Крупную вымершую черепаху с Мадагаскара описали благодаря древней ДНК
С ее помощью ученые также реконструировали расселение черепах по островам Индийского океана
Зоологи разобрались, как черепахи заселяли острова на западе Индийского океана. Оказалось, что две разные эволюционные ветви этих рептилий независимо друг от друга колонизировали Мадагаскар и Маскаренские острова. При этом на Мадагаскаре черепахи достигли особенного разнообразия: здесь появились мелкие, крупные и ныне вымершие гигантские виды. Позднее мадагаскарские гигантские черепахи заселили гранитные Сейшельские острова, а оттуда попали на знаменитый атолл Альдабра, где дожили до наших дней. В ходе работ авторы также обнаружили неизвестный ранее вид крупных черепах с Мадагаскара, который вымер около тысячи лет назад. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Science Advances.
Острова на западе Индийского океана еще недавно были настоящим царством гигантских черепах. Всего несколько тысяч лет назад здесь обитало не меньше семи видов этих необычных рептилий. На Сейшельских и Маскаренских островах гигантские черепахи были единственными крупными травоядными, а на Мадагаскаре делили эту нишу с карликовыми бегемотами, наземными лемурами и нелетающими птицами эпиорнисами.
Однако за последние столетия почти все гигантские черепахи здесь вымерли по вине человека. Мадагаскарские виды Aldabrachelys abrupta и A. grandidieri исчезли 600-1200 лет назад, вскоре после появления предков малагасийцев, которые охотились на них и уничтожали среду их обитания ради ведения сельского хозяйства. А четыре гигантских и один крупный вид черепах из рода Cylindraspis с Маскаренских островов и большинство популяций вида A. gigantea с Сейшельских островов стали жертвами европейцев и завезенных ими инвазивных видов в XVIII-XIX веках. Лишь на атолле Альдабра сохранилась дикая популяция из примерно ста тысяч гигантских черепах A. g. gigantea — и еще два близких подвида с гранитных Сейшел, как предполагается, выжили в неволе.
Команда зоологов под руководством Уве Фрица (Uwe Fritz) из Зенкенбергского музея решила больше узнать о былом разнообразии и распространении гигантских черепах с островов Индийского океана. Для этого исследователи проанализировали и сравнили митохондриальные геномы этих рептилий. В выборку включили ископаемые остатки восьми черепах с Мадагаскара и двух — с гранитных Сейшел, четырнадцать музейных экземпляров возрастом 200-300 лет с Маскаренских и Сейшельских островов, а также современные образцы, принадлежащие ныне живущим видам черепах.
Анализ двух экземпляров с Маскаренских островов подтвердил предыдущие выводы Фрица и его соавторов, согласно которым род Cylindraspis представляет собой изолированную эволюционную линию. Она отделилась от других сухопутных черепах еще в позднем эоцене, около 39,1 миллиона лет назад. Маскаренских островов тогда еще не существовало, поэтому предполагается, что ранняя эволюция группы происходила на ныне затонувших вулканических островах к северу от них.
Всех вымерших и ныне живущих сухопутных черепах с Мадагаскара, Сейшельских островов и Альдабры авторы отнесли к единой кладе. Она включает гигантские виды из рода Aldabrachelys и четыре современных вида черепах с Мадагаскара: крупных лучистых (Astrochelys radiata) и клювогрудых (As. yniphora) и мелких паучьих (Pyxis arachnoides) и плоскохвостых (P. planicauda). Вся эта эволюционная линия разошлась с сестринской группой, включающей виды из Африки, Индии и Южной Америки, в конце эоцена, около 34,3 миллиона лет назад.
Анализ подтвердил принятую классификацию рода Aldabrachelys. Оказалось, что он делится на три ветви, соответствующие трем известным видам. Предки вымершего мадагаскарского вида A. grandidieri отделились от других представителей рода в среднем миоцене, 15,7 миллиона лет назад. А оставшаяся ветвь 4,5 миллиона лет разделилась еще на две. Одна из них включает второй вымерший мадагаскарский вид A. abrupta, а другая — всех представителей ныне живущего вида A. gigantea. Полученные результаты развеивают сомнения некоторых специалистов в том, что A. abrupta не был отдельным от A. grandidieri видом.
Из полученной картины выбивалась только большеберцовая кость MNHN.F.MAD480 возрастом 1069-1262 года, которая была найдена на юго-западе Мадагаскара и приписывалась молодой особи A. abrupta. Сравнение митохондриальных геномов поместило этот образец за пределы рода Aldabrachelys. Судя по результатам анализа, обладательница кости приходилась ближайшей родственницей современной клювогрудой черепахи — однако эволюционные линии их предков разошлись достаточно давно, примерно 15,4 миллиона лет назад.
На основе полученных данных авторы пришли к выводу, что образец MNHN.F.MAD480 принадлежал третьему и ныне вымершему виду из рода Astrochelys. Он получил название Astrochelys rogerbouri. Длина карапакса этой рептилии составляла около 50 сантиметров, так что она была крупной, но не гигантской. А вымерла она, вероятно, одновременно с более крупными A. abrupta и A. grandidieri, не выдержав встречи с первыми поселенцами Мадагаскара.
На последнем этапе исследования авторы реконструировали историю расселения черепах по островам Индийского океана. Судя по полученным данным, род Cylindraspis и клада, включающая рода Aldabrachelys, Astrochelys и Pyxis, независимо друг от друга колонизировали этот регион из Африки в эоцене — раннем олигоцене. Наибольшего разнообразия этим рептилиям удалось добиться на Мадагаскаре, где возникли мелкие, крупные и ныне вымершие гигантские формы. Эта диверсификация началась в среднем олигоцене, 27,8 миллиона лет назад, когда от клады отделились предки рода Aldabrachelys.
Позднее, в плиоцене, представители рода Aldabrachelys смогли с Мадагаскара колонизировать гранитные Сейшелы, а с них расселились на Альдабру. При этом исследователи не нашли достаточных генетических различий между гигантскими черепахами с гранитных Сейшельских островов и Альдабры. Либо популяции не успели эволюционно разойтись друг от друга, либо люди полностью истребили аборигенных черепах на гранитных Сейшелах, а затем заселили архипелаг особями с Альдабры. В пользу второй версии говорит экземпляр NHMUK PV R 4682 — ископаемый панцирь A. gigantea с одного из гранитных Сейшельских островов, возраст которого составляет 1063-1225 лет. С генетической точки зрения его обладатель немного отличался от современных черепах с Альдабры и, возможно, являлся представителем одной из исконных популяций с гранитных Сейшел. В любом случае авторы отмечают, что от принятых сейчас подвидов A. gigantea следует отказаться, поскольку их выделение не поддерживается генетическими данными.
В плейстоцене гигантские черепахи жили даже в Европе, а именно на островах Средиземноморья, включая Мальту, Сицилию и Балеарский архипелаг. Дольше всего этим рептилиям удалось продержаться на Сицилии. Как выяснили палеонтологи, гигантская черепаха Solitudo sicula жила здесь еще 12,5 тысячи лет назад. Однако затем ее, вероятно, истребили люди.
Таким образом, шансы сохранить этих приматов еще есть
Экологи рассчитали, что при нынешних темпах вырубки и выжигания лесов охраняемые территории Мадагаскара к 2050 году потеряют в среднем 25 процентов лесного покрова. При этом заповедники, национальные парки и памятники природы пострадают меньше, чем охраняемые территории с менее строгой защитой. Впрочем, анализ показывает, что у большинства видов мадагаскарских лемуров через 25 с лишним лет все еще будет достаточно лесов для выживания. Как отмечается в статье для журнала Oryx, это дает надежду, что правительство страны успеет принять эффективные меры по охране этих редких приматов. Когда-то почти весь Мадагаскар был покрыт лесами. На востоке острова росли влажные джунгли, а по мере продвижения к западу их сменяли более приспособленные к сухому климату типы растительности. Однако после того, как Мадагаскар несколько тысяч лет назад колонизировали люди, они уничтожили более 80 процентов его лесного покрова. Даже сегодня жители острова продолжают вырубать и выжигать леса под нужды сельского хозяйства и ради производства древесного угля. Это главная угроза для уникальной флоры и фауны Мадагаскара, в том числе для сотни с небольшим видов лемуров, большинство из которых находятся под угрозой исчезновения. Команда специалистов под руководством зоолога Йорга Ганцхорна (Jörg U. Ganzhorn) из Гамбургского университета решила выяснить, насколько быстро Мадагаскар теряет леса и как это скажется на перспективах выживания лемуров в ближайшие десятилетия. В первую очередь исследователей интересовала судьба лесного покрова на недавно созданных охраняемых территориях. Большинство из них относятся к IV-VI категориям Международного союза охраны природы (IUCN), то есть они защищены не так строго, как традиционные заповедники, национальные парки и памятники природы. Например, управление охраняемыми территориями из категорий V и VI возлагается на местные сообщества и неправительственные организации — а еще здесь разрешается щадящее использование природных ресурсов. Насколько такой подход эффективен для сохранения мадагаскарских экосистем, остается неясным. Ганцхорн и его коллеги проанализировали изменения в лесном покрове 114 охраняемых территорий Мадагаскара с 2015 по 2017 год. Примерно на 20 процентах из них леса присутствовали в виде двух или нескольких отдельных участков. Основываясь на темпах обезлесения в 2015-2017 годах и с учетом сведений за предыдущие годы, авторы рассчитали предполагаемые потери лесного покрова на каждой охраняемой территории в 2017-2050 году. Полученные значения сопоставили с данными о присутствии лемуров разных видов на каждой из территорий. В ходе исследования авторы исключили охраняемые территории, где отсутствовали лемуры и по которым не удалось найти достаточно данных о состоянии лесного покрова. В результате в выборке осталось 102 территории, на которых в 2017 году располагалось 170 участков леса со средней площадью 21,92 квадратных километра. Темпы обезлесения на охраняемых территориях Мадагаскара за 2015-2017 годы колебались от ноля до 13,5 процента в год. При этом в национальных парках (II категория IUCN) скорость вырубки лесов оказалась достоверно ниже, чем на территориях из категорий V и VI. Таким образом, новые охраняемые территории, относящиеся к категориям V-VI, пока плохо справляются с защитой лесов и их обитателей. По оценкам Ганцхорна и его коллег, к 2050 году мадагаскарские охраняемые территории могут лишиться 25 процентов лесного покрова. При этом в заповедниках, национальных парках и памятниках природы (I-III категории IUCN) средние потери лесов составят 16,88 процента, а на охраняемых территориях IV-VI категорий — 21,31-39,16 процента. Доля лесных участков с площадью менее десяти квадратных километров, которая в 2017 году составляла 40 процентов, к 2050 году увеличится до 45 процентов. Площадь лесов, где в наши дни живут разные виды лемуров, к 2050 году в среднем снизится на 19 процентов. В результате размеры субпопуляций этих приматов сократятся. Тем не менее, несмотря на сокращение площадей, большинство лесных участков, населенных лемурами, будут существовать и в 2050 году. Это означает, что на охраняемых территориях Мадагаскара в течение следующих 25 с лишним лет останется достаточно лесов, чтобы сохранить виды лемуров, которые обитают там в настоящее время. Учитывая способность даже крупных видов этих приматов выживать на небольших участках леса, если на них не оказывается дополнительное давление со стороны человека, у мадагаскарских властей есть время, чтобы принять более эффективные меры по охране этих животных. Среди них, например, лесовосстановление и создание лесных коридоров, которые позволят лемурам перемещаться с одной территории на другую. Некоторые исследователи считают, что обширные травянистые равнины, покрывающие сегодня большую часть Мадагаскара, возникли задолго до того, как остров колонизировали люди. Однако изотопный анализ костей вымерших карликовых бегемотов, которые жили по всему острову еще тысячу лет назад, показал, что эти травоядные жили в лесах, питались в основном C3-фотосинтезирующей растительностью и не могли пастись на открытых равнинах. Таким образом, относительно недавно почти весь Мадагаскар был покрыт лесами.
