STAN I PERSPEKTYWY ZACHOWANIA DREWNA BISKUPIŃSKIEGO

Transkrypt

1 MUZEUM ARCHEOLOGICZNE W BISKUPINIE Biskupińskie Prace Archeologiczne Nr 7 STAN I PERSPEKTYWY ZACHOWANIA DREWNA BISKUPIŃSKIEGO pod redakcją LESZKA BABIŃSKIEGO Biskupin 2009

2 ARCHAEOLOGICAL MUSEUM IN BISKUPIN Biskupin Museum Archaeological Works No. 7 THE STATE AND PRESERVATION PERSPECTIVES OF THE BISKUPIN WOOD edited by LESZEK BABIŃSKI Biskupin 2009

3 Spis treści Contents Od Redakcji... 7 From the Editor... 9 WIESŁAW ZAJĄCZKOWSKI Biskupin wczoraj i dziś Biskupin in past and recent times (Summary) WŁADYSŁAW NIEWIAROWSKI Główne cechy środowiska geograficznego okolic Biskupina ze szczególnym uwzględnieniem półwyspu i Jeziora Biskupińskiego Main features of the environment of Biskupin s surroundings with particular regard to the Biskupiński Peninsula and Lake Biskupińskie (Summary) TOMASZ WAŻNY Dendrochronologia drewna biskupińskiego, czyli co drzewa zapisały w przyrostach rocznych Dendrochronology of the Biskupin timbers, or, what the tree-rings of Biskupin have to say (Summary) PIOTR WITOMSKI Czynniki powodujące rozkład drewna archeologicznego Factors causing archaeological wood decay (Summary) ANNA GROSSMAN, WOJCIECH PIOTROWSKI Ochrona i konserwacja drewnianych pozostałości archeologicznych w Biskupinie Care and conservation of wooden archaeological remains at Biskupin (Summary) LESZEK BABIŃSKI Geneza i zakres badań nad stanem i perspektywami zachowania drewna wykopaliskowego na stanowisku nr 4 w Biskupinie Genesis and scope of research on the condition and perspectives of preservation of archaeological wood at site no. 4 in Biskupin (Summary) LESZEK BABIŃSKI Wybrane właściwości fizyczne drewna wykopaliskowego z Biskupina Some selected physical properties of archaeological wood from Biskupin (Summary) MAGDALENA ZBOROWSKA, WŁODZIMIERZ PRĄDZYŃSKI, BOGUSŁAWA WALISZEWSKA, AGNIESZKA SPEK-DŹWIGAŁA Skład chemiczny wykopaliskowego drewna liściastego i iglastego sprzed 2700 lat z Biskupina Basic chemical composition of 2700 year old archaeological hardwood and softwood from Biskupin (Summary)

4 BOGUSŁAWA WALISZEWSKA, MAGDALENA ZBOROWSKA, JOZEF KÚDELA Mikroskopowa analiza archeologicznego drewna dębu (Quercus sp.) z Biskupina Microscopic analysis of oak (Quercus sp.) archaeological wood from Biskupin (Summary) JULITTA GAJEWSKA, ANDRZEJ BORKOWSKI, LESZEK BABIŃSKI Mikroorganizmy zasiedlające wykopaliskowe drewno dębu z Biskupina Microorganisms colonising the archaeological wood of Biskupin (Summary) LESZEK BABIŃSKI, MARIUSZ FEJFER Monitorowanie wybranych parametrów środowiska na stanowisku nr 4 w Biskupinie Monitoring of some selected environmental parameters at site no. 4 in Biskupin (Summary) MIECZYSŁAW HAJNOS, RYSZARD ŚWIEBODA, LESZEK BABIŃSKI Badanie porowatości gleby ze stanowiska archeologicznego nr 4 w Biskupinie Investigation of porosity of soils at the archaeological site no. 4 in Biskupin (Summary) BARBARA WITKOWSKA-WALCZAK, CEZARY SŁAWIŃSKI Retencja i przewodnictwo wodne w wybranych warstwach profili ze stanowiska archeologicznego nr 4 w Biskupinie Water retention and conductivity for chosen layers of soil profiles from archaeological site no. 4 in Biskupin (Summary) MAŁGORZATA BRZEZIŃSKA, PAWEŁ SZARLIP, ANDRZEJ WYCZÓŁKOWSKI, LESZEK BABIŃSKI, TERESA WŁODARCZYK Aktywność biologiczna gleby ze stanowiska archeologicznego nr 4 w Biskupinie Soil biological activity at the archaeological site no. 4 in Biskupin (Summary) LESZEK BABIŃSKI Zmiany właściwości fizycznych i ubytek masy współczesnego drewna dębu i sosny pozostawionego na stanowisku nr 4 w Biskupinie Changes in physical properties and mass loss of recent oak and pine wood left at site no. 4 in Biskupin (Summary) MAGDALENA ZBOROWSKA, WŁODZIMIERZ PRĄDZYŃSKI, BOGUSŁAWA WALISZEWSKA Zmiany składu chemicznego współczesnego drewna sosny (Pinus sylvestris L.) i dębu (Quercus sp.) w warunkach mokrego stanowiska archeologicznego w Biskupinie po dwu- i czteroletnim okresie zalegania Changes in the chemical composition of contemporary pine (Pinus sylvestris L.) and oak (Quercus sp.) woods in the conditions of a wet archaeological site in Biskupin after two and four years of deposition (Summary) JULITTA GAJEWSKA, PIOTR JACAK, LESZEK BABIŃSKI Badania mikrobiologiczne współczesnego drewna dębu i sosny po czterech latach zalegania w glebie na stanowisku nr 4 w Biskupinie Microbiological research of modern oak-wood and pinewood after four years of lying in soil at site no. 4 in Biskupin (Summary)

5 STAN I PERSPEKTYWY ZACHOWANIA DREWNA BISKUPIŃSKIEGO BISKUPIN 2009 Julitta Gajewska 1, Andrzej Borkowski 1, Leszek Babiński 2 1 Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie 2 Muzeum Archeologiczne w Biskupinie Mikroorganizmy zasiedlające wykopaliskowe drewno dębu z Biskupina Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań mikrobiologicznych wykopaliskowego drewna dębu (Quercus sp.) z zalanych wodą wykopów na stanowisku nr 4 w Biskupinie. Materiał badawczy pobierano z dysków wyciętych z pozostającej w wodzie górnej części i zalegającej w torfie dolnej części słupa. W pracy identyfikowano bakterie właściwe, promieniowce i grzyby strzępkowe, występujące w glebie i kolonizujące różne strefy badanego obiektu. Wśród różnorodnej mikroflory zasiedlającej glebę i drewno stwierdzono obecność beztlenowców względnych i bezwzględnych przy braku bezwzględnych tlenowców. Świadczyć to może o powstaniu warunków beztlenowych, niekorzystnych dla kolonizacji mikroorganizmów tlenowych, a sprzyjających drobnoustrojom zdolnym do rozkładu drewna archeologicznego. Słowa kluczowe: dąb (Quercus sp.), drewno wykopaliskowe, mikroorganizmy, kolonizacja Wstęp W czasie prac wykopaliskowych na stanowisku nr 4 w Biskupinie odsłaniano duże ilości drewnianych pozostałości osiedla. Najwięcej drewna zachowało się w północnej części osady (Kostrzewski 1936). Po zakończeniu eksploracji, cały materiał drzewny pozostawiono na stanowisku. W północnej części półwyspu drewniane konstrukcje zalegają nadal w odkrytych wykopach wypełnionych wodą. 209

6 Szybkość i zakres rozkładu tkanki drzewnej uzależnione są od warunków, w jakich drewno przebywa. Współczesną klasyfikację czynników degradacji drewna podają m.in. Zabel i Morrell (1992) oraz Eaton i Hale (1993). Z praktyki archeologiczno -konserwatorskiej wiadomo, że w wypadku drewna wydobywanego ze stanowisk mokrych, najlepiej zachowane są obiekty odnajdywane w środowiskach zbliżonych do beztlenowych. Rozkład tkanki drzewnej może być wówczas powodowany głównie przez bakterie erozyjne, rozkładające polisacharydy wchodzące w skład wtórnej ściany komórkowej (Blanchette i in. 1990, Blanchette i Hoffmann 1994). Degradacja drewna przez mikroorganizmy zdolne do rozkładu celulozy, hemiceluloz i ligniny jest przedmiotem badań wielu autorów m.in. ze względu na nie w pełni poznane mechanizmy rozkładu substratów ligninocelulozowych oraz problemy związane z ochroną i konserwacją drewna zabytkowego. Badania rozkładu celulozy i drewna wiążą się z procesami sukcesji mikrobiologicznej. Według Saito i in. (1990), podczas procesu rozkładu celulozy wyróżnia się dwie fazy sukcesji mikrobiologicznej. W fazie I następuje dominacja różnych mikroorganizmów celulolitycznych. Towarzyszy temu wzrost biomasy i wydzielanie wodoru. W fazie II zmniejsza się intensywność procesu degradacji celulozy i pojawia się bardziej zróżnicowana mikroflora, wykorzystująca produkty powstałe w czasie fazy I. Jedne z pierwszych badań dotyczących mechanizmów rozkładu drewna przez bakterie w warunkach beztlenowych prowadzone były przez Nilssona i Daniela (1983a, 1983b), Nilssona i Singha (1984) oraz Singha i Butchera (1990). W SGGW w Warszawie badania nad zasiedlaniem drewna przez drobnoustroje w glebie w warunkach beztlenowych prowadzone były przez Ruddicka i Kundzewicza (1991), Kundzewicza i in. (1993) i Gajewską (1993, 1994). Rozkładem drewna wykopaliskowego pozostającego w warstwie mokrego torfu na stanowisku nr 4 w Biskupinie zajmował się Ważny (1976). Celem podjętych badań była izolacja i identyfikacja mikroflory tlenowej i beztlenowej oraz określenie stopnia kolonizacji i penetracji wykopaliskowego drewna dębu pozostającego w zalanych wodą wykopach na stanowisku nr 4 w Biskupinie. W pracy podjęto próbę określenia możliwości sukcesji badanego drewna przez bakterie zasiedlające otaczające środowisko. Materiały i metody Badania przeprowadzono na drewnie dębu (Quercus sp.) pochodzącym z zachowanego fragmentu słupa (obiekt Dąb 3 o długości około 155 cm i średnicy maksymalnej 28 cm) wydobytego z zalanego wodą wykopu w północno -wschodniej części stanowiska nr 4 w Biskupinie. Szczegółowy opis obiektu i fizyczne właściwości różnych stref degradacji drewna podaje Babiński (2009). Górna część słupa (o długości około 85 cm) pozostawała w wodzie, a część dolna (o długości około 70 cm) w warstwie torfu poniżej dna wykopu. Z części znajdującej się w wodzie wycięto dysk W, a z części zalegającej w glebie dysk G. Na całej powierzchni dysku. 210

7 W wyróżniono jedną strefę nieznacznie zdegradowanego drewna twardzielowego (T). Na powierzchni dysku G wyróżniono warstwę bielu (B) i trzy strefy degradacji drewna twardzielowego (T1, T2, T3) (Babiński 2009). Z każdego dysku pobrano jałowo po sześć próbek. Próbki pobierano z głębokości 8-15 mm po wcześniejszym usunięciu wierzchniej warstwy drewna (0-8 mm). Próbki (pobierane wzdłuż promienia rdzeniowego od obwodu w kierunku rdzenia) oznaczono numerami od 1 do 6 (ryc. 1). Do badań pobrano również próbki gleby, w której zalegała dolna część obiektu. Mikroorganizmy izolowano bezpośrednio z pobranej próbki oraz po zawieszeniu materiału w roztworze fizjologicznym i jego rozcieńczeniu celem ograniczenia ilości mikroorganizmów. Do izolacji i identyfikacji Ryc. 1. Wycinek wykopaliskowego drewna dębu z Biskupina po pobraniu próbek do badań mikrobiologicznych (Fot. J. Gajewska) Fig. 1. Segment of archaeological oak wood from Biskupin after drawing samples for microbiological studies (Photo J. Gajewska) bakterii, promieniowców i grzybów wykorzystano następujące podłoża mikrobiologiczne: agar odżywczy, agar odżywczy z dodatkiem 10% odwłóknionej krwi baraniej, podłoże McConkey a, podłoże Bunta i Roviry z dodatkiem 1% skrobi, podłoże Kinga B, podłoże Wilson -Blaira, podłoże Dubos a oraz podłoże wg Weimera i Zeikusa (podłoża z dodatkiem bibuły filtracyjnej jako jedynym źródłem węgla), podłoże bezazotowe dla bakterii z rodzaju Azotobacter, bakterii nitryfikacyjnych (z solami Winogradskiego), denitryfikacyjnych i amonifikacyjnych oraz podłoże Martina. Hodowle bakterii, promieniowców i grzybów tlenowych prowadzono w warunkach tlenowych w temperaturze 28 i 37 C. Hodowle bakterii beztlenowych prowadzono przy użyciu anaerostatu w obecności wodoru i dwutlenku węgla, katalizatora palladowego i błękitu metylenowego jako wskaźnika warunków beztlenowych. Hodowle bakterii beztlenowych mezofilnych prowadzono w temperaturze 37 C, a bakterii termofilnych w temperaturze C. Do identyfikacji wybranych rodzajów bakterii użyto testy Api: Api 20E, 20NE, 50CHB i 20A firmy biomerieux oraz wykorzystano systematykę wg Bergey s Manual of Systematic Bacteriology (2001), a do identyfikacji grzybów mikroskopowych wg Barnetta ( ) i Fassatiovej (1979). Do analizy mikroskopowej zastosowano preparaty wykonane bezpośrednio z próbek drewna pobranych z dysków W i G oraz z gleby, a także z wyizolowanych kolonii drobnoustrojów. Obserwacje preparatów barwionych metodą Grama, fuksyną karbolową i oranżem akrydynowym, prowadzono przy 211

8 użyciu mikroskopu fluorescencyjnego Nikon E600 z kamerą. Obserwacje mikroskopowe dokumentowano przy wykorzystaniu komputerowych metod analizy obrazu. Wyniki badań Wyniki jakościowych badań mikrobiologicznych dotyczących identyfikacji izolatów bakterii zasiedlających wykopaliskowe drewno dębu z Biskupina przedstawiono w tabeli 1. W próbkach pobranych z różnych warstw przekroju poprzecznego części słupa pozostającej w wodzie (dysk W) oraz osadzonej w glebie (dysk G) stwierdzono dużą różnorodność bakterii. Odnosi się to zarówno do bakterii tlenowych i beztlenowych zdolnych do rozkładu materiałów ligninocelulozowych, jak i mikroflory towarzyszącej. W warunkach anoksji panujących w osadzie dennym wykopu występowały: bezwzględne beztlenowce, jak celulolityczne mezo- i termofilne bakterie z rodzaju Clostridium, beztlenowe Clostridium perfringens redukujące siarczyny, a także beztlenowce względne, jak bakterie denitryfikacyjne i celulolityczne oraz zidentyfikowane gatunki i rodzaje: Enterobacter agglomerans, Pseudomonas fluorescens, Proteus vulgaris, Bacillus sp. i Sporocytophaga sp. We wszystkich badanych próbkach drewna i osadu dennego nie stwierdzono obecności bezwzględnie tlenowych bakterii nitryfikacyjnych I fazy rozkładu oraz bakterii wiążących azot z rodzaju Azotobacter. Na podstawie badań mikologicznych stwierdzono występowanie nielicznych rodzajów następujących grzybów strzępkowych zasiedlających badane strefy drewna Ryc. 2. Preparat odciskowy próbki wykopaliskowego drewna dębu mającego kontakt z glebą. Barwienie oranżem akrydyny. Powiększenie 1000 Fig. 2. Imprint specimen of a sample of archaeological oak wood that had come into contact with soil. Dyeing with acridine orange. Magnification 1000 Ryc. 3. Preparat z hodowli bakterii w podłożu płynnym Wilsona-Blaira z drewna dębu wykopaliskowego mającego kontakt z glebą. Barwienie metodą Grama. Powiększenie 1000 Fig. 3. Preparation of bacterial culture in Wilson- Blair fluid medium, coming from archaeological oak wood, that had come into contact with soil. Dyeing with Gram s method. Magnification

9 Tabela 1. Kolonizacja wykopaliskowego drewna dębu z Biskupina przez tlenową i beztlenową mikroflorę bakterii właściwych i promieniowców oraz ich występowanie w glebie Table 1. Colonisation of archaeological oak-wood of Biskupin by aerobic and anaerobic microflora of eubacteria and actinomycetes, and their presence in soil 213 Dysk W (drewno w kontakcie z wodą) Dysk G (drewno w kontakcie z glebą) Gleba Disc W (wood in contact with water) Disc G (wood in contact with soil) Soil Bakterie Nr próbki i strefa Sample no. and zone Nr próbki i strefa Sample no. and zone Bacteria T T T T T T B T1 T2 T2 T2 T3 Bacillus spp Enterobacter agglomerans Pseudomonas fluorescens Sporocytophaga sp. i celulolityczne bakterie tlenowe Sporocytophaga sp. and aerobic cellulolytic bacteria Clostridium perfringens redukujące siarczyny Clostridium perfringens sulphite reducing Proteus vulgaris Azotobacter sp Bakterie nitryfikacyjne I fazy I phase nitryfying bacteria Bakterie denitryfikacyjne Denitryfying bacteria Bakterie amonifikacyjne Amonifying bacteria Bakterie termofilne celulolityczne z rodzaju Clostridium Thermophilic cellulolytic bacteria from Clostridium genus Strefa drewna: B biel; T, T1, T2 i T3 twardziel Wood zone: B sapwood; T, T1, T2, and T3 heartwood

10 i otaczającą glebę: Fusarium sp., Gliocladium sp., Trichoderma sp., Verticillium sp., Rhizopus sp. oraz obecność drożdży z rodzaju Candida. Różnorodność mikroflory zasiedlającej zarówno warstwę bielu, jak i twardziel badanego drewna wykopaliskowego, przedstawiono na fotografiach uzyskanych z obserwacji w mikroskopie fluorescencyjnym. Na rycinie 2 widoczny jest preparat odciskowy próbki drewna mającego kontakt z osadem dennym z widocznymi bakteriami (preparat barwiony oranżem akrydyny). Rycina 3 przedstawia obraz hodowli laseczek z rodzaju Clostridium perfringens redukujących siarczyny oraz mezofilnych celulolitycznych bakterii z rodzaju Clostridium, wyrosłych w podłożu wg Wilsona -Blaira z dodatkiem bibuły filtracyjnej. Na fotografii widoczne są fibryle celulozy w postaci włókien. Na dwóch kolejnych rycinach przedstawiono fotografie czystej kultury izolatów dominujących w zespole mikroorganizmów zasiedlających archeologiczne drewno dębu i odpowiedzialnych za jego rozkład w warunkach anoksji mezofilnych bakterii Clostridium spp., w podłożu wg Weimera i Zeikusa, barwionych fuksyną (ryc. 4) oraz oranżem akrydyny (ryc. 5). Skutki wspólnej destrukcyjnej działalności tych beztlenowych bakterii i drożdży podczas procesu kolonizacji drewna ilustruje rycina 6. Można przypuszczać, że gdyby na stanowisku nr 4 w Biskupinie nastąpiła zmiana warunków zalegania drewna archeologicznego z anoksji na warunki tlenowe, doprowadziłoby to do konkurencji i sukcesji kolonizatorów Ryc. 4. Hodowla beztlenowych mezofilnych celulolitycznych bakterii z rodzaju Clostridium, zdolnych do rozkładu ligniny (w podłożu wg Weimera i Zeikusa). Preparat barwiony fuksyną. Powiększenie 1000 Fig. 4. The mesophilic cellulolytic anaerobic culture of Clostridium genus bacteria, able to decompose lignin (in Weimer and Zeikus medium). Preparation dyed with fuchsine. Magnification 1000 Ryc. 5. Hodowla beztlenowych mezofilnych celulolitycznych bakterii z rodzaju Clostridium, zdolnych do rozkładu ligniny (w podłożu wg Weimera i Zeikusa). Preparat barwiony oranżem akrydyny. Powiększenie 1000 Fig. 5. The mesophilic cellulolytic anaerobic culture of Clostridium genus bacteria, able to decompose lignin (in Weimer and Zeikus medium). Preparation dyed with acridine orange. Magnification

11 z osiągnięciem dominacji przez mikroflorę względnie beztlenową i tlenową, zarówno bakteryjną jak i grzybową. Wnioski 1. Różnorodność mikroflory zasiedlającej badane drewno dębu sugerować może sukcesję bakterii według następującej kolejności: I faza bakterie celulolityczne rozkładające celulozę i drewno, II faza mikroflora towarzysząca korzystająca z produktów rozkładu substratów ligninocelulozowych. 2. Brak wzrostu bezwzględnych tlenowców, tj. bakterii nitryfikacyjnych i wiążących azot z rodzaju Azotobacter, świadczyć może o powstaniu w glebie i drewnie warunków beztlenowych, niekorzystnych dla kolonizacji środowiska przez te grupy mikroorganizmów. 3. Z uwagi na zróżnicowane zabarwienie martwych i żywych komórek bakterii, obserwacje preparatów odciskowych drewna w mikroskopie fluorescencyjnym wydają się być przydatne do oceny potencjalnej aktywności mikroflory zasiedlającej badany materiał. 4. Stopień degradacji zabytkowego drewna z zalanych wodą wykopów w północnej części stanowiska nr 4 w Biskupinie uzależniony jest od rodzaju i aktywności występujących mikroorganizmów, ale także wielu czynników abiotycznych charakterystycznych dla środowisk (woda, gleba), w których drewno pozostaje. Podziękowanie Autorzy składają podziękowanie panu inż. Andrzejowi Szpilarskiemu za pomoc techniczną w realizacji badań. Bibliografia Ryc. 6. Obraz destrukcji wykopaliskowego drewna dębu w wyniku działalności bakterii i drożdży. Preparat bezpośredni barwiony metodą Grama. Powiększenie 1000 Fig. 6. A picture of the destruction of archaeological oak wood as a result of bacteria and yeast activity. A direct preparation dyed with Gram s method. Magnification 1000 Babiński L., Wybrane właściwości fizyczne drewna wykopaliskowego z Biskupina. (W tym tomie In this volume). Barnett H.L., Illustrated Genera of Imperfect Fungi. Burgess Publishing Company, Minneapolis (USA). Bergey, Taxonomic Outline of the Archeae and Bacteria. Bergey s Manual of Systematic Bacteriology, Bergey s Manual Trust, 2nd edition, Springer Verlag. 215

12 Blanchette R.A., Hoffmann P., Degradation processes in waterlogged archaeological wood. W: Proceedings of the 5th ICOM -WOAM Conference, Portland/Maine 1993, red. Hoffmann P., Daley T., Grant T., ICOM, Bremerhaven, Blanchette R.A., Nilsson T., Daniel G., Abad A.R., Biological degradation of wood. W: Archaeological Wood. Properties, Chemistry and Preservation, red. Rowell R.M., Barbour R.J., Advances in Chemistry, Series 225, American Chemical Society, Washington DC, Eaton R.A., Hale M.D.C., Wood. Decay, Pests and Protection. Chapman and Hall, London. Fassatiová O., Plísne a vláknité houby v technické mikrobiologii. Státní Nakladatelství Technické Literatury, Praha. Gajewska J.K., Colonization of pretreated Eucalyptus viminalis wood by Clostridium thermocellum strain JG1. Folia Forestalia Polonica, Seria B, 24, Gajewska J., Rozkład substratów ligninocelulozowych przez termofilne bakterie Clostridium thermocellum. Wydawnictwo SGGW, Warszawa. Kostrzewski J Osada bagienna w Biskupinie w pow. żnińskim. W: Osada bagienna w Biskupinie w pow. żnińskim. Tymczasowe sprawozdanie z prac wykopaliskowych Instytutu Prehistorycznego U.P. w latach 1934 i 1935, red. Kostrzewski J., Lubicz -Niezabitowski E., Jaroń B., Uniwersytet Poznański, Poznań, Kundzewicz A., Gajewska J.K., Górska E.B., Jaśkowska H., Rekosz Burlaga H.S., Colonization of pine wood (Pinus sylvestris L.) in waterlogged gleysoil by microorganisms. Folia Forestalia Polonica, Seria B, 24, Nilsson T., Daniel G., 1983a. Formation of soft rot cavities in relation to concentric layers in wood fibre walls. International Research Group on Wood Preservation, Doc. no. IRG/WP/1184. Nilsson T., Daniel G., 1983b. Tunnelling bacteria. International Research Group on Wood Preservation, Doc. no. IRG/WP/1186. Nilsson T., Singh A.P., Cavitation bacteria. International Research Group on Wood Preservation, Doc. no. IRG/WP/1235. Ruddick J.N.R., Kundzewicz A., Bacterial movement of iron in waterlogged soil and its effect on decay in untreated wood. Material und Organismen, 26 (3), Saito M., Wada H., Takai Y., Development of a microbial community on cellulose buried in waterlogged soil. Biology and Fertility of Soils, 9 (4), Singh A.P., Butcher J.A., Bacterial degradation of wood cell wall: a review of degradation patterns. International Research Group on Wood Preservation, Doc. no. IRG/WP/1460. Ważny J., Deterioration of ancient wood in Biskupin archaeological excavations. Material und Organismen, Beiheft 3, Zabel R.A., Morrell J.J., Wood Microbiology: Decay and its Prevention. Academic Press inc., San Diego. Adresy autorów Authors addresses Dr Julitta Gajewska, dr Andrzej Borkowski, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Rolnictwa i Biologii, Samodzielny Zakład Biologii Mikroorganizmów, ul. Nowoursynowska 159, Warszawa Dr inż. Leszek Babiński, Muzeum Archeologiczne w Biskupinie, Dział Konserwacji Muzealiów, Biskupin 17, Gąsawa 216

13 Julitta Gajewska 1, Andrzej Borkowski 1, Leszek Babiński 2 1 Warsaw University of Life Sciences 2 Archaeological Museum in Biskupin Microorganisms colonising the archaeological wood of Biskupin Summary The microbiological research aimed at identification of the microorganisms present in archaeological wood lying in flooded trenches at site no. 4 in Biskupin and in making an evaluation of the degree of its colonisation. The research was made on samples of oak -wood (Quercus sp.) drawn from a fragment of a pile (object Dąb 3 Oak 3). A description of the object and the physical properties of various areas of wood decomposition were stated by Babiński (2009). Samples were drawn from disc W cut from the upper part of the pile, which had stayed in water, and from disc G cut from the lower part of the pile that had been dug up from peat. Six sterile samples were drawn from various layers of each disc (Fig. 1). The research material was drawn from the depth of 8-15 mm after removal of the surface layer of wood (0-8 mm). Also, some samples of the soil in which the lower part of the object had been buried were taken for analysis. In order to isolate and identify eubacteria, actinomycetes, and fungi, various media were used. Cultures of aerobic microflora were obtained in aerobic conditions at temperatures of 28 C and 37 C. Cultures of anaerobic bacteria were made with the use of anaerostat in the presence of hydrogen and carbon dioxide, a palladium catalyst and methylene blue fulfilling the function of the indicator of anaerobic conditions. Cultures of anaerobic mesophilic bacteria were obtained at a temperature of 37 C, and thermophilic bacteria, at a temperature of C. In order to identify some selected bacteria, the following Api tests by biomerieux were used: Api 20E, 20NE, 50CHB, and 20A. The results of the qualitative microbiological research regarding the identification of the isolates of eubacteria and actinomycetes colonising the samples of archaeological wood and soil were presented in Table 1. In the samples which were drawn from various layers of the pile s cross -section, a great variety of bacteria was found. It refers both to aerobic bacteria and anaerobic ones, able to decompose lignin -cellulose materials, as well as the associated microflora. In the anoxic conditions present in the soil at the bottom of the flooded trench, the following bacteria were found: obligate anaerobes, such as cellulolytic meso and thermophilic bacteria of Clostridium genus, anaerobic, sulphite reducing bacteria Clostridium perfringens, as well as facultative anaerobes, such as 217

14 denitrifying and cellulolytic bacteria, and identified species and genera: Enterobacter agglomerans, Pseudomonas fluorescens, Proteus vulgaris, Bacillus spp. and Sporocytophaga spp. In all the examined samples of wood and bottom deposit, obligate aerobic phase I nitrifying bacteria, as well as nitrogen -binding Azotobacter sp. were not present. On the basis of microbiological research, the presence of the following hyphal fungi, colonising the examined areas of wood and surrounding soil, were observed: Fusarium spp., Gliocladium spp., Trichoderma spp., Verticillium sp., Rhizopus spp., as was the presence of yeast of Candida spp. Microflora present in the examined wood was shown on photographs taken during observation with the use of a fluorescence microscope (Fig. 2-6). The variety of microflora colonising the archaeological wood of Biskupin can suggest a succession of bacteria in accordance with the following order: phase I cellulolytic bacteria decomposing cellulose and wood, phase II associated microflora, using the decomposition products of lignin -cellulose substrates. The lack of development of obligate aerobes, i.e. nitrifying bacteria and nitrogen -binding bacteria of Azotobacter sp. can confirm the appearance of anaerobic conditions in both the soil and wood, which is disadvantageous for colonisation of an environment by those groups of microorganisms. Regarding various colouration in dead and living cells of bacteria, observation of imprint specimens under the fluorescence microscope seem to be useful for an evaluation of the potential activity of microflora colonising the examined material. Key words: oak (Quercus sp.), archaeological wood, microorganisms, colonisation 218