p4hshok

p4hshok

Пикабушник
Дата рождения: 27 октября
209К рейтинг 365 подписчиков 60 подписок 403 поста 357 в горячем
Награды:
10 лет на Пикабу
242

В черепе рыбы каменноугольного периода сохранился ее окаменелый мозг

В черепе рыбы каменноугольного периода сохранился ее окаменелый мозг Палеонтология, Научпоп, Окаменелости, Elementy ru, Рыба, Мозг, Видео, YouTube, Длиннопост

Судя по реконструкции мозга, коккоцефал (Coccocephalus wildi) не уступал «умом и сообразительностью» некоторым современным рыбам, хотя и жил на 319 миллионов лет раньше. Рисунок © Márcio L. Castro c сайта news.umich.edu

Исследователи, изучающие эволюционную историю мозга, сердца и других внутренних органов сталкиваются со множеством проблем. Одна из самых ощутимых — скудость палеонтологического материал. Мягкие внутренние органы — первые кандидаты на разложение после гибели организма, так что чаще всего они вовсе не сохраняются в палеонтологической летописи. Лишь в случае редкой удачи окаменевший орган доходит до наших дней в виде точного слепка, позволяющего изучить его во всех подробностях. Именно такая удача улыбнулась американским исследователям, изучавшим череп рыбы позднего каменноугольного периода, жившей 319 миллионов лет назад. Просканировав окаменелость методом компьютерной томографии, они обнаружили в недрах черепа великолепный слепок мозга, позволивший во всех подробностях восстановить его структуру.

Большинство палеонтологических окаменелостей, лежащих в музеях, представляют собой остатки твердых частей тела — зубов, костей, панцирей и так далее. Мягкие ткани после смерти организма разлагаются в первую очередь. Поэтому для того, чтобы вездесущие микроорганизмы, «отвечающие» за посмертное разложение трупа, не успели приступить к своей работе, необходимо очень быстрое его захоронение в особых условиях (например, под слоем вулканического пепла или речного ила). Конечно, в некоторых случаях мягкие ткани могут сохраниться и без подобных ухищрений (Шкура съеденного эдмонтозавра мумифицировалась прежде чем окаменеть, «Элементы», 17.10.2022), но только если они достаточно прочные и жесткие сами по себе, тогда как мозг, сердце или печень — увы, чересчур мягкие.

После этого начинается процесс фоссилизации, в ходе которого кости или панцирь пропитываются минеральными солями, пока сами не становятся каменными, а любые полости скелета заполняются породой. В случае черепа образуется точная отливка головного мозга: даже если сами кости в конце концов будут разрушены, слепок сохранится... разумеется, если он окажется сделан из более прочного материала, чем скелет владельца, и окажется захоронен в достаточно спокойном с геологической точки зрения месте. В противном случае, увы, вся кропотливая работа природы по его сохранению будет проведена впустую: движения земных плит и разрушительная сила эрозии уничтожат кости, а без такой существенной подсказки даже самый внимательный палеонтолог едва ли догадается, что лежащий под его ногами продолговатый камень (наверняка сломанный) — это на самом деле слепок мозга какого-нибудь доисторического животного.

В черепе рыбы каменноугольного периода сохранился ее окаменелый мозг Палеонтология, Научпоп, Окаменелости, Elementy ru, Рыба, Мозг, Видео, YouTube, Длиннопост

Копия ископаемого слепка мозга тираннозавра в Австралийском музее в Сиднее. Слепок образовался естественным путем после смерти животного, заполнив полость разложившегося мозга. Фото © Matt Martyniuk с сайта en.wikipedia.org

В редких случаях, когда черепная коробка сохраняется достаточно хорошо, палеонтологи могут сами изготовить отливку мозга, использовав для этого обычный латекс (см. картинку дня Латексный череп пробурнетии): после извлечения она позволит по рисунку эндокрана восстановить внешний вид мозга. Также в последние годы все чаще используются цифровые методы исследования окаменелостей (например, компьютерная томография), позволяющие полностью реконструировать как череп, так и мозговую полость внутри, не повреждая саму окаменелость. Подобные неинвазивные методы изучения особенно ценны в случаях, когда исследователям доступен лишь единственный голотип, по которому был описан новый вид, и его повреждение, пусть и в научных целях, лишит будущие поколения ученых бесценного образца.

Именно с такой ситуацией сталкивались все предыдущие исследователи, бравшие в руки череп окаменевшей рыбы, больше века хранившийся в Манчестерском музее в Великобритании. Извлеченный из слоя талькохлорита в крыше угольной шахте Маунтин-Форфут в Ланкашире, череп рыбы был описан еще в 1925 году под именем коккоцефала (Coccocephalus wildi). Внешнее изучение окаменелости показало, что это примитивная лучеперая рыба из вымершего отряда палеонискообразных, плававшая в речном эстуарии позднего каменноугольного периода и, вероятно, захороненная в слое ила после смерти. Хотя ничего кроме черепа не сохранилось, ученые смогли приблизительно оценить длину рыбы в 15–20 сантиметров, то есть размером коккоцефал был с крупного ерша.

В черепе рыбы каменноугольного периода сохранился ее окаменелый мозг Палеонтология, Научпоп, Окаменелости, Elementy ru, Рыба, Мозг, Видео, YouTube, Длиннопост

Голотип коккоцефала рядом с американским центом: череп повернут вправо, снизу можно увидеть челюсти рыбы. Фото © Jeremy Marble с сайта news.umich.edu

Поскольку был обнаружен один-единственный череп коккоцефала, долгие годы никто его досконального не изучал: он пылился на полках архива до тех пор, пока исследователи из Мичиганского университета (США) не просканировали окаменелость с помощью методов компьютерной томографии. Естественно, они не планировали увидеть внутри ничего интересного: целью сканирования было создать подробные трехмерные реконструкции ископаемых черепов, что позволило бы исследователям безопасно изучать их и выявить их положение на эволюционном древе рыб. Однако при изучении результатов сканирования исследователи обратили внимание на странную плотную структуру внутри рыбьего черепа, скрытую от глаз угольно-черными костями.

На томографическом снимке объект выглядит очень ярким. Следовательно, он состоит из более плотного материала, чем сами кости. Поэтому палеонтолог Мэтт Фридман (Matt Friedman) решил изучить его подробнее. Гипотеза о том, что он имеет дело с обычным минеральным наростом, почти сразу же отпала: объект был до странности симметричен, содержал полости, напоминающие мозговые желудочки, и был окружен целым ворохом «нитей», идущих от него наружу, в точности как черепные нервы в нашем мозгу. Учитывая его положение внутри рыбьего черепа и результаты повторного сканирования с более высоким разрешением, у ученых не осталось сомнений, что они имеют дело со слепком мозга животного, жившего 319 миллионов лет назад.

Череп и структура мозга ископаемой рыбы. Видео с сайта phys.org

Хотя исследователи не отрицают, что в процессе разложения мозговой ткани и замещения занимаемой ею полости минералом, предположительно — пиритом, форма слепка могла измениться, расположение черепных нервов (они все еще соединены с мозгом и достигают соответствующих отверстий в костях черепа) предполагает, что это искажение было невелико. Несмотря на положение коккоцнфала на эволюционном древе рыб (он относится к примитивным лучеперым, жившим еще до появления общего предка всех современных представителей этого класса), его мозг, размером с изюмину, довольно сильно напоминает мозг современных лучеперых, особенно примитивных представителей этой группы — осетров и веслоносов.

В его структуре можно выделить переднюю, среднюю и заднюю части, причем особенно любопытен передний, или конечный мозг (telencephalon). У всех современных лучеперых рыб он развивается по эвертированному типу, при котором нервная ткань, формирующая полушария мозга, закручивается не вовнутрь (такой тип — инвертированный — характерен для хрящевых и двоякодышащих рыб, а также всех наземных позвоночных), а наружу. Такой тип развития считается эволюционно-консервативным, «тупиковой ветвью», ведь даже у разных филетических групп лучеперых рыб, разделенных десятками миллионов лет независимой эволюции, структура мозга удивительно похожа. Напротив, у животных с инвертированным типом конечного мозга в эволюционной истории наблюдалось постоянное усложнение нервной системы, что в конечном итоге привело к появлению птиц и млекопитающих. И вот у коккоцефала, несмотря на принадлежность лучеперым, конечный мозг инвертированного типа: по-видимому, такой тип развития можно считать базальным для всех позвоночных, а вот эвертированный мозг лучеперых — странным казусом эволюции и «визитной карточкой» этого класса.

В черепе рыбы каменноугольного периода сохранился ее окаменелый мозг Палеонтология, Научпоп, Окаменелости, Elementy ru, Рыба, Мозг, Видео, YouTube, Длиннопост

Структура мозга лопастеперых рыб (лепидосирен), базальных лучеперых рыб (коккоцефал) и продвинутых лучеперых рыб (амия и осетр). На реконструкциях мозга красным выделен сам мозг и черепные нервы, розовым — миелэнцефалическая железа (кроветворный орган в мозгу рыб), голубым — мозговая полость черепа. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

В мозгу коккоцефала сочетаются прогрессивные и примитивные признаки, хотя ученые не могут сказать точно, какие из них когда сформировались, ведь на сегодняшний день слепок мозга коккоцефала — единственный из сохранившихся у настолько древних представителей лучеперых рыб. Впрочем, считают исследователи, эта ситуация вполне поправима: случайная находка слепка мозга в совершенно непримечательном черепе каменноугольной рыбы, сто лет пылившемся в архивах английского музея, может стать ключом к палеонтологической сокровищнице, и новые сканирования ранее исследованных черепов рыб предоставят исследователям богатый материал по эволюции мозга в этой разнообразной группе водных позвоночных.

Источник: R. T. Figueroa, D. Goodvin, M. A. Kolmann, M. I. Coates, A. M. Caron, M. Friedman, S. Giles. Exceptional fossil preservation and evolution of the ray-finned fish brain // Nature. 2023. DOI: 10.1038/s41586-022-05666-1.

Анна Новиковская
https://elementy.ru/novosti_nauki/434069/V_cherepe_ryby_kame...

Показать полностью 4 1
63

Первая фотоохота с новым объективом. 

Fujifilm XT-4, Tamron 150-500
Лазоревки.

Первая фотоохота с новым объективом.  Фотография, Птицы, Лазоревка, Fujifilm, Длиннопост
Первая фотоохота с новым объективом.  Фотография, Птицы, Лазоревка, Fujifilm, Длиннопост
Первая фотоохота с новым объективом.  Фотография, Птицы, Лазоревка, Fujifilm, Длиннопост
Показать полностью 3
36

Иди своей дорогой сталкер и не сори. 

Иди своей дорогой сталкер и не сори.  Фотография, Сталкер, Водолаз, Fujifilm

fujufilm xt-4, 80mm f2.8 macro

Показать полностью 1
63

Рыба Сальвадора Дали

Рыба Сальвадора Дали Палеонтология, Эволюция, Морские обитатели, Биология, Копипаста, Elementy ru, Видео, YouTube, Длиннопост

Кажется, что перед нами сюрреалистический персонаж, словно сошедший с картин Сальвадора Дали. Присмотревшись, мы замечаем, что окружение странного существа выглядит вполне обычным. Значит, перед нами не картина, а жуткое глазастое и рогатое животное, то ли пытающееся проглотить, то ли уже подавившееся несчастной рыбкой. На самом деле и это не так. Обе части, и рыбья, и трехрогая, принадлежат одному животному — птерогонаспису (Pterogonaspis). Его название составлено из греческих слов πτέρο — «крыло», γωνία — «угол» и ἀσπίς — «щит».

Птерогонаспис напоминает рыбу, но принадлежит к галеаспидам (Galeaspida; «шлемощитовые»), которые приходятся отдаленной родней современным бесчелюстнымсестринской группе по отношению к челюстноротым, куда входят все настоящие рыбы, от акулы до карася. В некоторых источниках до сих пор используется полуофициальное название «бесчелюстные рыбы», однако называть птерогонасписа рыбой даже грубее, чем дельфина — курицей. По-видимому, в данном случае речь идет не о филогенетическом родстве, а о морфологическом сходстве; иными словами, любое позвоночное, что плавает в воде, покрыто чешуей и дышит с помощью жабр — рыба.

Рыба Сальвадора Дали Палеонтология, Эволюция, Морские обитатели, Биология, Копипаста, Elementy ru, Видео, YouTube, Длиннопост

Некоторые представители галеаспид. Реконструкция несколько устаревшая, ведь по последним находкам стало ясно, что как минимум у некоторых галеаспид были парные складки вдоль туловища — эволюционные предшественники грудных плавников. Рисунок © Nobu Tamura с сайта de.wikipedia.org

Сегодня на Земле обитает чуть больше сотни видов бесчелюстных (для сравнения, одних только приматов на нашей планете больше пятисот видов), но в силуре и девоне, около 450–350 миллионов лет назад, бесчелюстных рыбообразных животных было очень много. Галеаспиды — лишь один из существовавших в то время классов, вдобавок, не самый многочисленный: описано лишь чуть меньше сотни видов. У всех этих «рыб» была одна общая черта — массивный головной панцирь (собственно, он и дал название классу), на котором выделялись только небольшие круглые глазки и загадочное отверстие между ними.

Как думаете, что это? Из логичного на ум сразу приходит ротовое отверстие (ведь, согласитесь, некоторые из изображенных на картинке выше животных так и хочется назвать улыбающимися), однако настоящий рот галеаспидов располагался на нижней части черепа, рядом с жаберными отверстиями. А вот отверстие сверху, судя по всему, служило исключительно для забора воды, которая затем поступала в жаберную камеру; кстати, у современных миксин той же цели служит непарная ноздря на конце морды. Также возможно, что это отверстие было частью обонятельной системы галеаспидов.

Долгое время у галеаспидов не находили никаких признаков парных плавников, так что об их, пусть и отдаленном, родстве с челюстноротыми судили по строению черепной коробки. Однако в этом году китайские палеонтологи описали удивительную находку — несколько идеально сохранившихся окаменелостей пресноводных галеаспид, и не просто отдельных головных щитков, а целых тушек, раскрывших доселе неизвестные детали их анатомии (см. Панцирное бесчелюстное туцзяаспис проливает свет на происхождение конечностей позвоночных, «Элементы», 10.10.2022). Окаменелости принадлежали раннесилурийскому туцзяаспису (Tujiaaspis vividus; по названию народа туцзя), у него были парные плавниковые складки, которые тянулись вдоль всего туловища и при движении создавали подъемную силу, помогавшую тяжеловесному животному дольше скользить над морским дном.

Рыба Сальвадора Дали Палеонтология, Эволюция, Морские обитатели, Биология, Копипаста, Elementy ru, Видео, YouTube, Длиннопост

Реконструкция туцзяасписа (Tujiaaspis vividus), недавно описанного вида галеаспид: а — со спинной стороны, видны глаза и отверстие между ними; b — с брюшной, можно разглядеть рот (овальный, ориентирован горизонтально) и ряд жаберных отверстий, идущих полукругом. Рисунок из статьи Z. Gai et al., 2022. Galeaspid anatomy and the origin of vertebrate paired appendages

От кого панцирь защищал тяжелых на подъем галеаспид, многие из которых были размером с мелкого окуня? Позвоночные хищники, вооруженные крепкими челюстями и острыми зубами, в те времена только-только зарождались и были всё еще немногочисленны (см. В силурийских отложениях Китая найден древнейший позвоночный хищник, «Элементы», 16.06.2014), тогда как бесчелюстные, даже очень солидные, вынуждены были глотать пищу целиком и в основном нападали только на всякую мелочь вроде морских червей и мелких трилобитов. Однако не только животные с внутренним скелетом плавали в доисторических морях, и куда большую опасность для галеаспид представляли ракоскорпионы — многочисленные морские беспозвоночные, внешне несколько напоминавшие современных скорпионов (см. Терроптер — первый нелаврусский миксоптеридный ракоскорпион, «Элементы», 11.11.2021). Хотя многие из этих животных были сравнительно невелики, встречались среди них и довольно крупные виды, а находки в копролитах (см. картинку дня Копролиты и великое вымирание) ракоскорпионов остатков бесчелюстных намекают, что галеаспиды могли быть обычным блюдом на их столе.
https://www.youtube.com/watch?v=pHutU32A9Ak&ab_channel=ShinGoji

Отрывок из документального сериала «Прогулки с монстрами: жизнь до динозавров». Хотя изображенный здесь цефаласпис (Cephalaspis) не принадлежит к галеаспидам, он приходится им довольно близкой родней, и создатели сериала правильно отразили, насколько тяжело таким бронированным животным было плавать на большой скорости, спасаясь от ракоскорпионов

Возможно, именно давление со стороны хищников вынудило многие виды галеаспид отрастить причудливые «рога» на голове: такие выросты могли помогать им маскироваться под элементы морского дна, не давать проглотить себя целиком или даже отпугивать тех плотоядных, которых в принципе беспокоил внешний вид добычи. Не исключено также, что «рога» служили рыбам при половом отборе или были частью системы органов чувств — не зря же черепа галеаспид покрывают сенсорные каналы, позволявшие им точно улавливать движения воды.

В конце концов, это не первый и не последний случай причудливой формы черепа у доисторических животных (см. картинки дня Голова-бумеранг, Двурогий зверь Арсинои, Морской пылесос), и наверняка потребуются дополнительные находки, чтобы окончательно раскрыть все секреты этих странных рыбообразных существ.

Рисунок © Dinghua Yang из статьи X.-Y. Meng et al., 2022. New data on the cranial anatomy of Pterogonaspis (Tridensaspidae, Galeaspida) from the lower Devonian of Yunnan, China and its evolutionary implications.

Анна Новиковская
https://elementy.ru/kartinka_dnya/1663/Ryba_Salvadora_Dali

Показать полностью 3 1
988

Триасовые моря

Для всех любителей прогулок с динозаврами и морскими чудовищами.

9

Японские динозавры

https://www.youtube.com/watch?v=SvlHqUR9DKE&list=PLcynJ4...

Короткий ролик про азиатских динозавров, в ролях троодон, нанукзавр, дейнохейрус, торбозавр и другие.

Показать полностью
63

Сравнение размеров некоторых птерозавров и человека

Сравнение размеров некоторых птерозавров и человека Палеоарт, Палеонтология, Наука, Птерозавры

Сравнение размеров некоторых птерозавров и человека. Сверху вниз, слева направо: кетцалькоатль (самый крупный), анурогнат, рамфоринх, никтозавр (с «вилкой» на голове), доригнат (Dorygnathus), цзяньчаньгнат (Jianchangnathus), тупандактиль (с большим округлым гребнем на голове), птеродактиль, цикнорамфус, человек с немиколоптером на руке, жэхэлоптер. Рисунок из статьи N. Jagielska, S. L. Brusatte, 2021. Pterosaurs

Показать полностью 1
104

Главной причиной вымирания арктической фауны в конце плейстоцена и в голоцене все-таки был климат, а не люди

Главной причиной вымирания арктической фауны в конце плейстоцена и в голоцене все-таки был климат, а не люди Палеонтология, Мамонт, Ледниковый период, Elementy ru, Климат, Мегафауна, Длиннопост, Тундростепь

Рис. 1. Мамонты, бизоны, шерстистые носороги, лошади населяли холодные, сухие и ветреные степи в плейстоцене. Они стали вымирать при потеплении климата и превращении этих ландшафтов в заболоченную тудру и леса. Как следует из результатов нового исследования ископаемой ДНК из вечной мерзлоты, на Колыме около 10 тысяч лет назад жили последние шерстистые носороги, на Аляске и территории Юкон 7,9 тысяч лет назад водились последние виды плейстоценовых лошадей, по Северо-Восточной Сибири 6,5 тысяч лет назад бродили стада бизонов, а на Таймыре 4 тысячи лет назад еще обитали последние мамонты. Рисунок с сайта beringia.com

Международный коллектив ученых представил результаты десятилетнего проекта по прочтению ископаемой ДНК из образцов грунта вечной мерзлоты. По времени им удалось охватить последние 50 тысяч лет. Своей задачей ученые ставили именно прочитать всю ДНК в образцах, а не выделять фрагменты ДНК того или иного вида. Эта задача схожа с теми, которые решает современная метагеномика, но в обсуждаемой работе был проведен и анализ последовательных временных срезов. Можно сказать, что это первая демонстрация возможностей палеометагеномики. Ученые смогли уточнить области распространения арктической флоры и фауны в плейстоцене и голоцене, проследить процессы смены растительности, упадка и вымирания крупных животных (мамонтов, шерстистых носорогов, лошадей и бизонов) во время ледникового максимума (примерно 26 тысяч лет назад) и в голоцене. Опираясь на новые данные, авторы предполагают, что причиной вымирания мамонтовой фауны было не расселение охотников, а смена ландшафтов и растительности: сухая и холодная тундростепь сменилась болотами и лесами с толстым снежным покровом, к которым крупные травоядные Арктики не смогли быстро адаптироваться.


Большой международный коллектив ученых, представляющих научные учреждения десяти стран, в число которых входит и Россия в течение десяти лет занимался изучением ДНК в образцах почвы из плейстоценовых и голоценовых местонахождений по всей арктической и субарктической зоне. Идея этого проекта базировалась на новейших методиках извлечения из грунта ДНК ископаемых животных и растений. Эта методика была, например, с успехом применена при изучении древнего населения Денисовой пещеры, когда по ДНК из грунта установили, когда там жили неандельцы, денисовцы и сапиенсы (подробности описаны в новости Уточнены датировки археологических находок в Денисовой пещере, «Элементы», 04.02.2019)

Чем хорош этот подход? Тем, что даже если в местонахождении нет определимых ископаемых макроостатков растений или животных, то по ДНК все же можно судить об их присутствии. А если взять всю ископаемую ДНК из образца, и определить по ней исходный набор флоры и фауны целиком, то можно уже говорить не о присутствии отдельных видов, а о целых экосистемах или биомах. Именно такая смелая и масштабная задача была поставлена в данном проекте. Нужно подчеркнуть, что в этой работе метагеномика, уже более двух десятилетий принятая в исследованиях современных экосистем, была впервые применена для описания ископаемых сообществ. Тем самым мы видим зарождение новой методологии — палеометагеномики, которая дает возможность перейти от мозаики единичных ископаемых находок, более или менее случайным образом распределенных в пространстве и времени, к существенно более полному портрету череды вымерших экосистем. В обсуждаемой работе она помогла реконструировать динамику природных ландшафтов за последние 50 000 тысяч лет и по этой динамике обрисовать смену флоры и фауны после таяния ледников, сопоставив ее с динамикой основных климатических показателей. А в качестве вишенки на торте — еще и доказать, что вымирание мамонтов (а вместе с ними — шерстистых носорогов и другой плейстоценовой фауны) вряд ли связано с усилиями человека.

Материальной базой для этой работы послужили 535 образцов грунта из вечной мерзлоты и озерных отложений всей арктической и субарктической зоны (рис. 2).

Главной причиной вымирания арктической фауны в конце плейстоцена и в голоцене все-таки был климат, а не люди Палеонтология, Мамонт, Ледниковый период, Elementy ru, Климат, Мегафауна, Длиннопост, Тундростепь

Рис. 2. 74 местонахождения плейстоценового и голоценового возраста, из которых были отобраны образцы грунта для анализа древней ДНК. Возраст самых молодых образцов из этой коллекции составляет 1,2–3,4 тысяч лет (Таймыр, число 31 на карте), имеются для сравнения образцы грунта из Варангер-фьорда в Норвегии возрастом 120 лет (3). Самые древние образцы возрастом около 50 тысяч лет происходят из Центральной Сибири — с Енисея (11, 12) и Яны (35) — и Юкона в Северной Америке (57, 58). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Возраст образцов охватывал конец плейстоцена (с отметки 50 тысяч лет назад) и весь голоцен (начавшийся 11,7 тысяч лет) вплоть до недавнего прошлого. Этот интервал покрывает период похолодания, ледникового максимума (26,5–19 тысяч лет назад) и последующего потепления, начавшегося 11–12 тысяч лет назад. В некоторых местонахождениях имелась возрастная серия образцов; это позволило отследить локальные изменения в составе экосистем.

Из образцов выделили ископаемую ДНК — 10,2 млрд прочтений. Чтобы эту колоссальнейшую библиотеку как-то анализировать, пришлось проделать вспомогательную по смыслу, но очень важную и очень трудоемкую работу, — создание коллекции референсных геномов растений арктической и субарктической зоны. Ведь если к настоящему времени для животных кое-какие геномные сведения уже подкоплены, то о растениях этого сказать никак нельзя. Участники проекта с этим справились — теперь такая коллекция имеется (PhyloNorway) и она включает данные по более чем 1500 растений холодного пояса.

При сравнении ДНК из палеогрунтов с полученными геномами растений получилась картина существенно более полная и более точная, чем при изучении пыльцы и спор. Ведь споры и пыльца переносятся ветром на огромные расстояния, и поэтому присутствие их в образце не обязательно говорит об их местном происхождении. А если в образце определяется ДНК того или иного вида, то можно уверенно утверждать, что это вид-абориген.

На севере Америки, в Восточной Сибири и в Северной Атлантике в течение ледникового времени доминировали растения тундростепного типа (рис. 3). Их видовой состав был более или менее единообразным, если судить по коэффициенту сходства регионального разнообразия. И общее, и региональное разнообразие увеличивалось в течение периода похолодания до наступления ледникового максимума (то есть с 50 до 26 тысяч лет назад). Доминировали травы, злаков было немного меньше, чем незлаковых. Холодоустойчивые деревья (сосны, ели и лиственницы) там или отсутствовали, или были чрезвычайно редки, что говорит о низком количестве осадков.

Главной причиной вымирания арктической фауны в конце плейстоцена и в голоцене все-таки был климат, а не люди Палеонтология, Мамонт, Ледниковый период, Elementy ru, Климат, Мегафауна, Длиннопост, Тундростепь

Рис. 3. Смена растительности (по ДНК в палеогрунтах) в четырех крупных регионах циркумарктической зоны — Северной Америке, западной и Центральной Сибири, Северо-Восточной Сибири и Северной Атлантике. Отсутствуют данные по доледниковой Северной Атлантике, так как в этом регионе ледовый щит почти везде уничтожил доледниковые слои. При наступлении ледникового максимума (26 тысяч лет назад) число родов снижается: в Северной Америке — быстрее всего, в Сибири — медленнее, чем в Атлантике и Северной Америке (верхний график). При переходе к голоцену (12 тысяч лет назад) в региональных флорах появляются водные растения и деревья, увеличивается доля кустарников. Рисунки из обсуждаемой статьи в Nature

Опираясь на найденную в образцах ДНК животных, удалось уточнить и их распространение (рис. 4): 50–26 тысяч лет назад по всему арктическому поясу в сухих, холодных и ветреных степях во множестве паслись мамонты, лошади, шерстистые носороги, бизоны, карибу, на них охотились волки, а в траве, присыпанной снегом, прятались зайцы и различные грызуны.

Главной причиной вымирания арктической фауны в конце плейстоцена и в голоцене все-таки был климат, а не люди Палеонтология, Мамонт, Ледниковый период, Elementy ru, Климат, Мегафауна, Длиннопост, Тундростепь

Рис. 4. Распространение представителей мегафауны в течение ледникового и послеледникового времени. Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

После ледникового максимума, когда началось потепление (14,6 тысяч лет назад), травы повсюду стали сменяться осоками и злаками, появились во множестве деревья (такие как береза и ива), а вместе с ними увеличилась доля кустарников (голубика, брусника, черника и т. д.). Также отмечается повсеместное расселение влаголюбивых растений и водорослей, представителей болотистых ландшафтов. Флора в регионах приобрела собственную специфику, отличающую ее от других региональных флор. Все это указывает на постепенное замещение тундростепных ландшафтов на леса, болотистую тундру и заболоченные луговые участки.

Вместе с измерением флоры стало снижаться обилие крупных травоядных животных: их ДНК в голоценовых образцах обнаруживается все реже по мере приближения к современности. Исчезают шерстистые носороги, все меньше становится лошадей, бизонов, карибу. Важно подчеркнуть, что снижение численности крупной мегафауны не синхронно в разных регионах. В Северо-Западной и Центральной Сибири представители плейстоценовой мегафауны, включая и мамонтов, сохранялись дольше всего. Их ДНК найдены в образцах возрастом 3,9 тысяч лет.

Всех этих данных оказалось более чем достаточно для статистического сопоставления динамики разнообразия с изменениями различных факторов среды — среднегодовой температурой, количеством осадков, сезонностью, а также с присутствием охотников. Как выяснилось, на упадок разнообразия и коллапс видов крупных животных влияла только сезонность осадков и их общее количество за год. Эти корреляции выглядят вполне логично. При переходе к влажным и более теплым условиям степная экосистема с богатой травяной растительностью — основным кормом крупных травоядных животных — сменилась лесными и болотистыми экосистемами. Лошади и носороги, имеющие узкую пищевую специализацию, исчезли первыми, а мамонты с более широкой пищевой стратегией (они могли поедать кустарнички и ветки) еще некоторое время пытались адаптироваться к новым условиям. Однако и им стало трудно существовать в более влажных ландшафтах тундры и лесостепи, где зимой сугробы существенно больше, чем в сухой холодной продуваемой степи. Они не могли добывать себе достаточно пищи из-под глубокого снежного покрова.

Главной причиной вымирания арктической фауны в конце плейстоцена и в голоцене все-таки был климат, а не люди Палеонтология, Мамонт, Ледниковый период, Elementy ru, Климат, Мегафауна, Длиннопост, Тундростепь

Рис. 5. Влияние факторов среды на распространение травоядных животных плейстоценовой мегафауны. Видимый негативный эффект имеют сезонность осадков и их количество в течение года (желтые линии). Рисунок из обсуждаемой статьи в Nature

Холодная сухая степь дольше всего сохранялась именно в Центральной Сибири, как показывают данные по растительной палеоДНК. Именно поэтому, а вовсе не потому, что туда не добрались охотники со смертоносными дротиками и копьями, мамонты там продержались дольше всего — это было последнее место, где сохранялись подходящие для них условия. Если рассмотреть отдельно корреляции присутствия человека и ДНК крупных животных, то выясняется, что древний человек никак не повлиял на упадок плейстоценовых видов. Антропогенное влияние набирало силу постепенно, став по-настоящему убийственным лишь в последнее время.

Дискуссии относительно влияния охотничьих усилий человека на вымирание крупных животных в голоцене, безусловно, будут продолжаться. В настоящее время доминирует гипотеза о главенствующей роли человека в этом процессе (см. новость Главной причиной позднечетвертичного вымирания все-таки были люди, а не климат, «Элементы», 09.06.2014). Распространение человека на север в эпоху голоцена и вымирание мамонтового сообщества в целом сопоставимо во времени, а кроме того, идеологически укладывается в текущие экологические опасения о человеке-разрушителе. Данные обсуждаемой работы заставляют внимательнее присмотреться к истории человека-охотника и, возможно, снять с него обвинение в вымирании мамонтов и шерстистых носорогов. Обвинители, однако, обратят пристальное внимание на данные о присутствии человека для построения корреляций — они собраны не напрямую по палеоДНК, как для других животных, а смоделированы по потенциально пригодным для человека условиям обитания и наличию ископаемых макроостатков. Насколько можно доверять моделям, насколько сопоставимы результаты моделирования с данными по ДНК — все это будет обсуждаться в дальнейшем. А мы пока порадуемся столь яркому анонсу нового метода палеометагеномики.

Источник: Yucheng Wang et al. Late Quaternary dynamics of Arctic biota from ancient environmental genomics // Nature. 2021. DOI: 10.1038/s41586-021-04016-x.


Елена Наймарк

https://elementy.ru/novosti_nauki/433885/Glavnoy_prichinoy_v...
Показать полностью 4
Отличная работа, все прочитано!