В конце плейстоцена мамонты Северной Евразии испытывали хроническое минеральное голодание и вымерли во многом из-за геохимического стресса, возникшего на фоне глубоких абиотических изменений в экосистемах. Скорее всего, им попросту не хватало жизненно необходимых химических элементов. Такую гипотезу выдвинул палеонтолог ТГУ, и основана она на результатах масштабных 15-летних исследований. Подробности описаны в статье Сергея Лещинского, заведующего Лабораторией континентальных экосистем мезозоя и кайнозоя геолого-географического факультета ТГУ, и опубликованы в Archaeological and Anthropological Sciences.

Ученые всего мира размышляют над причинами исчезновения самых ярких представителей мегафауны позднего плейстоцена — мамонтов. Существуют две основные версии: изменение макроклимата и антропогенное давление, а возможно — параллельное влияние того и другого. Есть и гораздо менее популярные концепции: мамонтов могли подкосить инфекционные заболевания или даже внеземное вмешательство (падение космических тел). Однако мало кто ранее обращал внимание на геохимическое изменение окружающей среды, в которой жил Mammuthus primigenius.

– Исследуя остатки позднейших мамонтов, мы часто находим явные признаки таких заболеваний скелетной системы, как остеопороз, остеофиброз, остеомаляция (размягчение и искривление костей), а также артроз и другие заболевания суставов, — рассказывает Сергей Лещинский. — Суставные поверхности костей конечностей некоторых особей не просто повреждены, они изуродованы недугом. Что же касается остеопороза, то в отдельных коллекциях его доля составляет более 90 процентов.

Эти болезни приводили к высокой травматичности животных — они получали вывихи и переломы даже при самых незначительных нагрузках. Мамонты с поврежденными конечностями или позвоночником не могли в достаточном количестве добывать себе пищу, теряли способность следовать за стадом. Те особи, которые отставали от сородичей, довольно быстро становились добычей хищников. В итоге природа оказалась сильнее гигантских животных, и мамонты исчезли с лица Земли.

В 2003 — 2013 гг. автор статьи лично проанализировал более 23500 костей и зубов мамонтов Северной Евразии на предмет следов энзоотических заболеваний. Деструктивные изменения выявлялись с помощью лупы ×10, в шлифах и гистологических срезах под стереомикроскопом до ×200 и сканирующим электронным микроскопом до ×10000, а также при рентгеноскопии и денситометрии.

Зверовой солонец — русский термин, более широкий, чем salt lick, mineral lick, mineral source — это участок земной поверхности с повышенным содержанием определенных макро- и микроэлементов. В пределах зверовых солонцов животные для поддержания гомеостаза поедают почву, горные породы или пьют минерализованную воду из источников, все это сводится к понятию литофагия.

Большинство химических элементов необходимы животным для построения и обновления скелета, мышц, кожи, волос и т.д. Часть животных обречена на гибель, если не может вовремя утолить минеральный голод.

Литофагия (или геофагия, применительно к приматам) — распространенное явление в современном животном мире, поэтому нет сомнений, что в позднем плейстоцене Северной Евразии мамонт был крупнейшим литофагом. На это указывает частое присутствие минеральных веществ в желудочно-кишечном тракте трупов мамонтов и их копролитах, иногда достигающее 90 % от массы содержимого. Другим свидетельством литофагии мамонтов являются многотысячные остатки данного вида на зверовых солонцах (более 90 % от всех остатков мегафауны на данных местонахождениях).

В пики минерального голода они становились своеобразными очагами активности мамонтов и других крупных млекопитающих. Особая уязвимость мамонта при минеральном голодании, вероятно, отражается в специфических мамонтовых «кладбищах» позднего плейстоцена.

Ученый ТГУ зафиксировал массовые деструктивные изменения костей и зубов мамонтов — до 70 % и более общего объема остатков вида в разных коллекциях. В большинстве случаев различные деструкции сопутствуют друг другу, что может косвенно указывать на общую первопричину их возникновения. В коллекциях некоторых местонахождений (Krasnoyarskaya Kurya, Kraków Spadzista Street), вероятно, самое распространенное заболевание — остеопороз. Рарефикация наблюдается во всех возрастных группах, включая новорожденных мамонтят, а значит, начало заболевания нередко приходилось на внутриутробный период, что объясняется минеральным голоданием самок в период беременности. И это не полная картина, так как резорбция кости при остеопорозе может быть слабо выражена внешне, поэтому истинная доля остатков с признаками остеодистрофии, очевидно, выше, чем можно выявить при поверхностном обследовании. Кроме того, нередко часть деструктивных изменений исследователи считают нормой или генетическими аномалиями одной семейной группы.

Так из-за чего в конце плейстоцена мамонты, да и другие крупные травоядные с большим скелетом, испытывали мощный геохимический стресс?

В это время значительно расширились кислые и кислые глеевые геохимические ландшафты, характеризующиеся острой нехваткой Ca, Mg, Na, P, I, Co, Cu, Se, Zn и других жизненно необходимых животным химических элементов. Изменение среды обитания связано с кардинальной сменой благоприятных Ca-Mg-Na-ландшафтов на кислые и кислые глеевые, которые, достигнув к концу плейстоцена максимума своего распространения, остаются определяющими на большей части Северной Евразии. Такой переход может объясняться общим неотектоническим подъемом территорий с последующим (17 — 10 ka BP) увлажнением и потеплением макроклимата. В результате приморские низменности были затоплены, а центральные территории — заболочены (в т.ч., из-за деградации мерзлоты). Возвышенные равнины и предгорья подверглись сильному почвенному выщелачиванию из-за снижения уровня грунтовых вод и увеличения объема атмосферных осадков. В этой ситуации лишь редкие зверовые солонцы оставались геохимическими оазисами, где крупные травоядные могли утолить минеральный голод. Однако к началу голоцена их было недостаточно для поддержания жизнеспособности разрозненных популяций мамонтов. Вероятно, близкий абиотический сценарий был написан природой для Северной Америки, где мамонты вымерли в то же время.

Сокращение размеров тела мамонтов и массовые деструктивные изменения их костей и зубов свидетельствуют о негативном воздействии абиотической среды. Остеопороз, остеомаляция, заболевания суставов указывают на нарушение обмена веществ алиментарной природы.

Особого внимания требует анализ клинической картины заболеваний — как быстро происходило нарушение гомеостаза и формирование остеодистрофии в неблагоприятных геохимических условиях? Вероятно, скорость деструктивных изменений была весьма высока, так как такие обширные костные патологии, как у Таймырского мамонта, или в популяциях Шестаково-Кочегура, Берелеха, Луговского, Kraków Spadzista Street несовместимы с продолжительной жизнедеятельностью. При сокращении геохимических оазисов и употреблении зимой преимущественно снега или кислых болотно-грунтовых вод, в конце плейстоцена мамонты испытывали хронический минеральный дефицит по 6 — 10 месяцев в году.

– По-видимому, такой жесткий природный эксперимент, продолжавшийся более 15 тыс. лет стал фатальным для крупнейшего представителя наземной фауны высоких широт, — подчеркивает Сергей Лещинский, — но, такая же участь постигла шерстистого носорога и пещерного медведя. Другие крупные травоядные (бизоны, лошади, олени) преодолели голоценовый рубеж, вероятно, из-за большей мобильности, но с серьезным сокращением ареалов обитания и размеров популяций. Крупные кошки и гиены, очевидно, вымерли в момент распада единой «мамонтовой» экосистемы из-за резкого сокращения пищевых ресурсов.

Очень высокий процент патологий скелетных тканей позволяет говорить о большом падеже животных вне зависимости от антропогенного воздействия, которое на огромной территории не являлось определяющим фактором окружающей среды и не могло привести к уничтожению мамонтов. Человек был свидетелем и одним из участников естественного события — вымирания мегафауны плейстоцена.