https://www.dia-m.ru/catalog/reactive/?utm_source=biomol&utm_campaign=up-baner#reactive-order
Подписаться
Оглавление
Биомолекула

Это лишь пыльца на ветру

Это лишь пыльца на ветру

  • 190
  • 0,0
  • 0
  • 2
Добавить в избранное print
Обзор

Примерно так могла бы выглядеть обложка палинологического журнала, если бы ее оформление заказали у Энди Уорхола.

Рисунок в полном размере.

фото стилизовано автором по [1]

Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Пыльца. Какие ассоциации приходят к нам при упоминании этого слова? Людей, страдающих поллинозом, оно способно привести в ужас и заставить вспомнить самые неприятные времена года, связанные с началом цветения растений-аллергенов. Пчеловоды, напротив, улыбнутся и начнут говорит о своих любимых медоносах. Однако роль пыльцы в жизни человека не ограничивается медицинскими проблемами и производством меда. Споро-пыльцевой анализ является мощным исследовательским инструментом в руках ученых, занимающихся реконструкцией фитоценозов прошлого и изучением видового состава ныне живущих растений. Невидимые для невооруженного глаза пыльцевые зерна подобны архивам, терпеливо хранящим воспоминания об экологическом состоянии природных сообществ. Нужно лишь не пройти мимо — и они начнут говорить.

Конкурс «Био/Мол/Текст»-2022/2023

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «Био/Мол/Текст»-2022/2023.

SkyGen

Партнер номинации — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.


«Альпина нон-фикшн»

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Из школьного курса биологии мы знаем, что различные виды живых существ имеют неодинаковую толерантность к действию факторов окружающей среды, таких как влажность, инсоляция, температура, минеральный состав почвы и многих других. Там, где один будет активно размножаться и процветать, другой неизбежно проиграет эволюционную борьбу за выживание. Следовательно, проанализировав изменение видового состава на той или иной территории, можно сделать вывод о том, как менялся мир вокруг. Остается лишь понять, как это сделать, если интересующую эпоху от нас отделяют многие тысячи или даже миллионы лет. Помочь в этом могут разные области научного знания. Как мы выяснили в одной из прошлых статей, спрашивать у ясеня — удел не только героя Андрея Мягкова из кинофильма «Ирония судьбы, или С легким паром!», но и задача целой научной дисциплины — дендрохронологии [2]. Однако не только годичные кольца имеются в арсенале ученых, изучающих прошлое нашей планеты. Не менее полезным объектом для палеоэкологических исследований являются пыльцевые зерна и споры растений, грибов и даже бактерий, представляющие интерес для еще одной интегральной науки — палинологии.

Так как цветковые являются самым распространенным отделом растений на Земле, то именно они чаще всего становятся объектом палинологического анализа; с другими таксонами ученым приходится иметь дело значительно реже. Каждое пыльцевое зерно покрытосемянных представляет собой довольно сложно организованный многоклеточный мужской гаметофит — практически растение в миниатюре. Растения производят их большом избытке, да и для оплодотворения достаточно всего лишь одного зерна, попавшего на женский цветок. Таким образом, большинство пыльцевых частиц так или иначе будет обречено на постепенное оседание в слоях почв или водоемов без всяких репродуктивных перспектив. Такая, казалось бы, печальная участь оказалась очень мощным инструментом в руках ученых. Ведь перед оплодотворением гаметофиту предстоит проделать долгий путь, полный опасностей и невзгод. Преодолеть неблагоприятные условия окружающей среды пыльце помогает экзина — твердая капсула, состоящая преимущественно из спорополленина — одного из самых инертных биополимеров, устойчивого к воздействию органических растворителей, минеральных кислот и щелочей. Природная стойкость экзины долгое время была препятствием для выяснения ее химической структуры. Недавние исследования, проведенные с использованием ядерного магнитного резонанса, позволили установить, что спорополленин представляет собой комплекс из плотно сшитых через ацетальные связи веществ: каротиноидов, жирных кислот, фенилпропаноидов и поливиниловых спиртов [3].

Эта особенность химического состава оболочки позволяет пыльце сохранятся в геологических отложениях на протяжении тысяч и даже миллионов лет в виде микроскопических остатков, называемых учеными палиноморфами. Поскольку внешнее строение таких окаменевших зерен очень сильно отличается даже у разных родов внутри одного семейства, то опытному специалисту-палинологу не составит труда определить и видовую принадлежность изучаемого им образца (рис. 1) [4].

Внешний вид пыльцевых зерен

Рисунок 1А. Внешний вид пыльцевых зерен. Рисунок Юлия Фёдоровича Фрицше, «О пыльце», 1837 г. (видовая принадлежность в источнике не показана).

Пыльца различных родов семейства ароидных (Araceae)

Рисунок 1Б. Пыльца различных родов семейства ароидных (Araceae) выглядит очень по-разному под микроскопом: (а) — амброзиния(б) — дракункулюс; (в) — пинеллия; (г) — циртосперма; (д) — антуриум; (е) — монстера.

[4]

Зная экологическую толерантность растений, «уличенных» по их пыльцевым остаткам в нескольких стратиграфических слоях, можно сделать вывод об изменении природных факторов на интересующей нас территории в разные геологические эпохи [5]. Для наглядности ученые строят пыльцевые диаграммы, основанные на процентном распределении палинотаксонов относительно глубин их обнаружения. Безусловно, у этого метода есть свои недостатки, ведь палинограмма отражает только цветущие растения. Те, что по той или иной причине до периода цветения не дожили, попросту не оставят после себя пыльцы и неизбежно выпадут из общей логики нашей схемы, даже если они и были представлены в фитоценозе. Кроме того, из-за природных катастроф (наводнений, землетрясений и лавин) нередко происходит смещение отложений, и геологическая преемственность фоссилий нарушается. В результате перед учеными встает задача, решаемая путем заполнения этих временных пробелов методом экстраполяции данных из других, более полных диаграмм (рис. 2) [6].

Пример построения палинограммы

Рисунок 2. Пример построения палинограммы. По горизонтали отмечены геологические эпохи. Графики отражают процентную долю палиноморф определенных таксонов по отношению к общему числу всех обнаруженных в стратиграфическом слое пыльцевых следов. Древесные, кустарниковые и травянистые жизненные формы (или специальные экологические группы растений), как правило, выносят в отдельные колонки.

[6]

С помощью анализа палинограмм можно производить самые разные исследования; спектр их прикладного применения невероятно широк. Например, увеличение числа пыльцевых зерен водных растений расскажет нам о стихийном наводнении, а рост числа палиноморф ксерофитов поведает о наступлении засухи в далекой древности. Сегодня вместе с увлекательной наукой палинологией мы совершим три последовательных шага в прошлое и станем свидетелями захватывающих событий из давно минувших дней.

Погода меняется и ветра истории крепчают. Они уже несут с собой аромат степного разнотравья, а вместе с ним, конечно же, пыльцу. Похоже, что нам пора отправляться в путь...

Шаг первый. Хлеб во время чумы

«Чумная» тема занимает умы ученых и популяризаторов науки из самых разных областей знания. Историки продолжают скрупулезно собирать источники, свидетельствующие о масштабах эпидемии в разных странах, а генетики ищут прародителя и по сей день циркулирующей чумной палочки среди останков людей из давно исчезнувших археологических культур [7].

Традиционно принято думать, что вторая пандемия чумы (1346–1353 годы) началась в глубинах Азии и, вероятно, там же и следует искать первых жертв Yersinia pestis эпохи Черной смерти. Результаты недавно опубликованного в Nature исследования подтверждают эту регулярно оспариваемую точку зрения. За ответами международная группа ученых направилась на берега озера Иссык-Куль (Киргизия) — к кладбищам Кара-Джигач, датированным 1338 годом. Сильно разросшиеся в период середины XIV века могильники изобиловали надписями на надгробиях, указывающими на смерть «от неизвестной язвенной болезни», и (ожидаемо) содержали останки людей, контактировавших с возбудителем чумы. Скрининг ДНК средневекового патогена из Киргизии показал, что он являлся предком именно того штамма, который спустя 8 лет после начала эпидемии в Кара-Джигач распространился по всей Евразии и впоследствии стал причиной смерти почти половины людей, населявших континент [8].

Столь быстрая гибель 50% населения — трагедия в человеческой истории, но везде ли эпидемия имела столь широкий размах, все ли государства пострадали одинаково сильно? Политическая изоляция или удаленность от магистральных торговых маршрутов вполне могли сыграть на руку одним странам, в то время как наличие большого количества портовых городов — ускорить темпы распространения болезни в других. В «Декамероне» Джованни Боккаччо мы можем увидеть следующие строки:

«... только за несколько лет до этого она появилась на Востоке и унесла бессчетное число жизней, а затем, беспрестанно двигаясь с места на место и разросшись до размеров умопомрачительных, добралась наконец и до Запада».

В своем произведении писатель изображал разрушительные последствия Черной смерти, очевидцем которых он стал во Флоренции. Такое развитие событий выглядит вполне логичным — погруженный в Средиземное море итальянский сапожок был одним из центров торговли в средневековой Европе. Апеннины пострадали сильно, этот факт находит свое отражение в текстах многих творцов эпохи Раннего Ренессанса. Но везде ли в Европе смертность была столь высока [9]? Анализ письменных источников современников тех или иных исторических событий — безусловно важный инструмент в исследовании прошлого, но можно пойти и другим путем. Расследуя демографические последствия второй пандемии чумы, ученые-палинологи сделали очень элегантный в своей простоте ход — установили взаимосвязь между количеством пыльцевых остатков зерновых культур и колебаниями численности населения времен Черной смерти. Логика гипотезы была очень простой: чем больше на той или иной территории проживает людей, тем выше будет их потребность в хлебе. Европа XIV века все еще оставалась преимущественно аграрным обществом, а это значит, что резкое сокращение человеческой популяции должно было отразиться и на объемах продукции растениеводства (рис. 3) [10].

Схема палинологического подхода к изучению демографических последствий пандемии чумы

Рисунок 3. Схема палинологического подхода к изучению демографических последствий пандемии чумы. В сценарии «Да» болезнь приводит к снижению количества людей, и ранее регулярно засеваемые поля постепенно покрывает лес (или, реже, поля становятся пастбищами). В сценарии «Нет» количество зерновых культур остается на прежнем уровне, и агроценоз остается моновидовым сообществом. Пыльца как «культурных», так и «диких» растений оседает на дне стоячих водоемов и пригодна к палинологическому исследованию. Анализ изменения количества пыльцы сельскохозяйственных культур в общем комплексе палиноморф помогает реконструировать видовой состав фитоценозов и сделать косвенный вывод о динамике численности населения времен пандемии Черной смерти.

[10], рисунок адаптирован

Рассматривая письменные свидетельства, повествующие об уровне смертности в разных странах, авторы столкнулись с проблемой недостаточного количества источников в большинстве европейских регионов. В Моравии, Венгрии, Шотландии, Богемии и Финляндии попросту не оказалось достаточного количества данных о количестве умерших именно от чумы. Достоверность документов хромала и в Англии, Франции, Италии и Нидерландах, где хронисты зачастую также не указывали причину смерти. Ситуация осложнялась еще и тем, что исторические отчеты говорили преимущественно о популяциях горожан. А ведь люди, скученно проживающие в условиях тесных улочек средневековых городов, вполне могли значительно сильнее пострадать от чумы, чем сельские жители [10].

Для того, чтобы максимально точно изобразить реальную эпидемическую картину и снять нагрузку социальных факторов, палинологи предложили альтернативный подход. Для изучения был отобран 261 керн донных отложений, из которых выделили 1634 образца пыльцы (во избежание ошибок их принадлежность к нужному историческому периоду была проверена радиоуглеродным методом). Территориально исследование охватило 19 современных стран и вошло в число самых масштабных палеоэкологических работ. Для наибольшей достоверности ученые решили проанализировать достаточно широкий временной отрезок, охватывающий временной диапазон в 200 лет: за век до и век после пандемии (рис. 4) [10].

Пространственное распределение динамики количества палиноморф зерновых культур (1250–1450 гг.)

Рисунок 4. Пространственное распределение динамики количества палиноморф зерновых культур (1250–1450 гг.). Красной штриховкой отмечены территории со снижением количества пыльцевых остатков злаков на протяжении 200 лет; зеленым — регионы, характеризующиеся ростом количества аналогичных индикаторов.

[10], рисунок адаптирован

Предложенный в статье палеоэкологический подход (BDP — Big Data Paleoecology) к анализу демографических проблем Средневековья дал неожиданные результаты. Локации с разными вариантами изменений количества найденных пыльцевых следов злаковых оказались довольно хаотично разбросаны по всей Европе (рис. 4). Картина вышла мозаичной: самой густонаселенной части Норвегии досталось по-настоящему крепко, знаменитая своей Костницей чешская Богемия пострадала слабее итальянской Тосканы или Византии, а в Польше и странах Балтии чумы как будто бы и не было вовсе — на их территории палинологическая модель продемонстрировала устойчивый рост сельскохозяйственных угодий на протяжении 200 лет (в период с середины XIII до середины XV века) [10].

Такой результат дал науке больше вопросов, чем ответов. Достоверный рост урожая хлебов в некоторых государствах однозначно не может быть объяснен с позиции лишь какого-то одного исследовательского подхода. Устоявшееся в историографии мнение о жутких свирепствах Черной смерти очевидно требует дополнительной проверки [11]. Вполне вероятно, что где-то удар чумы и правда мог оказаться не столь сокрушительным. Другим ученым еще предстоит поискать объяснение полученным палинологами данным в хитросплетениях средневековой экономики и политики, а нам пора двигаться дальше. Второй шаг в прошлое уже близок, и это будет шаг за пределы новой эры.

Шаг второй. Легенда о звере Медиике, или сказ о том, как индейцы с Королевой судились

Возвращение земель коренным народам Северной Америки — острый общественно-политический вопрос для США и Канады, о который было сломано немало копий в судебных заседаниях. В XX веке индейцы активно подавали иски к правительству с целью получить право вести необлагаемый налогами бизнес на исконной земле своих предков. В некоторых случаях требования достигали поистине непомерных для государства масштабов — однажды аборигены потребовали отдать им в автономное управление больше половины целого штата Оклахома (США). Такие судебные прения всегда сопровождались большим общественным резонансом и тянулись годами. Истцы использовали разные аргументы с целью доказать законность своих притязаний на ту или иную территорию. В большинстве случаев все это выливалось в скучные многотомные подшивки протоколов судебных заседаний и могло повергнуть в уныние даже самого пылкого юриста [12]. Однако история канадской юриспруденции знает и необычный прецедент, когда индейцы привлекли на свою сторону... палинологов!

В 90-ых годах прошлого века вождь племени гитксан Делгамуук подал иск к королеве Елизавете II как к формальной главе Британской Колумбии — провинции на западе Канады. Представители индейцев хотели добиться признания статуса аборигенного народа на обширной территории долины реки Скина (самоназвание народа «Гит’Ксан» означает «люди реки Скина») (рис. 5). В канадском правовом поле это позволило бы им получить практически полный суверенитет на исконной земле праотцов. Гитксанцы смогли бы принимать локальные нормативные акты для своих людей и даже самостоятельно судить преступников по собственным законам. Слушания затянулись на долгие 10 лет и вошли в историю как судебный прецедент «Делгамуук против Королевы». В итоге, дело индейцы по формальным правовым критериям проиграли, но в нем все же нашлось кое-что, что смогло бы заинтересовать не только юриста, но и биолога.

Современные представители народа гитксан

Рисунок 5. Современные представители народа гитксан исполняют «Соревновательный танец вождей» в национальных костюмах.

Перед Делгамууком стояла сложная задача — доказать в суде свою правоту буквально пальцах, ведь документов или каких-либо других письменных свидетельств в индейской культуре попросту не существовало. Вождь решился на отчаянный шаг — призвать на помощь фольклор своего народа. В качестве подтверждения того, что гитксанцы проживают в Британской Колумбии уже очень давно, Делгамуук использовал пример одного из ада’ок — устного предания, передававшегося от отцов к сыновьям на протяжении множества веков. Эта легенда гласит о пришествии чудовищного зверя Медиика — гигантского медведя гризли:

На дальнем берегу в реку впадал ручей,
Ручей, берущий начало в озере Летний Павильон,
На южном берегу гигантские тополя окаймляли,
Ярко-зеленую бахрому горных лугов,
За ними рядами стоял первобытный хвойный лес.

Однажды в эту землю пришла беда.
Ужасные события начались глубоко в лесу,
Вскоре это привлекло внимание людей,
Они увидели, как к ним приближалась волна,
Какая-то гигантская сила спускалась по долине ручья.

Эта сила вырывала деревья с корнем, вытаптывала луга,
Все ближе и ближе к реке подступала волна,
Наконец медведь вышел на берег Скины.
Гигантский медведь гризли,
Способный в одиночку вырывать деревья из земли,
Ломая их стволы, для него они были как травинки.

Храбрые люди переправились через реку,
Увидели опустошение, причиненное зверем этой земле,
Они пошли по его следу, чтобы узнать откуда он пришел.
Тропа вела их вверх в горы по долине ручья,
Зверь пришел из места, где ручей вытекал из озера,
Это был Медиик — чудовище из озера Павильон!

Ада’ок о гризли Медиике, легенда «Время Тернлахама», из книги этнографа Уолтера Райта «Люди Медиика» (перевод автора статьи) [13].

Мифологическое мировоззрение древних индейцев вполне могло объясниться мощным селевым потоком, стремительно обрушившимся с гор на долину реки с яростью гигантского сверхъестественного зверя. Эти события в итоге привели к эвтрофикации и серьезному подъему уровня воды в озере Сили, что, несомненно, сильно впечатлило людей, живущих первобытно-общинным строем. Вообще, необычные природные явления довольно часто находили свое отражение в сказаниях и легендах. Например, народы Альпийских гор связывали сход лавин и селей с проделками «бешеных гигантов и разъяренных драконов». Этнографические исследования канадских ученых указали на то, что описанные в гитксанском ада’ок события на самом деле могли происходить в Британской Колумбии, на территории провинциального парка Сили-Лэйк в границах водораздела ручья Чикаго-Крик (рис. 6) [14], [15].

Фото западного склона долины реки Скина

Рисунок 6. (а) — рисунок художника-фольклориста Дона Моне, иллюстрирующий движение Медиика вниз по течению ручья Чикаго-Крик (зарисовка со слов устного индейского предания).
(б) — фото западного склона долины реки Скина (в кадре водосток Чикаго-Крик возле города Хейзелтон, 2006 год). В современном ландшафте долины угадываются описанные в легенде природные объекты и события.

Обнадеживающие новости для Делгамуука, не правда ли? Оставалось лишь доказать, что природная катастрофа случилась именно в доколониальные времена. Это было принципиально важным моментом в судебных разбирательствах, так как по канадским законам право на возвращение определенного участка земли имели лишь те индейские племена, что жили на нем еще до прихода в Северную Америку европейцев. И вот здесь свое слово сказали уже палинологи.

Изначально ученые предположили, что естественный сток воды из озера Сили был перекрыт мощной селью, состоящей из обломков горных пород и древесных стволов, которая сорвалась с гор когда-то давно. Следовательно, «пришествие Медиика» должно было достаточно сильно изменить гидрологический режим самого Сили и малых водоемов вокруг него. Повышение уровня воды в озере неизбежно привело бы к быстрому росту количества болот и мелководий в долине реки Скина. И конечно же, растительность этих мест не могла бы не отреагировать на столь стремительную смену устоявшихся экологических условий. Древесные жизненные формы должны были уступить место кустарниковым и травянистым, влаголюбивые виды — прийти на смену засухоустойчивым. Поскольку такое изменение видового состава растений произошло в геологическом плане очень быстро, то споро-пыльцевой анализ должен был четко отразить природные причины этих событий.

Начать работу было решено с радиоуглеродного анализа обломков древесины, заблокировавших выход воды из озера. Предварительное исследование показало, что углеродсодержащие компоненты селевых масс — вырванные потоком стволы деревьев — погибли 3580±150 лет назад. Чтобы проверить то, что описанные в легенде события действительно произошли три с половиной тысячи лет назад, ученые изучили несколько кернов, отобранных из донных отложений озера Сили. Далее из этих проб выделили ряд палиноморф, наиболее ярко отражающих геологическую летопись природной катастрофы и определили видовой состав исследуемых растений (рис. 7) [16].

Сводная диаграмма процентного содержания палиноморф

Рисунок 7. Сводная диаграмма процентного содержания палиноморф различных видов растений из керна донных отложений озера Сили в различные периоды времени (в % от общего числа пыльцевых фоссилий). Красными стрелками на диаграмме показано время предполагаемого «пришествия Медиика», приведшее к формированию устойчивого белого слоя из глины и ила в донных отложениях. Ученые считают, что этот слой сформировался из мелких минеральных частиц, вымытых из обломков оползней в то время, когда уровень воды в Сили поднялся вследствие перекрытия селью естественного стока из озера. Крайняя диаграмма справа — смоделированный на основе споро-пыльцевого анализа уровень воды в Сили.

[16], рисунок адаптирован

Пыльцевые остатки роголистника (Ceratophyllum) в наибольшем количестве были обнаружены непосредственно над слоем глины, сформировавшимся в результате эвтрофикации озера. Растения этого рода растут в толще воды, лишены корней и очень чувствительны к водному стрессу и яркому свету. Палиноморфы свободноплавающего рдеста (Potamogeton) также начинали в изобилии попадаться ученым в слое, залегающем выше осевшей после схода сели глины.

На мелководье вокруг озера Сили и по сей день широко распространены популяции кубышки (Nuphar), хотя пыльца этого растения, опыляемого насекомыми, встречается в наши дни довольно редко. Судя по фоссилиям, следы кубышки начали появляться в фитоценозах Сили практически сразу после времени «пришествия Медиика». Это наводит на мысль о том, что болотные биотопы, расположенные в долине Скины, появились очень быстро и тогда были значительно более обширными, чем сейчас. Вдобавок, горные склоны рядом с озером достаточно быстро после наводнения заросли двумя влаголюбивыми видами ольхи: зеленой (североамериканский вариант — Alnus crispa) и серой (Alnus incana) — доля пыльцевых следов этих деревьев резко увеличивается в отложениях (40% от общего числа обнаруженных в регионе палиноморф), залегающих сразу над верхней границей белого участка керна (рис. 8) [16].

Вид на заболоченный участок озера Сили

Рисунок 8. (а) — вид на заболоченный участок озера Сили с произрастающим рогозом (Typha) и плавающими листьями кубышки (Nuphar) у берега; (б) — крупный план керна из донных отложений озера Сили. В центре выделяется светлый участок, представляющий собой слой глины, сформировавшийся из-за схода сели; (в) — микроскопическое изображение двух колючек листьев роголистника (Ceratophyllum) среди органических осадков, отложившихся непосредственно над глиной; (г) — пыльцевое зерно ольхи (Alnus); (д) — пыльцевое зерно кубышки (Nuphar).

Результаты этого палеоэкологического исследования дают основания полагать, что ада’ок народа гитксан действительно повествует о событиях, имевших место 3500 лет назад на территории нынешней Британской Колумбии. Тем не менее, иск Делгамуука был отклонен, так как был подан совместно с представителями другого племени, что противоречит канадскому процессуальному порядку рассмотрения дел коренных народов. Вождь так просто сдаваться не хотел и обжаловал решение в Верховном суде, который отменил постановление первой инстанции и утвердил аборигенный статус «народа Скины». К сожалению, положение дел с юридическим правом на долину реки это не изменило. Земли гитксанцам не были возвращены в полном объеме, так как индейцы и администрация Британской Колумбии не смогли договориться о размере притязаний — федеральная власть была готова отдать лишь 6% от затребованных в иске наделов. Всё или ничего: индейцы сочли такое предложение неприемлемым, и дальнейшие слушания, призванные окончательно утвердить площадь возвращаемой территории, так и не состоялись. Однако «люди Медиика» все же получили некоторые преференции в использовании природных ресурсов на земле своих предков в виде льгот на покупку лесорубочных и охотничьих билетов [17].

Несмотря на то, что дело в итоге заглохло, благодаря Делгамууку (и, конечно же, палинологам!) на свет все же появился интересный правовой прецедент, согласно которому канадские судьи теперь обязаны принимать устные предания индейцев в качестве полноценных доказательств в прениях [17].

Итак, две истории уже позади, и путешествие близится к концу. Третий и заключительный шаг перенесет читателя в доисторические времена эпохи палеолита. В это нелегкое время судьба человечества была полностью подвластна силам природы, а опасность подстерегала повсюду. Так давайте же посмотрим, что сможет рассказать пыльца о приключениях наших предков в суровом мире каменного века.

Шаг третий. Таков путь: покинуть Африку и не утонуть в Доггерленде

Если африканское происхождение человека уже давно перестало быть поводом для научной дискуссии [18], то время и пути массовых выходов людей в Евразию до сих пор являются предметом жарких споров среди ученых. Датировка большинства окаменелостей и генетические различия между евразийскими и африканскими популяциями Homo sapiens, основанная на митохондриальных данных, говорит, что самая крупная популяция покинула свою колыбель около 65 тысяч лет назад [19]. Однако первые сапиенсы, желающие прогуляться за пределы родного континента, вполне могли появиться и раньше — на это указывают следы потока генов от людей современного типа к неандертальцам, датированные периодом до 250 тысяч лет назад [20]. Добраться до Аравийского полуострова можно было двумя путями: пройти пешком через Синай либо переплыть узкий Баб-эль-Мандебский пролив. Выход через Гибралтар гипотетически тоже мог быть возможен, но на практике кажется маловероятным — уж больно широки и неспокойны морские ворота, разделяющие Африку и Европу [21].

Климат — штука довольно переменчивая (особенно на большой временной дистанции), и вряд ли наши предки могли позволить себе удовольствие гулять туда-сюда по свету когда им вздумается. Не забываем, что людям нужно было пройти через пустыню, а до изобретения джипов с климат-контролем оставалось еще в лучшем случае 65, а то и все 250 тысяч лет. Охотники-собиратели всегда сильно зависят от состояния окружающей среды, в том числе и от ее влажности. Водный стресс неизбежно потянет за собой нехватку кормовой базы и не позволит пересечь территорию, на которой не пасутся съедобные животные. Разумно предположить, что для выходов из Африки должны были существовать какие-то определенные временные окна, когда климат Синайского и Аравийского полуостровов был не таким сухим, как обычно. Реконструировать эти события возможно путем оценки устойчивости к водному стрессу современных племен, живущих первобытно-общинным строем. Именно такой прием и применили авторы статьи из Nature Communications. Зная минимальный уровень осадков, позволяющий людям выживать на той или иной территории, можно построить климатическую модель и понять, какой должна была быть земля, пригодная для передвижений древних сапиенсов [22].

В результате исследования стало известно, что существует пороговое значение осадков (около 90 мм в год), ниже которого выживание современных охотников-собирателей невозможно. Этот уровень находится как раз вблизи экологической линии перехода от настоящей пустыни к сообществам ксерических кустарников. Такая растительность вполне способна прокормить несколько видов млекопитающих, приспособленных к очень засушливой среде, например, антилоп, газелей, лис, кошек, землероек и грызунов. Именно они могли бы быть потенциальной добычей Homo sapiens в те времена [22].

Следующая проблема заключалась в калибровке полученных данных. Здесь снова пришлось обратиться к современным аналогиям и отобрать виды нынешних растений, довольствующихся 90 миллиметрами осадков в год. Далее было необходимо ответить на вопрос — в каких же геологических отложениях обнаруживаются древние экологические аналоги современной флоры, хорошо себя чувствующей при тех самых 90 мм/год. Для этого авторы решили построить свою собственную мета-систему реконструкции древнего климата на основе модели HadCM3. С пыльцой и спорами, конечно же. Полученная для периода в 65 тыс. лет назад карта идеально совпала с антропологическими и генетическими данными о самой масштабной экспансии сапиенсов в Евразию, но и другие промежутки времени оказались для этого вполне подходящими (рис. 9).

Условия окружающей среды в Северо-Западной Африке и на Аравийском полуострове

Рисунок 9. Условия окружающей среды в Северо-Западной Африке и на Аравийском полуострове (реконструированные карты осадков в разные моменты времени). По оценкам ученых, темно-синие области были достаточно влажными, чтобы поддерживать человеческую популяцию в течение большей части данного тысячелетия. Красные области, вероятно, долгое время не подходили для выживания, а оранжевые, желтые и голубые регионы могли быть обитаемыми лишь периодически.
Карты (a), (в), (г), (д) соответствуют ключевым возможным моментам выхода, основанным на археологических или генетических данных. (б) иллюстрирует сложные условия между окнами возможностей. Пунктирная линия на карте высот (е) представляет собой реконструированный ареал неандертальцев 120 тысяч лет назад.

[22], рисунок адаптирован

С дальнейшей калибровкой возникли некоторые трудности. Дело в том, что непрерывных палинограмм для всех флористических районов Африки длиной в 300 тысяч лет на данный момент не существует, в палинологическом плане континент изучен значительно слабее, чем, например, Евразия. В этом нет ничего удивительного: Африка — второй по площади материк на Земле, создать для такой большой территории стройную летопись очень непросто. Работа осложняется еще и труднодоступностью некоторых регионов, социально-политическими проблемами и отсутствием инфраструктуры для исследований. Триста тысяч лет — все же немалый срок, и заполнять пробелы пришлось с помощью экстраполяции. Ведь наличие определенных палиноморф в древних отложениях — уже прямое, а не косвенное доказательство присутствия подходящих для выживания людей растительных сообществ. Ученые использовали показатели из реконструкции осадков и температуры на основе пыльцы из среднего голоцена (6 тысяч лет назад) и последнего ледникового максимума (21 тысяча лет назад). Моделирование для голоцена выявило несколько меньшее количество осадков, достаточных для выживания, чем это было рассчитано в первой реконструкции. А вот для времени максимума последнего оледенения (МПО) данные палинологической реконструкции и HadCM3 сошлись идеально (рис. 10) [22].

Географическое положение и время регистрации пыльцевых фоссилий

Рисунок 10. Географическое положение и время регистрации пыльцевых фоссилий. (б—г): сравнение данных палинологической реконструкции и модели HadCM3. Вертикальные планки погрешностей представляют зону неопределенности в реконструированных по пыльце значениях. Горизонтальные планки погрешностей представляют смоделированные климатологические диапазоны нормы с интервалами в 1 тыс. лет (HadCM3).

[22], рисунок адаптирован

Похоже, что нашим предкам действительно нужно было дождаться удачного времени для осуществления своих амбициозных планов по завоеванию Земли. Пять временных промежутков позволили Homo sapiens расселиться по всей планете и стать сперва доминирующим, а затем и единственным видом людей. Однако на этом их приключения не закончились, природа бросала человечеству еще немало климатических вызовов.

Если усомниться в нашем африканском происхождении сейчас могут только конспирологи, то как реагировать на заявление о том, что Атлантида существовала, особенно если это скажут ученые, а не сотрудники одного всем известного телеканала? С недоверием? Пожалуй, да, однако торопиться с возмущениями не стоит. Речь пойдет совсем не о сгинувшей высокотехнологичной цивилизации, а об утерянном участке суши, ранее окружавшем Великобританию, что сейчас известен под названием Доггерленд.

На дне Северного моря в изобилии находят кости животных мамонтовой фауны, следы стоянок первобытных людей и множество палиноморф. Кластеры пыльцы уложены в донных отложениях так плотно, что они не могли быть принесены в открытое море с побережья, ветер бы рассеял их на огромное расстояние. Все это наводит на мысль о том, что ныне покрытая водой территория когда-то была сушей. Во времена последнего оледенения на полюсах замерзло очень много воды, и уровень мирового океана сильно упал. В результате этого люди времен мезолита запросто могли добраться пешком из Британских остров (которые тогда и островами-то не были) в Ютландию. Что и говорить, наивысшая точка бывшего Доггерленда по сей день существует в виде песчаной отмели Доггер (рис. 11) [23].

Карта, отражающая очертания Доггерленда в разные временные отрезки мезолита и современные береговые линии Европы

Рисунок 11. Карта, отражающая очертания Доггерленда в разные временные отрезки мезолита и современные береговые линии Европы.

Последние исследования геоморфологов утверждают, что Доггерленд сгинул в морской пучине очень быстро, практически мгновенно. Цунами Сторегга полностью поглотило мезолитическую «Атлантиду» максимум за 200 лет [24]. Произошло это примерно в 6150 году до н.э., и на то имеются палинологические доказательства. Пыльца растений, не переносящих соленую воду, в изобилии присутствует в отложениях 16 000–7000 г. до н.э. и постепенно начинает исчезать в слоях, залегающих выше отметки 6200 года. После 6000-го споры щитовника и сфагнума, а также пресноводные водоросли рода Pediastrum не регистрируются вовсе. Зато на смену им моментально приходят множественные следы морских видов динофлагеллят [25], [26]. Похоже, что доисторическая катастрофа была стремительной и меньше чем за два столетия до неузнаваемости изменила ландшафт Европы, а вместе с ним и жизнь людей, охотившихся на зеленых просторах Доггерленда.

Время путешествия подошло к концу, три шага в прошлое пронесли нас по просторам средневековой Европы, озерам Северной Америки и древним африканским пустыням. Нам остается стать свидетелями еще лишь одного небольшого, но очень красивого сюжета из книги человеческой истории.

* * *

Похоронная процессия спускается все глубже в пещеру. Люди несут с собой тело погибшего охотника, однако они не похожи на нас. Несколько мужчин, отойдя в сторону, вспоминают о его храбрости и ловкости. Соплеменники в скорби кладут на тело васильки, гадючий лук и алтей. Наконец, тело усопшего укрывает земля. Спустя 60 тысяч лет люди уже другого вида — Homo sapiens — назовут участников этого древнего обряда неандертальцами, а пещеру, ставшую последним пристанищем для многих из них — Шанидар.

Доказать присутствие цветов в захоронении помогла, конечно же, палинология. Благодаря науке наше воображение уже рисует сентиментальную картину прощания суровых охотников ледниковой эпохи с дорогим им человеком, но могла ли пыльца попасть в могилу случайно? Безусловно, это возможно. Однако результаты последних исследований все же настаивают на том, что цветы принесены вглубь пещеры намеренно, и сделано это было в ритуальных целях [27].

Эта необычная находка заставляет верить, что цветы волновали и вдохновляли людей в то далекое время так же, как и нас сейчас, что даже в жестоком мире палеолита сердцу человека не была чужда красота.

Литература

  1. Sheila McCormick. (2013). Pollen. Current Biology. 23, R988-R990;
  2. Я спросил у ясеня: как биофизические методы работают в социально-гуманитарных исследованиях;
  3. Anna A. Dobritsa, Daniel Coerper. (2012). The Novel Plant Protein INAPERTURATE POLLEN1 Marks Distinct Cellular Domains and Controls Formation of Apertures in the Arabidopsis Pollen Exine. Plant Cell. 24, 4452-4464;
  4. Heidemarie Halbritter, Silvia Ulrich, Friðgeir Grímsson, Martina Weber, Reinhard Zetter, et. al.. (2018). Palynology: History and Systematic Aspects. Illustrated Pollen Terminology. 3-21;
  5. Геодакян В.А. (1978). Количество пыльцы как передатчик экологической информации и регулятор эволюционной пластичности растений. Жypн. общ. Биологии. 39, 743–753;
  6. Рудая Н.А. Палинологический анализ: Учеб.-метод. пособие. Новосиб. гос. ун-т, Ин-т археол. и этногр. СО РАН. Новосибирск, 2010. — 48 с.;
  7. Julian Susat, Harald Lübke, Alexander Immel, Ute Brinker, Aija Macāne, et. al.. (2021). A 5,000-year-old hunter-gatherer already plagued by Yersinia pestis. Cell Reports. 35, 109278;
  8. Maria A. Spyrou, Lyazzat Musralina, Guido A. Gnecchi Ruscone, Arthur Kocher, Pier-Giorgio Borbone, et. al.. (2022). The source of the Black Death in fourteenth-century central Eurasia. Nature. 606, 718-724;
  9. Louise Marshall. (1994). Manipulating the Sacred: Image and Plague in Renaissance Italy*. Renaiss. Q.. 47, 485-532;
  10. A. Izdebski, P. Guzowski, R. Poniat, L. Masci, J. Palli, et. al.. (2022). Palaeoecological data indicates land-use changes across Europe linked to spatial heterogeneity in mortality during the Black Death pandemic. Nat Ecol Evol. 6, 297-306;
  11. Benedictow O. L. The Black Death 1346–1353: The Complete History. Boydell, 2004. — 456 p.;
  12. Tony N. VanWinkle, Jack R. Friedman. (2018). American Indian Landowners, Leasemen, and Bureaucrats: Property, Paper, and the Poli-Technics of Dispossession in Southwestern Oklahoma. American Indian Quarterly. 42, 508;
  13. Robinson W. Men of Medeek. Northern Sentinel Press, Kitimat, British Columbia, 1976. — 93 p.;
  14. Allen S. Gottesfeld, Rolf W. Mathewes, Leslie M. Johnson Gottesfeld. (1991). Holocene debris flows and environmental history, Hazelton area, British Columbia. Can. J. Earth Sci.. 28, 1583-1593;
  15. Monet D., Skanu’u (Wilson A.). Colonialism on Trial—Indigenous Land Rights and the Gitksan and Wet’suwet’en Sovereignty Case. NewSociety Publishers, Philadelphia, 1992. — 228 p.;
  16. Rolf W. Mathewes. (2006). Forensic palynology in Canada: An overview with emphasis on archaeology and anthropology. Forensic Science International. 163, 198-203;
  17. Persky S. The Supreme Court of Canada Decision on Aboriginal Title, Greystone Books. Douglas & McIntyre, Vancouver, 1998. — 137 p.;
  18. Chris Stringer. (2014). Why we are not all multiregionalists now. Trends in Ecology & Evolution. 29, 248-251;
  19. Anna-Sapfo Malaspinas, Michael C. Westaway, Craig Muller, Vitor C. Sousa, Oscar Lao, et. al.. (2016). A genomic history of Aboriginal Australia. Nature. 538, 207-214;
  20. Melissa J. Hubisz, Amy L. Williams, Adam Siepel. (2020). Mapping gene flow between ancient hominins through demography-aware inference of the ancestral recombination graph. PLoS Genet. 16, e1008895;
  21. Amanuel Beyin. (2011). Upper Pleistocene Human Dispersals out of Africa: A Review of the Current State of the Debate. International Journal of Evolutionary Biology. 2011, 1-17;
  22. Robert M. Beyer, Mario Krapp, Anders Eriksson, Andrea Manica. (2021). Climatic windows for human migration out of Africa in the past 300,000 years. Nat Commun. 12;
  23. Mark J. White. (2006). Things to do in Doggerland when you're dead: surviving OIS3 at the northwestern-most fringe of Middle Palaeolithic Europe. World Archaeology. 38, 547-575;
  24. James Walker, Vincent Gaffney, Simon Fitch, Merle Muru, Andrew Fraser, et. al.. (2020). A great wave: the Storegga tsunami and the end of Doggerland?. Antiquity. 94, 1409-1425;
  25. Øyvind Hammer, Sverre Planke, Amer Hafeez, Berit O. Hjelstuen, Jan I. Faleide, Frode Kvalø. (2016). Agderia – a postglacial lost land in the southern Norwegian North Sea. NJG;
  26. Sascha Krüger, Walter Dörfler, Ole Bennike, Steffen Wolters. (2017). Life in Doggerland – palynological investigations of the environment of prehistoric hunter-gatherer societies in the North Sea Basin. E&G Quaternary Sci. J.. 66, 3-13;
  27. Emma Pomeroy, Paul Bennett, Chris O. Hunt, Tim Reynolds, Lucy Farr, et. al.. (2020). New Neanderthal remains associated with the ‘flower burial’ at Shanidar Cave. Antiquity. 94, 11-26.

Комментарии