PaleoNews

«Сибирские единороги» или эласмотерии (Elasmotherium sibiricum) — доисторические непарнокопытные, родственные носорогам, обитавшие некогда на обширных пространствах Восточной Европы и Западной Сибири. Эти гигантские животные, достигавшие более 5 м длины и 2,5 м высоты в холке, среди современных им наземных млекопитающих уступали по размерам только мамонтам.

000

На сохранившихся черепах между глаз возвышается впечатляющий костный бугор, диаметром больше 20 см, предположительно служивший основанием для единственного рога. То, что звери эти давным-давно исчезли, не оставив потомков, не вызывает сомнений. Но до последнего времени оставался открытым вопрос, когда именно это произошло, застали ли этих животных наши непосредственные предки — люди современного вида Homo sapiens, расселившись на этой территории во время последнего плейстоценового оледенения около 50 тыс. лет назад, или эласмотерии вымерли за многие тысячи лет до этого?

Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Ecology and Evolution, дает ответ на этот вопрос и открывает новую страницу в изучении «единорогов», истории их существования и исчезновения. По инициативе уральского палеонтолога Павла Косинцева, международный коллектив авторов определил возраст нескольких предположительно поздних находок костей эласмотериев с помощью высокоточного радиоуглеродного датирования, однозначно подтвердив, что эласмотерии пережили микулинское межледниковье (130 — 120 тыс. л.н.), продолжали встречаться в позднем плейстоцене, а окончательно вымерли лишь около 35 или даже 30 тыс. лет назад. Обнаружение таких «свежих» костей эласмотериев открыло возможность применить к ним и другие современные методы анализа: получить ископаемую ДНК и определить содержание стабильных изотопов, пролив свет на эволюцию отряда непарнокопытных и особенности питания «единорогов» в сравнении с другими древними и современными крупными копытными. Полученные данные о времени исчезновения эласмотериев, заставляют пересмотреть сценарий вымирания гигантских растительноядных млекопитающих в конце позднего плейстоцена и отчасти снимают «обвинения» в этом с человека.

001

Череп эласмотерия в масштабе (Иллюстрация предоставлена Романом Учителем)

Латинское название рода Elasmotherium (Эласмотерий), от др.-греч. ἐλασμὸσ — пластина и θηρίον — зверь; связано с пластинчатой складчатостью зубной эмали. В литературе встречаются и другие названия этих древних животных: «русский зверь» — поскольку большинство находок сделано на территории России, «горболоб» — из-за характерного вздутия лобных костей (по Теряеву, 1948). Ну и конечно с момента первых находок черепов гигантских животных с выростом между глаз их стали называть «единорогами», иногда считая реальным прообразом мифических единорогов.

Находки самых древних представителей рода Elasmotherium были сделаны на территории Китая и относятся к плиоцену, их возраст более 2,5 млн. лет. Большая часть находок, в том числе целые черепа и даже целые скелеты, относятся к раннему и среднему плейстоцену (сингильский и хазарский фаунистические комплексы, 2,5-0,13 млн. лет назад). Эласмотерии, наряду с мамонтами, пещерными львами и большерогими оленями являются одним из символов плейстоценовой мегафауны. Но к позднему плейстоцену, ко времени последнего (валдайского) оледенения, начавшегося около 120 тыс. лет назад, и тем более к моменту расселения в Евразии Homo sapiens, эласмотерии вроде бы совершенно исчезают из состава ископаемых фаун Европы и Азии.

Вопрос, когда именно и почему вымерли сибирские «единороги», занимал палеонтологов и археологов чуть ли не с тех пор, как этот вид был впервые описан в начале 19 века. Велик был соблазн связать его с образом мифического единорога и признать, что в мифах и легендах сохранилась память о реальных встречах наших предков с этими животными. Некоторые исследователи даже склонялись к тому, что среди наскальных рисунков в пещерах Руффиньяк (Франция) и Каповой (Южный Урал) могут быть изображения эласмотериев, хотя палеонтологические находки такой возможности не подтверждали.

Несмотря на обилие обнаруженных костей и неизменный интерес со стороны палеонтологов, остается множество вопросов об образе жизни и даже внешности этих гигантов. Существует несметное количество реконструкций их внешнего облика. На большинстве они изображены с густой шерстью и колоссальным рогом, угрожающе направленным вперед. Хотя в ископаемом состоянии ни рога, ни шерсть эласмотериев не найдены, наиболее правдоподобной и обоснованной представляется детальная реконструкция внешнего вида «единорогов», выполненная палеохудожником Романом Учителем. Разные варианты этой реконструкции, в частности, отражают неоднозначность существующих представлений о строении и назначении единственного рога эласмотериев.

002

Реконструкции внешнего облика «сибирского единорога» (Роман Учитель) и скелеты в экспозициях Палеонтологического музея в Москве и Ставропольского краеведческого музея.

Роман Учитель:

«Я изначально был уверен в том, что у эласмотерия был довольно длинный рог. На это вроде бы намекают и размер «подушки» на черепе, и атлант, и мощный шейный отдел с остистыми отростками. Отсюда и первоначальная реконструкция. Еще и пещерные рисунки... Но есть один нюанс, который всё это исключает — тонкая пористая кость самого купола на черепе в месте крепления рога. Могла ли она удержать огромный рог? Насколько этот рог был бы крепким? Вероятно, на куполе была лишь крупная кератиновая «шишка», у самцов больше, у самок меньше. А мощные остистые отростки и атлант нужны для поддержания широкой и очень тяжелой головы. На рисунках в пещерах вряд ли изображены эласмотерии, форма их черепа и угол самого купола дают основания предполагать, что рог был наклонен в сторону затылка, а не вперед».

Кости и зубы эласмотериев обычно находят в речном аллювии, то есть после гибели и первичного захоронения животного до момента обнаружения его костей они наверняка подверглись перемещению и перезахоронению, может и неоднократно. Датировать такие находки непросто и обычно их относят к раннему или среднему плейстоцену в силу того, что именно для этого времени эласмотерии наиболее характерны. Одна из, как считалось, наиболее поздних находок эласмотерия была сделана в 1980-е гг. на палеолитической стоянке Заикино пепелище в нижнем Поволжье. Там среди каменных орудий мустьерской культуры (которую ассоциируют с поздними неандертальцами) и почти 1000 костей разных животных был обнаружен единственный зуб эласмотерия. Возраст памятника по результатам термолюминесцентного датирования составил около 140 тыс. лет. Но в этом случае синхронность зуба эласмотерия остальным найденным на стоянке костям и орудиям подвергалась немалым сомнениям. Охотники-неандертальцы вряд ли были менее любопытны и внимательны, чем мы, так что, обнаружив где-нибудь на берегу реки кости огромного неизвестного им животного, кто-то из них вполне мог притащить их на стоянку — показать сородичам. Так что сделанная находка не могла служить убедительным доказательством того, что эласмотерии пережили микулинское межледниковье и «дотянули» до позднего плейстоцена и эпохи последнего оледенения.

История исследования, опубликованного сегодня в Nature, началась в 2005 г., когда во время раскопок в пещере Смеловская-II на Южном Урале, организованных челябинским арехеологом Владимиром Юриным при участии палеозоологов из Института экологии растений и животных УрО РАН, среди костей типичных для позднего плейстоцена лошадей, шерстистых носорогов и бизонов был обнаружен гигантский необычного вида зуб. Специалист по четвертичной мегафауне Павел Косинцев определил в нем зуб эласмотерия. Это было так же неожиданно и удивительно, как найти подлинную берестяную грамоту в зачитанной до дыр домашней библиотеке, ведь в сотнях изученных им до этого позднеплейстоценовых пещерных палеонтологических памятников, среди сотен тысяч найденных костей таких находок не было.

Павел Косинцев:

«Судя по состоянию найденных в этой пещере костей, в позднем плейстоцене там было логово пещерных гиен. Зуб эласмотерия по сохранности не отличался от прочих остатков. Понятно, что гиены не потащат в логово древние кости, а значит эласмотерий был их современником. До этого кости эласмотерия ни разу не обнаруживались у нас на Урале в пещерных отложениях, так сказать in situ. Эта находка остается уникальной».

Уральским палеозоологам и раньше не раз доводилось находить «последних из могикан» и участвовать в переносе известных временных границ существования видов. Благодаря совершенствованию методов радиоуглеродного датирования, в последние десятилетия сроки вымирания (вернее, доживания) удалось уточнить для многих видов четвертичных млекопитающих. В том числе для самих мамонтов, шерстистых носорогов, большерогих оленей эти сроки оказались гораздо ближе к современности, чем было принято считать. Но до сих пор это касалось тех видов, про которые по находкам на палеолитических стоянках было доподлинно известно, что они сосуществовали с людьми современного типа, а значит наверняка доживали до времени, доступного для радиоуглеродного датирования (предельный возраст для радиоуглеродного датирования не превышает 70 тыс. лет в теории и 50 тыс. лет на практике). Датировать по радиоуглероду кости эласмотериев никому не приходило в голову. Но находка в Смеловской пещере разрушила представления, долгое время не вызывавшие сомнений. В том же 2005 году фрагмент найденного в пещере зуба был отправлен в Голландию, в центр радиоизотопных исследований университета Гронингена на радиоуглеродное датирование методом ускорительной масс-спектрометрии (УМС или AMS). В тот раз чуда не произошло: хотя из зуба удалось выделить некоторое количество годного для датировки коллагена, масс-спектрометрия показала ничтожное содержание в нем радиоактивного углерода C14, то есть возраст образца оказался «запредельным», неопределимым по радиоуглероду. Но сомнения остались и с этого момента Павел Косинцев начал в доступных коллекциях собирать образцы костей эласмотерия, в которых мог сохраниться коллаген, чтобы вновь попытаться провести датировку. К 2013 г. еще несколько собранных в разных местах образцов были продатированы в Гронингене и для некоторых из них таки получились конечные даты от 29 до 35 тыс. лет. Весть об успешных поисках эласмотериев, доживших до позднего плейстоцена, начала распространяться среди коллег. В 2013 г. Адриан Листер, сотрудник Лондонского музея естественной истории, наудачу отправил на датировку в Оксфорд кусочек от черепа «единорога», хранившегося в Музее, и тоже получил конечную дату. Круг охотников за «последним из единорогов» расширялся. В 2016 г. сотрудник Томского университета Андрей Шпанский отправил на датировку в Университет Белфаста в Ирландии образец кости эласмотерия, обнаруженной в Павлодарской области Казахстана, и вскоре опубликовал полученную дату — около 26 тыс. лет — в журнале American Journal of Applied Sciences. Новость о том, что «единороги» доживали до столь недавнего, по палеонтологическим меркам, времени, сразу попала в газеты, но мало кто заметил, что вскоре в журнале, где была опубликована статья об этой находке, вышел комментарий специалистов по датированию из университета Белфаста, которые, собственно, и получили сенсационную дату, что они сами сомневаются в надежности датировки и корректности ее публикации, поскольку в образце, который они анализировали, коллагена было мало и нет полной уверенности, что он не мог содержать примесей более свежей органики, «омолодившей» дату.

Тем временем, все больше образцов костей эласмотерия, собранных по разным коллекциям и музеям Павлом Косинцевым и его будущими соавторами, получали «конечные» датировки в лабораториях Гронингена и Оксфорда. Но с публикацией результатов авторы исследования уже не торопились. Нужны были по-настоящему надежные результаты и более широкий охват темы. Для всех образцов, возраст которых получился моложе 35 тыс. лет, было проведено независимое перекрестное датирование в другой лаборатории, в некоторых случаях между разными датировками одной и той же кости разница составила почти 10 тыс. лет, что указывало на недостаточно эффективную очистку коллагена от возможных омолаживающих примесей. Поэтому 9 образцов повторно датировали в Оксфорде уже не просто по очищенному коллагену, а по изолированной из него аминокислоте — гидроксипролину. Для выделения отдельной аминокислоты из гидролизованного коллагена использовался метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Такая подготовка образца для AMS — последнее слово в технике радиоуглеродного датирования костных остатков и позволяет избавиться почти от любых возможных примесей.

003

Область распространения Elasmotherium sibiricum (обведена пунктиром) и точки сбора датированных образцов (карта из статьи в Nature). Красные кружки — для образцов получены радиоуглеродные даты и изучено содержание стабильных изотопов, синие кружки — для образцов получены радиоуглеродные даты, изучено содержание стабильных изотопов и выделена палео-ДНК, черные — образцы, из которых не удалось выделить коллаген.

Даже по уточненным и калиброванным данным, возраст шести эласмотериев из разных мест составил от 35 до 40 тыс. лет, а еще 13 — от 40 до 47 тыс. лет. В некоторых костях обнаруживалось столько коллагена, что стало понятно — можно рассчитывать получить из них и более-менее сохранную ДНК. Что и удалось сделать Керену Митчелу и Алану Куперу из Австралийского центра палео-ДНК в Университете Аделаиды. Митохондриальную ДНК разной степени сохранности выделили из 6 образцов. Лучше всего ДНК сохранилась в самом северном образце — кости, обнаруженной в 2013 г. под Тобольском. Сравнение полученных последовательностей ДНК с митохондриальным геномом разных видов носорогов в общем подтвердило выводы, к которым палеонтологи пришли ранее, опираясь лишь на данные о строении скелета и зубной системы древних и современных непарнокопытных: древняя группа эласмотериевых носорогообразных является сестринской по отношению, собственно, к подсемейству носороговых, к которому относятся и все современные носороги, и вымершие шерстистые. Эти две ветви разошлись из единого ствола 40-50 млн. лет назад, в эоцене, и с тех пор эволюционировали независимо. «Сибирский единорог» был последним представителем своей некогда многочисленной и довольно разнообразной группы.

Хорошая сохранность коллагена сделала возможной и косвенный анализ рациона эласмотериев по содержанию стабильных изотопов углерода и азота. Форма черепа и строение позвонков шейного отдела эласмотериев говорят о том, что большую часть времени эти относительно высокие и способные к быстрому бегу животные проводили, опустив крупную тяжелую голову к самой земле. Их необычайные зубы приспособлены для питания очень жесткими абразивными кормами, но исследователи не сходились во мнениях, что это были за корма и где эласмотерии их добывали. Степные травы, поросль кустарников, корневища болотных растений? Рацион и образ жизни эласмотериев разные авторы реконструировали очень по-разному. Оказалось, что по своей «изотопной подписи» обнаруженные «поздние» эласмотерии сильно отличаются от других видов носорогов (шерстистого и носорога Мерка), обитавших на тех же территориях в тот же период. Зато «подпись» совпадает с соотношением стабильных изотопов углерода и азота в костях сайгаков, относящихся к тому же периоду. Это может свидетельствовать о том, что эласмотерии в основном питались сухой степной травянистой растительностью, в отличие от других видов ископаемых и современных носорогов, в питании которых значительную роль играют побеги кустарников.

004

Зуб эласмотерия из палеонтологической коллекции музея ИЭРиЖ УрО РАН. Такие — гипсодонтные — зубы не имеют корней, и растут на протяжении всей жизни животного, постепенно истираясь со стороны жевательной поверхности.

Вновь полученные данные о времени вымирания эласмотериев, в сочетании, с другими недавними достижениями палеозоологии, заставляют пересматривать представления о том, какие процессы и события в экосистемах привели к тому, что в конце плейстоцена и голоцене друг за другом вымерли до 60% видов крупных растительноядных млекопитающих, в том числе крупнейшие из них, и большинство питавшихся ими хищников. Результаты исследований не подтверждают ранее высказывавшиеся «простые» гипотезы, что первопричиной кризиса плейстоценовой мегафауны стали изменения климата (последний ледниковый максимум или резкое потепление на рубеже плейстоцена и голоцена), космогенные катастрофы, вроде падения метеорита, или прямое истребление животных первобытными охотниками. Предвестники системного кризиса мегафауны появились задолго до этих событий, ставших для вымирания плейстоценовых гигантов «последней каплей», но отнюдь не «первым толчком». Этот процесс начался не 15000 — 12000 лет назад, как предполагалось, а значительно раньше — как, минимум 40 000 — 35 000 лет назад. По всей видимости, эласмотерии — как раз одна из первых жертв этого кризиса. Авторы исследования обоснованно предполагают, что эласмотерии обладали довольно узкой пищевой специализацией и именно это в сочетании с крупными размерами тела и, как следствие, низкой скоростью воспроизводства определило их судьбу. Хотя, судя по установленному возрасту костей, поздние эласмотерии могли встречаться людям каменного века, нет никаких данных, свидетельствующих, что они когда-либо становились объектом охоты.

Павел Косинцев:

«То, что нам удалось сделать в этой работе, — это большой шаг вперед. В России своими силами мы бы не смогли получить эти результаты — у нас до сих пор не хватает радиоуглеродных лабораторий с AMS, ни с палео-ДНК полноценно никто не работает. Так что для многих передовых исследований остается довольствоваться ролью поставщика материала. Конечно, с эласмотериями, как и со всеми ископаемыми животными, вопросов все равно остается больше, чем ответов. Мы не знаем, менялись ли они со временем; не можем судить, были ли они одиночками, как современные носороги, или жили группами; не можем окончательно сказать даже, зачем им рог, и был ли он. Огромное количество собранного ископаемого материала еще ждет своих исследователей».

Evolution and extinction of the giant rhinoceros Elasmotherium sibiricum sheds light on late Quaternary megafaunal extinctions / P Kosintsev, KJ Mitchell, T Devièse et al. Nature Ecology and Evolution, 2018

Текст подготовила Нина Садыкова, Институт экологии растений и животных УрО РАН