Isotopes prove advanced, integral crop production, and stockbreeding strategies nourished Trypillia mega-populations

After 500 y of colonizing the forest-steppe area northwest of the Black Sea, on the territories of what is today Moldova and Ukraine, Trypillia societies founded large, aggregated settlements from ca. 4150 BCE and mega-sites (>100 ha) from ca. 3950 BCE. Covering up to 320 ha and housing up to 15,000 inhabitants, the latter were the world’s largest settlements to date. Some 480 δ 13C and δ 15N measurements on bones of humans, animals, and charred crops allow the detection of spatio-temporal patterns and the calculation of complete agricultural Bayesian food webs for Trypillia societies. The isotope data come from settlements of the entire Trypillia area between the Prut and the Dnieper rivers. The datasets cover the development of the Trypillia societies from the early phase (4800–4200/4100 BCE), over the agglomeration of mega-sites (4200/4100–3650 BCE), to the dispersal phase (3650–3000 BCE). High δ 15N values mostly come from the mega-sites. Our analyses show that the subsistence of Trypillia mega-sites depended on pulses cultivated on strongly manured (dung-)soils and on cattle that were kept fenced on intensive pasture s to easy collect the manure for pulse cultivation. The food web models indicate a low proportion of meat in human diet (approximately 10%). The largely crop-based diet, consisting of cereals plus up to 46% pulses, was balanced in calories and indispensable amino acids. The flourishing of Europe’s first mega-populations depended on an advanced, integral mega-economy that included sophisticated dung management.Their demise was therefore not economically, but socially, conditioned [Hofmann et al., PLoS One. 14, e0222243 (2019)]

ОСОБЛИВОСТІ СУББОРЕАЛЬНОГО ПЕРІОДУ ГОЛОЦЕНУ

The most unstable and most contrast changes of an environment were in subboreal period (4.6–2.6 years ago). They were so considerable, that led to change of economic activities - to falling of value of agriculture and increase of a role of cattle breeding. Though till now there is no unequivocal opinion on influence on natural processes of economic activities of the person, remains doubtless, that the knowledge conditions of the past give the clue to forecasting of events of the future.   З палеогеографических етапів голоцену найбільш нестійкі і найбільш контрастні зміни природних умов припадають на суббореальний період (4,6-2,6 років тому). Вони були настільки значними, що приводили до зміні господарської діяльності - падіння значення землеробства і зростанню ролі скотарства. Інтерес до цих подій зріс останнім часом. І хоча до сих пір немає однозначної думки щодо впливу на природні процеси господарської діяльності людини, залишається безсумнівним, що знання умов минулого дає ключ до прогнозування подій майбутнього.

Investigations of the Mega-Structure at the Trypillia Culture Settlement Near Nebelivka in 2012

In 2012 the British-Ukrainian expedition continued investigations at the Trypillian culture settlement near Nebelivka. The main aim of the field season was exploration of the largest object in the area (about 20×60 m), which was detected in 2012 by magnetic prospection. The investigations were funded by AHRC (Grant No. AH/I025867: 2012-2016) and the National Geographic Society (Grant No. 2012/211). Results of the excavations have confirmed the size of the site and have provided important information on this structure

A complex subsistence regime revealed for Cucuteni–Trypillia sites in Chalcolithic eastern Europe based on new and old macrobotanical data

We present a comprehensive data-based characterization of the subsistence economy of Chalcolithic Cucuteni–Trypillia societies (CTS) on the Moldovian and Suceava plateaus and the Podolian and the Dnieper uplands. This study is based on a quantitative evaluation of archaeobotanical samples from 34 settlement sites, with a focus on Trypillia mega-sites and on stable isotopic analysis of ancient crop residues. The isotopic analysis allows us to identify specific cultivation strategies, which show a close relationship with animal husbandry for manure. We describe the economy of the Trypillia mega-sites as having been based on an elaborate agricultural system, in which the inhabitants knew how to grow crops that could withstand the ecological constraints of growth, especially along the forest steppe ecotone. We also argue that the agglomeration of greater population densities at these mega-sites contributed to landscape change from woodland and forest to open grassland and steppe. Following on from this, we suggest that cultivation practices of the CTS were important in the establishment of the present-day cultural steppe in this region

Особенности расчета из первых принципов енергии активации диффузии для систем Ag–Mo И Mo–Ag

Проблематика. Робота присвячена дослідженню шляхом комп’ютерного моделювання на основі теорії функціоналу щільності (ТФЩ) параметрів коефіцієнта дифузії за вакансійним механізмом за наявності двох точкових дефектів (вакансії та атома домішки) з урахуванням фактора температури. Мета дослідження. Розвиток теоретичних уявлень щодо механізмів дифузії на атомному/субатомному рівні, зокрема з урахуванням температурної залежності енергії формування вакансії, енергії міграції та енергії активації дифузії в металевих системах Ag–Mo і Mo–Ag. Методика реалізації. Розрахунки виконувались у програмному комплексі VASP методом приєднаних плоских хвиль із застосуванням обмінно-кореляційного потенціалу PBEsol. Оптимізація геометрії структури відбувалася релаксацією позицій іонів за фіксованого об’єму 64-атомної суперкомірки. Особливістю розрахунків є використання експериментальних значень параметрів ґратки матриці основного елемента для відповідних температур. Результати дослідження. Представлено особливості розрахунку енергії формування вакансій, енергії міграції та енергії активації дифузії з перших принципів. Показано, що теплове збудження має істотний вплив на енергію формування вакансій, енергію міграції та активації дифузії за високих температур. Також доведено можливість існування компенсаційного ефекту, тобто одночасної зміни внесків вільної енергії до енергії формування вакансії у складних металевих системах Ag–Mo і Mo–Ag. Урахування внесків вільної енергії коливань, теплового збудження електронів та енергії парної взаємодії залежно від температури дає змогу уточнити картину ефекту теплового розширення матеріалу. Висновки. Розраховані енергії формування вакансій, міграції та активації дифузії добре узгоджуються з попередніми теоретичними і експериментальними дослідженнями. Підтверджено наявність ефекту взаємної компенсації різних внесків у енергію формування вакансії у складних металевих системах. Виявлено особливості існування компенсаційного ефекту для системи Mo–Ag, які потребують додаткових досліджень.Background. We investigated diffusion coefficient parameters for a vacancy diffusion mechanism in the presence of two point defects (vacancies and impurity atoms), taking into account the temperature factor, and conducted by means of computer simulations based on density functional theory (DFT). Objective. Development of theoretical concepts of the mechanisms of diffusion at the atomic and subatomic levels, including the temperature dependence of the vacancy formation energy, the migration energy, and the diffusion activation energy in the metallic systems Ag–Mo and Mo–Ag. Methods. The calculations were performed in VASP, using the full-potential projector augmented wave (PAW) method, and a PBE-sol generalized gradient approximation. Optimization of the structure geometry was carried out by relaxation of the ions' positions in a super cell made by 64 atoms. A specific feature of the calculations was the application of experimental values for the lattice parameters of the core element matrix at relevant temperatures. Results. The peculiarities of calculating the vacancy formation energy, the migration energy, and the diffusion activation energy from first principles are presented. It is shown that thermal excitation has a significant impact on the vacancy formation energy, the migration energy, and the diffusion activation energy at high temperatures. Also, the possibility of a compensation effect has been found, namely, the simultaneous changing of the various free energy contributions to the energy of vacancy formation in metallic systems Ag–Mo and Mo–Ag. Evaluation of the contributions of free vibration energy, electronic thermal excitation energy, and energy of pair interactions depending on temperature helps to clarify the picture of the effect of material’s thermal expansion. Conclusions. The estimated vacancy formation energy, the migration energy, and the diffusion activation energy are in good agreement with previously reported theoretical and experimental data. The presence of the mutual compensation of different contributions to the vacancy formation energy in the metallic complex systems has been confirmed. Confirming the existence and the characteristics of a compensation effect for the system Mo–Ag requires more research.Проблематика. Работа посвящена исследованию параметров коэффициента диффузии, протекающей по вакансионному механизму, при наличии двух точечных дефектов (вакансии и примесного атома) с учетом фактора температуры посредством компьютерного моделирования на основе теории функционала плотности. Цель исследования. Рразвитие теоретических представлений о механизмах диффузии на атомном/субатомном уровне, в частности с учетом температурной зависимости энергии формирования вакансии, энергии миграции и энергии активации диффузии в металлических системах Ag–Mo и Mo–Ag. Методика реализации. Расчеты выполнялись в программном комплексе VASP методом присоединенных плоских волн с применением обменно-корреляционного потенциала PBEsol. Оптимизация геометрии структуры проводилась путем релаксации позиций ионов при фиксированном объеме 64-атомной суперячейки. Особенностью расчетов является использование экспериментальных значений параметров решетки матрицы основного элемента для соответствующих температур. Результаты исследования. Представлены особенности расчета энергии формирования вакансий, энергии миграции и энергии активации диффузии из первых принципов. Показано, что тепловое возбуждение оказывает существенное влияние на энергию формирования вакансий, энергию миграции и активации диффузии при высоких температурах. Также доказано существование компенсационного эффекта для металлических систем Ag–Mo и Mo–Ag, то есть одновременного изменения в зависимости от температуры составляющих энергии формирования вакансии. Учет температурной зависимости этих составляющих (свободной энергии колебаний, теплового возбуждения электронов и энергии парного взаимодействия) позволяет уточнить картину эффекта теплового расширения материала. Выводы. Рассчитаные энергии формирования вакансий, миграции и активации диффузии хорошо согласуются с предыдущими теоретическими и экспериментальными исследованиями. Подтверждено присутствие эффекта взаимной компенсации составляющих энергии формирования вакансии в металлических системах. Выявлены особенности существования компенсационного эффекта для системы Mo–Ag, которые требуют дополнительных исследований