Jaskinie są obiektem ludzkiej fascynacji od zarania dziejów. Te tajemnicze, zamknięte przestrzenie w przeszłości pełniły różne funkcje – od tymczasowych schronisk czy pracowni krzemieniarskich po miejsca pochówków oraz miejsca kultu. Historia ludzka jest tam zapisana w długich sekwencjach stratygraficznych, w których każda warstwa jest fragmentem jakiejś opowieści. Staramy się odczytać te opowieści i zrekonstruować życie dawnych ludzi. Zazwyczaj służą nam do tego zabytki: przedmioty pozostawione czy zagubione przez dawnych mieszkańców jaskiń lub osoby je odwiedzające. Czasem nasza rekonstrukcja nie jest jasna – przedmiotów jest mało lub są zbyt dobrze skryte. Każda aktywność ludzka zostawia jednak po sobie coś więcej niż artefakty. Zostawia ślady chemiczne. Musimy tylko nauczyć się je właściwie odczytywać.
Poszukiwania niewidzialnych śladów
Przez kilka ostatnich miesięcy nasz zespół publikował w Archeowieściach wyniki z zakończonego już projektu dotyczącego jaskiń Doliny Sąspowskiej. Powrót na stare stanowiska pokazał, jak wielki postęp nastąpił w archeologii w ciągu ostatnich 50 lat i jak wiele nowych informacji wciąż możemy uzyskać. Dane te umożliwiają nam na przykład rekonstruowanie paleośrodowiska i paleoklimatu, w których żył człowiek w przeszłości. Najtrudniejszym aspektem okazało się jednak zdobycie nowych informacji o aktywności ludzkiej w jaskiniach. Przeanalizowaliśmy już cały dostępny materiał zabytkowy – zarówno ten stary, leżący od lat w zakurzonych pudłach, jak i ten pochodzący z nowych badań. Wciąż czuliśmy jednak niedosyt. Zwróciliśmy zatem nasz wzrok ku osadom jaskiniowym. Podczas badań pobraliśmy wiele prób osadów, a część z nich została wykorzystana do specjalistycznych analiz: paleogenetycznych czy paleośrodowiskowych. Zostawiliśmy sobie jednak trochę więcej próbek na wypadek jakiegoś nowego pomysłu czy inspiracji.
Ta inspiracja pojawiła się już w 2020 roku i przerodziła się w mój projekt doktorski, a później w projekt Preludium, finansowany przez w projekt Preludium, finansowany przez Narodowe Centrum Nauki. Nazwa, trochę nieprzystępna, brzmi: Chemiczne ślady aktywności człowieka w jaskiniach jurajskich. Zastosowanie wybranych biomarkerów lipidowych oraz analiz WWA do osadów ze stanowisk archeologicznych. Koncepcję i wstępne wyniki projektu – na przykładzie pewnego zagadkowego stanowiska – opublikowałam niedawno wraz z zespołem w Project Gallery artykuł w czasopiśmie „Antiquity”. O Jaskini Łabajowej, bo o niej właśnie mowa, i naszych wynikach opowiem jednak później. Najpierw chciałabym szerzej wyjaśnić, o co właściwie chodzi z szukaniem niewidzialnych śladów człowieka i jak planuję je znaleźć.
© M. Kot, na licencji CC BY-NC-SA 4.0
Zacznijmy zatem od początku: dlaczego właśnie osady jaskiniowe? Potwierdzenie obecności ludzkiej następuje tradycyjnie po znalezieniu zespołu zabytków lub śladów palenisk, które w jaskini zazwyczaj jednoznacznie wskazują na obecność człowieka. Co jeśli takich śladów nie znajdziemy? Co jeśli znajdziemy zabytki, ale jest to tylko parę łusek krzemiennych? Może być kilka wyjaśnień tej sytuacji:
- Może otworzyliśmy wykop w złym miejscu? A należy tu zaznaczyć, że badania wykopaliskowe w jaskiniach są bardzo kosztowne i czasochłonne: wymagają przeprowadzenia flotacji (to jest płukania osadów na sitach o różnej wielkości oczek) całości sedymentów z eksplorowanego wykopu, czasem montażu oświetlenia, podestów, szalunków i innych zabezpieczeń niezbędnych do zachowania bezpieczeństwa i wygody podczas pracy. To skłania do otwierania raczej niewielkich wykopów. Jednocześnie chcemy przecież zachować część oryginalnego stanowiska dla przyszłych pokoleń archeologów, gdy rozwój metod badawczych umożliwi uzyskanie jeszcze większej ilości informacji.
- Może stanowisko było eksplorowane wiele lat temu i utraciliśmy odkryte wtedy zabytki lub ich kontekst? Taka sytuacja ma miejsce na wielu stanowiskach Jury Krakowsko-Częstochowskiej, gdzie jaskinie były eksplorowane już od końca XIX wieku. Niestety metody badawcze i dokumentacyjne tamtych czasów różniły się diametralnie od dzisiejszych. Niespokojne czasy wojenne również nie sprzyjały zachowaniu się informacji o dawnych badaniach, a wiele zabytków zaginęło.
Nie ma jednak co tracić nadziei. Nawet jeśli nie odkryliśmy zespołu zabytków, to przebywający w jaskini dawni ludzie musieli pozostawić po sobie jakieś niewidzialne ślady. Ślady te mogą być skryte właśnie w osadach jaskiniowych.
Poszukiwanie metod odczytywania niewidzialnych śladów
Pytanie, które należałoby zatem postawić, to: jakie metody możemy zastosować, by opowiedzieć coś o aktywności ludzkiej w jaskiniach? Po rozmowach ze specjalistami (dr. hab. Maciejem Krajcarzem i prof. dr hab. Małgorzatą Suską-Malawską) wybrałam ich kilka:
- analizy lipidowe – steroli fekalnych i kwasów żółciowych,
- analizy markerów spalania – wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA)
- analizy pierwiastkowe – węgla organicznego, azotu oraz fosforu.
Skupimy się na pierwszych dwóch grupach, to one są dla nas najważniejsze. Postanowiliśmy ocenić ich potencjał i zobaczyć, jakie informacje o ludziach i zwierzętach odwiedzających jaskinie w przeszłości jesteśmy w stanie uzyskać przy pomocy wspomnianych analiz. Naszym poligonem zostały jaskinie Krakowsko-Częstochowskiej, a konkretnie siedem stanowisk:
Jaskinia Sąspowska Zachodnia, schronisko Bramka, Jaskinia Ciasna, jaskinia Biśnik, Schronisko w Smoleniu III, Jaskinia Łokietka oraz Jaskinia Łabajowa.
Każde stanowisko to unikalny zestaw problemów do rozwiązania i pytań, na które mamy nadzieję odpowiedzieć. Zostańmy jednak jeszcze chwilę przy metodach.
©N.Gryczewska, na licencji CC BY-NC-SA 4.0
Sterole fekalne i kwasy żółciowe to dwie grupy związków, które można znaleźć w między innymi w odchodach. Sterole możemy podzielić na zwierzęce (najbardziej znany z nich to cholesterol), roślinne i te występujące w grzybach. Mają one różne funkcje, na przykład budują ściany komórek. Związki te mogą być przyswajane z pokarmem lub produkowane w organizmie, gdzie ulegają przemianom w procesach metabolicznych, a następnie są wydalane wraz z odchodami. Kwasy żółciowe są produkowane w układzie pokarmowym i również opuszczają organizm wraz ze sterolami.
To, jakie sterole i kwasy żółciowe oraz w jakich proporcjach znajdują się w odchodach, zależy od diety i metabolizmu danego organizmu, zatem występują różnice między poszczególnymi grupami zwierząt (zwierzęta roślinożerne będą miały diametralnie różne zawartości poszczególnych steroli oraz kwasów żółciowych). Co istotne, człowiek ma również bardzo charakterystyczny, wyróżniający go profil steroli oraz kwasów żółciowych.
Zaletą tych związków z perspektywy archeologa jest to, że są nierozpuszczalne w wodzie, zachowują się w osadach przez tysiące lat i ulegają tylko nieznacznym przemianom w procesach postdepozycyjnych (dzięki wieloletnim eksperymentom prowadzonym nad zachowywaniem się steroli i kwasów żółciowych w ziemi, wiemy jakim przemianom mogą ulegać wraz z upływem czasu i możemy to uwzględnić w naszych interpretacjach). Dlatego już od wielu lat związki te są z sukcesem wykorzystywane w archeologii. Znalazły one swoje zastosowanie w badaniach latryn i identyfikacji kanałów kanalizacyjnych, przy wyznaczaniu zasięgu dawnych pól uprawnych (dzięki temu, że nawożono je odchodami zwierzęcymi bądź ludzkimi) czy nawet w rozpoznawaniu gatunków zwierząt hodowanych na stanowisku. W ostatnich kilku latach posunięto się nawet o krok dalej i zaczęto analizować sterole, często wraz z kwasami żółciowymi, również w profilach osadów jeziornych, by prześledzić pojawienie się człowieka czy zwierząt hodowanych przez niego w danym rejonie, to jest wokół badanego zbiornika wodnego.
Druga grupa związków będących przedmiotem mojego projektu to wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Współcześnie związki te są jednymi ze wskaźników zanieczyszczonego powietrza, powstają bowiem podczas spalania paliw kopalnych, ale także w czasie wybuchu wulkanów czy palenia papierosów. W badaniach archeologicznych natomiast mogą one służyć między innymi do identyfikowania śladów ognia, a czasami także do ustalania jaki materiał był spalany (drewno iglaste, liściaste, a może suszone odchody zwierzęce). Analizy WWA można wykorzystać do określenia, czy ogień palono w pobliżu miejsca pobrania próby, czy też związki zostały przywiane z daleka. W kontekście jaskini ogień mający swoje źródło niedaleko to niemal z pewnością świadectwo obecności i aktywności człowieka. Ślady po spalaniu odległym od stanowiska, gdy mówimy o czasach przedindustrialnych, to najczęściej naturalne pożary lasów lub pożary wywołane przez człowieka, na przykład jako metoda pozyskiwania ziemi pod uprawę.
Źródło „Antiquity”, na licencji CC BY 4.0
Oznacza to, że zarówno analiz lipidowych, jak i analiz markerów spalania możemy użyć do potwierdzenia, czy ludzie (w przypadku steroli i kwasów żółciowych także zwierzęta) przebywali w przeszłości w jaskini. Co więcej, możemy potwierdzić to nawet, gdy po człowieku nie pozostały żadne ślady widoczne gołym okiem, takie jak zagubione przedmioty czy szczątki kostne. W powiązaniu z innymi metodami, stosowanymi już powszechnie w archeologii jaskiń (datowanie, rekonstrukcja paleośrodowiskowa itd.), chcemy stworzyć jak najpełniejszy obraz życia i aktywności człowieka w przeszłości. Warto jeszcze dodać, że do analizy obu grup związków stosowany jest chromatograf gazowy sprzężony ze spektrometrem mas.
Zagadka Jaskini Łabajowej
Po tym bardzo długim wstępie możemy skupić się na badaniach wJaskini Łabajowej, przedstawionym w nowym artykule na łamach czasopisma „Antiquity”. Jest to interesujący przypadek stanowiska, które zostało odkryte i przebadane pod koniec XIX wieku, a o którym następnie całkowicie zapomniano. Jaskinia ta znów przyciągneła naszą uwagę gdy podczas wspominanych wcześniej prac badawczych w Dolinie Sąspowskiej, szukaliśmy literatury dotyczącej dawnych badań w okolicznych jaskiniach. Dzięki krótkiej wzmiance w publikacji Ferdynanda Roemera z 1883 dowiedzieliśmy się, że w jaskini Łabajowej znaleziono zespół zabytków oraz ślady paleniska.
© K. Lorek, na licencji CC BY-NC-SA 4.0
Postać Roemera, paleontologa pracującego pod koniec XIX wieku na Uniwersytecie Wrocławskim, interesowała nas już od dawna. W drugiej połowie XIX wieku w kilku jaskiniach Jury Krakowsko-Częstochowskiej trwała eksploatacja osadów jaskiniowych, sprzedawanych jako naturalny nawóz. Popyt na rynku rolniczym na osady jaskiniowe wynikał z wysokiej zawartości fosforu, a to z kolei związane było z guanem nietoperzy oraz… ze szczątkami zwierząt, które zmarły w jaskini na przestrzeni tysiącleci. Podczas wydobywania osadów natrafiano na szczątki wymarłych zwierząt oraz wytwory rąk ludzkich, takie jak narzędzia oraz ozdoby z krzemienia, kości, gliny i metali. Roemerowi udało się zdobyć część tych znalezisk i tak zapoczątkowana została jego kolekcja materiałów z jaskiń jurajskich. Jednocześnie, zafascynowany odnalezionymi materiałami, zainicjował amatorskie wykopaliska archeologiczne w kilku jaskiniach na terenie Jury Krakowsko-Częstochowskiej. Miał nadzieję na uzyskanie kolejnych kości i zabytków. Jaskinia Łabajowa została przebadana właśnie na jego polecenie.
Niestety kolekcja Roemera uległa rozproszeniu i dzisiaj tylko jej fragment znajduje się w Muzeum Archeologicznym we Wrocławiu. Zabytki były wymieszane, część miała zachowane metryczki z podpisami, część została podpisana tuszem wprost na zabytku. Niektóre rozpoznaliśmy: ich szkice zostały opublikowane w artykule Roemera z 1883. Ku naszemu zaskoczeniu wśród narzędzi krzemiennych odkryliśmy ostrze jerzmanowickie podpisane jako pochodzące z Bembel Hohle (dawna nazwa Jaskini Łabajowej). Publikacja Roemera nie wspominała o takim ostrzu z Jaskini Łabajowej! Ostrze jerzmanowickie to typ narzędzia charakterystycznego dla enigmatycznej kultury archeologicznej z przełomu paleolitu środkowego i górnego – kultury jerzmanowickiej. Enigmatycznej, gdyż nie jesteśmy pewni, czy jej twórcami byli ludzie współcześni czy neandertalczycy. Znamy też dość mało stanowisk z nią związanych. Pisaliśmy już o tym szerzej w kontekście badań w jaskini Koziarnia. Przypomnijmy tylko najważniejsze. Kultura ta została wydzielona na podstawie znalezisk z Jaskinii Jerzmanowickiej (dziś jest to Jaskinia Nietoperzowa) położonej zaledwie 300 m w linii prostej od Jaskini Łabajowej! Zabytki z Jaskini Nietoperzowej również znajdowały się w kolekcji Roemera. Czy zatem trafiliśmy na nowe stanowisko kultury jerzmanowickiej? Czy to może tylko pomyłka przy podpisywaniu zabytku przez odkrywcę?
Ta zagadka skłoniła nas do przeprowadzenia w Jaskini Łabajowej badań wykopaliskowych kierowanych przez dr hab. Małgorzatę Kot. Ku naszemu zaskoczeniu nie odkryliśmy żadnych zabytków in situ, chociaż wykop był zlokalizowany tuż przy wkopie z XIX wieku, widocznym zresztą nadal w terenie w postaci zagłębienia. Czy mieliśmy tylko pecha i dlatego nie trafiliśmy na zabytki? A może wszystkie materialne pozostałości odkryto w XIX wieku? To wtedy zdecydowaliśmy zwrócić się ku bardziej niekonwencjonalnym metodom, które mogłyby potwierdzić obecność człowieka w Jaskini Łabajowej – ku analizom steroli, kwasów żółciowych oraz WWA. Po więcej szczegółów odnośnie do zagadki Jaskini Łabajowej zapraszamy do lektury naszego nowego artykułu. Ostateczne odkrycie tajemnicy Jaskini Łabajowej oraz innych jaskiń włączonych w projekt już wkrótce.
© M. Leloch, na licencji CC BY-NC-SA 4.0
Literatura:
Badania chemiczne związane z projektem są realizowane w Laboratorium Biogeochemii i Ochrony Środowiska w Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych Uniwersytetu Warszawskiego.
Badania chemicznych śladów w jaskiniach Jury Krakowsko-Częstochowskiej są finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w Polsce (grant nr 2021/41/N/HS3/02369). Badania wykopaliskowe w Jaskini Łabajowej były sfinansowane z grantu NCN nr 2016/22/E/HS3/00486, trwające obecnie analizy paleośrodowiskowe oraz chronostratygraficzne są finansowane z grantu NCN nr 2020/39/B/HS3/00932.
Artykuł ten można bezpłatnie przedrukować, z częścią zdjęć, z podaniem źródła
Autorka: Natalia Gryczewska
Okładka: © M. Leloch, edycja K.K.
Na zdjęciu okładkowym widać najważniejsze znalezisko: smartfon należący do biblijnego olbrzyma. Na razie nie ustalono marki, ale prace w toku.