Temporal changes in limb proportionality among skeletal samples of Arikara Indians

Summary

Relative lengths of the radius, humerus, tibia and femur were examined in children obtained from ten archaeological sites in South Dakota. The sites range in time from about ad1600 to 1830, and all are attributed to the Arikara Indians or their immediate ancestors. Changes in long bone proportions were examined by regressing the log of each bone on the log of the sum of all four bones. The regression coefficient which results represents the relative rate of change of the bone in relation to the sum of all bones. Proximal bones were found to increase faster than distal bones in both upper and lower limbs, and lower limbs increase faster than upper ones. The regression coefficients for tibia and femur exhibit significant heterogeneity over the ten sites, indicating that the pattern of proportional changes with growth is not the same for all groups. Furthermore, variation in regression coefficients among sites is temporally patterned, early sites being characterized by relatively longer femora and shorter tibiae, while the reverse is the case for the late sites. The temporal nature of relative femur-tibia lengths suggests that this is an adaptive change possibly with both genetic and nongenetic components.

Zusammenfassung

Die relativen Längen von Radius, Humerus, Tibia und Femur wurden bei Kindern von zehn archäologischen Stätten in Süd-Dakota untersucht. Die Fundstätten variieren in der Zeit von etwa 1600–1830 n.Ch., und alle werden den Arikara-Indianern oder ihren unmittelbaren Vorfahren zugeschrieben. Die Veränderungen der Längsknochenproportionen wurden untersucht mithilfe einer Regression des Logarithmus jedes Knochens auf den Logarithmus der Summe aller vier Knochen. Die resultierenden Regressionskoeffizienten repräsentieren die relative Veränderungsziffer eines Knochens im Verhältnis zur Summe aller Knochen. Es zeigte sich, daß die proximalen Knochen schneller zunehmen als die distalen, sowohl bei den oberen wie bei den unteren Gliedmaßen, und daß die unteren Gliedmaßen schneller als die oberen zunehmen. Die Regressionskoeffizienten für Tibia und Femur zeigen in den zehn Fundorten eine signifikante Heterogenität, was darauf hinweist, daß das Muster der Proportionsveränderungen im Wachstum nicht bei allen Gruppen gleich ist. Weiterhin zeigt die Variation der Regressionskoeffizienten zwischen den Fundorten ein zeitliches Muster, wobei frühe Fundorten durch relativ längere Femora und kürzere Tibiae charakterisiert sind, während das Gegenteil bei den späteren Fundorten der Fall ist. Das zeitliche Verhalten der relativen Femur-Tibia-Längen weist darauf hin, daß dies eine adaptive Veränderung ist, möglicherweise sowohl mit genetischen, als auch nichtgenetischen Komponenten.

Résumé

Les longueurs relatives du radius, de l'humérus, du tibia et du fémur ont été considérées chez des enfants provenant de dix sites archéologiques du Dakota du Sud. Les sites s'étendaient chronologiquement d'environ ad 1600 à 1830, et sont tous attribués aux Indiens Arikara ou leurs ancêtres immédiats. Les changements des proportions des os longs ont été étudiés par la régression du logarithme de chaque os sur le logarithme de la somme des quatre os. Le coefficient de régression résultant représente le taux relatif de changement de l'os par rapport à la somme de tous les os. Les os proximaux ont été trouvés croître plus vite que les os distaux à la fois dans les membres supérieurs et inférieurs, et les membres inférieurs plus vite que les membres supérieurs. Les coefficients de régression pour le tibia et le fémur montrent une hétérogénéité significative entre les dix sites, ce qui indique que la configuration des changements de proportions avec la croissance n'est pas le même pour tous les groupes. De plus, la variation des coefficients de régression est agencée temporellement, les sites plus anciens étant caractérisés par des fémurs relativement plus longs et des tibias relativement plus courts, à l'inverse des sites plus tardifs. La nature temporelle des longueurs relatives fémur-tibia suggère qu'il y a là un changement adaptatif, peut être avec des composantes génétiques et non génétiques.