用于稳定碳氧同位素分析的牙釉质碳酸盐的取样与预处理
Summary
对人和动物牙釉质进行了稳定的碳氧同位素分析, 作为个体饮食和环境重建的代表。在这里, 我们提供了详细的描述和视觉文件的散装和顺序牙釉质取样以及预处理的考古和古生物样品。
Abstract
人类和动物牙釉质碳酸盐的稳定碳氧同位素分析已在 paleodietary、古生态和环境研究中得到应用, 从最近的历史时期追溯到1000万年前。散装方法为搪瓷矿化时期提供了代表性的样品, 而在牙齿内的顺序取样可以跟踪这一时期的饮食和环境变化。虽然这些方法在考古学、生态学和古生物学中得到了广泛的应用和描述, 但没有明确的指导方针来帮助选择必要的实验室设备, 并详尽地描述实验室取样和协议。在本文中, 我们记录文本和视觉, 整个过程从抽样通过预处理和成岩筛选, 使该方法更广泛地提供给研究人员考虑其应用在各种实验室设置。
Introduction
对牙釉质碳酸盐进行了稳定的碳氧同位素分析, 研究了过去人类膳食摄取量、断奶和流动性, 以及区系对植被、动物运动和牲畜 foddering 的依赖性。这些应用已被全面讨论和审查的各种环境条件表明, 当地干旱, 温度, 水源和植被组成的影响,1,2, 3,4,5,6。考古学和古生物学中潜在应用的多样性, 以及对牙釉质碳酸盐的良好保存, 使其成为稳定同位素工作3的吸引材料。在以前的一些出版物1、7中简要介绍了取样、预处理和成岩作用筛选方法。然而, 全面的口头和视觉演示仍然很大程度上无法使用, 特别是在考古科学实验室之外的人, 以及在有限的资金范围内的实验室小组中, 这种技术的应用兴趣正在增加。5。
牙釉质主要由羟基磷灰石 (bioapatite) 晶粒8 , 比骨中的更大, 使其更抗死后成岩离子置换和污染3。现代研究表明, 稳定的碳同位素 (δ13C) 测量的动物性牙釉质可靠记录的牲畜饮食和行为9,10。牙釉质的稳定氧同位素 (δ18O) 值由摄入水的氧同位素组成决定, 其中包括动植物食品中的水分、饮水、呼吸以及对水的各种环境影响。这可能导致进一步同位素分馏 (例如, 干旱, 温度, 海拔, 降雨量, 大陆位置)11。这使得它成为考古学、古生态和古生物研究中一种流行的饮食和环境重建方法。
牙釉质形成期相对较短 (年), 根据取样的牙齿不同而有所不同。为人, 第一磨牙牙釉质 mineralizes 在诞生和3岁之间, 前磨牙矿化在1.5 和7岁之间, 第二磨牙矿化在2.5 和8岁之间, 并且第三磨牙矿化在青春期期间, 在7和16年之间12.考虑到牙釉质在其形成期逐渐形成, 可以在整个生长轴上大量取样或依次取样, 以调查在形成期间发生的饮食和环境变化13。.按时间顺序排列的饮食变化在一个给定的牙齿之内是可观察的为人和其他动物1,14, 提供信息关于年际季节和膳食变化。
虽然搪瓷通常抗成岩作用, 但由于埋藏环境的同位素修改是可能的, 并已观察到15,16, 使实验检查和预处理选择有用。虽然它不是唯一可用的方法, 傅里叶变换红外光谱 (FTIR), 特别是在衰减传输模式, 已成为一种快速, 廉价, 相对容易接近的方法来评估埋藏初探改变牙釉质,特别在古生物上下文17,18,19,20。然而, 在地球化学或材料科学领域以外的许多人, 详细的议定书和记录标准仍然相对无法获得。
反应时间和研究人员在牙釉质预处理过程中所使用的化学物质在文献中也有很大的差异, 通常考虑到这种变异对样品21的稳定碳和氧同位素值的作用有限. ,22。在这里, 我们报告的方法, 使用稀醋酸 (0.1 米) 的预处理搪瓷粉末样品。然而, 由于预处理所产生的同位素测量的差异对牙釉质来说相对较小, 因此研究人员最好遵循它们希望将数据与11进行比较的数据集的协议。此外, 在采用小顺序取样的情况下, 特别是在全新世样品上, 不可以选择预处理 (经过试验成岩试验), 以避免样本损耗。
虽然我们在这里报告的方法并不是新的, 但对我们的知识来说, 这是第一次对牙釉质进行大量和连续抽样、预处理选择和成岩检查方法 (以 FTIR 的形式) 的完整的书面和可视文档。已被广泛地提供给不同的学术受众。虽然我们希望我们的努力将使这种方法更容易获得更多的个人和实验室, 研究人员谁想申请和出版这项技术必须知道最低报告标准, 成岩考虑, 并介绍要求综述了其他20, 以及潜在的解释复杂性, 将是独特的研究区域, 分类群分析, 和时间段5。
Protocol
Representative Results
Discussion
成功取样 (散装和递增) 牙列的挑战依赖于获得有关钻探技术和样品准备的知识, 同时投资于相对低廉的设备。当有关于取样和预处理方法的明确指示时, 这些挑战很容易逾越。在这篇文章中, 我们希望能以一种清晰、简明的方式向新的研究人员传播这些方法。在对有价值的考古和古生物样品进行分析和取样之前, 首次应用这些方法的学者应在可接近的现代动物区系进行实践。
?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们要感谢普朗克社会为这项研究提供资金, 以及最近在系考古、普朗克人类历史科学研究所建立了一个稳定的同位素实验室。
Materials
| Dremel Micro | Dremel | https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/tools/8050-micro | |
| Diamond-tipped drill bit | Dremel | https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/accessories/7122-diamond-wheel-point | |
| 1.5 mL micro-centrifuge tube | Sigma Aldrich | https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/t2422?lang=de®ion=DE&gclid=EAIaIQobChMI7pHRpauW2QIV77ftCh1p1wjhEAAYASAAEgKzkvD_BwE | |
| Methanol | Linear Formula: CH3OH | ||
| Acetic Acid | Linear Formula: CH3CO2H | ||
| Dremel rig set-up (workstation) | Dremel | https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/tools/220-01-workstation | |
| Microcentrifuge | Thermo Scientific | http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/75002401 | |
| Mini-centrifuge | Sprout | http://www.heathrowscientific.com/sprout-mini-centrifuge-4 | |
| Freeze drier | Zirbus Technology | http://www.zirbus.com |
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