Кости из подводных пещер открывают новые возможности изучения вымерших животных

Фото из открытых источников

Новое исследование показало, что кости животных, лежащие на дне подводных пещер, хранят скрытую информацию о том, как они там оказались. Эта информация показывает, осела ли каждая кость под водой или на суше. Большая часть этой информации записывается светом. Эти метки действуют как отпечатки пальцев. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS One.

Расшифровка этих меток позволяет исследователям определить, находилась ли кость под водой или на воздухе в момент покоя. Это позволяет разобраться в истории пещер, которые затоплялись и осушались на протяжении тысячелетий.

Кости были найдены в двух заполненных водой пещерах недалеко от Маунт-Гамбье, города на юго-востоке Южной Австралии, известного своими затопленными карстовыми воронками, которые образуют углубления в окружающем известняке. 

Один из таких объектов, Грин-Уотерхол, представляет собой обрушившуюся котловину с подводными туннелями, отходящими от сухого центрального холма. Другой карстовый провал, Гоулденс-Сайнкхол, представляет собой почти вертикальную шахту, уходящую примерно на 60 метров под землю. Оба находятся на огороженных пастбищах, и в обоих уже более века остаются останки животных.

Мег М. Уокер из Австралийского исследовательского центра эволюции человека при Университете Гриффита, возглавила группу, которая обнаружила 231 кость. Водолазы работали в затопленных участках, а другие обыскивали сухие участки. Среди обнаруженных животных преобладал сельскохозяйственный скот, включая крупный рогатый скот, овец и свиней, а также местные виды, такие как кенгуру и опоссумы.

Радиоуглеродное датирование 41 образца, хранящегося в Австралийской организации ядерной науки и технологий (ANSTO), позволило отнести возраст костей к периоду с середины 1800-х годов до 1970-х годов. Этот временной промежуток позволил команде наблюдать, как следы тафономии — науки, изучающей то, что происходит с останками после смерти, — накапливаются на протяжении десятилетий, а не в один конкретный момент.

Этот метод указывает на гораздо более древнюю загадку. В этих же пещерах, наряду с останками сельскохозяйственных животных, находятся кости вымерших гигантских зверей. Все они свалены на полу, и по слоям невозможно определить, к какой эпохе относится каждая из них. 

«Связывание вымерших видов мегафауны с их местной средой обитания помогает ответить на вопрос, почему они вымерли», - говорит Уокер.

В трех коллекциях кости из подводных пещер находились в гораздо лучшем состоянии, чем те, что остались на суше. Примерно две трети затопленных костей сохранили большую часть своей структуры, по сравнению с менее чем половиной сухих. Хорошая сохранность подводных отложений сама по себе не является чем-то новым. Именно поэтому люди ценят эти пещеры. Чего раньше не делалось, так это тщательного сравнения влажных и сухих отложений в одной и той же системе.

В более раннем обзоре, проведенном двумя из авторов, утверждалось, что наличие или отсутствие воды является самым важным фактором, определяющим выживание организмов в пещере. 

На суше кости растоптаны, изгрызены и расколоты. Под водой, в спокойной обстановке, кости остаются практически нетронутыми. Многие из них всплыли почти целыми, а в некоторых сохранился костный мозг. Однако вода оставляет свой собственный след. Погруженные в воду кости всплыли мягкими, и их пришлось медленно высушивать в лаборатории. По мере высыхания их внешние слои отслаивались пластами – процесс, который команда называет деламинацией.

Это отслоение само по себе является подсказкой, указывающей на кости, которые когда-то были влажными, а затем высохли, как это происходит при подъеме и понижении уровня воды в пещере.

На затопленных костях также были видны следы коррозии, которых не было на сухих. Коррозия окрасила некоторые из них в черный цвет острыми пятнами и разъела поверхность.

На других участках были обнаружены любопытные кольцеобразные отметины. Круги диаметром около 0,5 см иногда встречались поодиночке, а иногда группами. Они были обнаружены только на костях, найденных под водой. Причина их появления до сих пор неизвестна. Самым большим сюрпризом стало окрашивание. Оно не показывало, на какой глубине залегала кость или была ли она погребена в осадочных породах. Оно отслеживало свет.

Темные пятна ложились на те стороны костей, которые были обращены вверх, к слабому дневному свету, проникающему из входа в пещеру. Затененные нижние стороны, напротив, оставались чистыми. Пятна, скорее всего, являются результатом деятельности цианобактерий и других микроорганизмов, покрывающих кость живыми пленками. Эти организмы осуществляют фотосинтез. Они тянутся к свету, темнеют и, разрастаясь, вгрызаются в кости. Там, где достигал свет, они процветали; на затененной стороне едва приживались.

Аналогичный рисунок прослеживался и внутри кости. Под микроскопом в погруженных образцах были обнаружены крошечные туннели, просверленные на глубину до одной десятой дюйма (0,25 см) – повреждения, которые, согласно другому исследованию, были связаны с цианобактериями. Сухие кости были, напротив, полностью покрыты смесью почвенных бактерий, без какого-либо подобного поверхностного, внутреннего распределения. Одна кость ясно указывала на это. Найденная в самых темных уголках пещеры, далеко за пределами видимости света, она не демонстрировала никаких следов туннелирования.

Закономерность снова проявляется. «Однако, чем дальше вы продвигаетесь в темную зону, тем лучше остаются кости, поскольку там нет растений, а микробное сообщество изменилось из-за недостатка света», - отмечает Уокер.

Вместе эти отметины дают исследователям ориентир для чтения истории кости. Почерневшая, изрытая туннелями поверхность свидетельствует о времени, проведенном под водой на свету. Отслаивающиеся внешние слои указывают на кость, которую вода обнажила позже, когда она осушилась. Чистая, глубоко потрескавшаяся кость, напротив, говорит о том, что она оставалась сухой на протяжении всего времени.

Наибольший эффект достигается в пещерах, которые затапливались и осушались в течение ледниковых периодов. Там скапливаются кости, относящиеся к совершенно разным эпохам, без каких-либо слоев, разделяющих их. Различение отложений, образовавшихся влажным и сухим способом, позволяет исследователям реконструировать периоды наличия воды в пещере. Это также помогает разобраться в отложениях, которые казались безнадежно перемешанными.

Связь с проливаном уже обнаруживалась ранее, в неожиданном месте: среди человеческих останков с военного корабля эпохи Тюдоров «Мэри Роуз». Одно исследование показало, что микробы прокладывали туннели только в костях, до которых дошли вода и свет, а не в тех, которые были запечатаны темным, обрушившимся корпусом.

Кости, найденные в пещере, позволяют судить о времени образования отметок. Следы формируются быстро, примерно за 50 лет, и практически не меняются после этого, поэтому даже кратковременное пребывание под водой может оставить неизгладимый след.

Уокер и ее коллеги называют этот результат первым в своем роде эталоном для затопленных территорий, и команда уже предпринимает дальнейшие шаги.

«По мере углубления в изучение мы продолжаем исследовать различия между влажным и сухим осаждением, исследуя биохимический состав ископаемых с помощью инфракрасного света», - поясняет Уокер.

На данный момент наградой является возможность прочитать то, что когда-то казалось нечитаемым. Смешанные костные отложения на полу этих пещер становятся чем-то вроде летописи воды, света и времени.