Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли
Шрифт:
Очень необычная находка поджидала, например, палеонтологов на берегу моря Лаптевых в 2010 году: ее назвали Юка, поскольку обнаружили и сберегли мумию члены родовой общины «Юкагир». Путь мамонта от берегового обрыва до лаборатории в Якутске занял полтора года. А там, чтобы уточнить возраст животного, была сделана компьютерная томография черепа, результат которой оказался неожиданным: в черепе сохранился головной мозг! Прежде выводы о строении этого органа у мамонта основывались лишь на слепках внутренней полости черепной коробки и знаниях о мозге современных слонов. Поэтому важной задачей стало сохранение редкой находки для дальнейших исследований. «Мозг Юки, хоть и сохранил внешние признаки и форму, стал очень хрупким вследствие длительной мумификации. Месяц ушел на его консервацию — пропитку формалином — в Якутске, затем черепную коробку вскрыли и извлекли его, — рассказывает Евгений Мащенко, известный специалист по мамонтовой фауне из Палеонтологического института РАН. — Важно было не повредить череп и при этом аккуратно достать мозг в твердой оболочке, трепанация продолжалась почти шесть часов. Череп мамонта имеет особые воздушные полости, облегчающие эту массивную конструкцию, вот и пришлось распилить пятисантиметровую костяную толщу».
Когда и где найдут очередную мумию, предсказать невозможно. Так, в августе 2012 года в редакции журнала «National Geographic Россия» раздался звонок. Звонивший поинтересовался: не нужен ли мамонт? Поскольку мамонта держать журналистам было решительно негде, даже мертвого, занялись им сотрудники академических институтов… Звонку предшествовала история, случившаяся на западе Таймыра, на мысу Сопочная Карга, который вдается в Енисейский залив, где жил вдовец-оленевод с шестью детьми. Один из них — десятилетний тогда Женя Салиндер — как-то отправился с луком на охоту и добыл… мамонта: заметил частично вытаявшую тушу в десятиметровом обрыве. Вскоре на мыс прибыла научная экспедиция. «Сопкаргинский мамонт очень неплохо сохранился, — рассказывает секретарь Комитета по изучению мамонтов и мамонтовой фауны РАН Алексей Тихонов. — Удалось извлечь основную часть туши с ногами, черепом, нижней челюстью, правым ухом и глазницей, даже пенис. Длина тела — 2,9 метра, высота в крупе —1,2 метра. Предварительный осмотр местонахождения показывает, что мамонт жил более 38 тысяч лет назад и умер, вероятно, в подростковом возрасте — 13–16 лет от роду. В таком возрасте слонята-мальчики начинают созревать и, будучи изгнаны матриархом из группы, переживают сильный стресс».
Итак, в многолетнемерзлых породах, известных как «вечная мерзлота», мамонт и некоторые другие представители мамонтовой фауны, как мы видим, попадаются, но речь идет не о горах замороженных трупов, а о единичных находках. И совсем не оледенелых. «Вечная мерзлота» — это не лед, а в основном илистые частицы, спаянные ледяными кристаллами в твердую горную породу, уподобившуюся по крепости бетону. Постоянная температура пластов колеблется от 0 до -15 °C. Есть и кристаллы чистого льда до 20–40 сантиметров длиной, и льдовые жилы, заполняющие вертикальные трещины, — до 10 метров в поперечнике и до 50 метров глубиной (такие жилы развиваются 8–12 тысяч лет). Застывшие низкотемпературные слои перемежаются с разжиженными. Все это вместе и есть многолетнемерзлые породы, которые занимают всю территорию Якутии, достигая огромной — до 1400 метров — мощности, и значительную часть Сибири. На Россию приходится половина всей мировой площади «вечной мерзлоты». Образовались многолетнемерзлые породы из-за длительного промерзания грунтов во время последних оледенений (180–20 тысяч лет назад), когда обширные материковые ледники покрывали почти всю Северную Америку, Северную Азию и Европу до Альпийского пояса, а навстречу им далеко вниз спускались горные льды Пиренеев, Альп и Тибета. Дольше всего «осколки» ледникового щита сохранялись на севере Азии.
Объединяет всех относительно целых мамонтов несколько обстоятельств. Во-первых, каждый из них внезапно погиб вблизи природного холодильника, который обеспечил обезвоживание трупа — мумификацию; во-вторых, оказались они в бескислородной среде, в тонком «упаковочном материале» — среди илистых частиц; в-третьих, почти все мумии — а их уже около дюжины — принадлежат молодняку: среди юных особей смертность всегда высокая. «Кладбища» же мамонтовой фауны (на самом деле скопления разрозненных костей) формировались на протяжении сотен и даже тысяч лет в тех местах, куда трупы и перемытые кости сносились реками, — в древних поймах и дельтах. И каждая находка — будь то мумия или всего лишь разрозненные кости — это кладезь сведений о мамонтах и об их эпохе, о том времени, когда человек становился разумным. А новые технические средства позволяют узнать о них подробности, которые даже пять лет назад и не мыслились…
Началась же история мамонтов 60 миллионов лет назад, когда Африка была почти изолирована от лежащих севернее материков и там возникла особая группа млекопитающих, которую молекулярные биологи назвали — «афротерии». Афротерии объединяют очень непохожих зверей — сирен, даманов, трубкозубов, златокротов, тенреков, прыгунчиков и хоботных (ныне представленных слонами). У них и в еще большей степени у предков всех этих групп и их ближайших родственников — астрапотериев и нотоунгулят, населявших Южную Америку, есть общие черты в строении скелета (например, число туловищнокрестцовых позвонков и позднее прорезывание щечных зубов) и последовательности окостенения этого органа в эмбриональном развитии (последнее, понятно, касается современных животных).
Древнейшие остатки собственно хоботных происходят из Алжира и Марокко (им — около 40 миллионов лет). То были «мельчайшие» — всего 10–15 килограммов массой — «слоники» с высоколобым черепом и сдвинутыми назад носовыми отверстиями. Значит, верхняя губа у них вытянулась и вместе с ноздрями преобразилась в хобот — мускульный насос, удобный для питания и различных манипуляций, словно рука у человека или другой обезьяны. У современных слонов 150 тысяч мускульных тяжей располагаются в хоботе по окружности, вдоль него и наклонно к продольной оси: при сокращении радиальных мускулов хобот растягивается, при сжатии продольных — укорачивается, а при стягивании косых — сворачивается или изгибается, что и делает его таким подвижным. Появление хобота привело к тому, что вторые верхние и нижние резцы у слоновьих предков развились в бивни. Вероятно, большую часть своей жизни первые хоботные проводили в воде: не случайно их ближайшие родственники — водные млекопитающие сирены. На водный образ жизни указывает и изотопный состав зубов. Может быть, и хобот им понадобился, чтобы дышать, находясь под водой? Так его используют современные слоны, преодолевая реки.
В ходе эволюции хоботные заметно подросли и 20 миллионов лет назад зашагали на столбовидных ногах с короткими пятипалыми стопами и кистями по Азии, а затем и по обеим Америкам. Современное семейство слонов, к которому относится и мамонт, появилось 6–7 миллионов лет назад тоже в Африке. Эти млекопитающие отличаются необычным строением и сменой зубов: на щечных — жевательных — зубах у них расположены параллельные поперечные пластины-терки: чем грубее становилась растительность, тем больше образовывалось пластин, расширявшихся за счет зубного цемента. Эти зубы у слонов настолько длинные, что, когда передняя часть коронки уже почти стерта, задняя еще только прорезывается. По мере развития новые зубы продвигаются вперед и выталкивают прежние. Такое горизонтальное, или «конвейерное», замещение всегда происходит в определенный срок: шесть генераций щечных зубов последовательно сменяют одна другую (когда стачиваются последние зубы — примерно на 60-м году жизни, — слон умирает от голода). Поэтому с помощью компьютерной томографии по числу зубов, оставшихся «в запасе», можно узнать индивидуальный возраст мамонта. Скажем, у Юки четвертая смена зубов еще не прорезалась — значит, ей было 6–9 лет.
Мощные бивни и хобот мамонта или крупного слона создают большую нагрузку на мышцы и связки, управляющие движением головы. Поэтому эти мышцы имеют довольно большую массу, а площадь затылочной части черепа, где крепятся связки, — увеличена. Две оси черепа — длинная вертикальная и короткая переднезадняя — представляют собой два плеча рычага: прикладывая небольшое усилие к его длинному плечу, можно уравновесить гораздо большую силу, направленную на его короткий конец. Этот простой механизм позволяет легко поднимать и опускать тяжелую голову с помощью длинных мышц, которые идут от шейных и спинных позвонков к верхнему краю затылка. Хотя укрупнение черепа ведет к наращиванию костной ткани, в ходе эволюции слонов в нем образовались, особенно в лобной части, многочисленные полости, разделенные тонкими и плотными костными перегородками. Система перегородок придает черепу дополнительную прочность, а полости не только облегчают вес, но и служат прокладкой, предохраняющей мозг от теплового удара у слонов и от переохлаждения — у мамонтов. Потому мозговая камера оказывается в глубине черепа. Большой череп вмещает и другие крупные органы. Так, огромная носовая полость содержит миллионы обонятельных клеток, что позволяет слонам различать запахи даже лучше, чем собакам.
Мозг у современных слонов в среднем достигает объема 4800 кубических сантиметров. Это в 3,4 раза больше, чем у человека. Устроен мозг слонов очень сложно; считается, что слоны не уступают в уме дельфинам и самым близким к человеку видам обезьян. У мамонтов мозг, возможно, был даже крупнее: так, исследование этого органа у Юки показало, что объем ее мозга составлял 5000 кубических сантиметров против 4450 у африканского слона такого же возраста и пола. Мозг большего размера помогал в решении сложных задач, которые постоянно ставила неприветливая северная природа.
Эти и другие (например, хвост-клапан, запиравший заднепроходное отверстие) удивительные особенности тропических по происхождению слонов позволили им приспособиться к суровым условиям северных континентов, когда наступал ледниковый период. Непосредственным предком шерстистого мамонта, появившегося на северо-востоке Азии около 700 тысяч лет назад, был трогонтерий (Mammuthus trogontherii); в Северной Америке он же дал начало колумбову мамонту (Mammuthus columbi).