Mittelalterliche Holzobjekte- Werkstoff, Datierung, Funktion

Werkstoff

Der Stammquerschnitt:

Ein Stammquerschnitt wird auch Stirnholz genannt und besteht aus verschiedenen Schichten:

Die äußerste Schicht des Baumes ist die Rinde, sie setzt sich zusammen aus Kork, Korkkambium und einer Bastschicht. Die Rinde nimmt eine Art Schutzfunktion für das von Insekten und Pilzen leicht angreifbare Innere des Baumes ein.Die Bastschicht führt die von den Blättern erzeugten Stoffe zu den teilungsfähigen Zellen an Spross- und Wurzelspitzen, Kambium und Korkkambium. Diese Zellen sorgen dafür, dass die Rinde bei zunehmendem Baumumfang nicht einfach reißt und das Bauminnere ungeschützt frei gelegt wird.Genau an der Grenze zwischen Rinde und Holz liegt die dünne Wachstumsschicht des Baumes, diese wird Kambium genannt.
Bei einigen Bäumen kann außerdem noch zwischen dem dunkleren Kern- und dem helleren Splintholz unterschieden werden, wobei das Kernholz deutlich weniger Zucker und Stärke dafür aber mehr Harze enthält als das Splintholz. Dadurch ist das Kernholz deutlich widerstandsfähiger.

Sekundäres Dickenwachtstum

Bäume, die zu sekundärem Dickenwachstum fähig sind, bilden Jahrringe.
Sekundäres Dickenwachstum beschreibt den Vorgang der Teilungsfähigkeit von Zellen im Kambium, die ursprünglich nicht teilungsfähig waren. Es ermöglicht das Wachstum in große Höhen, ohne dass der Baum Stabilität oder Versorgungsmöglichkeit einbüßt.
Nur Bäume in kühl-feuchten, gemäßigten Klimagebieten bilden Jahrringe, die einem Kalenderjahr entsprechen.  Am Beginn einer Vegetationsperiode wächst das Holz sehr schnell, schon nach etwa einem Monat sind bereits zwei Drittel des gesamten Jahrrings gebildet. Das helle Frühholz besteht aus großen Zellen mit dünnen Zellwänden und macht etwa 60 bis 80 Prozent eines Jahrrings aus.Von da an wird das Spätholz gebildet, das durchschnittlich zwei bis drei Monate braucht um zu wachsen. Das dunkle Spätholz besteht aus kleinen, dickwandigen Zellen, die das Gewebe festigen.
Die meisten mehrjährigen Pflanzen der Erde bilden jedoch keine Jahrringe. Palmen beispielsweise haben kein Kambium und sind von unten bis oben gleich dick. Bäume aus den Tropen bilden keine Jahrringe, weil keine Kälte- oder Trockenperioden ihr Wachstum unterbrechen.
Eine Ausnahme bilden Pflanzen aus der Wüste. Die langen Trockenzeiten unterbrechen das Wachstum und das Kambium arbeitet nur weiter, wenn genügend Wasser vorhanden ist; dementsprechend sind die vorhandenen Ringe keine Jahr- sondern Regenringe.

Holzartbestimmung

Um die Holzart einer Probe zu bestimmen, müssen Dünnschnitte entnommen und unter einem Mikroskop untersucht werden.
Untersucht werden die Anordnung und Form der Gefäße, Holzstrahlen und bei Nadelholz zusätzlich die Kreuzungsfeldtüpfelung und Harzkanäle. Mithilfe einer umfangreichen Probendatei kann so die Holzart bestimmt werden.

Nadelhölzer sind grundsätzlich einfacher aufgebaut als Laubhölzer, das wird auf das evolutionsgeschichtlich wesentlich höhere Alter zurück geführt. So ist bei Nadelhölzern die gleiche Zellart  für den Safttransport sowie die Festigkeit zuständig. Neben diesen lang gestreckten Tracheiden, gibt es noch die rechteckigen Parenchymzellen. Sie bilden den Großteil des Holzstrahlgewebes, umgeben die Harzkanäle und produzieren das Harz.

Unterschiede gibt es zudem in den Dicken der Zellwände. Zur Wachstumszeit, im Frühjahr, entstehen großlumige, dünnwandige Zellen, die einen schnellen und ausreichenden Transport von Wasser, das über die Wurzeln aufgenommen wird, zu den Nadelblättern gewährleisten. Im Spätsommer werden dann eher dickwandige Holzzellen gebildet, die für die Stabilität und Festigkeit des Baumes erforderlich sind. Tatsächlich unterscheiden sich die einzelnen Holzzellwände nicht in ihrer Farbe.

Das entwicklungsgeschichtlich jüngere Laubholzgewebe ist wesentlich differenzierter als das des Nadelholzes. Man kann es in drei funktionale Gruppen einteilen.
• Leitgewebe: Gefäße (Tracheen), Gefäßtracheiden, vasizentrische Tracheiden. Die beiden letzteren sind Zwischenstufen in der Entwicklung von der Tracheide zum Gefäß.
• Festigungsgewebe: Libroformfasern, Fasertracheiden
• Speichergewebe: Holzstrahlenparenchymzellen, Längsparenchymzellen, Epithelzellen

Charakteristisch für Laubhölzer sind die in Nadelhölzern nicht vorhandenen Gefäße. Sie sind oft mit bloßem Auge als kleine Poren im Holzquerschnitt und als Rillen im Tangentialschnitt zu erkennen. Man unterscheidet hier, je nach Anordnung dieser Tracheen, ringporige Hölzer (z. B. Eiche, Edelkastanie, Esche, Robinie, Ulme), halbringporige Hölzer (z. B. Nussbaum, Kirsche) und zerstreutporige Hölzer (z. B. Birken, Erle, Linde, Pappel, Rotbuche, Weide).
Die Jahrringmuster sowie die Anordnung von Poren- und Parenchymsträngen ergeben die charakteristische Maserung der Holzarten.
Bei vielen Holzarten, wie beispielsweise Eiche, Ulme und Erle, kann nur die Gattung mikroskopisch bestimmt werden, da sich die anatomischen Bestimmungsmerkmale nicht voneinander unterscheiden lassen.

Datierungsmethoden

Vergleichsfunde

Die Erstellung von Holztypologien wird allein durch die sehr begrenzte Fundmenge meistens verhindert. Auch der häufig sehr schlechte Erhaltungsgrad verhindert den Vergleich von mehreren Fundobjekten. In dem Kontext des möglichen Vergleichs von Holzobjekten ist sicherlich auch der Aspekt des Handels von Interesse, dazu aber später mehr.
Insgesamt ist ein großräumiger Vergleich von Holzfunden zum Zweck der Datierung, wie er beispielsweise bei Keramik möglich ist, nicht machbar.

Bildliche/schriftliche Quellen

Ähnliche Probleme gibt es bei bildlichen und schriftlichen Quellen, die sowieso nur für frühgeschichtliche Fundobjekte infrage kommen.
In erster Linie sind sie überhaupt nicht nutzbar, denn in welchem Text ist schon die Rede von einem neu erfundenem Holzgerät mit genauer Beschreibung? Auch Abbildungen von Holzgegenständen bezeugen im Grunde lediglich, dass Holzgeräte für Tätigkeiten, wie beispielsweise Wassertragen verwendet wurden, geben damit aber einen mehr als vagen terminus ante quem, der bei der Datierung nicht weiter hilft.
Anders herum können Texte und Bilder jedoch mit Hilfe der Dendrochronologie oder der C14- Methode gut datiert werden, da viele Künstler auf Eichenbretter malten und besonders Bibeln, Codices, etc. häufiger einen Holzeinband hatten. Kunsthistoriker datieren Skulpturen anhand des Faltenwurfs der Gewänder. Die hier gezeigte Statue kann aufgrund des Gewandes, das in langen faltenarmen Bahnen glatt bis zu den Füßen herabfällt und der eckigen Gewandbrüche, die sich nur in den Armbeugen und im Hüftbereich befinden, in den Übergang von Spätgotik in die Renaissance datiert werden.

Nachbarfunde

Funde aus dem gleichen Befund zur Datierung zu nutzen, ist die einfachste Möglichkeit zur Datierung eines Holzgegenstandes. Holz erhält sich besonders in Wasser unter Luftabschluss gut. Solche Bedingungen finden sich vor allem in Brunnen, Kloaken, Vorrats- und Schwindgruben, wo Holzobjekte in aller Regel mit anderen Gegenständen als Abfall landen.
Da es sehr wahrscheinlich ist, dass alle Gegenstände in etwa der gleichen Zeit in die Gruben gelangten, lassen sich die Objekte relativ datieren, sobald eines der anderen Objekte, wie zum Beispiel Keramik, Glas oder Metall, eindeutig identifizierbar ist.

Radiokarbonmethode

Am genauesten sind jedoch die Naturwissenschaftlichen Methoden, wie 14-C und die Dendrochronologie.
Die C-14 Methode misst das Alter von organischem Material durch Ermittlung des Gehalts an radioaktivem Kohlenstoff C12. Dieser stammt aus dem Kohlendioxid der Luft und reduziert sich nach dem Tod eines Organismus mit einer Halbwertszeit von 5730 ± 40  Jahren zu C-12. Der schnelle Zerfall von Kohlenstoff begrenzt im Allgemeinen den Datierungszeitraum auf ungefähr 50 000 Jahre, in manchen Fällen kann er bis 70 000 Jahre erweitert werden. Die Genauigkeit der Messung hängt u. a. von der zugrunde gelegten Halbwertszeit und von Schwankungen in den Kohlenstoff-14-Niveaus der Atmosphäre ab. Wegen der Radioaktivität, die erst in jüngerer Zeit in die Atmosphäre gelangte, werden die mit radioaktivem Kohlenstoff berechneten Daten von 1950 verwendet. Das größte Problem ist die Verunreinigung nach der Ablagerung, die durch einsickerndes Grundwasser, durch Einlagerung von älterem oder jüngerem Kohlenstoff sowie durch Kontamination bei der Probenentnahme oder im Labor zustande kommt.

Dendrochronologie

Um einen Holzgegenstand dendrochronologisch zu datieren sollte als erster Schritt die Baumart bestimmt werden. Damit lässt sich u.a. feststellen mit welchem Jahrringkalender sich das Jahrringmuster abgleichen lässt.
Beim Cross-Dating wird die Breite der Jahrringe gemessen und daraus eine Wachstumskurve erstellt. Die Wachstumskurven verschiedener Bäume werden zu einem „unendlich langen Baum“ aneinander gereiht.
Ein Jahrring besteht aus Früh- und Spätholz. Gezählt wird von außen nach innen, von der Waldkante, also dem letzten Jahrring unter der Rinde, zum Mark. Ein Problem dieser Datierungsweise ist, dass Jahrringe fehlen oder doppelt vorkommen können. In schlechten Jahren bilden Bäume nur an den wüchsigen Orten Holz oder gar keines. Außerdem ist es möglich, dass ein Baum das Wachstum frühzeitig abschließt, wenn sich die Bedingungen ändern jedoch fortsetzt, so dass zwei Jahrringe entstehen.

Bäume, die in etwa den gleichen Klimabedingungen ausgesetzt sind, bilden auch sehr ähnliche Jahrringe. Ist das Klima in einem Jahr mild, ist der Jahrring breiter als in einem kalten Jahr. Voraussetzung, um die ermittelte Wachstumskurve eines Objektes in eine Standardkurve einzufügen, ist, dass sich die Kurven genügend überlappen und das Versuchsobjekt genügend Jahrringe aufweist. Eine Standardkurve muss für jede Region einzeln erstellt werden, da die Klimabedingungen von Region zu Region verschieden sind und somit auch die Jahrringbreiten. Standardkurven überbrücken sehr große Zeiträume, die der Eichen reicht beispielsweise bis ins 9. Jahrtausend v. Chr. zurück.
Einige wichtige Jahresringtabellen sind z.B.:

  • der Hohenheimer Jahrringkalender, der sich auf Eichen und Kiefern in Mitteleuropa bezieht. Er überstreicht insgesamt 12.483 Jahre; jedoch sind die Daten nicht wissenschaftlich veröffentlicht (Stand 2009)
  • die Borstenkiefern-Chronologie, die lange als die zuverlässigste Zeitreihe dendrochronologischer Untersuchungen galt und für die Kalibrierung der Radiokarbonmethode verwendet wird. Sie reicht lückenlos etwa 9.000 Jahre zurück. Seit den 1980er Jahren ist die Belfast-Chronologie an ihre Seite getreten.
  • die Belfast-Chronologie für Eichen reicht bis 5.474 v. Chr. (Stand 2006)

Funktionsgruppen von Holzgegenständen

Eine Möglichkeit, mittelalterliche archäologische Holzfunde einzuordnen und zu deuten, ist der Vergleich mit zeitgenössischen Bildern oder Schriftstücken. Viele geben in ihren Details die Vielfältigkeit von Holz als Gebrauchsgegenstand im Mittelalter wieder, auch wenn sich diese Vielfältigkeit duch die schwierigen Erhaltungsbedingungen nicht im archäologischen Befund spiegelt. Solche Quellen, wie z.B. Holzschnitte oder Tafelgemälde, können mit  ihren Darstellungen beweisen, dass hölzernes Geschirr auch Bestandteil der bürgerlichen bzw. adligen Küche war  oder dass Gegenstände für bestimmte Sachen benutzt wurden.
Ein simples Beispiel wäre, dass es nicht unwahrscheinlich ist, dass ein Fundstück, das aussieht wie ein Teil von einem Backgammonspiel, vermutlich auch zu einem Backgammonspiel gehört, wenn man weiß, dass aus der Zeit Abbildungen davon vorliegen.

Kult

Mittelalterliche Heiligenfiguren und Bilder sind auch heute noch häufig sehr gut erhalten, weil sie keine Alltagsgegenstände waren und dank ihrer besonderen Bedeutung gut gepflegt wurden. Die frühesten künstlerischen Holzschnitte entstanden als so genannte Einblattholzschnitte zwischen 1400 und 1550 zuerst in alpenländischen und bayerischen Klöstern. Als „Pestblätter“ bildeten sie beispielsweise die als Pesthelfer verehrten Heiligen ab, gaben zusätzlich Gebetstexte wieder und enthielten schließlich auch medizinische Ratschläge zur Vorbeugung gegen die Pest. In Form von Flugblättern und Pamphleten diente der Holzschnitt insbesondere in der Reformationszeit auch als Vermittler religiöser, weltanschaulicher und künstlerischer Vorstellungen. Die ersten mit dem Namen des Künstlers versehenen Holzschnitte stellte um 1465 der Meister Ulrich Firabet zu Raperswil her.
Die Verwendung von Holzschnitten für Buchillustrationen nahm mit der Weiterentwicklung des Buchdrucks durch Johannes Gutenberg um 1440 noch weiter zu.

Konservierung

Weil Holz ein organischer Stoff ist, ist es Zerfallsprozessen besonders stark ausgesetzt. Eine natürliche Konservierung ist daher nur unter bestimmten Voraussetzungen möglich, zum Beispiel wenn es von Luft abgeschnitten ist, oder besondere chemische und physikalische Bedingungen vorherrschen.In trockenem Wüstenklima werden Hölzer nicht zersetzt, weil Mikroben zu wenig Feuchtigkeit zum Leben haben. In unserem feuchten Klima dagegen bleiben Hölzer nur dann erhalten, wenn sie im Wasser lagern und vom Sand, Schlick oder anderen Sedimenten überdeckt werden. Erhaltungsbedingungen sind besonders für schwere Hölzer wie Eiche besser, weil es durch das höhere Gewicht im Wasser nicht schwimmt, sondern untergeht. Werden  solche Hölzer aus ihrer nassen Umgebung geborgen, wird ein Austrocknungsprozess eingeleitet, bei dem das Wasser aus den Zellen des Holzes langsam verdunstet. Dadurch klappen diese Zellen nach und nach zusammen. Das Holz schrumpft, reißt und behält weder seine originale Form noch die vom Menschen bearbeitete Oberfläche. Um nasse Hölzer zu konservieren, gibt es verschiedene Techniken:

Kunstharz

Kleine Holzgeräte  konnten seit den späten 50er Jahren durch Tränkung mit verschiedenen Kunstharzen so konserviert werden, dass sie Form, Oberfläche und Farbe behielten. Dieses Verfahren eignet sich vor allem für kleine Holzgeräte. Bei der Stadtkerngrabung von Freiberg in Sachsen wurden die Holzfunde beispielsweise mit Polyacrylat erfolgreich

konserviert. Die Hölzer wurden hierfür in Polyacrylat getränkt und anschließend schockgefroren, damit das sonst flüssige Polyacrylat im Objekt gebunden wurde und nicht mehr heraustropfen konnte. Zur Festigung und zur Entfernung des Eises wurden die Objekte anschließend im kalten Luftstrom gefriergetrocknet.  Durch die Behandlung mit Polyacrylat erfolgte eine Bleichung der Hölzer, die die Farbveränderungen durch Huminsäure im Boden und Oxidation wieder ausglichen.

Polyethylenglykol

Eine weitere Methode ist die Konservierung mit dem Kunstwachs Polyethylenglykol, oder PEG. PEG ist wasserlöslich. Hölzer werden entweder in PEG getaucht oder damit berieselt. Lässt man das Holz nach der Tränkung trocknen, bleibt das Stabilisierungsmittel im Holz und steift es von innen aus: Die Trockenschwindung wird weitgehend verhindert und das Holz behält seine Form. Je nach Erhaltungsgrad des Holzes kann dieser Vorgang allerdings auch viele Jahre andauern, bei der Bremer Kogge hat es beispielsweise 19 Jahre gedauert, bis der Konservierungsprozess abgeschlossen war. Das Mittel dringt dabei desto besser in Holz ein, je schlechter der Erhaltungszustand ist.

PEG gibt es in verschiedenen Sorten:
Besteht ein Fund durchweg aus gut erhaltenem, nicht abgebautem Holz, dann erreicht man eine gute Stabilisierung mit einer Tränkung mit niedermolekularem PEG mit Molekulargewichten von 200 bis 400. Das Holz kann sowohl in einem unbeheizten Konservierungsbecken behandelt werden, als auch mit einer Sprühbehandlung. Da niedermolekulares PEG kleine Moleküle hat, kann es auch in guterhaltene Hölzer leichter eindringen, hinterlässt aber nach der Konservierung eine feuchte und klebrige Oberfläche.
Hochmolekulares PEG hingegen dringt in guterhaltene Holzkerne überhaupt nicht ein, sorgt aber für feste und trockene Oberflächen.  Eine Behandlung mit hochmolekularem PEG mit Molekulargewichten von 2000 bis 4000 kommt in Betracht, wenn ein Fund aus stark abgebautem Holz besteht. Die Tränkung nur mit hochmolekularem PEG ist die älteste PEG-Methode zur Stabilisierung von Holz. Restauratoren benutzten sie zuerst in den 1950er Jahren. Diese Tränkung muss in einem Becken erfolgen, da man die dickflüssige, hochkonzentrierte und heiße PEG-Lösung nicht versprühen kann.
Aufgrund der verschiedenen Eigenschaften von nieder- und hochmolekularem PEG werden größere Funde, wie zum Beispiel Schiffe, häufig in einem zweistufigem Konservierungsverfahren behandelt: zunächst mit PEG 200 um die Holzkerne zu durchtränken, danach mit PEG 3000 zum Festigen der Oberflächen.

Tränkung mit Zucker

Eine dritte geläufige Methode ist die Tränkung mit Zucker, diese bietet verschiedene Vor- und Nachteile gegenüber PEG.

Ein Tränkbad mit einer konzentrierten Zuckerlösung einzurichten, kostet weniger als ein Bad mit PEG, denn die Zuckerlösung braucht nicht erwärmt zu werden, um flüssig zu bleiben, außerdem dauert die Tränkung wesentlich kürzer. Auch verfärbt sich mit Zucker behandeltes Holz nicht, was bei PEG passieren kann, es ist trocken und hell. Eine Zuckerlösung verursacht auch im Gegensatz zu PEG keine Korrosion an Eisenteilen.
Zwei erhebliche Nachteile aber hat die Tränkung mit Zucker: Erstens ist es sehr schwer, ein großes Becken mit einer Zuckerlösung über Monate und eventuell Jahre steril zu halten und vor der Zerstörung durch eine einsetzende Gärung zu bewahren. Geschieht dies, muss man die ganze Behandlung neu beginnen. Wird der Lösung hingegen ein Biozid zugesetzt, stellt sich das Problem der Entsorgung dieses Giftstoffes. Zweitens ist das Ergebnis einer Zuckertränkung nicht vorhersehbar. Manchmal ist die erreichte Stabilisierung gut, manchmal aber sehr schlecht. Häufig verwerfen sich die getränkten Hölzer beim Trocknen, werden steif und spröde. In umfangreichen Laborversuchen war kein Zusammenhang zwischen dem Erhaltungszustand des Holzes und dem Erfolg der Stabilisierung zu erkennen. Eine Zuckertränkung ist deshalb riskant.

Holz als archäologischer Fund: Weiterführende Literatur

•Falk, Alfred: Hausgeräte aus Holz. – In: Aus dem Alltag der mittelalterlichen Stadt. Hefte des Focke Museum Nr. 62, 1982, 55-63.
•Falk, Alfred: Holzgeräte und Holzgefässe des Mittelalters und der Neuzeit aus Lübeck. In: Zeitschrift für Archäologie des Mittelalters 11, 1983, 31-48.
•Gralow, Klaus-Dieter: Hölzerner Hausrat aus Wismarer Schwindgruben. In: Wismarer Studien zur Archäologie und Geschichte 1, 1990, 49-55.
•Gühne, Arndt: Stadtarchäologie in Freiberg: Holzfunde. (Veröffentlichungen des Landesmuseum Dresden 22) Berlin 1991.
•Müller, Ulrich: Holzfunde aus Freiburg/ Augustinereremitenkloster und Konstanz (Forschungen und Berichte der Archäologie des Mittelalters in Baden-Württemberg 21) Stuttgart 1996.
•Müller, Ulrich: Die Kleinholzfunde. In: Untermann, Matthias (Hrsg.): Die Latrine des Augustinereremiten-Klosters in Freiburg im Breisgau (Materialhefte zur Archäologie in Baden-Württemberg 31) Stuttgart 1995, 285-316.
•Scholkmann, Barbara: Mittelalterliches Holzgerät aus Südwestdeutschland. Zu Forschungsproblematik und Forschungsgegenstand eines Sachgutkomplexes. In: Zeitschrift für Archäologie des Mittelalters 10, 1982, 101-132.
•Ulbricht, Ingrid; Schmettow, Hildegard von: Holzfunde aus dem mittelalterlichen Schleswig. (Ausgrabungen in Schleswig 17) Neumünster 2006.
Abbildungen:
1. Campell, Neil A./ Reece, Jane B.: Biologie (Heidelberg 2003) S.882.
2. http://www.nickolai.org/Lichtenberg/Geschichte/Siedlungsgeschichte/Historische_Infos/Altersbestimmung/Absolutes_Alter/Radiocarbon/a_RadioCarbon_Schema.jpg
3. Hoffmannn, Gabriele; Schnall, Uwe; Die Kogge (Hamburg 2003, S. 48)
4. http://www.dsm.museum/MA/konserve.htm
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