Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Т. Дамур
«Мир по Эйнштейну». Глава из книги


Л. Франк
«Мой неповторимый геном». Глава из книги


В. Винниченко
Почему дельфины никогда не спят?



В память о Леониде Вениаминовиче Келдыше (07.04.1931–11.11.2016)


Н. Жизан
«Квантовая случайность». Глава из книги


Интервью с С. Ландо
Сергей Ландо: «Прорывы в математике плохо предсказуемы»


В. Гаврилов
Загадка зарянки


А. Левин
Астрономия темного


В. Мацарский
Бодался Чандра с сэром Артуром


О. Макаров
Секрет разделения







Главная / Новости науки версия для печати

Вымирание позднечетвертичных животных управлялось климатом


А был ли человек причиной вымирания этих гигантов? Картинка с сайта www.blm.gov
А был ли человек причиной вымирания этих гигантов? Картинка с сайта www.blm.gov

Полсотни ученых, собравшись вместе, вновь обратились к вопросу вымирания крупных животных четвертичного периода. Что было причиной вымирания — климат или антропогенное влияние? Данные по вариабельности ископаемой митохондриальной ДНК позволили оценить различные популяционные параметры вымерших и выживших животных и сопоставить их с антропологическими и климатическими данными. Ученые склоняются к выводу, что всё же первичным фактором сокращения численности и вымирания животных был климат, а человек лишь ускорил неизбежные события.

Вымирание крупных животных в позднечетвертичное время (за последние 50 тысяч лет) — это хорошо известный факт. Подсчитано, что в Северной Америке вымерло около 72% крупных млекопитающих (это так называемая четвертичная мегафауна), а в Евразии – 36%. К ним относятся такие легендарные гиганты, как шерстистый носорог и мамонт, гигантские ленивцы, саблезубые львы и пещерные медведи. Почему они вымерли? Некоторые ученые во всём винят охотничье рвение нарождающегося человечества, адвокаты человечества кивают на климат.

И те и другие имеют достаточно веские аргументы, чтобы продолжать горячие споры. «Мизантропы» подчеркивают совпадение во времени развития охотничьих орудий, появления человека в том или ином регионе и сокращения ареалов крупных травоядных (именно они были основной добычей первобытных охотников). Так, в Австралии и Северной Америке вымирание мегафауны следует во времени за появлением человека (см. статьи на «Элементах»: Изменения климата не были причиной массового вымирания австралийских животных, 05.02.2007; Хороший забор — главное условие восстановления мамонтовых степей, 06.12.2006).

С другой стороны, наиболее резкое вымирание зафиксировано там, где были самые сильные климатические сдвиги; кроме того, иные виды вымирают вне зависимости от присутствия в данной местности охотников (см.: Первобытные охотники не были главной причиной вымирания мамонтов, «Элементы», 15.05.2006). В настоящее время ученые сходятся на том, что истина где-то посередине: вероятнее всего, действовали оба фактора. Вопрос заключается в их соотношении и локальной эффективности.

Весьма внушительная группа ученых (55 специалистов-палеонтологов, генетиков, палеоклиматологов из 43 научных учреждений мира) опубликовала результаты масштабных анализов митохондриальных ДНК для нескольких видов четвертичной мегафауны Евразии и Северной Америки. Ученые снова подняли вопрос: климат или человек? Но теперь появилась важная дополнительная характеристика — вариабельность ДНК. Этот параметр связан с вероятностью вымирания вида. Если генетический полиморфизм невысокий, устойчивость вида снижается — следовательно, увеличивается вероятность вымирания. Верно и обратное: при высоком генетическом полиморфизме вероятность вымирания снижается.

Также генетическая вариабельность позволяет рассчитать численность популяций, а точнее — эффективную численность популяций. Эффективная численность популяции отражает число размножающихся особей. Если таковых много, то вероятность вымирания снижается. Поэтому эффективная численность лучше увязывается с темпами вымирания, чем классические показатели состояния вида, а именно частота палеонтологических находок или размер ареала

Более сложная зависимость предполагается между эффективным размером популяций и величиной ареала. Простая логика говорит, что чем больше эффективная численность, тем больше требуется территории для вмещения всех животных. Но теоретически размер ареала может быть и не согласован с эффективной численностью. Это происходит тогда, когда на большой территории существует несколько слабо связанных между собой популяционных групп, то есть высока их раздробленность. В этом случае вероятность вымирания повышена, несмотря на широкий ареал. Эти рассуждения помогают понять логику исследования, заложенную в данной работе. Если локальное вымирание (исчезновение из региона) связано с климатическими переменами, то эффективный размер популяции будет изменяться параллельно с размером ареала. Если локальное вымирание с климатом не связано, то эффективная численность покажет существенно меньшую корреляцию с изменениями ареала. В этом случае нужно анализировать причины, вызвавшие дробление и разобщение популяционных групп, и одной из таких причин может быть и охотничья деятельность людей.

Помимо логики, в этой гипотезе есть еще одно неоспоримое преимущество — она поддается проверке с помощью имеющихся данных. Нужно отметить, что столь представительная группа специалистов не могла не собрать все (да, все!) имеющиеся данные по находкам, датировкам и ископаемым ДНК выбранных плейстоценовых видов. А раз исходные данные надежные и полные, то и ожидаемые выводы предполагаются в высокой степени достоверные.

Итак, шесть видов крупных травоядных — мамонт, шерстистый носорог, овцебык, бизон, северный олень и дикая лошадь. Два первых вида вымерли, остальные существуют и по сей день. Оказалось, что для выживших размер ареала положительно коррелирует с численностью популяций (эффективной, конечно же), для двух вымерших видов, как сообщили ученые, недостаточно данных, чтобы подсчитать корреляцию. При этом динамика численности всех видов в Северной Америке и в Евразии различается. Так, численность мамонтов в Северной Америке резко увеличилась 34 тыс. лет назад, а в Евразии — 26 тыс. лет назад; а для лошади всё наоборот — сначала численность увеличилась в Евразии, а затем в Северной Америке. И тот и другой факт свидетельствуют о том, что численность четырех выживших видов специфически контролировалась в первую очередь климатическими (или другими абиотическими) факторами.

Для двух вымерших видов ситуация не столь очевидная. Численность и того и другого вида в Северной Америке и в Евразии увеличилась 34–26 тысяч лет назад, как и у четырех выживших видов. Но шерстистый носорог исчезает из палеонтологической летописи 14 тыс. лет назад, будучи перед этим весьма распространенным животным. В отличие от него мамонты исчезали постепенно, их ареал мало-помалу сокращался, пока не исчезли последние мамонты, доживавшие свой эволюционный век на острове Врангеля. Статистические показатели, равно как и морфологические, свидетельствует о высокой раздробленности популяций мамонтов и шерстистых носорогов при их стабильно высокой эффективной численности.

Динамика ареалов мамонта и шерстистого носорога в позднечетвертичное время (50–21 тыс. лет назад). Ареалы прорисованы по находкам ископаемых (белые точки) и по палеоклиматическим реконструкциям. Рис. из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Nature
Динамика ареалов мамонта и шерстистого носорога в позднечетвертичное время (50–21 тыс. лет назад). Ареалы прорисованы по находкам ископаемых (белые точки) и по палеоклиматическим реконструкциям. Размер выстроенных ареалов и их конфигурация различаются совсем незначительно при использовании разных палеоклиматических моделей. Рис. из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Nature

Такие же популяционные показатели и у евразийского овцебыка: его популяции оказались раздробленными и разобщенными перед тем, как исчезнуть из Евразии 2,5 тыс. лет назад. Теперь дикие популяции овцебыков живут только в Северной Америке. Такая же картина получилась и для современного североамериканского бизона.

То же для бизона и овцебыка
То же для бизона и овцебыка

Северные олени и лошади, напротив, обнаруживают высокую степень перемешивания в пределах общего генофонда.

То же самое для лошади и северного оленя, для которых имеются надежные данные для более продолжительного периода
То же самое для лошади и северного оленя, для которых имеются надежные данные для более продолжительного периода

Ученые задались вопросом: а был ли человек причиной снижения численности и увеличения раздробленности популяций. В руках исследователей находились все (опять-таки — все!) данные по археологическим находкам артефактов и сопутствующей фауны с точными, насколько это возможно, датировками. И что же? Выяснилось, что носороги и мамонты увеличивались в числе в 5–10 раз уже после того, как стали делить территорию с людьми, и это счастливое сожительство продолжалось не меньше 10 000 лет. Свидетельства охоты на носорогов найдены лишь в 11% сибирских палеолитических стоянках. В Сибири и в Европе носороги исчезли одновременно, несмотря на очевидно различную интенсивность охоты в этих регионах. Вероятно, люди могли лишь ускорить вымирание этого вида, но не стать основной причиной его исчезновения.

Для каждого животного верхний график — размер ареала, нижний — численность вида. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature
Для каждого животного верхний график — размер ареала, нижний — численность вида. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature

Вызывает сомнение и антропогенное уничтожение овцебыков в Евразии, так как этот вид встречается лишь в 1% палеолитических местонахождений Европы и 6% сибирских местонахождений. Овцебыки исчезли из Евразии после потепления климата, так как их физиология настроена на холодную температуру. Они плохо переносят температуры выше 10°C. Мамонты встречаются в 35% местонахождений первобытных охотников, и столь высокий процент можно было бы посчитать аргументом в пользу антропогенной гипотезы вымирания мамонтов.

Но лошади, северные олени и бизоны были охотничьей добычей существенно чаще — их остатки имеются в 60–77% стоянок в евразийских и американских местонахождениях. Так что скорее в этих трех случаях следует утверждать негативное влияние охоты на численность животных, чем в случае мамонта. Поэтому ученые предполагают, что причиной разобщения групп животных и генетической раздробленности было не только истребление человеком, но и другие механизмы, косвенно связанные с климатическими колебаниями.

Остается напомнить читателям еще об одном исследовании — выполненном Л. Полищуком из МГУ (см.: Вероятность вымирания в позднем плейстоцене разных видов млекопитающих зависела от их размера, «Элементы», 07.12.2009). В этом исследовании выясняется зависимость вымирания плейстоценовых животных от плотности популяции. Но в качестве показателя плотности используется не численность или площадь ареала, а средняя масса животного. Предполагается, что чем крупнее животное, тем ниже плотность его популяции и, следовательно, тем выше вероятность вымирания. Л. Полищук показал, что животные вымирали более или менее в соответствии с этим правилом: крупные с большей вероятностью, мелкие — с меньшей вероятностью. Вымирание позднечетвертичной мегафауны вполне успешно вписалось в выведенную закономерность. С этих позиций роль человека в уничтожении крупных животных видится второстепенной.

Интересно, что использование разных подходов к оценке демографических характеристик вида дало сходные результаты, и соотношение климата и антропогенного влияния оказалось сходным: на первом месте климат, на втором — человек. При этом нужно понимать, что размер тела может быть и не связан с плотностью и с эффективной численностью, тут могут быть задействованы совсем другие механизмы, например специализация и экологическая пластичность.

Источник: Eline D. Lorenzen, David Nogués-Bravo, Ludovic Orlando, Jaco Weinstock, Jonas Binladen, Katharine A. Marske, Andrew Ugan, Michael K. Borregaard, M. Thomas P. Gilbert, Rasmus Nielsen, Simon Y. W. Ho, Ted Goebel, Kelly E. Graf, David Byers, Jesper T. Stenderup, Morten Rasmussen, Paula F. Campos, Jennifer A. Leonard, Klaus-Peter Koepfli, Duane Froese, Grant Zazula, Thomas W. Stafford Jr, Kim Aaris-Sшrensen, Persaram Batra, Alan M. Haywood, Joy S. Singarayer, Paul J. Valdes, Gennady Boeskorov, James A. Burns, Sergey P. Davydov, James Haile, Dennis L. Jenkins, Pavel Kosintsev, Tatyana Kuznetsova, Xulong Lai, Larry D. Martin, H. Gregory McDonald, Dick Mol, Morten Meldgaard, Kasper Munch, Elisabeth Stephan, Mikhail Sablin, Robert S. Sommer, Taras Sipko, Eric Scott, Marc A. Suchard, Alexei Tikhonov, RaneWillerslev, Robert K. Wayne, Alan Cooper, Michael Hofreiter, Andrei Sher, Beth hapiro, Carsten Rahbek, Eske Willerslev. Species-specific responses of Late Quaternary megafauna to climate and humans // Nature. 17 November 2011. V. 479. P. 359–364. Doi:10.1038/nature10574.

Елена Наймарк


Комментарии (4)



Последние новости: ГенетикаПалеонтологияКлиматЕлена Наймарк

07.12
Мальки рыб в океане держатся родственными стайками
01.12
Иммунный статус макак зависит от социального
24.11
Метаморфоз у личинок червя Hydroides elegans запускается бактериями
23.11
Численность и генетическое разнообразие китовых акул измерили по пробам воды
16.11
За «боязнь» щекотки у крыс отвечает соматосенсорная кора
14.11
Ген, работающий в мышцах и костях, у обезьян стал регулировать развитие мозга
11.11
Из-за засухи в Африке луговые луни позже возвращаются в Европу
10.11
Нейропротез вернул парализованным макакам-резусам способность ходить
09.11
Разнообразие пищевого поведения у нематоды Caenorhabditis elegans поддерживается балансирующим отбором
08.11
Многие беспозвоночные, подобно млекопитающим, вынашивают и выкармливают свое потомство

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия