Archeobotanica - Corso completo

1. I fossili e il campionamento

Per "fossile" s’intende qualsiasi resto o traccia di vita che si recuperi mediante scavo e che non presenti

attività metaboliche. A volte, si può trovare distinzione tra la parola "fossile" e la parola "subfossile". Per

"subfossili" s'intendono i resti vegetali rinvenuti in siti archeologici storici mentre per "fossili" s'intendono

quelli reperiti in siti preistorici. Elemento discriminante sarebbe quindi il contesto culturale, ovvero, la

comparsa della scrittura, e non una differenza di conservazione.

In genere, si pensa che i fossili si formino dopo la morte degli organismi. Ciò è vero di solito per gli organismi

animali ma non per gli organismi vegetali. Parti di questi organismi, infatti, vengono in genere disperse

durante la vita dell'individuo e solo sporadicamente dopo la sua morte. Le piante hanno anche un'altra

particolarità rispetto agli animali, ovvero, la presenza, nei propri organi, di tessuti diagnostici. Ciò significa

che spesso una pianta si può identificare da un piccolo frammento di tessuto.

1.1. I fossili vegetali

Per identificare i vari tipi di resti vegetali, l'Archeobotanica si avvale di numerose discipline quali:

• La Carpologia (studio dei semi e dei frutti);

• La Paleoxilologia (studio del legno fossile);

• L'Antracologia (studio dei carboni);

• La Paleopalinologia (studio del polline fossile);

• L'analisi dei fitoliti, delle foglie e delle cuticole.

A causa della natura frammentaria dei reperti fossili, spesso a frammenti della stessa specie sono stati

assegnati nomi diversi detti "forma-genera" o "organ-genera".

I fossili vegetali sono distinti in macrofossili e microfossili in virtù delle loro dimensioni. I macrofossili,

includenti la maggior parte dei resti vegetali rinvenuti in contesti umani, sono rappresentati da semi, fiori,

frutti, legni, ecc. Le dimensioni di tali resti offrono la possibilità di individuarli a occhio nudo all'interno del

sito archeologico. Il termine "microfossile" si riferisce, invece, a resti vegetali che possono essere individuati

solo con l'ausilio del microscopio. La ricerca microscopica ha come oggetto il ritrovamento di:

• Frammenti di semi, frutti e piante contenuti nelle feci umane o nell'intestino di organismi animali;

• Cuticole;

• Granuli pollinici;

• Diatomee;

• Fitoliti.

1.2. La fossilizzazione

Le condizioni per cui si verifica il fenomeno della fossilizzazione sono:

• Sottrazione dall'ambiente di agenti demolitori atmosferici o biologici;

• Instaurarsi di condizioni conservative nell'ambiente causate dal sotterramento del resto o dalla

presenza di sostanze conservanti.

Solitamente ci si aspetta di trovare fossili in ambienti riducenti in cui è presente poco Ossigeno.

Le modalità di fossilizzazione sono varie:

• Carbonizzazione: intesa come combustione da fuoco, è la modalità di fossilizzazione più frequente

nei contesti archeologici. Favorisce la conservazione preservando anche le strutture anatomiche

necessarie per il riconoscimento del macroresto- Il processo di combustione non deve arrivare al

termine. La combustione lenta dà luogo a un processo di trasformazione delle pareti delle cellule in

Carbonio quasi puro, con l'espulsione di Idrogeno, Ossigeno e alti gas. Questa modalità di

fossilizzazione impedisce l'attacco di batteri e funghi responsabili della decomposizione delle

sostanze organiche e conferisce rigidità ai resti vegetali;

• Carbonificazione: riguarda le trasformazioni, che avvengono in condizioni di anaerobiosi, del

materiale cellulosico. Tale trasformazione può riscontrarsi, ad esempio, nelle torbiere e riguarda i

resti vegetali che, rimanendo inclusi nei sedimenti poco permeabili, non possono andare incontro a

processi di degradazione. È un processo molto lento che avviene su scala geologica. Si ha un

arricchimento in Carbonio del reperto dovuto a un suo seppellimento e schiacciamento;

• Mineralizzazione: è un processo che avviene per infiltrazione nelle cellule e negli spazi

intramolecolari da parte di silicati, carbonati e altre sostanze portate da acque circolanti (butti o

pozzi). Quando avviene la "silicizzazione" o la "calcarizzazione" di una pianta, lo "scheletro minerale"

rappresenta una vera copia delle cellule. Anche l'uomo può indurre una particolare forma di

mineralizzazione, ad esempio, buttando la calce negli immondezzai per disinfettarli;

• Mummificazione: è un processo che si verifica in ambiente acido o desertico in cui i fenomeni di

degradazione biologica non avvengono o sono ridotti per la scarsa presenza di acqua. I resti

mummificati conservano forma e dimensioni rimanendo pressoché integri;

• Sommersione: è un processo che si verifica in ambiente anossico o riducente, sfavorevole all'azione

di batteri aerobi. Si verifica in ambienti umidi o bagnati;

• Formazione d'impronte: sono state ritrovate impronte nell'argilla fossile. Queste hanno le stesse

dimensioni e forma dei resti vegetali e si possono osservare i dettagli della morfologia della

superficie. I resti organici sono completamente demoliti;

• Compressione carboniosa: si verifica in un materiale litico a granulazione fine e impermeabile. I

fossili con resti organici spesso appaiono come sottili pellicole di Carbone. Tutto ciò che rimane

dell'originaria materia organica prende il nome di "antracolemma". Può deformare i materiali

vegetali in strutture contorte. La compressione avviene su di uno stesso piano con uno

schiacciamento dei tessuti e con compattazione ed espulsione di acqua. Si ha un'alterazione chimica

che comporta un aumento della percentuale di carbonio e una diminuzione della percentuale di

ossigeno e idrogeno;

• Congelamento: si verifica nei ghiacciai dove le condizioni di temperatura rimangono relativamente

stabili nel corso delle stagioni e degli anni;

• Conservazione duripartica: consiste nella conservazione di parti resistenti e non implica un processo

di fossilizzazione complesso.

Resti vegetali Modalità di fossilizzazione

Visibili a occhio nudo→ legni Combusti o mummificati

Non sempre visibili a occhio nudo→ semi, frutti, Combusti, Metallizzati, Calcificati o Mummificati

foglie, cuticole

Non visibili a occhio nudo→ polline, spore Combustione duripartica, combustione o

ossidazione

→ fitoliti Sono corpi silicei che si conservano fino a una

temperatura di 300 °C

1.3. Il campionamento

Il campionamento viene effettuato in siti archeologici. Per "siti archeologici" non si intendono solo gli abitati

ma una serie di luoghi dove è accertata l'avvenuta presenza dell'uomo.

Le campionature all'interno dei siti possono essere effettuate da un archeologo per i legni combusti e non

combusti che hanno dimensioni superiori a 0.5 cm. Per i semi, frutti, foglie, ecc., combusti e non, la

campionatura deve essere effettuata da archeobotanici e archeologi secondo un protocollo suggerito e

concordato con gli archeobotanici stessi, con almeno un campionamento di sedimento di 2-5 kg prelevato

intatto da ogni strato e secondo una griglia di campionamento. Per le campionature di polline, spore e fitoliti

occorre l'intervento di uno specialista che deve effettuare un campionamento di sedimento di 50 g circa in

sequenza verticale continua con molti accorgimenti per evitare contaminazioni.

Il materiale campionato va accuratamente protetto, conservato, etichettato e sottoposto a intenso studio,

ad accurata analisi, spesso microscopica, per giungere all'identificazione della specie vegetale e alla

ricostruzione dell'ambiente circostante.

Per analizzare dei campioni di scavo bisogna prima di tutto decidere la quantità di campione che si

vuole analizzare. Ci sono vari metodi per separare velocemente i resti vegetali dai sedimenti:

• Flottazione: è il metodo più rapido di separazione perché viene impiegata l'acqua. Se il campione

proviene da un sito arido prima si prova con un piccolo frammento per evitare che si danneggi. Non

si può adottare questo metodo se ci sono dei resti carbonizzati perché si danneggerebbero. Le

operazioni devono essere eseguite molto delicatamente per non rompere i resti. Il sistema è

costituito da una serie di bidoni collegati l'uno all'altro. L'acqua scorre da un bidone all'altro passando

per dei setacci con maglie di dimensioni diverse dove si depositano i resti vegetali. Questi, rispetto ai

sedimenti, galleggiano e possono quindi essere raccolti dalla superficie del bidone. L'ultimo setaccio

per cui passa l'acqua ha delle maglie di dimensioni talmente ridotte che nessun sedimento o

campione può passare attraverso di esse. In questo modo, nell'ultimo bidone viene raccolta acqua

pulita pronta per essere riutilizzata. Se il procedimento è effettuato manualmente, i setacci vengono

impilati uno sopra l'altro e l'acqua viene versata da sopra. Essa però non deve essere versata

direttamente sul campione ma lateralmente a esso oppure con un getto debole per evitare

danneggiamenti- Una volta prelevati, i resti vengono fatti asciugare lentamente (un'asciugatura

troppo veloce li rovinerebbe e favorirebbe la formazione di muffe) e poi analizzati;

• Sottocampionamento a secco: nel caso in cui il campione non possa essere suddiviso con il metodo

della flottazione, il terreno viene versato in una scatola contenente delle feritoie orientate

diversamente. Passando per le feritoie il campione iniziale viene diviso in due parti. Si ipotizza che

entrambi i sottocampioni siano omogenei e rappresentativi del tutto. Questa operazione può essere

ripetuta tante volte fino all'ottenimento della quantità di campione desiderata. La macchina utilizzata

viene detta "riffler" o "sample divider". Il sottocampione può essere setacciato a secco o analizzato

al microscopio;

• Separazione a secco: per prima cosa si misura il volume del campione e si decide se fare un

sottocampionamento. In questo caso, bisogna poi misurare nuovamente volume e peso. Si fa passare

il materiale in setacci impilati uno su l'altro aventi maglie di dimensioni sempre minori. Si prelevano

poi i campioni rimasti su ogni setaccio e li si mette in un contenitore che viene controllato al

microscopio. Anche ciò che cade dall'ultimo setaccio deve essere raccolto e analizzato con un

pennello sotto al microscopio poiché si potrebbero trovare comunque dei resti vegetali di dimensioni

minori di quelle delle maglie del setaccio.

Nel sito archeologico il campionamento può essere effettuato in vari modi:

• Carotaggi: in acqua i sedimenti vengono campionati con delle sonde che raccolgono campioni per un

metro di profondità. Se il campionamento viene effettuato in un lago, i campioni si prelevano dal

centro poiché c’è più garanzia di continuità di sedimentazione. Bisogna poi essere sicuri di far

penetrare la sonda sempre nello stesso punto. Alle sonde è legato un metro per segnare la

profondità. In alcuni casi non è possibile effettuare il campionamento con le sonde. Si scava quindi,

se possibile, una trincea e il campionamento viene effettuato manualmente. Il sedimento viene poi

estratto dalla sonda generalmente con un'asta e poi viene analizzato. La prima cosa da fare quando

si analizza una carota è misurare la percentuale di minerali presenti per capire quanto materiale

inorganico è presente. Se il campione estratto dalla sonda è più lungo di un metro significa che sono

presenti argille che si sono espanse. Per estrarre il campione non si possono tagliare i tubi per lungo

perché la sega rimaneggerebbe il sedimento. Le sonde utilizzate per il carotaggio sono:

o Sonda Hiller: la sua punta è costituita da un'elica che ruotando le permette di penetrare

facilmente in qualunque tipo di terreno anche se secondo alcuni è causa di rimaneggiamento

dei sedimenti. Lateralmente è presente una lamina che si apre nel momento in cui la sonda

comincia a ruotare, lasciando così entrare i sedimenti. Questa si richiude una volta che la

sonda si è riempita. Per estrarre la sonda dal suolo, viene fatta ruotare nel verso opposto a

quello con cui si è fatta penetrare;

o Sonda russa: ha una punta in acciaio che non le consente di penetrare terreni che non siano

teneri e senza esercitare pressione. È semicilindrica e quindi si ottengono semi-carote.

Presenta una lamina laterale che si apre per far entrare i sedimenti ma, al contrario della

Sonda Hiller, scende nel terreno e risale senza ruotare;

o Sonda a pistone: all'interno, nella punta, è posto un pistone legato a un cavo di acciaio che

passa in mezzo alla sonda. Una volta raggiunto con la sonda il punto dove deve essere

effettuato il carotaggio, il pistone viene sganciato (rimanendo sempre legato al cavo in modo

tale che non possa cadere). Mentre la sonda penetra nel terreno il pistone sale a causa della

pressione esercitata dai sedimenti che entrano e che non scivolano via per la depressione

esercitata a sua volta dal pistone. Se il pistone non è montato bene c’è il rischio che la

depressione sia tale da non consentire il completo riempimento della sonda (forte

depressione) oppure che i sedimenti scivolino via durante la risalita (debole depressione).

Una volta estratta la sonda, si sgancia il pistone e si monta su un cilindro pulito. Il tubo dove

è stato raccolto il materiale viene lasciato in piedi affinché l'acqua decanti.

• Campionamento a parete: si fa un prelievo di campioni in serie stratigrafica. Questa può essere

ricavata dalla sequenza di scavo dei livelli archeologici oppure da sezioni di scavo correlate alla

stratigrafia dello scavo. Questo tipo di campionamento è importante se si vuole individuare una

successione cronologica di eventi che fornisca informazioni sul mutamento nel tempo dell'ambiente

vegetale e delle correlate attività dell'uomo. Una volta identificati tutti i resti si risale alle specie

vegetali presenti nel sito archeologico e si riportano in pianta secondo la griglia di campionamento e

il luogo in cui sono stati ritrovati. Le griglie di campionamento, ideate dall'archeologo, dividono il sito

archeologico in vari quadranti. Essa deve essere messa in pianta in modo tale che sia possibile

segnare su essa tutti i ritrovamenti. Il campionamento può essere quindi eseguito per griglia o per

tagli stratigrafico.

2. La Paleocarpologia

La Paleocarpologia è la scienza che studia semi, frutti e annessi fiorali antichi e che, in contesti archeologici,

fornisce informazioni sulle interazioni fra piante e uomo. Lo studio dei semi e dei frutti mantiene un ruolo

chiave in tutte quelle ricerche dove l’uomo è l’oggetto in studio per due motivi:

• L’uomo è il principale artefice, volontario o involontario, della presenza dei semi e dei frutti nei siti

archeologici;

• I semi e i frutti sono molto studiati dal punto di vista sistematico/tassonomico per cui molto spesso

ne è possibile l’identificazione a livello di specie.

2.1. Il fiore

Il fiore è la parte della pianta che meno si conserva ma è la parte che meglio di tutte consente l’identificazione

della specie. Un fiore è composto tipicamente da quattro verticelli di foglie modificate riuniti tutti

all’estremità terminale di un fusto modificato detto “ricettacolo”. Le quattro parti che compongono il fiore

sono:

• Calice: è composto da sepali di colore generalmente verde. Ha il compito di proteggere le altre parti

del fiore. Può avere molte forme a seconda del fatto che i sepali siano uniti o separati. Può avere un

sottocalice (epicalice) composto da sepali più piccoli;

• Corolla: è costituita dai petali colorati. I petali possono essere separati o uniti tra loro ma la corolla

presenta comunque una simmetria. Ha il compito di attirare sul fiore gli insetti impollinatori;

• Androceo: è la parte maschile del fiore. È composto dagli stami che all’apice hanno le antere dove è

prodotto e contenuto il polline;

• Gineceo: è la parte femminile del fiore. È composto dai pistilli che, a loro volta, sono costituiti da uno

o più carpelli (pluricarpellato). Il carpello è una foglia modificata che diventa poi il frutto e che

protegge prima l’ovulo e poi il seme. Il carpello alla base ha l’ovario rigonfio dal quale parte un filo,

detto stilo, che culmina con lo stigma ovvero un’apertura.

Per le conifere non si parla di fiori ma di strobili ovuliferi e polliniferi e il seme, come nelle altre gimnosperme,

si dice “nudo” perché non è avvolto dal carpello.

Le angiosperme dicotiledoni hanno la separazione tra calice e corolla mentre le angiosperme monocotiledoni

presentano i tepali, ovvero, non si ha distinzione tra sepali e petali.

2.2. Il seme

Il seme è costituito da un tegumento esterno, originatosi dai rivestimenti dell’ovulo, che protegge l’embrione

da cui si genera la nuova pianta. Al suo interno, oltre all’embrione, è presente l’endosperma che ha funzione

nutritiva. L’endosperma generalmente è amidaceo ed è diploide per le gimnosperme e triploide per le

angiosperme. Più è resistente il tegumento maggiore è la capacità di germinabilità del seme.

2.3. Il frutto

Si parla di frutto se la pianta presenta dei carpelli (es. la pigna non è un frutto). Il frutto, detto anche pericarpo,

è costituito da tre strati:

• Esocarpo (buccia);

• Mesocarpo (polpa);

• Endocarpo (nocciolo): è lignificato e contiene il seme.

Esistono varie tipologie di frutti e non sempre i tre strati del pericarpo sono distinguibili (es. cariossidi).

2.4. Le graminacee

Le graminacee sono una delle più grandi famiglie delle angiosperme. A questa famiglia appartengono tutte

le s