Archéobotanique

Par Joachim Mion

Au sein des études dites paléoenvironnementales, et à côté de l’archéozoologie et de la géoarchéologie, l’archéobotanique rassemble elle-même plusieurs disciplines. Elles ont en commun d’étudier les vestiges d’origine végétale, et de se situer au croisement de la botanique, de l’archéologie et de l’ethnologie. Ces disciplines se distinguent entre elles par leur objet : la palynologie est l’étude des graines et spores fossiles ; l’anthracologie celle des charbons de bois ; la carpologie celle des graines et des fruits ; l’étude des phytholithes, enfin, celle des concrétions siliceuses qui se forment dans les tissus et cellules végétaux. Cette diversité d’objets détermine également des différences entre les apports de chaque discipline, en fonction de l’échelle d’étude et de la nature des données, mais aussi dans la mesure où les informations qu’on en tire contribuent plutôt à la reconstitution d’un environnement naturel passé (étude de la paléovégétation, paléoclimatologie), ou à celle de la présence humaine (anthropisation du paysage, reconstitution des pratiques agricoles, alimentaires et artisanales). C’est là une des raisons pour lesquelles l’archéobotanique est fondamentalement inscrite dans l’interdisciplinarité, tant externe –en tant que « science annexe » de l’archéologie—qu’interne : les faciès botaniques des sites, voire des régions, se dessinent le plus souvent grâce aux apports combinés et confrontés de ses différentes disciplines constitutives.

 L’anthracologie

Charbon de bois vu au microscope ©H.G. NATON
Charbon de bois vu au microscope ©H.G. NATON

Photo : Photographie au microscope d’un charbon de bois pour une étude anthracologique.
L’anthracologie (du grec anthrax, « charbon ») étudie les charbons de bois tirés de structures de combustion, d’artefacts ligneux carbonisés, ou encore des couches naturelles où ils se sont déposés à l’issue d’incendies. Issus de combustions incomplètes, les charbons sont souvent abondants en contexte archéologique. Après les avoir récupérés en procédant à un tamisage, on les étudie au microscope à réflexion pour procéder à leur identification.
Les caractéristiques de la structure cellulaire du bois autorisent en général l’identification du genre, et souvent de l’espèce. L’observation au microscope permet ainsi, dans de bonnes conditions de conservation, de reconnaître un charbon même de très petite taille (jusqu’à moins d’un millimètre). La technique est parente de celle employée par la xylologie (qui étudie les bois gorgés d’eau) ou la dendrologie, qui s’intéresse au rythme de croissance des arbres : on s’appuie alors sur la morphologie des cernes de croissance, observables (dans les pays tempérés, du fait du cycle des saisons) sur les vestiges des espèces ligneuses. Les coupes effectuées sur les charbons de bois donnent à voir des schémas dans l’organisation des fibres ligneuses et des vaisseaux. La typologie établie permet de descendre presque toujours au niveau du genre, et souvent de l’espèce dont il s’agit.
En fonction de l’environnement, les cernes seront plus ou moins importants : plus les conditions de croissance sont favorables, plus ils sont gros. Et puisqu’elles affectent l’ensemble de la végétation, le croisement de données dendrochronologiques, aux échelles locale et régionale, permet de reconstituer des conditions de croissance non seulement pour un arbre, mais pour une espèce –et de donner des indications sur l’ensemble du climat. En combinant les méthodes de datation absolue (carbone 14), les courbes d’évolution des différentes espèces observées, et les observations archéologiques, on établit des diagrammes anthracologiques. Pour un site ou une région donnée, on peut ainsi interpréter différentes phases dans l’évolution parallèle des milieux naturels et de la présence humaine. A côté des variations climatiques, en fonction de l’emprise de l’homme sur son environnement et des choix qu’il y fait, des forêts disparaissent tandis que d’autres espaces sont boisés, des espèces sont privilégiées aux dépens d’autres.
L’étude des vestiges ligneux ne se limite pas à l’histoire des climats ou de l’anthropisation des paysages. En contexte archéologique, on peut interpréter la présence ou la prédominance de telle ou telle espèce à valeur symbolique : on peut penser au rôle donné au cyprès en contexte funéraire. De même, l’anthracologie est sollicitée du fait de l’importance du bois dans les techniques de construction, comme matériau de choix pour certains artisanats, et comme combustible : on se penchera, par exemple, sur des comportements comme la sélection de telle espèce pour tel usage, ou encore le stockage de bois de combustion.

 

 La carpologie 

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Blé carbonisé de l’âge du fer ©A.-M. B. ÁLVAREZ

Photo : Blé carbonisé de l’âge du fer, provenant du site de El Soto de Medinilla, Valladolid, Espagne. Conservé au musée de Valladolid.
La carpologie (du grec karpos, « fruit ») s’intéresse à l’étude des semences découvertes dans des sédiments archéologiques datés de l’Holocène, c’est-à-dire des derniers 10 000 ans – en effet, au-delà des dernières glaciations, on ne parlera plus d’archéobotanique, mais de paléobotanique. Au XIXème siècle déjà, l’étude des tombes pharaoniques et des riches lacs néolithiques du Jura attire l’attention sur les fruits et graines fossiles découverts en contexte archéologique. Le XXème siècle est, comme pour le reste des études paléoenvironnementales, l’époque où la discipline se constitue et se systématise. Dans les années 1950, l’essor est donné par l’exploration des problématiques liées à la domestication des espèces au Proche-Orient. Progressivement, elles vont s’étendre à d’autres espaces et d’autres périodes : aujourd’hui, les analyses carpologiques sont prescrites dans le cadre des fouilles préventives.
La carbonisation Carbonisation Transformation d’une matière organique en charbon, sous l’effet de la chaleur. est le principal mode de conservation des semences. Si elle conserve bien celles-ci, elle comporte un biais : du fait de la rareté des feux spontanés, l’image des contextes que ces semences contribuent à restituer est ethnographique plutôt qu’environnementale. On trouve également des semences minéralisées, malheureusement difficiles à interpréter car les graines initialement présentes n’ont laissé qu’une image très partielle. Mais le mode de conservation idéal est l’imbibition. Gorgées de liquide dans un milieu sans oxygène, les graines sont à l’abri des attaques des micro-organismes et nous parviennent quasi intactes.
Pour collecter le plus objectivement possible les données carpologiques d’un site, on privilégie les techniques de prélèvement systématique telles que le carroyage (en carpologie) et le carottage (en palynologie), afin d’éviter le biais d’un repérage visuel –quitte à couvrir dans un deuxième temps une zone d’intérêt particulier. Il peut s’agir de lieux de stockage et de combustion, de sépultures, mais aussi de dépotoirs ou du sol d’un habitat. Une fois récupérées, les semences sont extraites par flottation, ou minutieusement tamisées à l’eau. Enfin on procède à leur identification biomorphologique et biométrique, en s’aidant (comme pour les charbons) de collections de comparaison patiemment constituées.
On peut alors faire parler les témoins végétaux. En contexte archéologique, il s’agit de comprendre l’origine d’assemblages carpologiques : on trouve réunis des groupes de semences aux profils fort variés, par exemple, dans des stocks incendiées, des dépôts funéraires, des latrines ou des dépotoirs. Certaines sont disséminées dans le remplissage des différentes structures ; et dans des zones telles que les fossés, les prélèvements donnent comme le « bruit de fond » du site –même si ces structures pouvaient sembler, à première vue, peu ou moins intéressantes. Un des domaines de prédilection de la carpologie est la reconstitution des pratiques agricoles et horticoles, mais aussi des usages que l’on a fait des semences cultivés : utilisations pharmacologiques, rituelles, artisanales –et bien sûr, au premier plan, l’alimentation des hommes et des animaux. Pour prendre un exemple de céréaliculture, on a ainsi étudié la progression parallèle de la culture du froment, d’un « adventice » (plantes sauvages accompagnant les cultures) méditerranéen et d’un type parasite, d’une part, et celle des armées romaines d’autre part : le parallélisme observé suggère l’importation de semis d’origine méditerranéenne dans la foulée de l’implantation romaine (Derreumaux et Lepetz, 2008).

 

 L’étude des phytholithes

Les phytholithes (du grec phuton, « plante » et lithos, « pierre ») sont des concrétions siliceuses qui se forment dans les tissus et cellules végétales. Extraits en laboratoire par des traitements physico-chimiques, ces minuscules témoins végétaux sont ensuite étudiés au microscope. Malgré la bonne conservation due à leur composition minérale, la principale limite attachée à leur analyse est la difficulté qu’on a à relier un type phytolithique à une espèce précise. On peut ainsi tirer de leur morphologie les caractéristiques des grands genres et familles de végétaux (graminées, conifères…), mais leur interprétation reste à ce jour difficile.
Lorsque l’on sait quoi leur demander, les phytolithes Phytolithes (litt. « pierre de plante »)
 

Particules d’opale de silice qui se forment par cristallisation à l’intérieur de tissus végétaux vivants. Attention, les phytolithes ne sont pas des fossiles de cellules végétales formées après la mort de la plante, mais des concrétions dont la formation est liée à la physiologie et à la croissance de la plante.
peuvent compléter les analyses menées par les carpologues ou les palynologues. Ainsi en est-il d’un travail sur les ingrédients d’une sauce de poissons produite sur les côtes belges, et mise en évidence à Arlon, dans les sédiments d’une basse-fosse de latrines romaine, par l’archéozoologie. La découverte d’une grande quantité de graines de panais, fortement aromatiques, et de graines de carotte, a mené à s’interroger sur l’utilisation de ces graines comme condiments dans la sauce. L’étude des grains d’amidon a révélé la consommation des tubercules de panais, qui n’exclue pas l’usage des graines dans la sauce, mais pourrait également expliquer leur présence dans les latrines. L’étude des phytolithes a pour objet de vérifier la présence d’ombelles de carottes. En effet, ces dernières sont beaucoup plus parfumées que les graines sèches (Derreumaux et al., 2011).

 

 La palynologie 

Structure schématique d’un pollen ©A. Gallien
Structure schématique d’un pollen ©A. Gallien

Photo : Structure schématique d’un pollen
La palynologie (du grec palunein, « répandre [de la farine] ») est l’étude des grains de pollen et des spores issus de contextes archéologiques ou naturels. Les premiers sont des organes de reproduction pour les plantes à graine –soit les gymnospermes et angiospermes— tandis que les spores sont disséminés par les fougères, champignons, algues et mousses. D’une taille très variable mais allant le plus souvent de 20 à 60 µm, ils permettent d’identifier le genre, la famille, et parfois l’espèce végétale.
Les dépôts de pollens « autochtones », causés par la « pluie pollinique », permettent de recomposer une image du couvert végétal ; mais les cours d’eau ainsi que les hommes ou les animaux transportent aussi (intentionnellement ou non) des pollens « allochtones », qu’il est pertinent de distinguer et d’étudier notamment dans les couches archéologiques. En contexte anthropique, on vise donc des zones précises pour proposer des interprétations de pratiques rituelles, artisanales, agricoles ou alimentaires. Au contraire, des prélèvements systématiques seront effectués dans les sédimentations naturelles pour reconstituer de façon fiable le paléoenvironnement.
Ces prélèvements sont faits sur une coupe, ou plutôt par carottage. Des traitements chimiques et la sédimentation (centrifugation) des pollens permettent de les extraire en laboratoire, en éliminant les sédiments. Pour l’enregistrement des données, on procède au séquençage à intervalles réguliers des colonnes sédimentaires : ces séquences permettent ainsi de remonter plusieurs milliers d’années en arrière. Puis, suivant ce séquençage, les pollens sont étudiés au microscope, comptés et identifiés à l’aide d’atlas polliniques et de collections de référence.
L’identification est basée sur la morphologie des pollens : leur taille est mesurée, leur forme est reconnue, et on étudie la paroi, ou « exine », du pollen. Particulièrement résistante, cette enveloppe présente une ornementation de sa surface et des apertures caractéristiques.

Une fois l’enregistrement effectué, la présentation des résultats se fait sous la forme d’un diagramme pollinique (voir figure plus bas). Un des axes du diagramme restitue l’échelonnement des séquences d’enregistrement, donc une évolution chronologique ; il y est précisé (ici, en bas), pour chaque séquence, le type de sédiments dont il s’agit, car il influe sur la conservation des pollens et donc sur la quantité et la qualité des données récupérées. Sur le même axe, mais de l’autre côté du diagramme (ici, en haut), on replace en parallèle les âges géologiques et botaniques, qui constituent un critère d’interprétation des variations dans le couvert végétal. L’autre axe regroupe par familles végétales les différentes espèces identifiées, séparant en deux grands groupes les arbres des herbacées. Selon les époques, chaque espèce est plus ou moins représentée. Le diagramme permet donc d’observer au fil du temps les variations du paléoenvironnement.

 

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Diagramme pollinique synthétique de la tourbière du Flot (Seine-Maritime) ©adlfi.fr - Gallia

 

Un diagramme d’anthropisation peut mettre en évidence les impacts de la présence et des activités humaines sur cet environnement végétal. Présenté de façons diverses (diagramme « miroir », diagramme « société / végétation »…), il met côte à côte ou face à face l’évolution des essences dominantes et la zonation archéologique théorique. On y verra, par exemple, changer les proportions entre les essences arborées, ou croître l’importance des espèces non arborées telles que les céréales. Une interprétation attentive demeure nécessaire : certaines essences délivrent en effet moins de pollen que d’autres, et on distingue difficilement au sein de « types » de pollens. La palynologie est cependant une discipline clef dans l’étude des relations entre l’homme et son milieu.

Un exemple d’étude palynologique en contexte archéologique
K. Deforce, du Flemish Heritage Institute (VIOE), a mené des analyses sur le contenu des latrines du palais des Ducs de Bourgogne, à Bruges (Belgique) (Deforce, 2010). Les latrines permettant une excellente conservation des semences, elles ont livré une grande quantité de matériel palynologique –tant qu’il peut être plus efficace car plus rapide de ne pas élaborer un diagramme pollinique complet, mais de raisonner en termes de présence/absence.
On a trouvé des restes de plantes alimentaires en grand nombre, au premier rang desquelles des céréales. De même origine que les céréales, les adventices sont aussi très présents : ces plantes sauvages qui infestent les champs cultivés ont évolué en imitant la taille des grains blés par mimétisme, au point que certaines sont passées du statut de mauvaise herbe à celui de céréale cultivée, comme le seigle. Cultures d’hiver et cultures d’été viennent chacune avec un cortège différent d’adventices. L’apparence semblable des graines de céréales cultivées et d’adventices oblige les agriculteurs à opérer des tris à la main : pour l’archéologue, un élément intéressant est donc le rapport entre qualité du tri opéré et statut social du consommateur.
D’autres plantes alimentaires ont été identifiées : vigne, pois, groseilles à maquereau, capres et clous de girofles… Le cas de bifora radians illustre bien un des problèmes qui se présentent au palynologue. Il ne s’agit en effet que d’un type de pollen, et on peut donc avoir affaire à de la coriandre, mais aussi à une espèce sauvage proche.
Certaines des semences trouvées dans les latrines dénoncent l’usage de celles-ci : des pollens de certaines espèces ont été répandus sous forme de cendres pour assainir les latrines, tandis que d’autres semences correspondent à l’utilisation de plantes dans un but hygiénique.
Un des éléments les plus intéressants est l’identification de types de pollens exotiques : arbousier, lavande ou chrysanthème. Ces plantes ont quatre caractéristiques communes que l’analyse a mises en évidence : caractéristique géographique d’abord, puisqu’elles sont originaires des régions méditerranéennes occidentales ; par ailleurs il n’y a aucun macroreste botanique, mais seulement des pollens de ces espèces ; ce sont toutes des plantes entomogames (fécondées par des insectes) ; enfin, elles entrent de nos jours dans la composition de miels élaborés au Sud-Ouest de l’Espagne et au Sud du Portugal. L’ensemble suggère ainsi qu’on utilisait des miels ibériques (ou des produits contenant du miel) dans ce palais belges des Ducs de Bourgogne. C’est encore là un indicateur du statut social élevé des habitants du palais –du moins de ceux qui avaient accès à ces latrines.

 

 Bibliographie

Références des exemples cités

Carpologie :

  • Derreumaux, M. et Lepetz, S., 2008, Food supply at two successive military settlements in Arras (France) : an archaeobotanical and archaeozoological approach, in  Feeding the Roman army : the archaeology of supply chains and provisioning networks, S. Stallibrass et R. Thomas éd, Oxbow Books, 52-68.

Phytolithes :

  • Derreumaux, M., Pigière, F., Woueters, W., Van neer, W., 2011, Arlon : une sauce de poissons gauloise dans le vicus d’Arlon, approche archéozoologique et carpologique, in Chronique de l’Archéologie Wallonne, 18, 186-188.

Etude palynologique en contexte :

  • Deforce, K., 2010, Pollen analysis of 15th century cesspits from the palace of the dukes of Burgundy in Bruges (Belgium) : evidence for the use of honey from the western Mediterranean, in Journal of Archaeological Science, 37 (2010), pp. 337-342.

 

Manuels d’archéologie
Les manuels d’archéologie consacrent des chapitres aux études paléo-environnementales, et des sous-chapitres à l’archéobotanique et aux différentes disciplines qu’elle recouvre. La place qui est accordée à celles-ci, l’approche ainsi que les termes qui sont adoptés, peuvent cependant varier de l’un à l’autre. On pourra ainsi consulter :

  • Demoule J.-P., Guide des méthodes de l’archéologie, La Découverte, Paris, 2002 : p. 98 et sqq. « Les cadres de l’interprétation, 2 : l’environnement ».
  • Djindjian F., Méthodes pour l’archéologie, Armand Colin, Paris, 1991 : p. 256 et sqq. pour l’étude des ressources alimentaires (et leurs limites !), p. 301 et sqq. « La reconstitution de l’environnement et du climat ».
  • Jockey Ph., L’archéologie, Belin, Paris, 1999 : p. 297 et sqq. « Le paléo-environnement ».

 

Etudes paléo-environnementales

  • Bourquin-Mignot C., Brochier J.-E., Chabal L. (dir.), La botanique, Errance, coll. « Archéologiques », Paris, 1999.
  • Cubizolle H., Paléo-environnement, Armand Colin, coll. « U - Géographie », Paris, 2009.

 

Palynologie  

  • Faegri K., Iversen J., (4ème éd. Faegri K., Kaland P. E., Krzywinski K.), Textbook of Pollen Analysis, John Wiley & Sons, Chichester, 1989
  • Pons A., Le pollen, P.U.F. coll. « Que Sais-Je ? » n° 783, Paris, 1970
  • Renault-Mikovsky J., Petzold M., Spores et pollen, La Duraulié, Cabriés, 1989

 

Pour aller plus loin : publications d’analyses archéométriques
Les études paléoenvironnementales rentrant dans la catégorie des « sciences annexes » de l’archéologie, les rapports de fouille et autres monographies présentent, à côté des analyses menées sur d’autres matériaux, les résultats que l’on peut tirer de l’analyse des spores et pollens, graines et fruits, ou charbons.
On trouve par ailleurs des publications centrées sur l’archéométrie et les disciplines paléoenvironnementales, qu’il s’agisse de synthèses ponctuelles ou de publications régulières, comme notamment celles du G.M.P.C.A. (Groupe des Méthodes Pluridisciplinaires Contribuant à l’Archéologie) :

  • La revue ARCHEOSCIENCES – Revue d’Archéométrie, éditée annuellement par les P.U. Rennes (depuis 2006 ; par les P.E.A.O. de 1977 à 2005).
  • Les actes du Colloque d’Archéométrie, organisé par le G.M.P.C.A. tous les deux ans depuis 1977.

 


Joachim Mion
3éme année, 2010