Международная группа исследователей из США, Великобритании, Канады, Дании, Германии, Франции, Норвегии, Швеции, Китая и России, в которую вошли ученые СПбГУ, определила, что причиной вымирания мамонтов 12 тыс. лет назад в Сибири стало резкое изменение климата. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature.
Фото: Елена Волжанкина, Коммерсантъ
Фото: Елена Волжанкина, Коммерсантъ
Ученые провели метагеномный анализ древней остаточной ДНК (E-DNA, environmental DNA — это образцы ДНК, собранные не непосредственно из останков организма, а из окружающей среды) более 1500 растений и животных (возраст некоторых из них доходит до 50 тыс. лет), извлеченных из образцов вечной мерзлоты и озерных отложений со всей Арктики. Многочисленные остатки позволили не только больше узнать о представителях мегафауны древности, но и определить причины их исчезновения.
Шерстистый мамонт — вымерший вид древних предков слонов, появившийся около 450 тыс. лет назад на территории современной Сибири и исчезнувший с планеты примерно 4 тыс. лет назад. Мясо млекопитающих было продуктом рациона ранних людей, скелеты и бивни животных использовались для строительства жилищ и создания оружия. Долгое время считалось, что именно люди стали причиной исчезновения мамонтов, однако ученые выяснили, что главная причина — в резком изменении климата.
Исследование показало, что животные вымерли из-за недостатка пищи, вызванного таянием льдов Арктики. Как объяснил профессор колледжа святого Иоанна Кембриджского университета, директор центра геогенетики Фонда Лундбека Копенгагенского университета Эске Виллерслев, причиной смерти животных стало резкое изменение климата. Таяние льдов Арктики привело к увеличению влажности, образованию озер, рек и болот и почти полному исчезновению растительности, которой питались мамонты. Крупные животные не смогли быстро адаптироваться к скудному рациону после резкой смены ландшафта. Кроме того, после потепления деревья и водно-болотистые растения заняли место пастбищ мамонтов.
Группа ученых из Санкт-Петербургского университета, в свою очередь, занимается реконструкциями развития климата и природной среды на основе изучения озер и озерных отложений. Исследователи СПбГУ представили образцы четвертичных отложений, полученные ранее во время работ на архипелаге Северная Земля и полуострове Таймыр. Эти данные внесли свой вклад в сбор материалов, который охватил образцы из 535 точек Арктики.
Результаты, полученные на основе находок международной группы ученых, показывают, что шерстистый мамонт и его предки жили на всех континентах, кроме Австралии и Южной Америки. Ранее считалось, что популяции пережили конец последнего ледникового периода в небольших ареалах у берегов Сибири и Аляски — на острове Врангеля и острове Святого Павла, но последние исследования показали, что на самом деле они жили дольше и в других местах, причем породы мамонтов на обоих островах оказались тесно связаны, несмотря на их географическую разобщенность.
Большое количество собранных материалов ДНК позволило исследователям составить карту распространения этих млекопитающих и показать динамику сокращения популяции. Экспертам удалось доказать, что после последнего ледникового периода (периода, называемого плейстоценом, завершившегося 12 тыс. лет назад) ареал обитания мамонтов значительно сократился, однако они выжили в разных регионах Арктики, причем жили намного дольше, чем ранее предполагалось. Так, по последним данным, шерстистые мамонты дожили до голоцена — современной геологической эпохи четвертичного периода, которая пришла на смену плейстоцену примерно 12 тыс. лет назад.
Григорий Федоров, доцент кафедры геоморфологии СПбГУ:
— Озерные осадки являются признанными в науке надежными источниками информации об изменении природной среды прошлого. Отложения в озерах накапливаются постепенно и непрерывно. Получив керн таких отложений, к ним применяются различные методы датирования, и строится так называемая возрастная модель, чтобы знать возраст каждого слоя. Для реконструкции развития климата и природной среды существует очень большой набор разнообразных методов, который включает и анализ физических свойств отложений, и их химический состав, и остатки растений и животных даже на молекулярном уровне. Относительно с недавних пор науке доступны и методы извлечения и анализа ДНК животных и растений из различных отложений.
Всего в рамках международного исследования было собрано огромное количество образцов со всей Арктики. Наша исследовательская группа принимала участие в работах, проводимых на полуострове Таймыр, где отбирались образцы из многолетнемерзлых отложений различного происхождения и возраста. Кроме того, для исследования ДНК были привлечены образцы из керна осадков озера Твердое, расположенного на острове Большевик архипелага Северная Земля. Этот керн был получен нами в рамках экспедиционных работ, организованных Арктическим и Антарктическим НИИ. На основе комплексных исследований этих отложений нами была реконструирована история развития природной среды на Северной Земле за последние более чем 20 тыс. лет. Эти материалы опубликованы в международных научных изданиях.
В исследовании, о котором идет речь, очень важны как временной, так и пространственный аспекты. Важно как можно подробнее охарактеризовать различные периоды прошлого и при этом распределение исследуемых характеристик в пространстве. Только так может сложиться общая картина развития растительного и животного мира во всей Арктике. Поэтому образцы, как, например, полученные из таких удаленных территорий, как Северная Земля, и позволяющие дать подробную характеристику не одного конкретного момента прошлого, а значительного по продолжительности периода, имеют высокую ценность.
Современные методы позволяют определять следы ДНК различных животных и растений, например, в отложениях озер на берегах и водосборных бассейнах, в которых эти организмы обитали. Если в определенной точке пространства в образце, датируемом определенным возрастом, мы обнаруживаем ДНК определенных растений и животных, значит, эти растения и животные жили в этом месте и в это время. Чем больше таких точек в пространстве мы изучим и чем больший промежуток геологического времени сможем охарактеризовать в каждой точке, тем точнее будет наша реконструкция. Это мощный инструмент для реконструкции ареалов распространения отдельных видов, для реконструкции характера растительности и состава фауны отдельных регионов и в конечном итоге для реконструкции развития климата и природной среды в целом.
Процесс научного познания подразумевает необходимость получения новых данных. Знания об изменениях климата прошлого, реакции всей природной среды на эти изменения, причинах вымирания отдельных видов необходимы современным ученым отнюдь не из праздного любопытства и не для упражнения ума. Без этих знаний мы неспособны понять закономерности развития, а значит, не можем адекватно оценить последствия сегодняшних изменений. Последнее уже касается нашего собственного выживания как человечества.