлялось возможным. В неповреждённых неолитических захоронениях многие останки лишены дистальных отделов конечностей, отсутствуют проксимальные эпифизы трубчатых костей. В двух из 11 захоронениях - в метаэпифизарной области бедренных костей выявлены дефекты округлой формы с гладкими краями, которые, возможно, являются последствием воспалительных процессов. Для костей конечностей жителей эпохи бронзы характерны изменения, маркирующие пролонгированный механический и пищевой стресс.

Внутренняя структура трубчатых костей. Гистоархитектоника костной ткани. Костные структуры динамически изменяются в зависимости от степени механической нагрузки на костный орган. Именно механическая нагрузка вызывает в костных структурах различные адаптивные реакции [4, 8, 10]. Компактизация, то есть увеличение объёма компактного вещества трубчатых костей является реакцией костного органа на пролонгированные механические нагрузки. Известно, что процесс компактизации с биологической точки зрения является реакцией малоэффективной [8, 9, 10, 12, 14]. Следствием

компактизации, как правило, являются процессы формирования дополнительных полостей в костном органе. Нами были выявлены различные по степени выраженности признаки декомпактизации диафиза трубчатых костей. В некоторых случаях участки кости, прилежащие к эндосту, полностью разрушены. На гистологических препаратах определяется картина остеоцитарного остеолиза разной степени выраженности - от расширения остеоцитарных лакун и канальцев костной ткани и разряжения костного вещества вокруг канала остеона, до почти полного рассасывания костной ткани. В неолитической выборке признаки разряжения костной ткани были выявлены во всех образцах костной ткани. Некоторые фрагменты компактного вещества

не имеют остеонного строения и представлены волокнистой костной тканью. Встречаются участки разряжения костной ткани, которая содержит колонии микроорганизмов. Структурные изменения костной ткани жителей эпохи энеолита и бронзы характеризуются наличием многочисленных микропереломов и трещин в компактном веществе, гипертрофией трабекулярных пакетов спонгиозы, расширенными каналами остеонов. Гистологическая картина костей жителей эпохи бронзы характеризуется признаками нарушения баланса между процессами остеосинтеза и резорбции костной ткани. Выявляется большое число остеокластических лакун, а на поперечных срезах компактного вещества - базисных многоклеточных единиц ремоделирования костной ткани.

Период существования неолитических культур на территории Западной Сибири по мнению учёных характеризуется как климатический оптимум. Это период наступления так называемой «неолитической революции», которая соответствует повсеместному переходу от присваивающего типа ведения хозяйства к производящему. С другой стороны, эта эпоха распространения новых агрессивных факторов, связанных с зоонозными инфекциями, таких как бруцеллёз, туберкулёз и некоторых микотических инфекций. Многие из этих заболеваний протекают с вовлечением костной системы. Возможно, этим объясняется небольшое число захоронений этого периода, отсутствие частей скелета. Выявленное в нашей работе большое число патологических состояний скелета, а также бедность сопроводительного инвентаря, видимо, подтверждают предположение В.И. Молодина [7] о неких трагических событиях, которые происходили в эпоху неолита на территории Барабинских степей. Эпоха энеолита соответствует суббореальному климатическому периоду, который характеризуется снижением среднегодовых температур на 4,5 С ° и аридизацией ландшафта. На костях скелета жителей эпохи энеолита появляются признаки адаптации скелета к гипотермии - увеличение объёма кровотока в костях скелета (возрастает площадь каналов остеона),

увеличивается степень развития рельефа, связанная с повышенной мышечной активностью. Для жителей эпохи бронзы характерно существенное изменение продольных размеров тела, изменение его пропорций. На примере выявленных особенностей сделан вывод о постепенном характере адаптации изучаемых популяций к низкотемпературным условиям с образованием дифференцированных адаптивных вариантов. Морфологические изменения затрагивали в первую очередь такие показатели, как гистологическая структура кости, объем костномозгового пространства трубчатых костей, их массивность. Во вторую - размеры и линейные пропорции посткраниального скелета.

POPULATION OF SOUTH WEST SIBERIA IN NEOLITHIC - ENEOLITHIC AND BRONZE AGES - ADAPTATION TO EXTREME ENVIRONMENTAL FACTORS

E.S. Aristova, A.M. Zaidman, P.A. Elyasin, A.N. Mashak, I.A. Golubeva, Y.A.

Khoroshevskaya, O.V. Shklovchik Novosibirsk State Medical University Abstract. We examined 251 human skeletons with different safety degrees. The skeletons were referred to Eneolithic and Bronze Eras. Adaptation features of posrcranical skeleton of ancient populations from West Siberia were studied. Comparison of bone system structure from Sopka-2 interment showed significant differences in micro anatomical organization of bone tissue of inhabitance of different historical periods. Males of Eneolithic period were rather tall, women were much lower. Men from Bronze period were by more than 10 sm. The body length of female population did not significantly change.

Key words: adaptation, postcranial skeleton, bone tissue.

Литература

1. Алексеев В.П. Остеометрия. Методика антропологических исследований. - М.: Наука, 1966. - 251с.

2. Бужилова А.П. Палеопатология в биоархеологических реконструкциях. Историческая экология человека. - М.: Изд-во Института археологии РАН, 1998. - С. 87-146.

3. Казначеев В. П. Современные аспекты адаптации. - Новосибирск, 1980. - 192 с.

4. Корнилов Н. В. Аврунин А. С. Адаптационные процессы в органах скелета. - СПб.: МОРСАР, - 2001. - 296 с.

5. Медникова М.Б. Описательная программа балловой оценки степени развития рельефа длинных костей. Историческая экология человека. - М.: изд-во Института археологии РАН, 1998. - С. 161-165.

6. Медникова М.Б. Остеометрическая методика в биоархеологических реконструкциях. Историческая экология человека. - М.: Изд-во Института археологии РАН, 1998. - С. 38-86.

7. Молодин В.И. Памятник Сопка-2 на реке Оми. - Новосибирск: Изд-во Института археологии и этнографии СО РАН, 2001. - Т. 1. - 128 с.

8. Некачалов В. В. Патология костей и суставов. - СПб.: Sotis, 2000. -285 с.

9. Никитюк Б.А., Коган Б.И. Адаптация скелета спортсменов. - Киев: Здоровье, 1989. - 267 с.

10. Ревелл П.А. Патология кости. - М.: Медицина, 1992. - 368 с.

11. Akkus О., M. Adar, B. Schaffler. Age-related changes in

physicochemical properties of mineral crystals are related to impaired mechanical function of cortical bone // Bone. - 2004. - Vol. 34. - P. 443-453.

12. Aristova E. S., Chikisheva T. A., Seidman A. M. Pituitari dwarfism in an early bronze age individual from Tuva // Archaeology Ethnology & Anthropology of Eurazia. - 2005. - Vol. 21. - P. 27-34

13. Shultz M. Paleohistopathology of bone: a new approach to the study of

ancient diseases // Year books of physical anthropology. - 2001. - Vol.32. - Р. 1-

42.

14. Wang, X., Puram S. The toughness of cortical bone and its relationship with age // Ann. Biomed. Eng. - 2004. - Vol. 32, № l. - P. 123-135.