Панцири черепах оказались летописью ядерных испытаний
Также по соотношению изотопов в панцирях можно отследить производство и переработку ядерного топлива
Панцири черепах хранят информацию о ядерных испытаниях и работах с ядерным топливом. К такому выводу пришли ученые, проанализировав соотношение 235U/238U и 236U/238U в кератине из щитков панциря зеленой черепахи с тихоокеанского атолла и двух сухопутных и двух пресноводных черепах из США. Оказалось, что у тех черепах, что жили рядом с местами испытания ядерного оружия, соотношение 235U/238U повышено, а у тех, что обитали недалеко от заводов по производству ядерного топлива, наоборот, понижено. При этом соотношение 236U/238U было повышено в обоих этих случаях. Как отмечается в статье для журнала PNAS Nexus, открытие поможет исследователям реконструировать историю загрязнения экосистем радиоактивными веществами.
В 1940-1990 годах во многих регионах мира проводились испытания ядерного оружия (сейчас эту практику продолжает только КНДР). Как правило, их устраивали в отдаленной и малонаселенной местности. Например, советские военные обычно использовали для ядерных тестов полигоны в степях и арктической тундре, а их американские и французские коллеги предпочитали пустыни или тихоокеанские атоллы. Однако даже при таких условиях испытания ядерного оружия оказали серьезное негативное воздействие на людей и окружающую среду. Его масштаб до сих пор остается предметом исследований.
Команда специалистов под руководством Сайлера Конрада (Cyler Conrad) из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории решила поискать свидетельства ядерных испытаний прошлого в телах черепах. Дело в том, что ареалы некоторых их видов пересекаются с местами проведения ядерных тестов. Таким образом, черепахи вполне могли оказаться в зоне радиоактивного загрязнения и накопить в тканях радиоактивные изотопы. Ранее ученые уже находили в костях этих рептилий значительные концентрации изотопов 137Cs и 90Sr, которые попадают в окружающую среду во время ядерных взрывов и аварий на атомных электростанциях. А Конрад с соавторами сосредоточили внимание на изотопных сигнатурах урана в роговых щитках черепашьих панцирей.
Исследователи нашли в музейных коллекциях пять черепашьих щитков, которые были добыты в разных районах ядерных испытаний, а также в местах добычи урана и работ с ядерным топливом. Первым из них стал щиток зеленой черепахи (Chelonia mydas), который был найден в желудке тигровой акулы (Galeocerdo cuvier), пойманной у тихоокеанского атолла Эниветок в 1978 году. На момент гибели от зубов акулы этой особи было 10-20 лет, а ядерные испытания в данном районе закончились в 1958 году, так что, скорее всего, непосредственно она их не застала. Второй щиток принадлежал пустынному западному гоферу (Gopherus agassizii). Он был собран в 1959 на юго-западе Юты, примерно в 240 километрах от бывшего Невадского испытательного полигона, где в 1951-1962 годах тестировали ядерное оружие.
Третий щиток, который авторы взяли для исследования, был собран у сонорского гофера (G. morafkai) в 1999 году на юго-западе Аризоны. В этой местности ядерные испытания не проводились, так что данный образец использовался в качестве контроля. Четвертый щиток принадлежал иероглифовой чепепахе (Pseudemys concinna). Его добыли в 1985 году на ядерном могильнике «Саванна-ривер» в Южной Каролине, где с 1950 до конца 1980 годов добывали уран, а также изготавливали и перерабатывали ядерное топливо. Наконец, пятый щиток был взят в 1962 году у восточной коробчатой черепахи (Terrapene carolina carolina) в резервации Ок-Ридж в штате Теннесси. В этом месте с 1940 года добывали уран и изготавливали ядерное топливо.
Из всех пяти щитков Конрад с соавторами взяли небольшое количество кератина и оценили соотношение содержащихся в нем изотопов урана 235U/238U и 236U/238U. Лишь в щитке сонорского гофера соотношение 235U/238U оказалось неотличимым от естественного. В образцах из Южной Каролины и Теннесси оно было ниже нормы, а в образцах из Юты и с атолла Эниветок — выше нормы. У сонорского гофера не было выявлено следов изотопа 236U, что соответствует естественному состоянию (поскольку природных источников этого изотопа не существует). Зато у черепах из Южной Каролины, Теннесси и с атолла Эниветок было выявлено значительное количество изотопа 236U, так что соотношение 236U/238U значительно превышало норму. У образца из Юты соотношение 236U/238U было немного выше нормы.
По мнению авторов, зеленая черепаха с атолла Эниветок подверглась радиоактивному загрязнению за год до гибели, когда на острове проводились работы по строительству саркофага. Вероятно, во время работ 235U и 236U попали в воду и песок, а оттуда — в тело рептилии, например, с водорослями, которые она поедала. Пустынный западный гофер из Юты жил достаточно далеко от места испытаний, однако, вероятно, попал под радиоактивные осадки. А сонорскому гоферу из Аризоны и вовсе удалось избежать столкновения последствиями ядерных испытаний. Что касается черепах из Южной Каролины и Теннесси, то они подверглись воздействию обедненного урана, который оказался в окружающей среде при производстве ядерного топлива. Интересно, что на щитке восточной коробчатой черепахи из Теннесси сохранилось семь слоев, соответствующих семи годам ее жизни, с 1955 по 1962 годы. Минимальное соотношение 235U/238U было выявлено в слое, который сформировался, пока рептилия еще накопилась в яйце. Таким образом, она, вероятно, получила радиоактивные изотопы от матери.
Результаты исследования подтверждают, что черепахи способны накапливать антропогенные радиоактивные изотопы из окружающей среды в своих панцирях. При этом оценить соотношение разных изотопов урана можно даже по очень скромному количеству кератина. Авторы надеются. что данные, полученные из черепашьих панцирей, позволят точнее реконструировать историю загрязнения экосистем радиоактивными отходами.
Из-за ядерных испытаний концентрация углерода-14 в атмосфере и тканях живых организмов в середине прошлого века резко выросла, а затем постепенно снижалась. Оценивая долю этого изотопа в контрабандных бивнях слонов, можно понять, когда они были убиты. Применив этот подход к партии слоновой кости, изъятой в Уганде в 2019 году, исследователи выяснили, что она была добыта в 1980 годах. С тех пор она хранилась в государственном хранилище Бурунди, откуда ее затем украли.
Это одно из первых свидетельств высокого интеллекта у птиц из отряда соколообразных
Орнитологи протестировали когнитивные способности южных каракар — представителей отряда соколообразных, которые обитают на Огненной Земле и Фолклендских островах и отличаются всеядностью и любопытством. Оказалось, что эти птицы справляются с решением головоломок не хуже танимбарских какаду, а некоторые задачи каракары решают даже лучше. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology. Птицы из отряда соколообразных (Falconiformes) — одни из самых умелых охотников в дикой природе. При этом их редко относят к числу пернатых интеллектуалов, способных придумывать новые способы находить пищу и решать иные сложные задачи. Тем не менее орнитологи, возможно, недооценивают когнитивные способности соколов и их родственников. Во-первых, соколообразные относятся к одной кладе с отрядами попугаев (Psittaciformes) и воробьинообразных (Passeriformes), которые включают крупных попугаев и врановых — самых умных среди всех птиц. Во-вторых, среди родственных соколам каракар есть виды, которые добывают пищу разными способами и проявляют интерес ко всему новому. Команда орнитологов под руководством Кэти Харрингтон (Katie J. Harrington) из Университета ветеринарной медицины в Вене решила оценить интеллектуальные способности каракар. В центре внимания исследователей оказались южные каракары (Phalcoboenus australis), распространенные в прохладном климате на Огненной Земле и Фолклендских островах. Эти птицы поедают падаль и пищевые отходы, ловят беспозвоночных и позвоночных среднего размера и даже охотятся группами на более крупную добычу, например, водорослевых гусей (Chloephaga hybrida). Способностью добывать разные виды пищи, высоким уровнем любопытства и социальным устройством южные каракары напоминают новозеландских попугаев кеа (Nestor notabilis) — признанных интеллектуалов птичьего мира. Харрингтон и ее соавторы отправились на Фолклендские острова и провели серию опытов с дикими южными каракарами. Исследователи установили на земле в зоне досягаемости птиц несколько экспериментальных установок из прозрачного пластика. Они состояли из восьми отсеков, в каждом из которых находилось лакомство — кусочек сырого мяса. Чтобы добраться до него, птицам нужно было решить одну из восьми разных задач, например, потрясти наклонную планку или открыть дверцу, потянув за веревочку. Ранее похожие установки использовали в экспериментах с танимбарскими какаду (Cacatua goffiniana), однако для каракар их немного модифицировали, чтобы этим хищникам было удобнее с ними работать. Эксперимент продлился 17 дней. За это время 15 южных каракар поучаствовали в общей сложности в 51 тесте, каждый из которых длился от 3,5 до 27,8 минуты. Каждая особь прошла до пяти испытаний. Столкнувшись с экспериментальной установкой, птицы регулярно придумывали новые решения, которые помогали им добраться до мяса. Они использовали лапы, чтобы загребать или наносить быстрые и резкие удары, а клюв — чтобы кусать, клевать и тянуть. При этом с каждой попыткой каракары справлялись с головоломками все лучше. Если во время первой попытки они в среднем решали по 0,3 задачи в минуту, то к пятой их производительность выросла до 0,8 задачи в минуту. Кроме того, средняя доля успешно решенных задач выросла с 64 процентов во время первого теста до 92 процентов во время пятого. Быстрее всего каракары находили решение для задач, требовавших потрясти планку, смахнуть лакомство с подставки или наклонить качели. А вот головоломки, для решения которых нужно было прорвать натянутый на окошко лист бумаги или вытащить палочку, чтобы подпорка наклонилась и лежащая на ней награда упала на пол, потребовали больше всего времени. Нередко каракары продолжали изучать установку даже после того, как получили награду. Это позволяло им быстрее решать задачи в ходе следующих попыток. Исследователи также заметили, что интерес к установке проявляли не только молодые каракары, но и два их взрослых сородича. Это свидетельствует, что высокий уровень любопытства у этих птиц сохраняется на протяжении всей жизни. При этом одни особи справлялись с решением задач лучше, а другие хуже. Харрингтон и ее коллеги отмечают, что южные каракары решали головоломки примерно так же успешно, как танимбарские какаду — вид, представители которого отличаются высоким интеллектом и даже способны изготавливать и использовать инструменты. Если скорость решения задач у птиц первого вида составляла 0,3 в минуту, то у представителей второго она достигала 0,5 в минуту. При этом большинство каракар смогли справиться со всеми восемью задачами, в том числе такими сложными, как открывание дверцы с помощью веревочки и вытаскивание палочки. Для сравнения, среди какаду их в ходе повторных испытаний смогли решить менее половины особей. Результаты исследования демонстрируют, что южные каракары отлично справляются с решением головоломок. Авторы предлагают активнее изучать интеллект этих пернатых, чтобы больше узнать об эволюции когнитивных навыков у птиц. Ранее зоологи выяснили, что лисьи кузу (Trichosurus vulpecula) способны к социальному обучению. В ходе экспериментов эти сумчатые пять ночей наблюдали за сородичами, которые пытались найти лакомство в головоломке с пятью отсеками, накрытыми разноцветными крышками. Когда кузу-наблюдателям самим предложили поискать награду, все они открыли правильные отсеки уже в первую ночь. Для сравнения, среди кузу-демонстраторов успеха в первую ночь достигли лишь 25 процентов особей.
