Трудности реконструкции

Исследования палеонтологов из Института экологии растений и животных УрО РАН получили новый импульс благодаря сотрудничеству с коллегами из Института геологии и геохимии. О новых возможностях изучения истории современных экосистем на Урале мы беседуем с зав. лабораторией исторической экологии ИЭРиЖ членом-корреспондентом РАН Николаем Георгиевичем Смирновым.


 

— Экскурсы в прошлое человечество предпринимает не только ради удовлетворения научного любопытства, но и для того, чтобы извлечь уроки на будущее. Что дает изучение эволюции экосистем?
 

— Реконструкция изменений биоценозов, имевших место в прошлом, позволяет прогнозировать развитие современных экосистем. Нас интересуют прежде всего периоды биоценотических кризисов. В обозримом прошлом самый серьезный такой кризис произошел в эпоху перехода от плейстоцена к голоцену, или от последней ледниковой эпохи к послеледниковой. Это примерно 10 тыс. лет назад. Тогда на Земле исчезли мамонты, шерстистые носороги, пещерные львы. Только на территории современной России вымерли 10 видов, многие животные коренным образом изменили ареал обитания. Без преувеличения можно сказать, что биосфера пережила экологическую катастрофу. Сейчас на нашей планете тоже происходят интенсивные климатические изменения. Не будем дискутировать о том, чем они вызваны — естественными колебаниями или отчасти человеческим фактором. Для нас важно, изучив подобные процессы в прошлом, попытаться предсказать, как при различных сценариях глобального потепления поведут себя те или иные виды. Между тем причины и ход вымирания млекопитающих в переходный период до сих не известны.
 

— Что осталось ученым от той эпохи?
 

— Конечно, материала не так уж много. 99 процентов существ, когда-либо живших на Земле, разрушились без остатка, приняв участие в биосферном круговороте. Время от времени случаются уникальные находки — туши мамонтов, погребенные в вечной мерзлоте, или животные, попавшие в нефтяное болото и законсервированные в естественном битуме. В пустынях иногда обнаруживаются хорошо сохранившиеся естественные мумии. Но в основном палеонтолог имеет дело с костными остатками. Возраст их может достигать 30 млн лет. Но даже если ископаемым остаткам несколько сотен лет, чаще всего это окаменелости. Процесс окаменения, или фоссилизации, происходит постепенно: в минералах одни элементы заменяются другими, органическое вещество уходит. В составе органических и неорганических веществ зашифрован климатический сигнал — температура воздуха, следы природных катаклизмов, например, извержений вулканов. На основе анализа этих данных можно реконструировать условия и образ жизни древних животных, по изотопному составу — определить их положение в цепях питания. Но самая первая и главная задача — это датировка, определение относительного и абсолютного возраста ископаемых остатков. Это сложнейшая проблема даже при высокотехнологичных западных исследованиях. Порой приходится ограничиваться дробными датировками и дробными реконструкциями.
 

Мы ведем раскопки в уральских гротах и пещерах. Часто бывает непонятно, к какому времени относятся остатки, найденные в одном слое, — то ли они принадлежат к одной эпохе, то ли это остатки разных эпох, перемешавшиеся в силу тех или иных причин — движения водных потоков, деятельности человека и животных. Часть костей из слоя, который мы датируем как 10 тыс., может иметь возраст 5 или 15 тыс. лет. Неправильная датировка сильно искажает представление о событиях того или иного периода. Поэтому так важно точно определить если не абсолютный, то хотя бы относительный возраст костных остатков, синхронность образования слоя. Относительный возраст определяется по физико-химическим характеристикам ископаемого материала, причем главные параметры — накопление редкоземельных элементов и убывание органического вещества.
 

— Насколько мне известно, необходимого для таких исследований оборудования в ИЭРиЖ нет. Как вы выходите из положения?
 

— В последнее время нас очень выручает сотрудничество с коллегами из лаборатории физических и химических методов исследования Института геологии и геохимии УрО РАН, которую возглавляет член-корреспондент С.Л. Вотяков. На базе этой лаборатории недавно создан центр коллективного пользования, оснащенный самым современным оборудованием. Там работают высококвалифицированные специалисты, в основном выпускники физико-технического факультета УГТУ-УПИ. Мало ведь иметь прибор, надо уметь грамотно интерпретировать результаты. У геохимиков большой опыт работы с минералами и биоминералами, и они давно сотрудничают с палеонтологами. Мы готовим для них образцы, они определяют их элементный состав. Это тонкие биогеохимические исследования, и некоторые вещи наши коллеги из ИГГ делают впервые в мировой науке. У нас есть совместные публикации и готовится коллективная монография. Особо отмечу работу двух аспиранток: Дарьи Киселевой (ИГГ) и Нины Садыковой (ИЭРиЖ).
 

— А если необходимо определить абсолютный возраст костных остатков, куда вы обращаетесь?
 

— С сожалением приходится констатировать, что современных радиоуглеродных лабораторий в стране нет. В Сибирском отделении РАН в ближайшем будущем собираются запустить установку на базе ускорителя, это позволит датировать образцы весом в доли миллиграмма. Сейчас мы заказываем датировки с использованием радиоуглеродного метода в Европе. Пока это сотрудничество взаимовыгодное, но в будущем есть опасность превратиться в поставщиков материала для зарубежных исследователей.
 

Беседу вела Е. ПОНИЗОВКИНА