Ernährungsrekonstruktion dreier mittelalterlicher Bevölkerungen anhand der Analyse stabiler Isotope und Spurenelemente

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es die Ernährungsstrategien sowie Lebens- und Umweltbedingungen von mittelalterlichen Bevölkerungen in Deutschland anhand der Analyse stabiler Isotope und Spurenelemente zu rekonstruieren. Untersucht wurden Skelettserien aus Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern. Da solch eine Untersuchung bisher fehlte, wurden 20 Erwachsene und ca. 15-21 Kinder sowie Tierknochen aus jeder Population ausgewählt. 15 Spurenelemente (As, Cd, Co, Pb, Ni, Cu, Al, Sr, Zn, Mg, Fe, Mn, Ca und P) und die stabilen Isotope von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff wurden analysiert. Der Vergleich der Unterschiede zwischen den ländlichen und städtischen Populationen erlaubte es, qualitative und quantitative Unterschiede in der Ernährung zu finden und Umgebungseinflüsse auszumachen. Nach einer Rekonstruktion der allgemeinen Ernährungsgrundlage interessierte besonders die Frage, ob geschlechts- oder altersspezifische Unterschiede in der Ernährungsweise bestanden haben. Ein weiterer Fokus dieser Forschung war die Bestimmung des Abstillalters und die Belastung bedingt durch Schwermetalle. Kollagen ist ein Langzeitindikator der aufgenommen Proteine der Nahrung, da es im lebenden Organismus nur alle 10 bis 30 Jahre vollständig umgebaut wird. Der komplette Umbau des Karbonats dauert dagegen etwa 7 bis 10 Jahre. Im Gegensatz zum Kollagen, welches nur den Proteingehalt der Nahrung reflektiert, repräsentiert das Karbonat die gesamte aufgenommene Nahrung eines Individuums. Die Analyse von Spurenelementen aus dem Knochenmineral diente der Untermauerung der gewonnenen Rückschlüsse auf die Nahrung aus dem Kollagen und Karbonat. Da die d15N-Werte des Konsumenten in der Regel 3 4 schwerer sind als die seiner Nahrung, kann rekonstruiert werden, welche Nahrungsgruppen ein Individuum konsumiert haben könnte. Diese Anreicherung zwischen den Trophiestufen ist bei den d15N-Werten höher als beim Kohlenstoff. So zeigt sich im Vergleich von Konsument und Nahrung zwischen den d13C-Werten nur ein Unterschied von ca. 1 . Die d13C-Werte spiegeln in allen drei Orten einen ausschließlichen Konsum von C3-Pflanzen wider. Die d15N-Werte aus dem Kollagen der untersuchten Proben aus der Stadt Bernau deuten auf eine Ernährung mit einem hohen Fleischanteil hin. Die Männer und Frauen aus Tasdorf wiesen deutliche individuelle Differenzen in ihrer Ernährung auf. Der Verzehr von tierischem Protein war hier nicht besonders häufig. Auch für Usedom an der Ostsee zeigt sich eine hohe Variabilität. Interes¬santerweise kann hier allerdings marine Kost als Hauptnahrungskomponente ausgeschlossen werden. Anscheinend ernährte man sich in Usedom mehr durch Ackerbau und Viehzucht als durch Fischfang. Laktierende Säugetiere produzieren diesen oben beschriebenen Trophiestufeneffekt gewissermaßen im eigenen Organismus, so dass Milch und Milchprodukte durch besonders hohe 15N-Werte ausgewiesen sind. Wenn ein Kind vollständig abgestillt ist, sind seine d15N-Werte fast vollständig identisch zu denen seiner Mutter, was auf eine gleichartige Ernährung hindeutet. So kann der Entwöhnungszeitpunkt der Kleinkinder festgestellt werden. In Bernau erfolgte das Abstillen im Alter von ungefähr zwei Jahren. Im Dorf Tasdorf erfolgte die Entwöhnung ein wenig später, ungefähr im Alter von zweieinhalb Jahren und in Usedom gab es die längste Entwöhnungsphase: Säuglinge wurden bis zu drei Jahren und länger gestillt. In dem Mineralanteil von Knochen und Zähnen ist Sauerstoff sowohl in den Karbonaten, als auch in den Phosphaten präsent. Die Sauerstoff Isotopenraten (d18O) in meteorischem Wasser variieren mit dem Klima und in den meisten Regionen existiert ein enges Verhältnis zwischen d18O und der Temperatur. Niedrigere Temperaturen, die einen geringeren delta-Sauerstoff-Isotopenwert im Körper verursachen, sind bei den meisten Säugetieren direkt korreliert mit dem Trinkwasser. Die d18O-Werte der Usedomer Bevölkerung sind niedriger als die der Tasdorfer und Bernauer Bevölkerung, was auf ein kühleres Klima in Usedom als in Tasdorf oder Bernau hindeutet. Diese Differenzen könnten auf eine allmähliche Klimaveränderung hindeuten oder mit der geographischen Lage der Fundorte zusammenhängen.

The objective of this thesis was to reconstruct the living conditions and particularly the nutrition base of an urban and a rural medieval population in Brandenburg, Germany and one population near the sea in Mecklenburg- Vorpommern, Germany. The goal was to comprehend the staple diet as well as the basic quality of the food. The history of human population is tightly interrelated to temporal changes of the inhabited ecosystems. The natural or anthropogenic changes of the environment cause changes in human behaviour and lead to the development of various adaptive strategies of adaptation. Especially the search for resources has elicited man to alter his environment. As such an investigation was lacking until now, femoral and rib samples of about 20 adult individuals and 15-21 children of each population as well as animal bones were taken and prepared for the analysis of trace elements and stable isotopes. 15 trace elements (As, Cd, Co, Pb, Ni, Cu, Al, Sr, Zn, Mg, Fe, Mn, Ca and P) and the stable isotopes of carbon, nitrogen and oxygen were analysed. The comparison of the rural und urban populations allowed to find qualitative and quantitative differences in the diet and to trace environmental impacts. More features were found to differentiate between social groups, both sexes and different age groups. Another focus of this research was the weaning age of children and the stress caused by heavy metals. Collagen is well suited for the analysis of stable isotopes. It can maintain its molecular structure for thousands of years after the individual s death and is resistant for post-mortem changes. In a living organism the collagenous material will be completely renewed every 10 to 30 years. Based on this fact, it is possible to draw conclusions on dietary customs of an individual living a long time ago. This is possible using the stable isotopes analysis of nitrogen and carbon. Collagen represents mainly one fraction of protein in food. The main part of nitrogen is taking up with the daily food. The proteins of single individuals possess similar d15N values. As a result of the trophic level effect where consumer tissue d15N values are elevated by approximately 3-4 over dietary protein, breastfeeding children have tissue d15N values 2-3 higher than their mothers. During the weaning process, the consumption of supplementary foods results in a decline in infant d15N values. When a child is fully weaned its protein d15N values are nearly identical to those of its mother, indicating similar diets. The hydroxylapatite of mineralized tissues contains about 2-4% carbonat. The d13C in carbonate varies with that in an individual`s diet, the offset between diet and carbonate values being about 9-10 . For an adult skeleton, a complete replacement cycle takes about 7-10 years. Carbonate d13C reflects the carbon stable isotope values in whole diet not just in proteins. In the mineral fraction of bones and teeth, oxygen is present both in carbonate and phosphate. Oxygen isotope ratios (d18O) in meteoric water varies with climate, and in most regions a firm relationship exists between d18O and temperature, lower temperatures causing a lower d. Oxygen isotope values in body are, for most larger mammals, directly related to their drinking water. According to this analysis in Bernau weaning happened at the age of about two. In the village of Tasdorf weaning occured a little later, at the age of two-and-a-half year and in Usedom it was the longest weaning process: children were breastfeeding up to and above the age of three years. The distribution of the fractions of stable carbon and nitrogen in the village of Tasdorf suggests a high portion of vegetable food, whereas the nutrition base of the urban environment in Bernau offered a higher proportion of meat-consumption. Interestingly, the women of Tasdorf showed a lower d15N value compared to the men, suggesting that the men in Tasdorf consumed more meat than their wives. In Usedom, the d18O values indicate to a colder climate than in Bernau or Tasdorf, and astonishingly, in the island town Usedom marine protein can be ruled out as a major source of nutrition.