Полярная ночь древней жизни не мешала

Ископаемые остатки зверей на канадском острове Элсмир близ Гренландии (79 градусов северной широты) изучала группа палеонтологов из Колорадо.

Жизнь за полярным кругом

Эоценовый климат был очень теплым. 53 миллиона лет назад Гренландию не покрывал ледяной щит, а среднегодовая температура, по оценкам ученых, составляла 10−12˚С, в то время как сейчас – -15˚С. Но теплый климат вовсе не отменяет сезонных изменений освещенности в высоких широтах: в эоцене в Арктике так же, как и сейчас, несколько месяцев в году продолжалась полярная ночь.

В то время на острове Элсмир жили крокодилы, гигантские черепахи, змеи и разнообразные млекопитающие. Ископаемые останки всех этих животных уже найдены. Джелин Эберли и ее коллеги изучали останки корифодона (похожего на гиппопотама полуводного зверя), предков современных тапиров, а также носорогоподобного бронтотерия. Главный вопрос, на который намеревались ответить ученые, состоял в следующем: обитали ли эти звери за полярным кругом круглый год или совершали сезонные миграции, чтобы убежать от полярной ночи.

Мы состоим из того, что мы едим

Палеонтологи провели изотопный анализ эмали зубов вымерших млекопитающих, чтобы выяснить их образ жизни и питание. В эмали они измеряли соотношение стабильных изотопов кислорода и углерода.

По соотношению изотопов кислорода ¹⁶О и ¹⁸О можно получить информацию о температурном режиме далеких эпох. Из-за того, что изотоп ¹⁶О более легкий, он в первую очередь испаряется, а изотоп ¹⁸О как более тяжелый – в первую очередь конденсируется. По этой причине соотношение изотопов в атмосферных осадках отражает сезонные изменения температуры. Пресные водоемы, из которых животные пили воду, пополнялись осадками, и таким образом в эмали зубов животных откладывались соответствующие изотопы кислорода.

Углерод включается в состав зубной эмали из пищи. Эмаль зубов крупных травоядных формируется постепенно по мере роста зуба со скоростью приблизительно 50 мм в год.

Зубная шкала времени

У шести корифодонов ученые измерили содержание изотопов кислорода ¹⁶О и ¹⁸О и углерода ¹³С и ¹⁴С от вершины зуба до основания. В этом направлении на протяжении зуба отображена временная шкала сезонных изменений. Расстояние 18 мм по этой шкале соответствует времени от лета до зимы. Содержание изотопа ¹⁸О на этом протяжении снижалось, что соответствует сезонному падению температуры.

Соотношение изотопов углерода ¹³С и ¹⁴С в эмали зубов дало ученым информацию об источниках пищи млекопитающих. Постепенное увеличение содержания изотопа ¹³С на временной шкале от верхушки к основанию зуба отражает, по мнению ученых, падение продуктивности растений от лета к осени и прекращение фотосинтеза во время полярной ночи.

Диета летняя и зимняя

Исследователи предположили, из чего состоял рацион питания корифодонов летом и зимой. Летом они, по-видимому, в основном жевали листья покрытосеменных (цветковых) растений и фитопланктон, а зимой переходили на побеги, опавшие листья, хвою вечнозеленых голосеменных растений и грибы. Эти виды корма содержат больше изотопа ¹³С, чем листья цветочных растений.

Результаты убедили исследователей в том, что млекопитающие проводили за полярным кругом круглый год: не мигрировали и не впадали в спячку. Помимо данных изотопного анализа (который, кстати, они сравнивали с анализом ископаемых древесных остатков того же времени, которые уж точно никуда не мигрировали), есть и другие подтверждения. Например, при раскопках находят животных всех возрастов: и взрослых, и детенышей, и подростков. Биологи говорят, что если бы животные совершали сезонные миграции, то подростков среди них быть не должно – их юность проходила бы южнее.

Взгляд в прошлое и в будущее

В то время остров Элсмир был не островом, а частью большой полярной суши. «Там было что-то похожее на современные болотистые кипарисовые леса на юге США. Сегодня от них остались окаменевшие пни, огромные, как стиральные машины», — сказала Джелин Эберли. Сегодня же это – заполярная тундра, вечная мерзлота, ледники, скудная растительность и немногие мелкие животные. Очевидно, что по мере похолодания обитавшие здесь ранее виды сменили местообитание на более южные районы.

Ученые считают, что результаты их работы объясняют некоторые события из прошлого животного мира, а также дают прогноз на будущее.

«То, что эоценовые млекопитающие приспособились жить за полярным кругом, показывает, что они в то время могли мигрировать из Евразии в Северную Америку по полярному «Берингийскому мосту», который связывал два континента», — говорит Джелин Эберли.

Кроме того, по словам исследовательницы, результаты работы позволяют спрогнозировать последствия современного глобального потепления в Арктике. Если температура и дальше будет повышаться и достигнет значительных величин, то животные, обитающие в средних широтах, начнут мигрировать на север. И, по всей вероятности, современные крупные млекопитающие тоже смогут приспособиться к жизни в условиях полярной ночи.

Статья будет опубликована в июньском выпуске журнала Geology.