Grupa badawcza - Laboratorium Izotopów Stabilnych

Menadżer: dr Beata Gebus-Czupyt

Instytut Nauk Geologicznych PAN

Ośrodek Badawczy w Warszawie

ul. Twarda 51/55, 00-818 Warszawa

tel. (48) 22 6978-714

e-mail:b.gebus@twarda.pan.pl 

Zespół:

dr Beata Gebus-Czupyt - adiunkt, email b.gebus@twarda.pan.pl

dr hab. Maciej T Krajcarz - profesor Instytutu, email mkrajcarz@twarda.pan.pl

mgr Magdalena Radzikowska - ekspert ds. geochemii izotopów, email radzikowska@twarda.pan.pl

lic. Joanna Hryciuk - technik, email j.hryciuk@twarda.pan.pl

dr Beata Gebus-Czupyt

dr  Beata Gebus‑Czupyt - asystent

Instytut Nauk Geologicznych PAN

Ośrodek Badawczy w Warszawie

ul. Twarda 51/55, 00-818 Warszawa

tel. (48) 22 6978-714

e-mail: b.gebus@twarda.pan.pl

Pełnione funkcje:

• Menadżer Laboratorium Izotopów Stabilnych

Zainteresowania badawcze

Zastosowanie metod izotopowych w badaniach środowiskowych, w szczególności:

• badania procesów zachodzących z udziałem pierwiastków biogennych, głównie związków azotu i fosforu, śledzenia tempa tych procesów w różnych rezerwuarach z wykorzystaniem danych chemicznych i izotopowych;
• wykorzystanie metod izotopowych do określenia pochodzenia źródeł zanieczyszczeń wód podziemnych i powierzchniowych, w szczególności wód o zagrożonych eutrofizacją antropogeniczną.

dr hab. Maciej T. Krajcarz

dr hab. Maciej T. Krajcarz - profesor instytutu

Instytut Nauk Geologicznych PAN

Ośrodek Badawczy w Warszawie

ul. Twarda 51/55, 00-818 Warszawa

tel. (48) 22 6978-989

e-mail:mkrajcarz@twarda.pan.pl

strona www:http://www.ing.pan.pl/pracownicy/maciej-krajcarz

Pełnione funkcje:

• Koordynator naukowy Laboratorium Izotopów Stabilnych

Zainteresowania badawcze

Dr hab. Maciej T. Krajcarz uzyskał stopień doktora nauk o ziemi na Wydziale Geologii Uniwersytetu Warszawskiego w 2010 r., a doktora habilitowanego w 2018 r. w Instytucie Nauk Geologicznych PAN, gdzie jest obecnie zatrudniony. Specjalizuje się w geologii czwartorzędu i prowadzi badania nad osadami górnego plejstocenu i holocenu, przede wszystkim przyotworowymi okruchowymi facjami osadów jaskiniowych, oraz zachowanymi w nich szczątkami kostnymi. Stosuje metody geochemiczne, takie jak analiza stabilnych izotopów i pierwiastków śladowych w kościach kopalnych, uzupełnione metodami sedymentologicznymi (analiza mikromorfologiczna), aby śledzić zależności paleoekologiczne i procesy tafonomiczne. Bierze udział w interdyscyplinarnych badaniach stanowisk archeologicznych w Polsce i w Azji środkowej.

Paleoekologia izotopowa ssaków czwartorzędowych

Grupa dr hab. Macieja Krajcarza prowadzi badania paleoekologii i paleośrodowiska dawnych zwierząt i ludzi z wykorzystaniem analiz izotopów stabilnych C, O, N i S.

Współczynnik wzbogacenia troficznego

W paleoekologii izotopowej istotnym zagadnieniem jest przesunięcie izotopowe pomiędzy piętrami troficznymi, tzw. TEF (Trophic Enrichment Factor - współczynnik wzbogacenia troficznego). Wartość ta mówi o różnicy między składem izotopowym danego organizmu i jego pożywienia. Znajomość tej wartości jest kluczowa dla modelowania zależności troficznych pomiędzy różnymi gatunkami, zarówno w ekologii współczesnych zwierząt, jak i w paleoekologii. Dr hab. Maciej Krajcarz i jego współpracownicy (prof. Hervé Bocherens, dr Magdalena Krajcarz i dr Dorothée Drucker) przeprowadzili badania nad współczynnikiem wzbogacenia troficznego węgla, azotu i siarki (Δ¹³C, Δ¹⁵N i Δ³⁴S) pomiędzy kolagenem kostnym drapieżnika i jego ofiar. Materiałem badawczym była unikalna kolekcja subfosylnych kości lisów (Vulpes vulpes) i zgromadzonych przez nie kości ich ofiar, zdeponowanych w podziemnych korytarzach opuszczonej kopalni. Wartość TEF była wielokrotnie oznaczana w warunkach laboratoryjnych, ale nasze badania stanowią unikalny przykład oznaczenia TEF w dziko żyjącej populacji i kolagenie kostnym, który jako jedna z nielicznych tkanek zachowuje się w stanie kopalnym. Wyniki są przedstawione w dwóch publikacjach:

• Krajcarz M.T., Krajcarz M., Drucker D.G., Bocherens H. 2019. Prey-to-fox isotopic enrichment of ³⁴S in bone collagen: Implications for palaeoecological studies. Rapid Communications in Mass Spectrometry 33: 1311-1317, doi: 10.1002/rcm.8471.
• Krajcarz M.T., Krajcarz M., Bocherens H. 2018. Collagen-to-collagen prey-predator isotopic enrichment (Δ¹³C, Δ¹⁵N) in terrestrial mammals – a case study of a subfossil red fox den. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 490: 563-570, doi: 10.1016/j.palaeo.2017.11.044.

Paleoekologia niedźwiedzia jaskiniowego

Niedźwiedź jaskiniowy (Ursus spelaeus sensu lato, Rosenmüller, 1794) to najbardziej rozpowszechniony gatunek wśród znalezisk plejstoceńskiej megafauny w Europie. Moja grupa prowadziła badania izotopowe (δ¹⁸O, δ¹³C), wsparte analizami taksonomicznymi i sezonu śmierci, na zębach niedźwiedzi pochodzących z osadów Jaskini Biśnik. Odkryliśmy, że w linii ewolucyjnej U. deningeri → U. spelaeus zaznaczała się stopniowa utrata specjalizacji pokarmowej i rozszerzenie przestrzeni życiowej na chłodniejsze obszary. Zarazem niedźwiedź brunatny U. arctos nie uległ wyraźnym zmianom i przez cały badany okres wykazywał wartości izotopowe zbliżone do U. deningeri. Jest to przesłanka wskazująca na konkurencję ekologiczną między tymi dwiema liniami filogenetycznymi. Wynii zaprezentowano w dwóch publikacjach:

• Krajcarz M.T., Krajcarz M. 2014. The 200,000 year long record of stable isotopes (δ¹⁸O, δ¹³C) of cave bear (Ursus spelaeus) teeth from one site – Biśnik Cave, Poland. Quaternary International 339-340: 119-130, doi: 10.1016/j.quaint.2013.07.022.
• Krajcarz M.T., Krajcarz M., Marciszak A. 2014. Paleoecology of bears from MIS 8 – MIS 3 deposits of Biśnik Cave based on stable isotopes (δ¹³C, δ¹⁸O) and dental cementum analyses. Quaternary International 326-327: 114-124, doi: 10.1016/j.quaint.2013.10.067.

We współpracy z szerokim gronem specjalistów od paleoekologii izotopowej i paleontologii niedźwiedzi prześledziliśmy stopień i charakter zróżnicowania geograficznego sygnału izotopowego w kolagenie kostnym u niedźwiedzi jaskiniowych w okresie 60 000 - 30 000 BP na kontynencie europejskim. Analiza statystyczna jednoznacznie ujawniła podobieństwo niedźwiedzi jaskiniowych ze wszystkich badanych stanowisk środkowoeuropejskich do niedźwiedzi zachodnioeuropejskich i alpejskich, a także niektórych południowoeuropejskich i kaukaskich. Co interesujące, stwierdzono wyraźną odrębność populacji rumuńskich. Odkryliśmy wyraźną zależność między wartościami δ¹⁵N i wysokością n.p.m., zgodną z trendem znanym u roślin i obserwowanym u zwierząt hodowlanych. Brak analogicznej zależności dla wartości δ¹³C wskazuje, że poszczególne populacje zasiedlały odmienne ekosystemy. Przypuszczamy, że niedźwiedzie alpejskie żyły w warunkach leśnych, w odróżnieniu od niedźwiedzi nizinnych, które zamieszkiwały ekosystemy leśno-stepowe. Wyniki prezentuje publikacja:

• Krajcarz M., Pacher M., Krajcarz M.T., Laughlan L., Rabeder G., Sabol M., Wojtal P., Bocherens H. 2016. Isotopic variability of cave bears (δ¹⁵N, δ¹³C) across Europe during MIS 3. Quaternary Science Reviews 131: 51-72, doi: 10.1016/j.quascirev.2015.10.028.

Wybrane publikacje

Dr. Maciej Tomasz Krajcarz, PhD

(for full publication list please see the website http://www.ing.pan.pl/pracownicy/maciej-krajcarz)

2020

• Dąbrowski P., Kulus M., Grzelak J., Radzikowska M., Oziembłowski M., Domagała Z., Krajcarz M.T. 2020. Assessing weaning stress – relations between enamel hypoplasia, δ¹⁸O and δ¹³C values in human teeth obtained from early modern cemeteries in Wroclaw, Poland. Annals of Anatomy - Anatomischer Anzeiger 232: 151546, doi: 10.1016/j.aanat.2020.151546
• Kolobova K.A., Roberts R.G., Chabai V.P., Jacobs Z., Krajcarz M.T., Shalagina A.V., Krivoshapkin A.I., Li B., Uthmeier T., Markin S.V., Morley M.W., O’Gorman K., Rudaya N.A., Talamo S., Viola B., Derevianko A.P. 2020. Archaeological evidence for two separate dispersals of Neanderthals into southern Siberia. PNAS 117 (6): 2879-2885, doi: 10.1073/pnas.1918047117.

• Krajcarz M., Krajcarz M.T., Baca M., Baumann C., Van Neer W., Popović D.,  Sudoł-Procyk M., Wach B., Wilczyński J., Wojenka M., Bocherens H. 2020. Ancestors of domestic cats in Neolithic Central Europe: Isotopic evidence of a synanthropic diet. PNAS (Latest Issues, online 13.07.2020), doi: 10.1073/pnas.1918884117.

• Krajcarz M.T., Szymanek M., Krajcarz M., Pereswiet-Soltan A., Alexandrowicz W.P., Sudoł-Procyk M. 2020. Shelter in Smoleń III – A unique example of stratified Holocene clastic cave sediments in Central Europe, a lithostratigraphic stratotype and a record of regional paleoecology. PLoS ONE 15 (2): e0228546, doi: 10.1371/journal.pone.0228546.

• Krivoshapkin A., Viola B., Chargynov T., Krajcarz M.T., Krajcarz M., Fedorowicz S., Shnaider S., Kolobova K. 2020. Middle Paleolithic variability in Central Asia: Lithic assemblage of Sel’Ungur cave. Quaternary International 535: 88-103, doi: 10.1016/j.quaint.2018.09.051.

• Wilczyński J., Krajcarz M.T., Moskal-del Hoyo M., Alexandrowicz W.P., Miękina B., Pereswiet-Soltan A., Wertz K., Lipecki G., Marciszak A., Lõugas L., Gradziński M., Szczepanek A., Zastawny A., Wojenka M. 2020. Late Glacial and Holocene paleoecology and paleoenvironmental changes in the northern Carpathians foreland: the Żarska Cave (southern Poland) case study. The Holocene (online 12.02.2020), doi: 10.1177/0959683620902220.

2019

• Gretzinger J., Molak M., Reiter E., Pfrengle S., Urban C., Neukamm J., Blant M., Conard N., Cupillard C., Dimitrijević V., Drucker D., Hofman-Kamińska E., Kowalczyk R., Krajcarz M.T., Krajcarz M., Münzel S.C., Peresani M., Romandini M., Rufí I., Soler J., Terlato G., Krause J., Bocherens H. 2019. Large-scale mitogenomic analysis of the phylogeography of the Late Pleistocene cave bear. Scientific Reports 9: 10700, doi: 10.1038/s41598-019-47073-z.             
• Kot M., Gryczewska N., Berto C., Wojenka M., Szeliga M., Jaskulska E., Fetner R., Krajcarz M., Wertz K., Zarzecka-Szubińska K., Krajcarz M.T., Moskal-del Hoyo M., Leloch M., Jakubczak M. 2019. Thirteen cave sites: settlement patterns in Sąspów Valley, Polish Jura. Antiquity 93 (371): e30, doi: 10.15184/aqy.2019.155.
• Krajcarz M., Krajcarz M.T. 2019. Post-depositional bone destruction in cave sediments: a micromorphological study of the MIS 5a-d cave bear strata of Biśnik Cave, Poland. Journal of Quaternary Science 34 (2): 138-152, doi: 10.1002/jqs.3087.  
• Krajcarz M.T. 2019. Alteration of the metal content in animal bones after 2.5-year experimental exposure to sediments. Archaeological and Anthropological Sciences 11 (1): 361–372, doi: 10.1007/s12520-017-0533-2.
• Krajcarz M.T., Krajcarz M., Drucker D.G., Bocherens H. 2019. Prey-to-fox isotopic enrichment of ³⁴S in bone collagen: Implications for palaeoecological studies. Rapid Communications in Mass Spectrometry 33: 1311-1317, doi: 10.1002/rcm.8471.

2018

• Baca M., Popović D., Panagiotopoulou H., Marciszak A., Krajcarz M., Krajcarz M.T., Makowiecki D., Węgleński P., Nadachowski A. 2018. Human-mediated dispersal of cats in the Neolithic Central Europe. Heredity 121 (6): 557-563, doi: 10.1038/s41437-018-0071-4            
• Krajcarz M.T., Krajcarz M., Bocherens, H. 2018. Collagen-to-collagen prey-predator isotopic enrichment (Δ¹³C, Δ¹⁵N) in terrestrial mammals – a case study of a subfossil red fox den. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 490: 563-570, doi: 10.1016/j.palaeo.2017.11.044.          
• Krajcarz M.T., Krajcarz M., Ginter B., Goslar T., Wojtal P. 2018. Toward the chronology of Jerzmanowician – the new series of radiocarbon dates from Nietoperzowa Cave (Poland). Archaeometry 60 (2): 383-401, doi: 10.1111/arcm.12311.     

2017

• Shnaider S.V., Krajcarz M.T., Viola T.B., Abdykanova A., Kolobova K.A., Fedorchenko A.Y., Alisher-kyzy S., Krivoshapkin A.I. 2017. New investigations of the Epipalaeolithic in western Central Asia: Obishir-5. Antiquity 91, 3: 1-7, doi: 10.15184/aqy.2017.213

Accepted for publication:

• Stefaniak K., Lipecki G., Nadachowski A., Semba A., Ratajczak U., Kotowski A., Robličková M., Wojtal P., Shpansky A.V., Malikov D.G.; Krakhmalnaya T.V., Kovalchuk O.M., Boeskorov G.G., Nikolskiy P.A., Baryshnikov G.F., Ridush B., Jakubowski G., Pawłowska K., Cyrek K., Sudoł-Procyk M., Czyżewski Ł., Krajcarz M., Krajcarz M.T., Żeromska A., Gagat P., Mackiewicz P. (2019). Diversity of muskox Ovibos moschatus (Zimmerman, 1780) (Bovidae, Mammalia) in time and space based on cranial morphometry. Historical Biology (accepted on 07.09.2019), doi: 10.1080/08912963.2019.1666374.

Dr. Beata Gebus-Czupyt             

2020

• Gebus-Czupyt B., Chmiel S., Trembaczowski A., Pelc A., Hałas S.†. 2020. Simultaneous preparation of N2 and CO2 from nitrates as a useful tool for δ15N and δ18O analysis in the example of the Zemborzycki Reservoir preliminary studies. Chemosphere 248: 125754, doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.125754.

2018

• Porowski A., Romanova A., Gebus-Czupyt B., Radzikowska M. 2018. Isotopic Composition of Mineral and Therapeutic Bottled Waters in Poland: Comparative Study in the Light of the Quality and the Environmental Parameters. Acta Balneologica 4 (154): 264-271.

Dr. Adam Porowski

(for full publication list please see the website http://www.ing.pan.pl/pracownicy/adam-porowski)

2020

• Vinograd N., Porowski A. 2020. Application of isotopic and geochemical studies to explain the origin and formation of mineral waters of Staraya Russa Spa, NW Russia. Environmental earth Sciences 79: 183, doi: 10.1007/s12665-020-08923-6

2019

• Porowski A. 2019. AgF desalination procedure for the routine determination of oxygen and hydrogen isotopic composition of saline waters and brines. Isotopes in Environmental Health Studies 55 (1): 45-55, doi: 10.1080/10256016.2018.1561449         
• Porowski A., Porowska D., Hałas S. 2019. Identification of sulfate sources and biogeochemical processes in the aquifer affected by peatland: insights from monitoring of isotopic composition of groundwater sulfate, Kampinos National Park, Poland. Water 11 (7): 1388; doi: 10.3390/w11071388
• Porowski A., Rman N., Fórizs I., Lamoreaux J. (2019). Introductory Editorial Thematic Issue: “Mineral and Thermal Waters”. Environmental Earth Sciences 78 (16), doi: 10.1007/s12665-019-8529-0 .

2018

• Porowski A., Romanova A., Gebus-Czupyt B., Radzikowska M. 2018. Isotopic Composition of Mineral and Therapeutic Bottled Waters in Poland: Comparative Study in the Light of the Quality and the Environmental Parameters. Acta Balneologica 4 (154): 264-271
• Wysocka I., Porowski A., Rogowska A., Kaczor-Kurzawa D. 2018. Pierwiastki ziem rzadkich (REE) w wodach powierzchniowych i podziemnych Polski na tle innych krajów Europy / Rare earth elements (REE) in surface and ground waters of Poland in comparison to other European countries. Przegląd Geologiczny 66 (11) :692-705, doi: 10.7306/2018.12

2017                                                                               

• Żaczek J., Porowski A., 2017. Hydrogeological settings and origin of groundwater composition in the southern part of the Gorce Mts, Kowaniec Mały catchment. Annales Societatis Geologorum Poloniae 87: 183-197, doi: 10.14241/asgp.2017.008  

M.Sc. Magdalena Radzikowska

2020

• Dąbrowski P., Kulus M., Grzelak J., Radzikowska M., Oziembłowski M., Domagała Z., Krajcarz M.T. 2020. Assessing weaning stress – relations between enamel hypoplasia, δ¹⁸O and δ¹³C values in human teeth obtained from early modern cemeteries in Wroclaw, Poland. Annals of Anatomy - Anatomischer Anzeiger 232: 151546, doi: 10.1016/j.aanat.2020.151546
• Mirosław-Grabowska J., Obremska M., Zawisza E., Radzikowska M., Stańczak J. 2020. Towards a dystrophic lake: The history of Smolak Lake (northern Poland) on the basis of geochemical and biological data. Catena 187: 104262 , doi: 10.1016/j.catena.2019.104262 .

2019

• Bojanowski M.J., Kędzior A., Porębski S.J., Radzikowska M. 2019. Origin and significance of early-diagenetic calcite concretions and barite from Silurian black shales in the East European Craton, Poland. Acta Geologica Polonica 69 (3): 403-430, doi: 0.24425/agp.2019.126450.

2018

• Porowski A., Romanova A., Gebus-Czupyt B., Radzikowska M. 2018. Isotopic Composition of Mineral and Therapeutic Bottled Waters in Poland: Comparative Study in the Light of the Quality and the Environmental Parameters. Acta Balneologica 4 (154): 264-271

M.Sc. Anastasia Romanova

2019     

• Gruszczyński T., Romanova A., Małecki J., Ziułkiewicz M. 2019. Reconstruction of Thermal Conditions in the Subboreal Inferred from Isotopic Studies of Groundwater and Calcareous Tufa from the Spring Mire Cupola in Wardzyń (Central Poland). Water 11 (9): 1945, doi: 10.3390/w11091945.

2018

• Porowski A., Romanova A., Gebus-Czupyt B., Radzikowska M. 2018. Isotopic Composition of Mineral and Therapeutic Bottled Waters in Poland: Comparative Study in the Light of the Quality and the Environmental Parameters. Acta Balneologica 4 (154): 264-271

Dr. Paweł Zawidzki

2019                                                                                                                           

• Zawidzki P., Hercman H., Szczerba M., Zawidzki P., Trojan A. 2019. Carbon isotopes in wood combustion/pyrolysis products: An experimental and molecular simulation approaches. Geochronometria 46 (1): 111-124, doi: 10.1515/geochr-2015-0110.  

M.Sc. Eng. Bartosz Wach

2020

• Krajcarz M., Krajcarz M.T., Baca M., Baumann C., Van Neer W., Popović D.,  Sudoł-Procyk M., Wach B., Wilczyński J., Wojenka M., Bocherens H. 2020. Ancestors of domestic cats in Neolithic Central Europe: Isotopic evidence of a synanthropic diet. PNAS (Latest Issues, online 13.07.2020), doi: 10.1073/pnas.1918884117.