Шерстистые исполины: как и почему вымерли мамонты

Загадка исчезновения мамонтов волнует человечество едва ли не больше, чем тайна вымирания динозавров. В конце концов, динозавры вымерли в незапамятные времена, а вот мамонты по геологическим меркам исчезли буквально только что, после долгого сосуществования бок о бок с первобытными людьми. Гибель мохнатых гигантов, случившаяся в весьма короткий срок, вызывает у нас подсознательное беспокойство: если ушли они, то, наверное, можем так же уйти в одночасье и мы сами? В том числе поэтому люди стремятся разгадать тайну вымирания древних волосатых слонов. И, похоже, изучение их истории может преподнести еще немало сюрпризов.

Размышлять о причинах гибели мамонтового рода ученые начали еще в XVIII веке — после того, как из Сибири начали поступать вести об обнаружении скелетов, а иногда и целых замороженных туш шерстистых гигантов с хоботами и бивнями. Первые гипотезы были в духе того времени: этих животных погубил всемирный потоп, насланный Богом на землю во времена Ноя.

Позже это предположение трансформировалось в более оригинальную и даже наукообразную версию: дескать, в доисторические времена в Тихий океан упал астероид, поднявший гигантскую приливную волну. Она прокатилась с юга через восточную часть Азии, подхватив тысячи мамонтов, пасшихся на плодородных равнинах, занятых теперь пустыней Гоби, и перетащила их на север к берегам Сибири, где их туши и остались навеки вмороженными в лед, образовавшийся, когда волна отхлынула.

Однако по мере того, как увеличивался имевшийся на руках ученых объем сведений о мамонтах и в целом об эпохе, в которую они жили, маргинальные гипотезы постепенно сошли на нет. Теперь исследователи рассматривали жизнь и смерть этого вида в контексте климатических изменений, происходивших на планете в относительно недавнем прошлом.

Тропой эволюции: как мамонты заселили планету

Мамонты возникли в неогеновом периоде кайнозойской эры, но их расцвет пришелся на сменивший его 2,58 млн лет назад и продолжающийся по сей день четвертичный период, который ознаменовался серией похолоданий, вызывавших обширные оледенения.

На заре плейстоцена (так называется эпоха четвертичного периода, начавшаяся 2,58 млн лет и закончившаяся 11,7 тыс. лет назад вместе с очередным оледенением) прежние субтропические вечнозеленые леса на широте Лондона, Москвы, Новосибирска и Якутска стали вымирать, вытесняемые листопадными и хвойными породами. Более того, вместо прежних безграничных лесов на евразийских просторах стали возникать саванны и лугостепи. Предыдущая так называемая гиппарионовая фауна с ее родственниками современных лошадей гиппарионами, огромными мастодонтами и саблезубыми кошками стала исчезать. На смену им пришли животные, более приспособленные к умеренному и холодному климату — в их числе были и мамонты.

Генетически мамонты ближе к современным азиатским слонам, нежели к африканским. Самый ранний их вид (Mammuthus subplanifrons) появился в Африке еще около 6 млн лет назад. Он не обладал пышным шерстистым покровом, но уже мог похвастаться спирально закрученными бивнями. От этого вида произошел южный мамонт (Mammuthus meridionalis) — великан высотою как минимум в 4 метра и массой в 10-13 тонн. Имел ли он, как его более поздние сородичи, шерсть, пока неизвестно.

Этому южному мамонту показалось тесно в Африке и 2,3-1,5 млн лет назад он заселил обширные территории Евразии и Северной Америки. От него, в свою очередь, произошел степной мамонт, он же трогонтериевый слон (Mammuthus trogontherii) — настоящий колосс, имевший высоту в плечах до 4,7 метра. Этот вид благодаря своему густому шерстяному покрову уже был хорошо приспособлен к жизни в холодных регионах.

И, наконец, около 450 тыс. лет назад появился знаменитый шерстистый мамонт (Mammuthus primigenius). Он был меньше других представителей мамонтового рода, но куда лучше приспособлен к обитанию в самых суровых условиях.

Возникнув в Сибири, шерстистые мамонты добрались до Северной Америки, где они соседствовали с населявшими более южные широты колумбийскими мамонтами (Mammuthus columbi) — те произошли то ли тоже от степных, то ли непосредственно от южных мамонтов.

Около 300 тыс. лет назад североамериканская ветвь шерстистых мамонтов через Берингию произвела обратную экспансию в Азию. Постепенно они полностью заместили более древнюю азиатскую форму мамонта, распространившись также и в Европе. Они царствовали не континенте несколько сотен тысяч лет. Последние шерстистые мамонты вымерли на острове Врангеля без малого 4 тыс. лет назад, успев таким образом застать эпоху государств и письменности.

Первые среди равных

Одним из крупнейших в мире специалистов по мамонтам был зоолог и палеонтолог Николай Кузьмич Верещагин (1908–2008). В своей обстоятельной книге «Почему вымерли мамонты» (1979) он писал, что широкая публика мало обращает внимание на два обстоятельства. Во-первых, мамонты жили в природных условиях, очень отличавшихся от современных. И, во-вторых, жили они не в одиночестве, а среди других животных, составлявших так называемую мамонтовую фауну. Многие представители этой фауны, такие, как шерстистый носорог, степной зубр, гигантский большерогий олень, пещерный медведь, пещерный лев, саблезубый тигр и пещерная гиена разделили судьбу мамонтов.

Верещагин так описывал живописную картину холодных плейстоценовых степей:

«На необъятных равнинах Поднепровья и Поволжья, Южной Сибири тут и там паслись сотенные косяки лошадей и ослов. Местами, в березовых и осиновых перелесках широких луговых пойм колыхались бурые копны небольших стад мамонтов, приземистые туши одиночных эласмотериев (родичи носорогов. — Прим. авт.) и носорогов. По опушкам приречного тальника кормились большерогие и благородные олени.

Вдали в мареве открытых водораздельных пространств сухой степи медленно проплывали уродливые фигуры мохнатых верблюдов и темнели живые массивы кочующих тысячных стад бизонов. Суслики и сурки светлыми столбиками возникали из-под земли и вдруг с тревожным свистом исчезали обратно, когда близко проносилась тень орла, пробегала лисица или раздавался топот стайки сайгаков, преследуемых волками. Близ полувысохшего озерца над почерневшим остовом старого бизона трудились пятнистые пещерные гиены, в то время как насытившееся семейство пещерных львов безмятежно отдыхало в тени одиночной ракиты».

Такая картина была характерна для летнего сезона, в то время как зимой животным приходилось куда сложнее — донимали снежные бураны и бескормица. А 60-70 тысяч лет назад началась последняя на сегодняшний день ледниковая эпоха: ее еще называют вюрмским или валдайским оледенением. Впрочем, мамонтовая фауна сумела приспособиться к ее условиям и прекрасно себя чувствовала в похолодавшем климате.

Тогда практически через всю Евразию, от Британии до Японии, которые составляли одно целое с материком, простиралась гигантская зона мерзлых тундростепей.

«Многолетняя мерзлота грунтов обусловливала существование хвойных и лиственных лесов лишь по долинам рек, ущельям и на склонах гор. От окраин ледников ветры несли лессовую пыль, отлагавшуюся среди пышной травянистой растительности по склонам и в долинах рек. Несмотря на большую сухость климата, при низких температурах пыль прочно оседала на оттаивающей и сырой почве. Зимами жестокие морозы рвали поверхность земли глубокими трещинами. Ледовые клинья от затекавшей летом воды, обжимая столбы грунта, уходили вглубь на десятки метров. Условия жизни были суровы, но при обилии травянистого корма на твердых грунтах жить было можно. Обитатели этой суровой зоны уже давно приобрели физиологические и морфологические приспособления для защиты от сухого холода», — писал профессор Верещагин.

Тогдашняя фауна делалась на две большие группы: первые потребляли растительную биомассу, а вторые питались первыми. Мамонты, впрочем, хотя и относились к первой группе, от хищников особенно не страдали — опасность грозила лишь малышам, по каким-то причинам отбившимся от родителей. При росте в холке до 3,5 метра и весе до 7 тонн эти великаны были не по зубам всем хищникам, кроме одного. Единственным настоящим врагом для них стали распространившиеся по Евразии люди, активно, судя по данным археологических раскопок, охотившиеся на мамонтов.

Не страшен был мамонтам и самый лютый мороз: с их лопаток, боков, бедер и брюха свисали почти до земли своеобразные «юбки» — жесткие и толстые остевые волосы бурого цвета, создававшие вкупе с густым и теплым подшерстком надежную защиту от холода. Другие представители мамонтовой фауны тоже так или иначе приспособились к холодному климату, но у мамонтов, похоже, имелось и свое особое «ноу-хау». В 2010 году ученые пришли к выводу, что из-за удачной генетической мутации гемоглобин в крови вымерших гигантов эффективно переносил кислород даже при низких температурах. Благодаря этой особенности мамонтам требовалось меньше энергии, что позволяло им переносить суровые зимы, когда питательной пищи становилось меньше.

Впрочем, еды им все равно требовалось много. Огромные звери ежедневно потребляли по 3-4 центнера корма. Летом пропитание им обеспечивала богатая травами плейстоценовая тундростепь. Зимой же они, видимо, откочевывали к югу, как это делают современные северные олени в Сибири и Канаде, и кормились побегами сосны, лиственницы, ивняка и ольхи, которые образовывали непроходимые «джунгли» в поймах северных рек.

У мамонтов, чьи туши достались ученым сравнительно целыми, в желудках находили злаки со зрелыми семенами, осоку, побеги мхов, побеги ивы, березы, ольхи, листики брусники, остатки различных травянистых растений, кору, древесину, корневища и т. д. Вероятно, свои бивни мамонты использовали, чтобы разгребать снег, а хоботом, скорее всего, вырывали жесткую траву с корнем. Эти звери и были такими большими по той самой причине, что им требовались огромные желудки для переваривания травы.

К слову, обитание в поймах рек таило не только возможность сытной кормежки, но и разнообразные опасности — звери гибли при переходах по непрочному льду, или во время внезапных паводков. Совсем же на юг, в засушливые пустыни Средней Азии мамонты уже не заходили — там им попросту нечем было питаться.

Почему же вымерли мамонты?

Самые поздние абсолютные датировки найденных на континенте костей мамонтов, установленные таковы: Бёрёлёхское «кладбище» (на севере Якутии) — 12 300 лет, Таймырский мамонт — 11 500 лет, Стоянка Кунда в Эстонии — 9 500 лет, Костёнковские стоянки (Воронежская область) — 14 000-9 500 лет. То есть они стали массово вымирать как раз на рубеже голоцена — современной эпохи четвертичного периода, сменившей плейстоцен около 11 700 лет назад. Эпохи, когда человек окончательно стал владыкой планеты. Нет ли тут прямой связи?

Сомнений в том, что наши предки активно истребляли мамонтов, нет. Первобытные люди, которых угроза голода и постоянный поиск пищи сделали очень наблюдательными, иногда замечали, как мамонты проваливались в естественные расщелины, в ямы, под лед, вязли в болотах, запутывались в зарослях, погибали от падающих камней и деревьев.

Почему бы не создавать подобные ситуации искусственно? И их создавали. Археологи нашли места загонных охот — там, где люди гнали стада животных к скальным обрывам, к глубоким оврагам, на непрочный лед или в болота.

Тут, конечно, возникают сомнения. На заре времен человечество было еще так малочисленно — неужели оно могло причинить мамонтам фатальный урон? Как подсчитал, например, палеонтолог Иван Григорьевич Пидопличко (1905-1975), работавший в долинах Десны и Днепра, в поселении первобытных людей, названном им Киево-Кирилловским, имелись кости 70 мамонтов, в Гонцовском — 25, в Мезинском — 116, в Межиричском — 95, в Добраничевском — 18. По подсчетам же Верещагина, на Печоре на стоянке Бызовой были использованы кости и черепа более чем 32 мамонтов; на стоянке Елисеевичи в Брянской области — более чем от 60 мамонтов; на стоянке Аносовка II (река Дон) — свыше 32 мамонтов, и т. д.

Не факт, что все они были убиты охотниками — люди могли воспользоваться костями животных, погибших от естественных причин. Однако Пидопличко подсчитал, что при наличии в Восточной Европе полумиллиона мамонтов первобытным охотникам достаточно было всего какой-то тысячи лет, чтобы напрочь истребить это поголовье.

Однако вряд ли человек несет единоличную вину за гибель мамонтов. Ведь их вымирание совпало по времени с пришедшим в Северное полушарие потеплением. Грунтовые льды таяли, а вместо прежних травянистых тундростепей, являвшихся настоящим раем для мамонтов, начала формироваться тундра со множеством болот, в которой им было очень трудно прокормиться. Позже она покрылась хвойной тайгой. Травы замещались мхами, которые почти не содержат белков. Такое питание заметно хуже подходило мамонтам.

Но и этими переменами дело не ограничилось. Окончание последней на нынешний момент ледниковой эпохи привело к тому, что при таянии ледников уровень Мирового океана повысился на полсотни метров. Огромные участки суши, где ранее паслись миллионы животных, оказались отрезаны от континента, превратились в изолированные острова и архипелаги. Сухопутная связь Евразии с Америкой прекратилась, так как Берингия очутилась на океанском дне. Размораживание северных морей привело к повышению влажности и увеличению объемов осадков: находить траву под толстым слоем снега стало гораздо сложнее.

Теплые шубы мамонтов, овцебыков и бизонов, пригодные для сухого холода, оказались в условиях влажных зим и оттепелей уже не такими эффективными. Животные вязли в снегу и грязи, тонули в болотах и массово умирали от бескормицы.

Те же представители мамонтовой фауны, что задержались в сохранившихся степных зонах Европы и Азии, испытывали возрастающий прессинг со стороны человеческих племен. У мамонтов на тот момент почти не осталось возможностей избегать встреч с людьми, так как человек уже заселил всю материковую Арктику, вплоть до Таймыра и пробрался в Америку. Люди придумывали, испытывали и применяли все более совершенные виды оружия — что немедленно ощутили на своих шкурах добываемые охотниками животные.

Таким образом, гибель гигантов, по всей видимости, оказалась вызвана совокупным воздействием двух факторов: глобальным потеплением, кардинально изменившим среду обитания животных, и деятельностью первобытных людей, хотя вес каждой из этих причин по-прежнему остается предметом дискуссий.

Некоторые ученые добавляют к этому возможное воздействие разного рода крупномасштабных эпидемий среди животных. Плюс еще мамонтам могло повредить накопление ошибок в их генетическом коде, что приводило к снижению рождаемости. Наконец, есть кое-какие данные, свидетельствующие о падении кометы 12,8 тыс. лет назад — больше всего от этой катастрофы пострадала Северная Америка и, конечно, тамошние мамонты.

(Не)последние из мамонтогикан

Особенно трагичной выглядит судьба последней, как считалось до недавнего времени, популяции мамонтов, существовавшей на острове Врангеля. В начале 1990-х годов молодой палеоклиматолог Сергей Вартанян установил, что населявший остров подвид Mammuthus primigenius vrangeliensis вымер всего около 3700 лет назад. При этом численность мамонтов на острове Врангеля в течение долгого времени сохранялась на постоянном уровне в 300-500 животных.

Судя по всему, небольшая популяция (максимум восемь особей) шерстистых мамонтов «застряла» на острове Врангеля около 9 000 лет назад, когда подъем уровня Мирового океана отделил этот участок суши от материка. Коренные зубы у них были на четверть короче обычного, значит, и рост их не превышал пары метров. Ранее считалось, что мамонты на острове Врангеля постепенно стали карликовыми, подчиняясь законам природы, но, похоже, они измельчали еще до того, как попали на будущий остров. Кстати, по размерам они заметно превышали всамделишных карликовых мамонтов: Mammuthus lamarmorae с Сардинии ростом 1,4 м и критского Mammuthus creticus, рост которого едва превышал метр. Но эти мамонты исчезли куда раньше своих врангелевских сородичей.

Подумать только, северные островитяне застали времена заката Среднего царства в Египте, когда пирамида Хеопса стояла уже давным-давно. Много веков существовала великая цивилизация Междуречья, великолепный Вавилон поражал взоры заезжих путешественников. На Крите развивалась Минойская цивилизация, а в материковой Греции стали создаваться ахейские царства. Человечество давно уже вступило в период письменной истории, не подозревая, что на задворках планеты все еще обитают мамонты.

Исчезновение «врангелевцев» представляет особый интерес, так как считается, что человек тогда еще до этого острова добраться не успел. Ученые полагают, что перед их гибелью на острове Врангеля оставалось порядка 300 мамонтов. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли списывают эту трагедию на связанное с ослаблением естественного отбора (никаких врагов у мамонтов на острове Врангеля не было) и с малой величиной популяции накопление вредных генетических мутаций, которые вызывали ухудшение обоняния и работы желудочно-кишечного тракта, а также снижение фертильности. Животных одолевали различные болезни, а окончательно добить их могло попадание в питьевую воду тяжелых металлов: свинца, кадмия, урана и таллия. Причиной этого стало выветривание пород, начавшееся в центральной части острова Врангеля как раз 5,5-4 тыс. лет назад.

«Легко представить себе, что популяция, возможно, уже ослабленная генетическими нарушениями и качеством питьевой воды, могла погибнуть от чего-то вроде экстремального погодного события», — отмечает Эрве Бушеранс из Тюбингенского университета (Германия). Возможно, соломинкой, переломившей хребет последнему мамонту, оказалась череда сверхсуровых зим. Или какая-то эпидемия.

Однако эта точка зрения тоже окончательной не является. Специалисты Шведского музея естественной истории, изучившие при участии датских коллег геном врангелевской популяции, пришли к выводу, что, несмотря на признаки инбридинга (близкородственного скрещивания) и низкого генетического разнообразия, ее размер оставался стабильным до самого конца. Более того, звери даже избавлялись от наиболее вредных мутаций!

«Теперь мы можем с уверенностью отвергнуть идею о том, что популяция была слишком маленькой и что она была обречена на вымирание по генетическим причинам», — заявил старший автор научной работы, эволюционный генетик Лав Дален. Скандинавские ученые полагают, что «врангелевцев» могла разом сгубить некая природная катастрофа.

ДНК из почвы и тайна последнего рефугиума

Однако представление о единственной популяции мамонтов, существовавшей в полной изоляции в течение долгого времени после вымирания сородичей, начинает рушиться под давлением новых фактов. В последние годы появились свидетельства, что популяции мамонтов до недавнего времени могли существовать и в других местах — в частности, на острове Святого Павла в Беринговом море недалеко от побережья Аляски. Похоже, что мамонты жили на крупнейшем острове архипелага Прибылова еще 6 500 лет назад и вымерли из-за постепенного пересыхания пресных водоемов.

Но подлинная сенсация разразилась, в 2021 году, когда ученые обнаружили в образцах найденной на Таймыре палеопочвы ДНК мамонтов возрастом около 3 900 лет — получается, что они исчезли примерно в то же время, что и мамонты на острове Врангеля.

Профессор Эске Виллерслев из Копенгагенского университета, один из соавторов этого поразительного открытия, считает, что оно частично снимает ответственность с древних людей, обвиненных в исчезновении мамонта. «Проблема заключалась не только в изменении климата, но и в его скорости, которая стала последним гвоздем в крышку гроба: они не смогли достаточно быстро адаптироваться, когда ландшафт резко изменился и пищи стало не хватать», — отмечает Виллерслев.

Но теперь мы полагаем, что несколько популяций мамонтов сумели продержаться еще в течение тысячелетий после вымирания основной массы сородичей. Как же им это удалось?

«Потепление не уничтожило разом все тундростепи, пригодные для мамонтов; достаточно обширные, они тянулись через оба материка, Евразию и Америку. Деградация тундростепи шла по-разному, местами замедляясь или останавливаясь. Широкий ареал мамонтового макростада сокращался неравномерно, дробясь на фрагменты и островки», — объясняет научный журналист Николай Цыгикало.

Не исключено, что со временем будут найдены и другие возможные рефугиумы (от англ. refuge — «убежище»), в которых долгое время сохранялись небольшие популяции мамонтов. Например, в декабре 2021-го другая группа ученых, изучавшая палеопочвы Канады, сообщила об обнаружении в центральной части бассейна реки Юкон ДНК мамонтов возрастом 5 700 лет. Постарше таймырских и врангелевских, но ненамного.

Энтузиазм коллег в конце 2022 года несколько поумерили исследователи из США. В опубликованной в журнале Nature статье они предположили, что нашумевшие образцы ДНК мамонтов могли попасть в почву из костей и других тканей умерших животных, туши которых долгое время не разлагались в условиях вечной мерзлоты. Это означает, что их реальный возраст может быть намного больше, чем показали датировки.

Похоже, точка в известной нам истории мамонтов пока не поставлена. Быть может, последний представитель этого рода умер намного позже, чем мы полагаем. Кто знает, кто знает…