Ледниковые прерии: как возникли и почему исчезли тундростепи, ставшие местом обитания мамонтов

Художники часто изображают мамонтов посреди снежной равнины. На самом деле глубокие снега на мамонтовых пастбищах были редкостью. А когда они из исключения стали правилом, это и сгубило мохнатых гигантов. Впрочем, есть и другая версия: мамонтов погубил не климат, а люди.

«Ледниковый период» по-научному называется плейстоценовой эпохой (или плейстоценом). Он начался 2,6 млн лет назад и закончился 12 тысяч лет назад. За это время случилось несколько ледниковых и межледниковых эпох. Последнее оледенение началось 120 тысяч лет назад и закончилось вместе с плейстоценом.

В последнюю ледниковую эпоху появилась совершенно особая природная зона. По-русски она обычно именуется тундростепью, а по-английски — «мамонтовой степью». Сегодня найти такой ландшафт практически невозможно. Лишь кое-где уцелели крошечные участки реликтовой тундростепи, например, на алтайском плато Укок и на южных склонах гор Северо-Восточной Сибири и Аляски.

Тундростепь кругом

Своим существованием тундростепь обязана ледникам. В плейстоцене они покрывали изрядную часть Евразии и Северной Америки. Огромные массы воды стали льдом и выпали из обычного круговорота. Из-за этого уровень Мирового океана понизился на десятки метров (а на пике последнего оледенения на целых 130 метров).

Обсохли окраины континентов, ныне затопленные морями. Значит, сократилась поверхность океана, с которой испарялась вода. К тому же значительная часть водной глади была покрыта морскими льдами, что тоже мешало испарению.

Гольфстрим в это время не доходил до берегов Европы, а утыкался в Африку. Все это приводило к тому, что воды в атмосферу поступало гораздо меньше, чем сейчас. А значит, и осадков выпадало значительно меньше.

Вдобавок главный «транспортер» осадков во внутренние части Евразии — атлантические циклоны — упирался все в те же материковые льды, простиравшиеся в последнюю ледниковую эпоху вплоть до Валдая и современного Смоленска. До Восточной Европы и Сибири осадков доходило совсем мало.

В результате на огромной территории от Испании до Аляски и Северо-Западной Канады и от арктических островов до Северного Китая установился весьма своеобразный климат. Зимы были долгими и морозными. В этом виноват общий холодный климат плейстоцена, а в Европе еще и ветры с близких ледников (в Сибири крупных покровных оледенений не было).

Лето было коротким, но, как ни странно, довольно жарким. Поскольку облачные дни во все сезоны были редкими, летнее солнце успевало основательно нагреть землю и приземный слой воздуха. Местами летние температуры доходили до +40 °C. Впрочем, промерзшая за зиму почва за лето не прогревалась на всю глубину. Так на значительной части этой территории сформировалась вечная мерзлота. При этом осадков круглый год выпадало крайне мало.

Среднегодовые температуры тундростепи сегодня соответствовали бы зоне тундры. Но типичные растения тундры — мхи, лишайники, ягодные кустарнички (голубика, морошка и т. д.), карликовые березы и ивы — весьма влаголюбивы. В сухой тундростепи они могли расти разве что по берегам редких водоемов.

По той же причине в тундростепи не было деревьев, даже таких морозостойких, как ель и лиственница. Они росли только на самом краю этой климатической зоны, в Западной Европе, куда доходили дожди с Атлантики. Зато к такому режиму оказались прекрасно приспособлены травы — прежде всего разнообразные злаки и полыни.

За долгую зиму даже в засушливой тундростепи скапливался кое-какой снег. Весной он таял, и этой воды травам хватало, чтобы вырасти: некоторые из них достигали двухметровой высоты. Слой вечной мерзлоты работал как гидроизоляция, и вешняя вода уходила медленно.

К тому времени, как почва окончательно пересыхала, травы успевали процвести и дать семена. После этого они засыхали, превращаясь в своеобразное «сено на корню». А поскольку осадков было мало, это «сено» не гнило и не вымокало за осень и не скрывалось под глубоким снегом зимой.

Мамонты и их соседи

По приросту растительной массы на гектар тундростепь далеко превосходила современную тундру и, возможно, была сопоставима с африканской саванной. Конечно, на такое обилие трав нашлись едоки, а на едоков — хищники. Тундростепь кормила целое сообщество крупных млекопитающих.

Многие представители этой мамонтовой фауны встречаются и сегодня, но рядом друг с другом могут оказаться разве что в зоопарке. По великому пастбищу бродили северные олени, овцебыки, дикие лошади, бизоны, туры, сайгаки. Под копытами у них шныряли зайцы, суслики и многочисленные грызуны помельче. На всех этих травоядных охотились хищники. И не только привычные нам волки и бурые медведи, но и пещерные гиены, пещерные львы и несколько видов саблезубых кошек — гомотерии и смилодоны.

Но никто из этих грозных зверей не осмеливался нападать на самых крупных травоядных тундростепи — шерстистых носорогов и шерстистых же мамонтов. И немудрено: взрослый мамонт достигал в холке 3,5 метра и весил до 8 тонн, а носорог — 1,9 метра и 3,5 тонны. Эти гиганты могли стать пищей для хищников разве что в виде падали.

Насколько многочисленны были мамонты и крупные копытные? Ископаемые останки сохраняются слишком редко, чтобы дать четкий ответ. И, как обычно, где кончается знание, начинается мнение. Если тундростепь действительно не уступала по продуктивности африканской саванне, то в Берингии (на Чукотке, Камчатке, Аляске и широком перешейке на месте Берингова пролива) мог пастись целый миллион мамонтов.

Древняя ДНК, извлеченная из ископаемых находок, дает более скромные цифры: от 40 до 150 тысяч. Есть и вовсе пессимистичные оценки: мамонты, мол, встречались исключительно редко. Однако современные слоны живут группами, и их шерстистые родичи наверняка жили так же. Так что эти гиганты не могли быть совсем уж редкими.

Конец пасторали

15 тысяч лет назад ледники начали понемногу таять и отступать. Такое неоднократно случалось и раньше, однако на сей раз тундростепь не отползла вслед за ледниками на север, а перестала существовать. В отложениях того времени остатки мамонтовой фауны встречаются только порознь.

Там, где лежат кости сайгака или дикой лошади, уже не встретить костей северного оленя. А самые крупные животные плейстоцена — мамонты и шерстистые носороги — в какой-то момент исчезают вовсе. Самые поздние останки мамонтов на континенте найдены на севере Чукотки, им около 9 тысяч лет.

В начале 1990-х годов российские исследователи нашли на острове Врангеля останки карликовых мамонтов. Взрослые особи едва достигали в холке двух метров, а весили не более трех тонн. Измельчание крупных животных на островах дело обычное. Например, на Крите некогда жили мамонты ростом чуть больше метра и весом около 300 кг.

Останки с острова Врангеля уникальны не размером, а молодостью. Самые поздние из них имеют возраст около 3700 лет. То есть мамонты все еще жили здесь, когда в Египте уже стояли пирамиды. Но в конце концов вымерли и они.

Плейстоценовый детектив

Что же погубило тундростепь и мамонтовую фауну? Гипотез было немало. Но сегодня у науки только два серьезных подозреваемых: климат и люди. Согласно климатической гипотезе, дело в распаде великих ледников. Связанная в ледниковом щите вода вернулась в глобальный круговорот. Атлантические циклоны стали проникать вглубь Евразии. Это радикально изменило режим осадков, а вслед за ним и состав растительности.

Северные тундростепи сменились современными тундрами, между ними и настоящими степями вклинился широкий пояс тайги. На редких пятачках реликтовой тундростепи сохранялись мелкие представители мамонтовой фауны, например, полярный суслик евражка. Но стада крупных копытных прокормиться уже не могли.

Северные олени и овцебыки приспособились к жизни в тундре. Сайгаки, бизоны, туры и дикие лошади ушли в настоящие степи. Некоторые бизоны освоили жизнь в лесу. А мамонты и шерстистые носороги ушли в небытие вместе с тундростепью.

У сторонников антропогенной гипотезы есть что на это возразить. Потепления случались и раньше, причем некоторые были даже более глубокими. Ледники наступали и отступали, тундростепь сжималась и вновь расширялась. Вероятно, менялась численность ее обитателей. Но это ни разу не приводило к полному распаду мамонтовой фауны и вымиранию ее крупнейших представителей.

Что если исчезновение мамонтов — не следствие, а причина смены растительности? Известно, например, что в отсутствие слонов африканская саванна зарастает колючим кустарником. Да и вообще любые «травяные» ландшафты — степи, саванны, пампа и т. д. — могут существовать только при постоянной «стрижке» крупными травоядными.

Именно она дает быстро отрастающей траве конкурентное преимущество перед ростками деревьев и кустарников. В небольших степных заповедниках, где нет крупных копытных, траву приходится регулярно косить. Иначе степь на глазах перестает быть степью. То же могло произойти и с тундростепью, оставшейся без мамонтов.

Так куда же делись мамонты? Их съели люди. Окончание последней ледниковой эпохи позволило Homo sapiens расселиться по всей Евразии и Северной Америке. Наши предки просто перебили ходячие горы мяса. Противостоять деревьям и кустарникам стало некому — и тундростепь исчезла.

Парк Ледникового периода

Так и рассудила команда российских ученых во главе с Сергеем Зимовым, со второй половины 1990-х реализующая проект «Плейстоценовый парк». Это попытка обратить вспять превращение тундростепи в тундру и лесотундру. По мнению этих ученых, нужно только достаточно травоядных. Они подавят тундровую растительность и создадут конкурентные преимущества для злаков и других степных трав.

Для этого в низовьях Колымы был создан крупный заказник. В него завезены животные, характерные для тундростепи, или их ближайшие родственники. В «Плейстоценовом парке» живут полудикие якутские лошади, бизоны, зубры, северные олени, овцебыки, двугорбые верблюды, яки, лоси — всего более 150 голов.

Обсуждается завоз крупных хищников (льва, амурского тигра). Мамонтов и шерстистых носорогов взять пока неоткуда, но участники проекта надеются на будущие успехи генной инженерии. Проект получил известность, статьи Зимова и его коллег неоднократно публиковались в научных журналах, включая такие престижные, как Science и Nature.

Пока одни ученые пытаются восстановить тундростепь, другие продолжают изучать, какой она когда-то была, в том числе совершенно новыми методами. В конце 2021 года в журнале Nature были опубликованы результаты масштабного проекта, над которым более 50 ученых из десяти стран мира, включая Россию, работали около десяти лет.

Исследователи взяли образцы грунта в 74 географических точках от Скандинавии и Исландии до Чукотки и Аляски. Из 535 точно датированных образцов была выделена вся содержащаяся в них ДНК — более 10 миллиардов фрагментов. ДНК была расшифрована и рассортирована по видам.

Это позволило судить о том, какие животные и растения жили здесь 50000–1200 лет назад. А еще об их численности и истории ее изменения. Представления палеоэкологов в целом подтвердились, но всплыло много неожиданных подробностей. Например, выяснилось, что менее 4 тысяч лет назад мамонты еще сохранялись не только на острове Врангеля, но и на северо-западе материковой Сибири.

Но самое главное в том, что ученые проследили процесс вымирания мамонтов на различных территориях. Из всех рассмотренных факторов достоверную статистическую связь с исчезновением мамонтов обнаружили два: общее количество осадков в году и их распределение по сезонам.

Иными словами, мамонтов погубили глубокие снега и, возможно, летние и осенние дожди. То и другое лишало их главного зимнего корма — высокой сухой травы. Если это так, то перспективы «Плейстоценового парка» весьма сомнительны. Никакая плотность копытных не сможет изменить количества и режима осадков. А вот появление людей на тех или иных территориях не обнаружило никакой связи с исчезновением на них мамонтов.

Правда, следует сказать, что древние образцы слишком трудно уберечь от загрязнения свежей человеческой ДНК. Так что о присутствии людей авторы вынуждены были судить по старинке: по ископаемым костям да каменным орудиям. Из-за этого исследователи могли серьезно недооценить обширность территорий, освоенных плейстоценовыми охотниками.

Несмотря на всю масштабность и скрупулезность этой работы, она вряд ли поставит точку в многолетнем споре. Исследования продолжаются.

_{Иллюстрация: Beth Zaiken; Фото: SHUTTERSTOCK / FOTODOM (х2); Per Möller/Johanna Anjar; JOEL BERGER}

_{Материал опубликован в июле 2023}