Starchy food residue on a potsherd from a late Holocene hunter-gatherer site in Argentine Patagonia: towards the visibility of wild underground storage organs

Abstract

The aim of this paper is to present recent advances in the microbotanical analyses of an organic residue on a potsherd from a late Holocene hunter-gatherer site in Argentine Patagonia, which is the first evidence of this kind for the processing of starchy food. Standard methods were carried out for starch grain recovery and morphometric analysis, care being taken in the prevention of cross-contamination and evaluation of post-depositional factors. Diagnostic features of the ancient starch grains recovered were compared against those from a list, available in the bibliography, of plants potentially processed in pottery, but no match was found. An anatomical and starch grain reference collection was established with three of the most frequently consumed traditional wild underground storage organs (USOs) of Patagonia, Alstroemeria aurea Graham, Tropaeolum porifolium Cav. and Diposis patagonica Skottsb., in order to compare these against the archaeobotanical record. We suggest that T. aff. porifolium (and probably also A. aff. aurea) were processed in the pot from which the sherd came, and discuss these results in terms of a better understanding of the role of wild USOs in subsistence and the possible cooking methods used in hunter-gatherer societies in Argentine Patagonia.

This is a preview of subscription content, access via your institution.

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 6

References

  1. Ancibor E (1988–1990) Identificación anatómica de restos vegetales. In: Fernández CJ (ed) La cueva de Haichol: Arqueología de los pinares cordilleranos del Neuquén. Anales de Arqueología y Etnología 43–45. Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, pp 361–372

  2. Andersson L, Andersson S (2000) A molecular phylogeny of Tropaeolaceae and its systematic implications. Taxon 49:721–736

    Google Scholar 

  3. AOAC (1990) Official methods of analysis, 15th edn. Association of Official Analytical Chemists, Washington DC

    Google Scholar 

  4. Arrigoni G (2002) Estudio de un macrovestigio vegetal rescatado en la matriz arqueológica del Alero del Sendero de Interpretación (Parque Nacional Los Alerces, Prov. de Chubut). In: Pérez de Micou C (ed) Plantas y cazadores en Patagonia. Universidad de Buenos Aires, Facultad de Filosofía y Letras, Buenos Aires, pp 105–113

  5. Babot MP (2003) Starch damage as an indicator of food processing. In: Hart DM, Wallis LA (ed) Phytolith and starch research in the Australian-Pacific-Asian regions: the state of the art. Terra australis 19. Pandanus Books, Research School of Pacific and Asian Studies at the ANU, Canberra, pp 69–81

  6. Babot MP (2007) Granos de almidón en contextos arqueológicos: posibilidades y perspectivas a partir de casos del Noroeste argentino. In: Marconetto MB, Babot MP, Oliszewski N (eds) Paleoetnobotánica del Cono Sur: estudios de casos y propuestas metodológicas. Centro Editorial de la Facultad de Filosofía y Humanidades, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, pp 95–125

  7. Barton H, Torrence R (2015) Cooking up recipes for ancient starch: assessing current methodologies and looking to the future. J Archaeol Sci 56:194–201

    Google Scholar 

  8. Beck W, Torrence R (2006) Starch pathways. In: Torrence R, Barton H (eds) Ancient starch research, Left Coast Press, Walnut Creek, Cal pp 53–74

  9. Berihuete Azorín M, Arranz Otaegui A, López-Dóriga IL (2018) Estructuras vegetales subterráneas de almacenamiento en la Península Ibérica. Estado de la cuestión y perspectivas de futuro. Cadernos do GEEvH 7:1–25

    Google Scholar 

  10. Bulacio E, Ponessa G (2012) Morfología y anatomía de órganos vegetativos de Tropaeolum tuberosum spp. silvestre (Tropaeolaceae). Lilloa 49:3–16

    Google Scholar 

  11. Bulacio E, Mercado M, Ponessa G (2013) Morfología y anatomía de órganos vegetativos de Tropaeolum capillare (Tropaeolaceae). Lilloa 50:50–57

    Google Scholar 

  12. Bulacio E, Mercado M, Ponessa G (2017) Morfología y anatomía de órganos vegetativos de Tropaeolum incisum (Tropaeolaceae). Lilloa 54:110–122

    Google Scholar 

  13. Cabrera A (1971) Regiones fitogeográficas Argentinas. Bol Soc Argent Bot 14:1–42

    Google Scholar 

  14. Capparelli A, Prates L (2015) Explotación de frutos de algarrobo (Prosopis sp.) por grupos cazadores recolectores del noreste de Patagonia. Chungara 47:549–563

    Google Scholar 

  15. Cassiodoro G, Tessone A (2014) Análisis radiocarbónico y de isótopos estables en residuos cerámicos del centro-oeste de Santa Cruz (Patagonia). Relaciones Soc Argent Antropol 39:293–299

    Google Scholar 

  16. Ciampagna ML (2015) Estudio de la interacción entre grupos cazadores recolectores de Patagonia y las plantas silvestres: el caso de la Costa Norte de Santa Cruz durante el Holoceno medio y tardío. PhD Thesis, Universidad Nacional de La Plata. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/45420. Accessed 28 Nov 2019

  17. Ciampagna ML, Capparelli A (2012) Historia del uso de las plantas por parte de las poblaciones que habitaron la Patagonia continental Argentina. Cazadores Recolectores del Cono Sur Rev Arqueol 6:45–75

    Google Scholar 

  18. Coil J, Korstanje MA, Archera S, Hastorf C (2003) Laboratory goals and considerations for multiple microfossil extraction in archaeology. J Archaeol Sci 30:991–1,008

  19. Copeland L, Hardy K (2018) Archaeological starch. Agronomy 8:4. https://doi.org/10.3390/agronomy8010004

    Article  Google Scholar 

  20. Correa Z, Zuñiga A, Garfias C, Bello-Pérez LA (2013) Isolation and characterization of Alstroemeria Hookeri ssp. Hookeri starch in comparison with potato starch. Starch/Stärke 65:991–998

    Google Scholar 

  21. Cortella AR, Pochettino ML (1994) Starch grains analysis as a microscopic diagnostic feature in the identification of plant material. Econ Bot 48:171–181

    Google Scholar 

  22. Cortella AR, Pochettino ML (1995) Comparative morphology of starch of the three Andean tubers. Starch/Stärke 47:455–461

    Google Scholar 

  23. Crowther A (2005) Starch residues on undecorated Lapita pottery from Anir, New Ireland. Archaeol Oceania 40:62–66

    Google Scholar 

  24. Crowther A (2012) The differential survival of native starch during cooking and implications for archaeological analyses: a review. Archaeol Anthropol Sci 4:221–235

    Google Scholar 

  25. D’Ambrogio de Argüeso A (1986) Manual de técnicas en histología vegetal. Ed. Hemisferio Sur, Buenos Aires

  26. De Fina AL, Ravello A (1973) Climatologia y fenología agrícolas. Editorial Universitaria de Buenos Aires, Buenos Aires

    Google Scholar 

  27. De Porras E (2010) Dinámica de la vegetación de la Meseta Central de Santa Cruz durante los últimos 11.000 años: forzantes bióticos y abióticos. Doctoral Thesis, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Nacional de Mar del Plata, Mar del Plata

  28. Deur D, Turner NJ (2005) Keeping it living: traditions of plant use and cultivation on the northwest coast of North America. University of Washington Press, Seattle

    Google Scholar 

  29. Garralla S, Bulacio E (2011) El polen de las especies argentinas de Tropaeolum (Tropaeolaceae). Darwiniana 49:119–130

    Google Scholar 

  30. Gómez Otero J (2006) Dieta, uso del espacio y evolución en poblaciones cazadoras recolectoras de la costa centro septentrional de Patagonia durante el Holoceno Medio y Tardío. Doctoral Thesis, Facultad de Filosofía y Letras UBA. http://repositorio.filo.uba.ar/handle/filodigital/1274. Accessed 28 Nov 2019

  31. Gómez Otero J, Constenla D, Schuster V (2014) Análisis de isótopos estables de carbón y nitrógeno y cromatografía gaseosa en cerámica arqueológica del Nordeste de la Provincia de Chubut (Patagonia Argentina). Arqueología 20:263–284

    Google Scholar 

  32. Gott B, Barton H, Samuel D, Torrence R (2006) Biology of starch. In: Torrence R, Barton H (eds) Ancient starch research. Left Coast Press, Walnut Creek, pp 35–46

    Google Scholar 

  33. Hammond H (2015) Sitios concheros en la costa norte de Santa Cruz: su estructura arqueológica y variabilidad espacial en cazadores recolectores Patagónicos. Doctoral Thesis, Facultad de Ciencias Naturales y Museo, Universidad Nacional de La Plata, Argentina. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/96681. Accessed 28 Nov 2019

  34. Hardy K, Buckley S, Copeland L (2018) Pleistocene dental calculus: recovering information on Paleolithic food items, medicines, paleoenvironment and microbes. Evol Anthropol 27:234–246

    Google Scholar 

  35. Hather JG (1993) An archaeobotanical guide to root and tuber identification, vol 1, Europe and South West Asia. (Oxbow Monograph 28) Oxbow Books, Oxford

  36. Hather JG (2000) Archaeological parenchyma, 1st edn. Routledge, New York

    Google Scholar 

  37. Henry A, Hudson H, Piperno DR (2009) Changes in starch grain morphologies from cooking. J Archaeol Sci 36:915–922

    Google Scholar 

  38. ICSN (2011) The International Code for Starch Nomenclature. http://fossilfarm.org/ICSN/Code.html. Accessed 26 Nov 2019

  39. Kovárník J, Benes J (2018) Microscopic analysis of starch grains and its applications in the archaeology of the Stone Age. Interdiscip Archaeol 9:83–93

    Google Scholar 

  40. Laden G, Wranghan R (2005) The rise of hominids as an adaptive shift in fallback foods: plant underground storage organs (USOs) and australopith origins. J Hum Evol 49:482–498

    Google Scholar 

  41. Ladio A (2006) Uso y conservación de plantas silvestres con órganos subterráneos alimenticias en comunidades Mapuche de la estepa patagónica de la Argentina. In: de Albuquerque UP, de Fátima CC, de Almeida BR (eds) Tópicos em conservação e etnobotánica de plantas alimenticias comestíveis. Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, pp 51–72

    Google Scholar 

  42. Lema V, Della Negra C, Bernal V (2012) Explotación de recursos vegetales silvestres y domesticados en Neuquén: implicancias del hallazgo de restos de maíz y algarrobo en artefactos de molienda del Holoceno tardío. Magallania 40:229–249

    Google Scholar 

  43. Llano C, Barberena R (2019) Arqueobotánica de Cueva Huenul 1 (Neuquén, Argentina): selección y procesamiento de especies vegetales. Intersecc Antropol 20:211–223

    Google Scholar 

  44. Llano C, De Porras ME, Barberena R, Timpson A, Beltrame MO, Marsh EJ (2020) Human resilience to Holocene climate changes inferred from rodents middens in drylands of northwestern Patagonia (Argentina). Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol 557:109894. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109894

    Article  Google Scholar 

  45. Loy TH (1994) Methods in the analysis of starch residues on prehistorical stone tools. In: Hather JG (ed) Tropical archaeobotany: applications and new developments. Routledge, London, pp 86–114

    Google Scholar 

  46. Marlowe FW, Berbesque JC (2009) Tubers as fallback foods and their impact on Hadza hunter-gatherers. Am J Phys Anthropol 140:751–758

    Google Scholar 

  47. Martínez Crovetto R (1982) Breve panorama de las plantas utilizadas por los indios de Patagonia y Tierra del Fuego. Suplemento Antropológico 17:61–97

    Google Scholar 

  48. Melchiorre P (1985) Identificación de tubérculos andinos (Oxalis tuberosa, Ullucus tuberosus y Tropaeolum tuberosum) mediante caracteres anatómicos y exomorfológicos. Rev Fac Agron 6:141–153

    Google Scholar 

  49. Mercader J, Abtosway M, Baquedano E et al (2017) Starch contamination landscapes in field archaeology: Olduvai Gorge, Tanzania. Boreas 46:918–934

    Google Scholar 

  50. Mercader J, Akeju T, Brown M et al (2018) Exaggerated expectations in ancient starch research and the need for new taphonomic and authenticity criteria. FACETS 3:777–798

    Google Scholar 

  51. Messner TC, Schindler B (2010) Plant processing strategies and their affect upon starch grain survival when rendering Peltandra virgnica (L.) Kunth. Araceae edible J Archaeol Sci 37:328–336

    Google Scholar 

  52. Metcalfe CR, Chalk L (1965) Anatomy of the Dicotyledons. Oxford University Press, London

    Google Scholar 

  53. Molares S, Ladio A (2012) Plantas aromáticas con órganos subterráneos de importancia cultural en la Patagonia Argentina; una aproximación a sus usos desde la etnobotánica, la percepción sensorial y la anatomía. Darwiniana 50:7–24

    Google Scholar 

  54. Muñoz-Schick M, Moreira-Muñoz A (2013) Consideraciones taxonómicas y de distribución geográfica de especies chilenas del género Tropaeolum L.: T. reicheanum Bucheanu ex Reiche, T. looseri Sparre; T. leptophyllum G. Don y T. myriphyllum (Poepp. & Endl). Sparre Gayana Bot 70:344–356

    Google Scholar 

  55. Musaubach MG, Plos A, Babot MP (2013) Differentiation of archaeological maize (Zea mays L.) from native wild grasses based on starch grain morphology. Cases from the Central Pampas of Argentina. J Archaeol Sci 40:1,186–1,193

  56. Ochoa J, Ladio AH (2011) Pasado y Presente del uso de plantas silvestres con órganos de almacenamiento subterráneos combustibles en la Patagonia. Bonplandia 20:265–280

    Google Scholar 

  57. Ochoa J, Ladio A (2015) Current use of wild plant with edible underground storage organs in a rural population of Patagonia: between traditional and change. J Ethnobiol Ethnomed 11:70

    Google Scholar 

  58. Oliva G, González L, Rial P (2001) El ambiente en la Patagonia austral. In: Borrelli P, Oliva G (eds) Ganadería ovina sustentable en la Patagonia Austral. INTA, Río Gallegos, pp 17–80

    Google Scholar 

  59. Pagán Jiménez JR (2015) Almidones: guía de material comparativo moderno del Ecuador para los estudios paleoetnobotánicos en el neotrópico. Aspha Ediciones, Buenos Aires

    Google Scholar 

  60. Pérez A, Erra G (2011) Identificación de maíz en vasijas recuperadas de la Patagonia Noroccidental Argentina. Magallania 39:309–316

    Google Scholar 

  61. Pérez de Micou C (1994) La etnohistoria en los estudios Paleoetnobotánicos de Cazadores Recolectores. Presentación de un caso. Cuadernos del Instituto Nacional de Antropología y del Pensamiento Latinoamericano 15:225–235

    Google Scholar 

  62. Pérez de Micou C, Bellelli C, Aschero C (1992) Vestigios minerales y vegetales en la determinación del territorio de explotación de un sitio. In: Lanata JL, Borrero LA (eds) Análisis espacial en la Arqueología Patagónica. Búsqueda de Ayllu, Buenos Aires, pp 53–82

    Google Scholar 

  63. Politis G, Martínez G, Bonomo M (2001) Alfarería temprana en sitios cazadores recolectores de la región Pampeana (Argentina). Lat Am Antiq 12:167–181

    Google Scholar 

  64. Prates L, Politis GG, Pérez IS (2020) Rapid radiation of humans in South America after the last glacial maximum: a radiocarbon based study. PLoS One 15:e0236023. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0236023

    Article  Google Scholar 

  65. Prates L, Vitores M, Bucci P (2016) La cocina indígena en Patagonia continental. Desde la Patagonia difundiendo saberes 13:16–22

    Google Scholar 

  66. Rapoport EH, Ladio AH, Sanz E (1999) Plantas nativas comestibles de la Patagonia andina argentino-chilena, parte I Departamento de Ecología. Centro Regional Universitario Bariloche, Bariloche

    Google Scholar 

  67. Rapoport EH, Ladio AH, Sanz EH (2003) Plantas nativas comestibles de la Patagonia andina argentino-chilena, parte II Departamento de Ecología. Centro Regional Universitario Bariloche, Bariloche

    Google Scholar 

  68. Reichert ET (1913) The differentiation and specificity of starches in relation to genera, species, etc. Carnegie Institution of Washington, Washington

    Google Scholar 

  69. Roumec A, Zubimendi MA, Ciampagna ML (2020) Estudio de la cerámica de costa norte de Santa Cruz: análisis iniciales de distribución y caracterización tecnomorfológica. In: Schuster V, Pérez AE (eds) Cerámica arqueológica de la Patagonia y la Araucanía. Fundación de Historia Natural Félix de Azara, Buenos Aires, pp 17–34

    Google Scholar 

  70. Samuel D (2006) Modified starch. In: Torrence R, Barton H (eds) Ancient starch research. Left Coast Press, Walnut Creek, pp 205–216

    Google Scholar 

  71. Sanso AM (1996) El género Alstroemeria (Alstroemeriaceae) en Argentina. Darwiniana 34:349–382

    Google Scholar 

  72. Sanso AM, Aagesen L, Xifreda CC (2014) Foliar anatomy and micromorphology of Southern South American Alstroemeriaceae: alstroemerieae, and its implications in Alstroemeria. Nordic J Bot 32:731–743. https://doi.org/10.1111/njb.00470

    Article  Google Scholar 

  73. Schuster V (2014) La organización tecnológica de la cerámica de cazadores recolectores, costa norte de la Provincia del Chubut (Patagonia Argentina). Relaciones Soc Argent Antropol 39:203–231

    Google Scholar 

  74. SIB (Sistema de Información de Biodiversidad, Administración Parques Nacionales) (2002) https://sib.gob.ar/citas_parque_sp.php?jurisdiccion=APN&idparque=BP&spid=43616. Accessed 26 Nov 2019

  75. Singels E (2013) Underground storage organs of plants as food source for Pleistocene hunter-gatherers in the southern cape. Dissertation, Faculty of Agricultural Sciences, Conservation Ecology at Stellenbosch University, South Africa

  76. Stoessel L, Martínez G, Constela D (2015) Análisis preliminar de ácidos grasos recuperados de cerámicas arqueológicas del curso inferior del río colorado (Norpatagonia oriental): Aportes para la Subsistencia de grupos cazadores-reclectores. Magallania 23:231–249

    Google Scholar 

  77. Torrence R (2006) Description, classification and identification. In: Torrence R, Barton H (eds) Ancient starch research. Left Coast Press, Walnut Creek, pp 115–143

    Google Scholar 

  78. Torrence R, Barton H (2006) Ancient starch research. Left Coast Press, Walnut Creek

    Google Scholar 

  79. Ugent D (1994) Chemosystematics in archaeology: a preliminary study of the use of chromatography and spectrophotometry in the identification of four prehistoric root crop species from the desert coast of Peru. In: Hather JG (ed) Tropical archaeobotany: applications and new developments. Routledge, London, pp 215–236

    Google Scholar 

  80. Wadley L, Backwell L, d’Errico F, Sievers C (2020) Cooked starchy rizhomes in Africa 170 thousand years ago. Science 367:87–91

    Google Scholar 

  81. Watson JM, Flores AR (2010) Tropaeolum section Chilensia: an overview. Bot Mag 27:197–234

    Google Scholar 

  82. Weigandt M, Lozada M, Ladio A, Bobis G (2003) Diposis patagonica (Umbelliferae): una especie nativa comestible olvidada. Dissertation, XXIX Jornadas Argentinas de Botánica-XV Reunión Anual de la Sociedad Botánica de Chile

  83. Wollstonecroft MM, Ellis PR, Hillman GC, Fuller DQ (2008) Advances in plant food processing in the Near Eastern Epipalaeolithic and implications for improved edibility and nutrient bioaccessibility: an experimental assessment of Bolboschoenus maritimus (L.) Palla (sea club-rush). Veget Hist Archaeobot 17:19–27. https://doi.org/10.1007/s00334-008-0162-x

    Article  Google Scholar 

  84. Zarrillo S, Pearsall DM, Raymond JS, Tisdale MA, Quon DJ (2008) Directly dated starch residues document early formative maize (Zea mays L.) in tropical Ecuador. Proc Natl Acad Sci USA 105:5,006–5,011

  85. Zubimendi MA, Ambrústolo P (2016) Estudio comparativo de abrigos rocosos en la costa norte de Santa Cruz (Patagonia). Comechingonia 20:253–276

    Google Scholar 

  86. Zubimendi MA, Ambrústolo P (2017) Estudios de arqueología distribucional en Monte Loayza (Costa norte de Santa Cruz, Patagonia. Arqueología 23:99–124

    Google Scholar 

  87. Zubimendi MA, Ambrústolo P, Beretta M, Mazzitelli L, Hammond H, Zilio L, Ciampagna ML, Trola V, Plischuck M, Castro A (2011) Sitio Cueva del Negro: un caso de aprovechamiento intensivo de los recursos marinos en la costa norte de Santa Cruz (Patagonia Argentina). Revista de Estudios Marítimos y Sociales 4:51–59

    Google Scholar 

  88. Zubimendi MA, Ambrústolo P, Zilio L, Castro A (2015) Continuity and discontinuity in the human use of the north coast of Santa Cruz (Patagonia Argentina) through its radiocarbon record. Quat Int 356:127–146

    Google Scholar 

  89. Zuloaga F, Morrone O (1999) Catálogo de las plantas vasculares de la República Argentina, vol 2. (Monographs in systematic botany from the Missouri Botanical Garden 74) Missouri Botanical Garden, St. Louis. http://www.darwin.edu.ar/Proyectos/FloraArgentina/fa.htm

Download references

Acknowledgements

We thank CONICET (PIP 0319), ANPCyT (PICT 2015-2040) and UNLP (N866) for financial support to Aylen Capparelli. Also Mariana Weigandt, who carried out the initial anatomical descriptions of Diposis patagonica; Santiago Martínez, for his assistance to Aylen Capparelli in developing the technique of paraffin inclusion; Diego Gobbo for the assistance with the image quality; Diego Massone and Angela Martucci for their help with the moisture content measures. We thank also the anonymous referees for their comments towards improving the first version of this paper.

Author information

Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Aylen Capparelli.

Additional information

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Communicated by G. Fiorentino.

Supplementary Information

Below is the link to the electronic supplementary material.

Supplementary file1 (DOCX 41 KB)

Rights and permissions

Reprints and Permissions

About this article

Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Ciampagna, M.L., Molares, S., Ladio, A.H. et al. Starchy food residue on a potsherd from a late Holocene hunter-gatherer site in Argentine Patagonia: towards the visibility of wild underground storage organs. Veget Hist Archaeobot 30, 89–105 (2021). https://doi.org/10.1007/s00334-020-00818-7

Download citation

Keywords

  • Patagonian archaeobotany
  • Pottery
  • Microbotanical studies
  • Tropaeolum
  • Diposis
  • Alstroemeria
  • Starch grains