В Арктику белые медведи и песцы добрались 700 тысяч лет назад

Новости МирТесен

На основании анализа древних окаменелостей и генетических данных, исследователи-палеонтологи и специалисты по палеогенетике определили сроки и механизмы адаптации флоры и фауны Северного полушария к холодному климату. Выяснилось, что этот процесс происходил не одномоментно, а в два основных этапа: первый начался приблизительно 2,6 миллиона лет назад, а второй – около 700 тысяч лет назад, во время наступления более продолжительных и суровых ледниковых периодов.

Приблизительно три миллиона лет назад на Земле стали происходить регулярные оледенения. В этот период устойчивые к холоду животные и растения расширяли свои ареалы обитания в соответствии с циклами Миланковича — в периоды оледенений, длящиеся 41 и 21 тысячу лет, межледниковья, наоборот, характеризовались сокращением их продолжительности. В это же время у позвоночных происходило больше эволюционных изменений, чем у растений и насекомых. Данное явление ученые связывают с филогенетическим консерватизмом, подразумевающим не существенную «перестройку» организмов, а адаптацию посредством модификации уже имеющихся систем.

Мамонты, шерстистые носороги, росомахи и олени заселили территорию в плиоцене (5,4–2,4 миллиона лет назад) и в раннем плейстоцене (2,6–0,78 миллиона лет назад). Именно в этот период начали формироваться первые тундровые экосистемы. В дальнейшем, с увеличением продолжительности ледниковых периодов в среднем плейстоцене, появились такие виды, как тундровая куропатка, белый медведь и шерстистый мамонт. Их эволюция отличалась, и происходила в разное время. В связи с тем, что каждый вид индивидуально реагировал на изменения в окружающей среде, не представляется возможным говорить об общих адаптациях: одни виды мигрировали на север или в горные районы, другие – вглубь континента.

До появления методов палеогенетического анализа определение возраста холодоустойчивых групп организмов основывалось главным образом на изучении анатомических особенностей, физиологических функций и поведенческих характеристик современных видов. Благодаря анализу древних останков и генетического материала, авторы недавнего исследования, опубликованного в журнале Trends in Ecology & Evolution, выдвинули три основных сценария возникновения видов, устойчивых к холодному климату.

Согласно первому сценарию, некоторые виды прошли эволюционный путь в умеренных широтах, а затем, по мере наступления похолодания, переместились в Арктику. Второй сценарий предполагает, что адаптация происходила непосредственно в местах обитания, когда организмы, живущие в северных регионах, постепенно приспосабливались к изменяющимся условиям среды. Третий сценарий связан с так называемой предаптацией в горных экосистемах — холод там царил до оледенений, позволяя организмам подготовиться к будущим похолоданиям.

В качестве примера можно привести появление настоящих леммингов и северных оленей в Арктике в начале плейстоцена, что произошло примерно от одного до двух миллионов лет назад. По имеющимся данным, белый медведь и песец прибыли из южных регионов около 700 тысяч лет назад, а шерстистый носорог населял Тибетское нагорье задолго до наступления крупных оледенений в северных областях.

Тундра, как сложившаяся экосистема (хотя и несколько отличающаяся от современной), вероятно, начала формироваться около 2,6-1,8 миллиона лет назад. Следует учитывать, что эволюционной устойчивостиоценки состояния насекомых и растительности могут быть не вполне точными: визуальные характеристики не всегда коррелируют с генетическими преобразованиями.

Учитывая, что растительный и животный мир современной Арктики состоит из видов с различной эволюционной историей, ученые пришли к выводу об ошибочности подхода, рассматривающего арктические экосистемы как продукт однородного климатического пространства. Обитающие здесь виды являются следствием многомиллионных эволюционных и экологических изменений.

«Виды, адаптированные к холодному климату, особенно чувствительны к его изменениям. Изучение их эволюционного развития помогает определить угрозы, с которыми сегодня сталкиваются находящиеся под угрозой исчезновения виды», — отметил ведущий автор новой научной работы Джон Стюарт (John Stewart) из Борнмутского университета (Великобритания).