Что наша мерзлая история рассказывает о ледниковой диете шерстистого мамонта

Исследование 50 000 лет арктической растительности позволило определить, какие растения поддерживали жизнь гигантских животных ледникового периода, таких как шерстистый мамонт. Профессор наук о вечной мерзлоте Университета Сассекса Джулиан Мёртон стал соавтором международного исследования, опубликованного в журнале Nature 6 февраля 2014 года. В работе представлен 50 000-летний рекорд истории арктической растительности, основанный на первом циркумполярном исследовании древней экологической ДНК из отложений вечной мерзлоты.

Исследование опровергает преобладающее мнение о том, что «мамонтовая степь» ледникового периода, которая кормила мегафауну (гигантских млекопитающих, включая мамонтов, шерстистых носорогов, бизонов и лошадей), была преимущественно травянистой. Анализ ДНК показал, что сухая степная тундра, на которой жили и питались эти животные, была доминирована разнотравьем (травянистыми сосудистыми растениями, не относящимися к злакам, осокам и ситникам), которое было более питательным для пасущихся животных, чем травы. Одним из таких растений, чья ДНК ледникового периода сохранилась в сибирской вечной мерзлоте, является Plantago canescens (Подорожник седоватый).

После окончания ледникового периода около 10 000 лет назад и вымирания многих видов мегафауны богатая разнотравьем растительность сменилась влажной тундровой, в которой доминировали древесные растения, злаки, осоки и мхи. Образцы вечной мерзлоты были собраны бурением на 21 участке, в основном в Сибири, Аляске и Канаде. Роль профессора Мёртона заключалась в оценке геологии и истории вечной мерзлоты на ключевом восточносибирском участке Дуванный Яр, чтобы обеспечить геологический контекст для интерпретации результатов ДНК. Исключительные обнажения вечной мерзлоты здесь дали 81 из 242 образцов для исследования, а также бивни мамонта и даже кладовые ледниковых сусликов.

Вечная мерзлота как гигантская морозильная камера

Вечная мерзлота — это грунт, остающийся при температуре 0°C или ниже в течение двух и более лет. Она занимает около 23 млн км² в Северном полушарии (24% площади суши), подстилая обширные территории Сибири, Канады и Аляски. Мощность вечной мерзлоты достигает 1,5 км в центральной Сибири. Изучаемые отложения, известные под русским термином едома, состоят из богатых органическим углеродом и льдом илов и песков. Они занимают около 1 млн км² в центральной и восточной Сибири, а также на Аляске и в Канаде, представляя собой ледниковый субконтинент Берингию.

Едома формировалась во время последнего ледникового периода (примерно 80 000–13 000 лет назад) за счёт ежегодного накопления ила и роста вечной мерзлоты. Накопление ила в Дуванном Яру происходило в основном за счёт ветровой деятельности. Земля в ледниковый период была ветренее, и в холодных регионах Северного полушария формировались массивные пылевые облака, чья пыль оседала и улавливалась растительностью.

Значение для науки и климата

Вечная мерзлота сохраняет исключительную летопись ледникового периода, действуя как гигантский морозильник. Она содержит остатки растений, животных, включая кости мамонтов и носорогов, пыльцу, насекомых и даже целые плоды, из которых удалось вырастить растения спустя 30 000 лет. Древняя экологическая ДНК, сохранившаяся в мерзлоте, не вымывается водой, что делает эти отложения идеальными для подобных исследований.

Понимание вечной мерзлоты критически важно и в контексте глобального потепления. Отложения и почвы вечной мерзлоты содержат более чем в два раза больше углерода, чем атмосфера. Поскольку высокие широты нагреваются быстрее других регионов, этот замороженный пул углерода уязвим для таяния, что может привести к выбросу парниковых газов — CO₂ и CH₄. Такой выброс может усилить потепление и дальнейшее таяние мерзлоты, создавая петлю положительной обратной связи. Исследования этих процессов, включая проект CYCLOPS, продолжаются.