Тысячи костей животных из норвежской пещеры рассказывают о палеосреде прошлого

Фото из открытых источников

В результате удивительного открытия на севере Норвегии были обнаружены останки 46 видов животных последнего ледникового периода — от северных оленей и песцов до китов и морских птиц, — сохранившиеся на протяжении 75 000 лет внутри горной пещеры.

Глубоко в пещере Арне Квам у на севере Норвегии была сделана одна из самых необычных находок ископаемых ледникового периода в Европе. Ученые обнаружили там тысячи фрагментированных костей животных, обитавших здесь 75 000 лет назад, что позволяет детально рассмотреть холодную прибрежную экосистему Арктики задолго до того, как последние ледники достигли своего максимума.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), раскрывает редкое и богатое сочетание млекопитающих, птиц и рыб, что делает его старейшим сохранившимся комплексом фауны, когда-либо найденным в Европейской Арктике.

«Это чрезвычайно редкий и ценный наход, — говорит соавтор исследования профессор Санне Бёссенкёль из Университета Осло. — Большинство следов жизни ледникового периода в Скандинавии были стёрты, когда ледники наступали и оголяли землю. Эти пещерные отложения — замечательное исключение».

Всего исследователи выявили 46 таксонов животных: 23 вида птиц, 13 млекопитающих, 10 видов рыб, а также несколько видов морских беспозвоночных и остатков растений. Столь широкий спектр фауны из одного отложения ледникового периода ранее в Скандинавии не встречался.

«Это уникально даже по мировым меркам», — говорит Бессенкоол.

Пещера Арне-Квам является частью более крупной карстовой системы Стурстейнхола, впервые обнаруженной случайно в начале 1990-х годов во время строительства туннеля цементной компанией Norcem (ныне Heidelberg Materials). В ходе первоначальных исследований были обнаружены кости белого медведя, но полномасштабные раскопки, финансируемые Норвежским исследовательским советом и возглавляемые Трондом Клунгсетом Лёдёэном из Университетского музея Бергена, начались только в 2021–2022 годах.

Команда извлекла тысячи фрагментов костей из осадочных слоёв, соответствующих относительно мягкой интерстадиальной фазе ледникового периода, известной как морская изотопная стадия 5a (примерно 85–71 тысяча лет назад). Несмотря на то, что пещера была погребена под более поздними ледниковыми отложениями, её возвышенное расположение и уникальная дренажная система защитили отложения от разрушения.

Среди находок были кости белых медведей (Ursus maritimus), моржей, кольчатых нерп и морских зайцев, северных оленей и песцов. Исследователи также обнаружили останки китов, включая синего кита (Balaenoptera musculus) и обыкновенную морскую свинью, а также холодноводных рыб, таких как треска, пикша и морской окунь.

Также было обнаружено множество костей птиц – всего 23 вида – от морских, таких как утки, гагарки и гаги-гребенушки, до наземных видов, таких как вороны, журавли и тундряные куропатки. В совокупности эти виды указывают на прибрежную тундру, ограниченную сезонным морским льдом.

«Самое интересное — это общая картина, — говорит Бессенкоол. — Мы видим полную экосистему ледникового периода — смесь тундры, морского льда и открытой воды, — о которой раньше почти ничего не знали».

Останки животных многое говорят о климате региона в ледниковый период. Присутствие белых медведей, тюленей и моржей свидетельствует о существовании поблизости морского льда, однако кости морской свиньи — животного, которое избегает льда, — указывают на то, что лед был сезонным, а не постоянным.

«Мы также обнаружили пресноводную рыбу, а это значит, что в этом районе должны были быть реки и озёра», — отмечает Бессенкюль. «А оленям нужны широкие открытые пространства для миграции, поэтому вдоль побережья были значительные свободные ото льда участки».

Исследователи рисуют картину тундры, усеянной редкими соснами, где ледники отступали сезонно, а дикая природа процветала почти так же, как на современном Шпицбергене, хотя и немного южнее.

Многие норвежцы полагают, что их страна была полностью погребена подо льдом во время последнего ледникового периода. «Это не так», — говорит Бёссенкёль. «Были большие колебания, с более тёплыми периодами, когда побережье оставалось пригодным для жизни».

Большая часть костного материала в пещере была раздроблена на фрагменты длиной всего несколько миллиметров. «Мы просеяли более тысячи вёдер осадка и использовали увеличительные лампы, чтобы извлечь каждый фрагмент», — объясняет Бессенкёль.

Традиционная остеология позволила идентифицировать лишь малую часть фрагментов. Чтобы продвинуться дальше, команда применила ДНК-штрихкодирование и меташтрихкодирование объёмных костных фрагментов — методы, позволяющие извлекать и анализировать следы ДНК из смешанных фрагментов костей.

«Эти методы позволяют обнаружить короткие последовательности ДНК, уникальные для определённых видов, и сопоставить их с референтными базами данных», — говорит Бессенкоол. «Благодаря этому мы смогли идентифицировать гораздо больше видов, особенно птиц и рыб, чем это было бы возможно только по костям».

По словам Ханнеке Мейер, палеонтолога из Бергенского университета, не участвовавшего в раскопках, этот комбинированный подход знаменует собой поворотный момент: «Я работаю с пещерными окаменелостями уже несколько десятилетий, и самое сложное заключается в том, что обычно мы находим лишь крошечные, неузнаваемые фрагменты. Метабаркодирование доисторической ДНК позволяет нам классифицировать эти фрагменты и составить гораздо более подробную картину жизни животных в прошлом».

Как останки, от крошечных птиц до гигантских китов, оказались в одной пещере? Исследователи полагают, что ключевыми факторами были хищники и водный транспорт. Белые медведи и песцы, возможно, затаскивали добычу в пещеру, чтобы съесть её или сделать запасы, а сезонные талые воды и наводнения могли приносить останки морских животных.

На костях не обнаружено никаких следов человеческой деятельности — ни порезов, ни ожогов, ни инструментов, — что подтверждает, что это было естественное отложение, а не место охоты человека.

Секвенирование ДНК показало, что несколько видов, включая копытного лемминга (Dicrostonyx torquatus), песца и белого медведя, принадлежали к ныне вымершим генетическим группам. Это говорит о том, что по мере изменения климата ледникового периода многие популяции не смогли отслеживать свои ареалы обитания и в конечном итоге исчезли.

«Все секвенированные линии из пещеры вымерли», — говорит ведущий автор Сэмюэл Дж. Уокер из Борнмутского университета. «Это показывает, что арктические виды были устойчивы к повторному заселению региона после оледенений, но не всегда могли адаптироваться достаточно быстро, чтобы пережить каждое крупное изменение климата».

Пещера Арне-Квам заполняет важный пробел в понимании того, как арктические экосистемы реагировали на изменение климата в прошлом. Сочетание остеологии и анализа древней ДНК позволяет выявить сложное прибрежное сообщество, адаптированное к холоду, которое процветало во время более тёплого периода ледникового периода, что служит напоминанием как о стойкости, так и о хрупкости природы.

«Это исследование связывает прошлое с настоящим», — говорит Бессенкуль. «Понимая, как арктические виды когда-то адаптировались — или не смогли адаптироваться, — мы получаем представление о том, как современная дикая природа может справиться с быстрым потеплением, которое сейчас преображает Север».