Ученые разгадывают тайну вымирания пещерных медведей
Одна из самых интригующих и грустных тайн природы — исчезновение обитавших когда-то на Земле животных. Среди тех, кто ее разгадывает, — старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Дмитрий ГИМРАНОВ из Института экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук. Он исследует пещерных медведей. Когда-то эти млекопитающие были весьма распространены в разных частях Северного полушария, а потом внезапно вымерли, несмотря на крепкое телосложение и выносливость. Молодой ученый, чья работа удостоена гранта Президента России, рассказал о том, какие научные предположения существуют на этот счет и как они подкрепляются результатами исследований.
— Дмитрий, сколько видов медведей было на Земле в древности и сколько их осталось?
— Когда-то семейство медвежьих было более разнообразным, чем в наше время, количество видов превышало три десятка. С тех пор эта цифра сократилась до восьми. Другим представителям медвежьих повезло меньше, они вымерли, в том числе пещерные.
Феномен вымирания или выживания животных весьма интересен и даже загадочен. Например, пещерный лев и пещерные гиены не вымерли, они сейчас обитают в Африке и южных частях Евразии. А большие, здоровые, крепкие пещерные медведи прекратили свое существование в одно и то же время на всей территории Северной Евразии — примерно 25 тысяч лет назад.
— И что же случилось?
— Одна из главенствующих гипотез состоит в том, что в самый разгар ледникового периода сократилась растительность, которой они питались. А период гибернации (спячки) из-за более продолжительной холодной части года увеличился. Этот комплекс факторов мог привести к недостаточному накоплению питательных веществ, необходимых для спячки и рождения детенышей. В конце последнего ледникового периода их место в экосистемах заняли бурые медведи, рацион которых не так сильно зависит от растительных кормов.
— Чтобы обосновать такого рода теорию, нужно провести большую работу…
— Конечно. Сотрудники нашей лаборатории палеоэкологии проводят раскопки в пещерах Урала и прилегающих территорий почти сорок лет. Собран богатейший материал по древним животным, в основном периода мамонтовой фауны (последние 200 тысяч лет). В то время самым распространенным крупным хищником был пещерный медведь. Количество их костей в слоях позднего плейстоцена (130-12 тысячелетий назад) огромно. Находки довольно многочисленны на Урале, Кавказе и в горных системах Западной Европы.
Согласно опубликованным данным, на Урале около десяти пещер, которые буквально набиты исключительно костями пещерных медведей. Все это дает нам уникальную возможность изучать этих животных с точки зрения популяционной биологии, палеоэкологии и применять статистические методы и делать интересные открытия.
Например, недавно ученые доказали, что в наших краях обитал отдельный вид — уральский пещерный медведь. Он входит в группу так называемых больших пещерных медведей, которые населяли Европу. Также на Урале найдены останки представителей группы малых пещерных медведей — более древней и примитивной и менее изученной. У нас есть пещеры, в которых сосредоточено огромное количество костей этих медведей.
Но знаем мы про наших «подопечных» далеко не все. Почти отсутствует информация о рационе питания этих млекопитающих, их положении в трофической (пищевой) сети, болезнях, взаимоотношениях (например, конкуренция или «хозяин-паразит»).
— Что собой представляет процесс изучения останков вымерших животных?
— Мы используем классические методы исследования размеров костей, зубов и черепов. Применяем и новые способы, например, компьютерную томографию, чтобы больше узнать о морфологии мозга, носовых полостях, дыхательной системе, ее связи с климатом. В холодных и жарких условиях дыхательные системы — например, размер носовой полости, носовых камер и хоан (внутренних носовых отверстий) многих млекопитающих, в том числе и человека, — могут отличаться. В этом плане пещерные медведи — важный объект исследований, так как они жили в более суровых условиях конца последнего ледникового периода.
Изучаем стабильные изотопы углерода, азота в их костях. Вычисление их соотношений позволяет нам сделать выводы о рационе питания животных. В сотрудничестве с генетиками расшифровываем ДНК медведей.
Еще один метод, который применяется, — популярная сейчас геометрическая морфометрия. Он дает возможность лучше понять, как меняются форма и структура зубов. На это влияют рацион, география, возраст, временной период. Характер питания определяем, в частности, по микроследам на зубах, для выявления царапин используем электронный микроскоп. Более того, исследуем слои в зубах, кольца роста. Это помогает установить возраст конкретного медведя, в какой сезон года он погиб. Все это дает представление об образе жизни и болезнях животных и в итоге об изменчивости вида — популяционной, географической, эволюционной.
Также пытаемся изучать предковые формы, которые дали начало пещерным медведям. У пещерного и бурого медведей был один предок, живший два миллиона лет назад, — это этрусский медведь. Благодаря раскопкам в пещере Таврида в Крыму мы получили множество останков этого животного и начали его планомерное и детальное изучение.
— Исследование вымерших животных, наверное, расширяет и наши познания о существующей сегодня фауне?
— Любые знания об ископаемых животных дают ценную информацию об их биологии, образе жизни и эволюции. Эти сведения — фундамент для прогнозирования изменений не только отдельных видов во времени, но и их сообществ, фаун и экосистем в целом. Без них мы никогда не сможем полно ответить на вопросы о том, что нас и окружающий мир ждет в будущем, по каким сценариям он будет трансформироваться и видоизменяться.
— Вы контактируете с зарубежными коллегами, занимающимися этой тематикой?
— Недавно была опубликована наша статья в журнале Historical Biology (An International Journal of Paleobiology) в соавторстве с главным специалистом по пещерным медведям в мире Гернотом Рабедером из Австрии. Предметом нашей работы была морфология пещерных медведей: размеры зубов, их строение и многое другое.
С Герве Бошреном из Тюбингенского университета мы изучаем стабильные изотопы в костях пещерных медведей и анализируем их рацион. С коллегами из Пекинского университета — фауну раннего плейстоцена. Выполняем анализ палеоДНК (ДНК из костей древних животных) в Бангорском университете в Великобритании под руководством Акселя Барлоу. Также сотрудничаем с итальянскими и испанскими учеными.
— Что в вашей работе вы оцениваете как достижение?
— Таким результатом можно назвать прямое радиоуглеродное датирование множества костей пещерных медведей с Урала. Мы теперь хорошо представляем себе время существования малых пещерных медведей в нашем регионе (от 45 до 25 тысяч лет назад). Также интересны данные об их диете, которые никто никогда до нас не изучал. Кроме того, мы охарактеризовали возрастную структуру палеопопуляций медведей из различных пещер Урала. Оценили количество особей в разных возрастных группах: новорожденные, молодые, взрослые и старые.
Отмечу, что в пещерах медведи только зимовали. По размерам эти естественные укрытия были разными. Входные гроты имели размер от 30 метров в диаметре до полуметра. Максимальная продолжительность жизни у этого вида была 25-28 лет.
Любопытны наши работы по сравнению пещерных медведей Урала, Кавказа и Западной Европы. Этой теме посвящена последняя совместная с иностранными коллегами статья.
А центральная публикация проекта — об охоте древнего человека на малого пещерного медведя. В пещере Иманай мы первыми в мире обнаружили пробитый копьем череп этого животного. О подобных находках нигде больше неизвестно. Палеолитический человек убил малого пещерного медведя, и это можно расценивать как факт охоты. Конечно, можно также предположить, что это могла быть и защита от дикого животного. Но дело в том, что пещера Иманай — это стоянка или святилище древнего человека. Когда останки животных находят в таких местах, это интерпретируется как факт охоты, а не самозащиты.
Мы надеемся, что наш проект будет продлен и мы получим новые данные о пещерных медведях не только Урала, но и других регионов России.
Беседовала Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото предоставил А.Москалев
Нет комментариев