Получены новые сведения об истории древней биоты на севере России

18:22, 3 октября 2023

Анализ данных позволит выработать эффективные методы охраны современных животных [фоторепортаж]

Ученые Института экологии растений и животных УрО РАН и Уральского федерального университета представили новые данные о содержании и возрасте ископаемых остатков флоры и фауны, собранных на территории Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов. Исследование остатков способствует прояснению факторов и хронологии развития живых организмов в Северной Евразии и, на этой основе, — условий формирования современного биоразнообразия на Урале и в Западной Сибири. Эти данные, в свою очередь, помогут выявить закономерности изменения экосистем под воздействием глобальных и региональных факторов трансформации физико-географических условий в эпохи, когда антропогенного фактора еще не существовало. Это позволит более адекватно оценить современные экологические риски на территориях активно осваиваемого севера Западной Сибири. Статья о проведенной научной работе опубликована в журнале Quaternary International.

Экосистема Западной Сибири

Работы проводились на двух участках — Хашгорт (ЯНАО) и Горноправдинск-2 (ХМАО). Оба участка представляют собой крупные геологические обнажения, первый — в низовьях Оби, второй — в низовьях Иртыша. На обоих участках исследователи обнаружили остатки растений, произрастающих при устойчиво низких температурах, которые типичны для холодных интервалов плейстоцена (ледникового периода, который начался около 2,6 млн лет назад и закончился 11,7 тыс. лет назад) и, соответственно, для тундры с моховым покровом, карликовыми кустарниками и деревьями.

Другие фрагменты растений характерны для южнотаежной зоны. Они свидетельствуют о том, что на Хашгорте, располагающемся севернее, произрастало пойменное редколесье из елей и берез в окрестностях мелководного водоема. Южнее, на участке Горноправдинск-2, таких находок большинство. Они указывают на существование в далеком прошлом водоема и пойменного леса из тех же ели и березы, вероятно, с включением карликовой березы и лиственницы, с хорошо развитой прибрежной растительностью. Вместе с тем такие травянистые растения, как осока, лен, молочай, лебеда и другие, в настоящее время распространенные в южных районах Западной Сибири, являются признаками степеподобных участков. Водная растительность, даже на Хашгорте, также представлена теплолюбивыми видами.

Схожая картина реконструируется по остаткам насекомых. Останки жуков, преобладающих на Хашгорте, говорят о холодных и очень холодных условиях окружающей среды и о ландшафтах, напоминающих современную тундру. Скопление некоторых насекомых на участке Горноправдинск-2 также сообщает о климате, более холодном, чем в настоящее время, вероятно, близком к условиям современной лесотундры.

Однако по присутствию там же остатков некоторых видов жуков, предпочитающих околоводную среду обитания, можно сделать предположение о климатических условиях, сходных с современными. Встречались и фрагменты насекомых, заселяющих влажные участки тайги с умеренно теплым климатом, а также современные степи юга Восточной Сибири и Монголии, в том числе засушливые районы.

В обоих комплексах, Хашгорт и Горноправдинск-2, ископаемая фауна представлена, кроме того, полевками, леммингами и немногочисленными иными видами.

«Ископаемых крупных млекопитающих — мамонтов, носорогов, пещерных львов, гиен и других — единицы, в лучшем случае десятки. Поэтому палеонтология уделяет особое внимание мелким млекопитающим — как наиболее многочисленной группе. Традиционным объектом исследований являются полевки, так как они широко распространены в различных экосистемах, от тундр до полупустынь, и быстро реагируют на изменения окружающей среды глобального, регионального и локального масштабов. Полевки представлены обильными ископаемыми останками, по которым можно судить не только о возрасте популяции, но и об условиях обитания — температуре, влажности, режиме питания и так далее», — рассказывает Александр Бородин, заведующий лабораторией филогенетики и биохронологии ИЭРиЖ УрО РАН, профессор кафедры астрономии, геодезии, экологии и мониторинга природной среды УрФУ, руководитель исследований и соавтор статьи.

Сочетание найденных остатков мелких млекопитающих также означает, что климат был гораздо более холодным в сравнении с нынешним, а открытые ландшафты напоминали современную тундру — с хорошо развитым моховым покровом, травянистой растительностью (небогатой на Хашгорте и значительной в районе Горноправдинска-2), присутствием кустарников, а на территории Горноправдинска-2 еще и редких деревьев. Таким образом, во втором случае ландшафты могли быть схожи с современной южной тундрой и лесотундрой.

В то же время доля видов, связанных с относительно влажными местообитаниями на Хашгорте, почти вдвое выше, чем доля видов, связанных с более суровой средой. А единственная находка на участке Горноправдинск-2 останков пеструшки, зверька из отряда грызунов, предположительно указывает на сочетание водно-болотных угодий в низинах и высокопродуктивных влажных лугов на склонах.

Условия современной Чукотки

300-400 тыс. лет тому назад в Западной Сибири существовали экосистемы, значительно отличавшиеся от современных: в Нижнем Приобье (современная северная тайга) — близкие современным тундровым, в низовьях Иртыша (современная средняя тайга) — включающие в себя как тундровые, так и лесотаежные, а также степные элементы. Такие сообщества отдаленно напоминают условия современной Чукотки.

Часть видов, обитавших тогда в Западной Сибири, являлась предками современных видов, распространенных на этих же территориях в настоящее время, другие существенно изменили свой ареал, третьи вымерли. К последним относится описанный авторами статьи новый вид полевки Microtus nivaloides Lidiae. Возможно, это был самостоятельный вид, но, судя по всему, он не оставил потомков и вымер, как мамонты, шерстистые носороги и овцебыки, обитавшие на этих же территориях.

Исследования уральских ученых, во-первых, позволяют установить, как в связи с климатическими изменениями и их причинами (например, региональной тектонической активностью) на территории Северного Урала и Западной Сибири распространились и развивались те или иные виды растений и животных. Работа исследователей важна тем, что, если палеонтологические находки, сделанные в южных широтах, охватывают период, начиная с плиоцена, завершившегося около 2,6 млн лет назад, то палеонтологическая летопись северных широт, как правило, не древнее позднего плейстоцена (около 130-12 тыс. лет назад).

«Центральная часть Северной Евразии до сих пор остается „белым пятном“ в генетических исследованиях многих широко распространенных видов Евразии. Однако без учета особенностей геологической и климатической истории таких крупных регионов, как Урал и Западная Сибирь, любые гипотезы недостаточно обоснованы», — объясняет Александр Бородин.

«Рассказ» полевок

Во-вторых, благодаря изучению таких модельных видов, распространенных в разных климатических зонах, как полевки, возможно воссоздать синхронные процессы, протекавшие в экосистемах географически удаленных регионов, с различными условиями природной среды. Так, по словам Александра Бородина, от комплексов видов, обитавших на участке Горноправдинск-2, можно провести параллели к видам, которые можно обнаружить на Чукотке.

Современное биологическое разнообразие — это результат исторического развития органического мира. Поэтому, в-третьих, выстроив генетическую последовательность, выявив закономерности и механизмы эволюции, ученые смогут определить, как появились современные виды фауны Северной Евразии.

В-четвертых, с опорой на полученные знания можно проследить, как индикаторные виды типа полевок приспосабливались к изменениям окружающей среды и к хозяйственной деятельности человека, и выработать эффективные стратегии охраны и восстановления численности существующих видов фауны. В первую очередь в арктических и субарктических экосистемах, для которых мелкие млекопитающие являются ключевым звеном. Это особенно актуально в связи с глобальным повышением среднегодовых температур, которое наиболее остро проявляется в высоких широтах Северного полушария.

В-пятых, в более широкой перспективе исследования важны и для понимания роли изменений окружающей среды в распространении гомининов (к которым, помимо вымерших групп, шимпанзе и горилл, относится человек разумный) и в эволюционном оформлении современного человека.

«Четвертичный период, начавшийся 2,6 млн лет назад, совпадает с бурной эволюцией полевок и с началом интенсивной экспансией древних людей. Останки полевок не расскажут о них непосредственно, но могут дать представление об условиях, в которых жили наши далекие предки. Более того, отдельные фрагменты фауны позднего среднего плейстоцена потенциально могут служить моделями для понимания того, как сложится будущее нынешнего голоценового межледниковья», — поясняет Александр Бородин.

По словам профессора Бородина, подходы, которые используют ученые ИЭРиЖ УрО РАН и УрФУ, применимы к широтным зонам всей Северной Евразии, для которых характерно сочетание низких температур, лугопастбищных ландшафтов, с возможным наличием местообитаний с моховым покровом и высокоэнергетической речной среды, что говорит о большой вероятности присутствия комплексов ископаемых, аналогичных Хашгорту и Горноправдинску-2.

Добавим, что в исследованиях принимали участие представители Московского и Нижневартовского госуниверситетов, Всероссийского научно-исследовательского геологического института, Орхусского университета (Дания). Исследования поддержаны Российским научным фондом (гранты № 22-14-00332 и № 22-17-20011) и правительством ХМАО.

Александр Задорожный