Мамонтов и другую арктическую мегафауну погубил рост влажности

Мамонты, шерстистые носороги и другие представители мегафауны существовали на Земле намного дольше, чем принято считать. При этом погубили их не охотники, а потепление климата и рост влажности, из-за которых сухая мамонтовая степь уступила место другим типам растительности. К такому выводу пришла команда биологов, проанализировав экзогенную ДНК из образцов озерных отложений и многолетней мерзлоты возрастом до пятидесяти тысяч лет. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Nature.

Всего несколько десятков тысяч лет в Арктике жили многочисленные крупные травоядные: шерстистые мамонты (Mammuthus primigenius) и носороги (Coelodonta antiquitatis), степные бизоны (Bison priscus) и дикие лошади (Equus). Почти все они вымерли на рубеже плейстоцена и голоцена около двенадцати тысяч лет назад, хотя, например, популяция мамонтов с острова Врангеля существовала еще около четырех тысяч лет назад. Согласно наиболее популярной гипотезе, северная мегафауна исчезла по вине людей, которые активно охотились на ее представителей. Другая версия предполагает, что мамонты и другие крупные млекопитающие стали жертвами климатических изменений. Возможно также, что к их вымиранию привело сочетание двух этих факторов.

Команда специалистов, которую возглавил Эске Виллерслев (Eske Willerslev) из Кембриджского университета, решила больше узнать о том, как арктические экосистемы менялись на рубеже плейстоцена и голоцена. Исследователи собрали 535 образцов рыхлой многолетней мерзлоты и озерных отложений из семидесяти четырех точек по всей Арктике, от Скандинавии и Сибири до Аляски и Гренландии. Они соответствуют временному диапазону от пятидесяти тысяч лет назад до современности. Затем из этих образцов выделили экзогенную ДНК и провели метагеномный анализ, чтобы выяснить, каким организмам она принадлежала.

На основе полученных данных ученые смогли реконструировать растительный покров разных участков Арктики за последние пятьдесят тысяч лет. Оказалось, что в начале этого периода регион был покрыт мозаикой из кустарников, разнотравья и злаков. Доминирующей группой вплоть до 19 тысяч лет назад оставалось разнотравье. Сосны и ели встречались в Арктике редко, а лиственницы и вовсе отсутствовали, что указывает на дефицит осадков и крайне низкие температуры. В целом граница древесной, а также водной, растительности проходила намного южнее, чем сейчас.

Начиная с пятидесяти тысяч лет назад разнообразие арктической флоры постепенно увеличивалось и достигло пика примерно 26,5 тысячи лет назад, к началу максимума последнего оледенения. Тогда во многих точках климат стал самым сухим и холодным за весь исследованный период, из-за чего травянистые растения стали куда менее разнообразными. Впрочем, потепление, начавшееся после максимума последнего оледенения, также не пошло на пользу разнотравью и злакам. К началу голоцена в Арктике резко сократились численность и разнообразие полыни (Artemisia) и мятлика (Poa). Зато регион освоили представители рода Vaccinium, а также деревья, в первую очередь ивы и березы. В результате адаптированная с холодному сухому климату мамонтовая степь уступила место менее разнообразным экосистемам, в которых доминировали деревья и кустарники. При этом если до и во время максимума последнего оледенения большую часть Северной Евразии и севера Северной Америки покрывала однородная мамонтовая степь, то с потеплением климата растительность на разных участках стала развиваться разными путями.

В Северо-Западной и Центральной Сибири мамонтовая степь продержалась дольше всего. Хотя полынь и мятлик в этом регионе отчасти сменились более приспособленным к теплому климату разнотравьем, в целом местная растительность мало изменилась на рубеже плейстоцена и голоцена. На протяжении большей части голоцена она все еще представляла собой мозаику из степи и тундры. Вероятно, это связано с влиянием сибирского антициклона, который сокращал количество осадков в регионе и смягчал последствия роста температур на местную растительность.

Воспользовавшись аналогичной методикой, Виллерслев и его коллеги реконструировали фауну мамонтовой степи. Оказалось, что многие животные, населявшие этот регион в плейстоцене, соседствовали друг с другом. Например, экзогенная ДНК северных оленей, зайцев и полевок часто обнаруживается на тех же участках, что и ДНК мамонтов и лошадей. При этом генетические свидетельства присутствия людей в Арктике остаются редкими вплоть до четырех тысяч лет назад и практически не коррелируют с наличием ДНК травоядных за исключением зайцев. По мнению авторов, это опровергает идею о том, что древние люди, жившие в высоких широтах, следовали за стадами мегафауны и истребили их в результате активной охоты.

Дополнительный анализ показал, что на участках с обильными осадками и большим количеством влаголюбивых растений было меньше крупных и мелких травоядных. Судя по всему, именно влажность была главным фактором, определявшим распределение арктической мегафауны. Это неудивительно, ведь глубокий снежный покров зимой сильно затрудняет травоядным доступ к пище. Напротив, в сухих условиях, которые были характерны для мамонтовой степи, снега выпадало немного — а значит, животные легко могли добраться до скрытой под ним растительности. Виллерслев и его соавторы предполагают, что именно изменения климата, сделавшие Арктику более влажной, погубили местную мегафауну.

На последнем этапе исследования члены команды решили выяснить, когда именно вымерли последние мамонты, дикие лошади и другие крупные арктические травоядные. Имеющиеся датировки основаны на ископаемых остатках, однако они недостаточно точны и регулярно сдвигаются благодаря новым находкам. Вместо них авторы воспользовались экзогенной ДНК. Анализ привел к неожиданным результатам: оказалось, что арктическая мегафауна в континентальных частях Евразии и Северной Америки существовала намного дольше, чем принято считать. Например, на северо-востоке континентальной Сибири мамонты жили еще 7,3 тысячи лет назад (а не исчезли 10,7 тысячи лет назад, как считалось ранее), а в Северной Америке — 8,6 тысячи лет назад (здесь их исчезновение датировали 13,8 тысячи лет назад). На Таймыре эти животные могли продержаться до 3,9 тысячи лет назад. Шерстистые носороги, судя по экзогенной ДНК, вымерли 9,8 тысячи лет назад, лошади на Аляске и в Юконе — 7,9 тысячи лет назад, а степные бизоны на северо-востоке Сибири — 6,4 тысячи лет назад. Согласно предыдущим оценкам, все эти виды вымерли намного раньше.

По мнению ученых, крупные травоядные выживали в голоцене лишь там, где сохранились участки сухой мамонтовой степи. Когда последние очаги этой экосистемы исчезли из-за роста влажности, вслед за ними вымерли и зависевшие от нее животные. При этом в некоторых регионах мегафауна сосуществовала с людьми на протяжении примерно двадцати тысяч лет, что дополнительно ставит под сомнение идею об охоте как главной причине ее исчезновения.

Биолог Джордж Чёрч и предприниматель Бен Ламм создали компанию Colossal, которая займется «воскрешением» мамонтов. Специалисты надеются, что уже в течение четырех-шести лет получат детенышей генетически отредактированных морозоустойчивых слонов с признаками мамонтов.

Сергей Коленов