Вымирание мамонтов и мастодонтов в Северной Америке могло быть причиной, но не следствием изменения растительности

Микрофотографии спор грибка из рода Sporormiella: (a) тетрада; (b) отдельная концевая спора; (с) отдельная срединная спора (длина масштабной линейки 10 мкм). Характерная форма тетрад и отдельных спор позволяет выявлять в древних отложениях споры этих грибков, растущих на экскрементах растительноядных млекопитающих. Число таких спор в образцах позволяет судить о численности крупных млекопитающих. Фото с сайта www.pnas.org (иллюстрация к статье о вымирании крупных животных на Мадагаскаре)

В конце плейстоценовой эпохи (около 12 тыс. лет назад) в Северной Америке вымерли мамонты, мастодонты и многие другие крупные млекопитающие. Различные гипотезы объясняют это вымирание охотой или изменениями климата и растительности. Исследование плейстоценовых отложений, в особенности содержания в них спор грибков из рода Sporormiella, показало, что упадок численности крупных млекопитающих начался в Северной Америке раньше, чем произошли существенные изменения растительности и климата. По-видимому, вымирание млекопитающих было скорее причиной, чем следствием изменения растительности — формирования густых смешанных лесов — и связанного с ним учащения пожаров. Первые свидетельства присутствия человека в Северной Америке относятся примерно к тому самому времени (около 14 800 лет назад), когда началось вымирание крупных млекопитающих, и первопричиной этого вымирания могла быть именно интенсивная охота древних людей.

Реконструкция американского мастодонта (Mammut americanum). Мастодонты (род Mammut, семейство Mammutidae) и мамонты (род Mammuthus, семейство Elephantidae) были самыми крупными животными Северной Америки в плейстоцене. В конце этой эпохи, около 13 тыс. лет назад, в Северной Америке произошло массовое вымирание этих и многих других крупных млекопитающих. Исследования ископаемых спор грибков рода Sporormiella свидетельствуют о том, что упадок численности растительноядных млекопитающих предшествовал произошедшим в конце плейстоцена резким изменениям растительного покрова и климата Северной Америки, а значит эти изменения не могли быть первопричиной сопутствовавшего им вымирания. Изображение с сайта media-2.web.britannica.com

Люди, впервые пришедшие в Америку в промежутке от 30 до 15 тыс. лет назад через Берингов перешеек, соединявший Аляску с Евразией, застали в Северной Америке многочисленную и своеобразную мегафауну (животных крупнее человека и сравнимых с ним по размерам). Однако сосуществование людей и большей части североамериканской мегафауны продолжалось недолго: в конце плейстоцена (около 12 тыс. лет назад) произошло массовое вымирание крупных млекопитающих и некоторых видов птиц. За последние тысячелетия плейстоцена и первые тысячелетия голоцена в Северной Америке вымерло 34 рода крупных животных (преимущественно млекопитающих), в том числе мамонты (Mammuthus), мастодонты (Mammut), оленелоси (Cervalces), гигантские бобры (Castoroides), несколько родов гигантских броненосцев и гигантских ленивцев — и многие другие. При этом исчезло больше половины видов крупных североамериканских млекопитающих, в том числе все без исключения очень крупные (масса которых составляла больше тонны), а их было около десятка. На других континентах тем временем тоже происходило вымирание мегафауны, хотя лишь в Южной Америке и в Австралии оно было сравнимым по масштабу. В Северной Америке позднеплейстоценовое вымирание сопровождалось изменениями климата (постепенным потеплением, а затем, около 12 900 лет назад, резким похолоданием, продолжавшимся около тысячи лет) и растительности, а также учащением лесных пожаров. Различные гипотезы объясняют вымирание североамериканской мегафауны изменениями климата и растительности и охотой, и среди специалистов нет единого мнения относительно того, какой из этих факторов сыграл наибольшую роль.

Реконструкция гигантского бобра (Castoroides ohioensis) — очень крупного грызуна, распространенного в Северной Америке в плейстоцене. В правом нижнем углу для сравнения размеров показаны силуэты гигантского бобра и современного канадского бобра (Castor canadensis). Гигантские бобры достигали длины около 2,5 м и массы порядка 100 кг. Они также вымерли в конце плейстоцена, приблизительно в одно время с мастодонтами и рядом других крупных североамериканских животных. Изображение с сайта www.nature.ca

Работа, выполненная группой исследователей из Висконсинского университета в Мэдисоне (University of Wisconsin–Madison) и двух других американских университетов, позволила уточнить хронологию вымирания североамериканской мегафауны и сопутствовавших ему событий и получить лучшее представление о возможных причинно-следственных связях между ними. В основу этой работы был положен анализ спор копрофильного (то есть растущего на экскрементах) грибка Sporormiella, а также пыльцы растений и частиц угля из плейстоценовых и голоценовых отложений, образовавшихся на дне озера в штате Индиана и двух разных водоемов в штате Нью-Йорк. Число спор представителей рода Sporormiella в ископаемых образцах служит показателем численности и биомассы крупных растительноядных животных. Споры попадают в пищеварительную систему этих животных вместе с пищей, после чего могут прорастать на их экскрементах, где образуется новое поколение спор. Когда мамонты, мастодонты и другие крупные млекопитающие были многочисленны, на их экскрементах обильно росли эти грибки, производя множество спор. А вымирание мегафауны сопровождалось существенным сокращением численности копрофильных грибков, в связи с чем их споры стали встречаться в отложениях во много раз реже.

Результаты проведенного исследователями спорово-пыльцевого анализа свидетельствуют о том, что изменение растительности и учащение пожаров были скорее следствием, чем причиной вымирания крупных млекопитающих. Судя по изменению доли спор копрофильного грибка среди спор и пыльцы, обнаруженных в отложениях, это вымирание началось около 14 800 лет назад и продолжалось около тысячи лет, после чего основные представители крупных растительноядных млекопитающих, по-видимому, уже полностью или почти полностью вымерли. Лишь в конце этого тысячелетнего периода произошли существенные изменения растительности: место редколесий и открытых пространств заняли густые леса. Эти изменения могли произойти именно в результате вымирания крупных растительноядных млекопитающих, уничтожавших молодые деревца и тем самым препятствовавших образованию густых лесов. Следствием распространения густых лесов, в свою очередь, стало резкое учащение лесных пожаров, вызываемых молниями, а также, вероятно, и деятельностью людей.

Содержание спор грибков рода Sporormiella в североамериканских плейстоценовых и голоценовых отложениях использовали для оценки биомассы крупных растительноядных млекопитающих (вверху). Эти данные показали, что сокращение численности млекопитающих (population decline) началось почти 15 тыс. лет назад и, следовательно, не могло быть следствием таких предположительно связанных событий (внизу), как начало интенсивных пожаров (fire onset), распространение особых, не имеющих аналогов смешанных лесов (“no analog” mixed woodland) и деятельность представителей культуры Кловис (Clovis). Упадок численности крупных млекопитающих мог начаться в результате появления в Северной Америке первых людей, предшественников культуры Кловис (pre-Clovis people). Окончательное вымирание (final extinction) большинства крупных млекопитающих произошло около 13 тыс. лет назад. Иллюстрация из популярной заметки в журнале Science, посвященной обсуждаемой работе

В результате обширные территории в восточной части Североамериканского континента, на севере которого в то время лежали постепенно отступавшие ледники, оказались заняты смешанными лесами особого типа, образованными ясенем, грабом, хмелеграбом и вязом вместе с елью и лиственницей (такой тип лесов в наши дни не наблюдается). Резкое похолодание, в свою очередь, произошло еще почти на тысячу лет позже, чем закончилось массовое вымирание крупных млекопитающих. Это похолодание могло способствовать гибели последних представителей североамериканской плейстоценовой мегафауны, но никак не могло быть первопричиной ее вымирания.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют не в пользу климатической гипотезы вымирания североамериканской мегафауны, в то время как объяснение этого вымирания влиянием человека остается правдоподобным. Древнейшая известная североамериканская культура — Кловис — возникла, по-видимому, около 13 500 лет назад, то есть ее представители могли завершить истребление плейстоценовой мегафауны, начатое их предшественниками, но, по-видимому, не могли стоять у истоков ее вымирания. В последние годы были получены свидетельства присутствия в Северной Америке людей еще до возникновения культуры Кловис. Об этом говорят, в частности, найденные в двух точках в штате Висконсин кости мамонтов, раздробленные, судя по всему, каменными орудиями и датируемые периодом 14 800–14 200 лет назад. Поэтому вполне возможно, что первые охотники на мамонтов и мастодонтов появились в Северной Америке как раз в то время, когда началось вымирание плейстоценовой мегафауны, демонстрируемое результатами спорово-пыльцевого анализа.

Тем не менее вопрос о причинах этого вымирания еще никак нельзя считать закрытым. Дальнейшие исследования, в том числе с использованием спорово-пыльцевого анализа, должны помочь разобраться в этом вопросе. В частности, если окажется, что вымирание плейстоценовой мегафауны и в других районах Северной и Южной Америки, а также Австралии и Евразии происходило вслед за распространением людей, охотившихся на крупных животных, и если будет отмечено вымирание крупных растительноядных млекопитающих вблизи стоянок древних охотников, но не в местах со сходным климатом и растительностью, лишенных свидетельств интенсивной охоты, это будет означать, что вымирание плейстоценовой мегафауны действительно было связано прежде всего с деятельностью человека. Выяснение причин и подробностей этих событий поможет бороться с наблюдаемым в наши дни вымиранием многих других видов, несомненно происходящим прежде всего по вине человека.

Облик многих современных экосистем был в большой мере определен исчезновением в конце плейстоцена значительной части мегафауны. В частности, распространение густых лесов в умеренном поясе Северного полушария было, по-видимому, связано с вымиранием крупных растительноядных млекопитающих. Исследователям еще предстоит детально разобраться в том, какие изменения повлекло за собой это вымирание. Это позволит лучше понять структуру и механизм работы природных экосистем и поможет успешнее охранять их и восстанавливать.

Источник: Jacquelyn L. Gill, John W. Williams, Stephen T. Jackson, Katherine B. Lininger, Guy S. Robinson. Pleistocene megafaunal collapse, novel plant communities, and enhanced fire regimes in North America // Science. 20 November 2009. V. 326. P. 1100–1103.

См. также:
1) Christopher Johnson. Megafaunal decline and fall // Science. 20 November 2009. Vol. 326. No. 5956. P. 1072–1073.
2) В. И. Жегалло, Н. Н. Каландадзе, Т. В. Кузнецова, А. С. Раутиан. Судьба мегафауны Голарктики в позднем антропогене // Мамонт и его окружение: 200 лет изучения. М.: Геос, 2001. С. 287–306. (Вся статья в открытом доступе.)
3) David A. Burney, Guy S. Robinson, Lida Pigott Burney. Sporormiella and the late Holocene extinctions in Madagascar // Proceedings of the National Academy of Sciences. 16 September 2003. V. 100. No. 19. P. 10800–10805. (Вся статья в открытом доступе.)
4) Ted Goebel, Michael R. Waters, Dennis H. O'Rourke. The Late Pleistocene dispersal of modern humans in the Americas // Science. 14 March 2008. V. 319. P. 1497–1602.

Петр Петров

Последние новости: Палеонтология, Петр Петров