ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИВНЯ ЯКУТСКОГО МАМОНТА

Мы переживаем эпоху прогрессивно развивающегося антропогенно спровоцированного глобального экологического кризиса, угрожающего не только привычному нам современному состоянию биосферы Земли, но и цивилизации. Единственный опыт, которым располагает человечество – это опыт истории. Поэтому естественным представляется интерес к экологическим кризисам геологического прошлого. Без этих знаний невозможен прогноз долгосрочных последствий переживаемого нами экологического кризиса и выработка адекватной стратегии поведения в условиях его все ускоряющегося развития.

Крупные размеры животного предъявляют повышенные требования к уровню его специализации. Даже небольшое изменение образа жизни крупного животного требует каскада компенсаторных и координационных преобразований организации, что отражается на геохимическом составе его скелета. Это свидетельствует о высокой уязвимости представителей мегафауны при любых крупных ландшафтно-климатических и биоценотических переменах, каковыми, несомненно, были события прошлого, особенно в Голарктике.

Целью настоящих исследований является изучение геохимического состава бивня мамонта и его эволюции в течение жизни животного.

Изученный бивень был найден на мысе Чукочий (Нижнеколымский улус, Республика Саха – Якутия) в едомных льдистых отложениях позднего плейстоцена, размытых морем.

Образец представляет собой фрагмент бивня с поперечными спилами («торцевой спил» по терминологии сборщиков бивня в Якутии). Максимальная толщина спила – 41.5 мм. Фрагмент не имеет естественных нарушений расположения слоев дентина, и имеет 1-2 кольцевых расслоения наружного слоя вещества бивня, проходящих в 15-17 мм от поверхностного слоя бивня, вызванных высыханием. На фрагменте нет альвеолярной полости, формирующей свободное пространство в центральной части бивня. По ее отсутствию, участок бивня, откуда изъят описываемый фрагмент, мог быть получен из свободной части бивня (выступающей из костной альвеолы) и находился на определенном удалении от области выхода бивня из костной альвеолы. Поверхностный слой вещества бивня, толщиной около 3-4 мм представляет собой слой цемента, который сохраняется на части бивня близко расположенной к участку, где бивень выходит из костной альвеолы. Концевая часть бивня (апикальная) полностью лишена цементного слоя из-за концевого и бокового стирания бивня, происходящего во время использования бивня для добывания пищи, или других видов нагрузок на поверхностные слои вещества бивня, которым подвергается преимущественно 1/2 от длины свободной части бивня (от апикального конца до середины длины свободной части бивня). Наличие тонкого цементного слоя вместе с отсутствием пульпарной полости указывает на то, что участок бивня откуда получен поперечный срез, относится к свободной части бивня близко расположенной к участку выхода бивня из костной альвеолы.

Бивень принадлежит взрослой особи. Поперечные диаметры бивня в той его части, где произведен поперечный спил – 145.0 мм х 152.5 мм. По данным о размерной изменчивости бивней шерстистого мамонта (биологический вид Mammutus primigenius (Blumenbah, 1799)), бивни такого поперечного диаметра могут принадлежать только половозрелым самцам шерстистого мамонта (Верещагин, Тихонов, 1986). Индивидуальный возраст такой особи, на основе размерной изменчивости бивней самцов шерстистого мамонта из Якутии может достигать от 32 до 47 лет.

Участок поперечного среза бивня выбранный для исследования отражает значительный по продолжительности этап жизни данной особи. Темные слои дентина, по определению Д. Фишера (Fisher, 2001), являются первичными слоями прирастания и маркируют годовые циклы. Их число может соответствовать только части индивидуального возраста. При реконструкции индивидуального возраста (по Fisher et al., 2010), на стертые и полностью обломанные концевые участки бивня приходится 6-8 лет жизни. С учетом отсутствия части с альвеолярной полостью, где находятся самые последние слои дентина минерализованные при жизни данной особи, можно предполагать, что отсутствуют слои дентина сформированные, видимо, в последние около 8-12 лет жизни. Эти расчеты позволяют предполагать, что дентин на исследуемом участке бивня сформировался приблизительно от 6-8-го до 29-35 годов жизни данной особи. Таким образом, время жизни, за которое сформировалось вещество бивня на участке, используемом для анализа, может составлять от 21-23 лет до 27-29 лет.

Пробы для химического анализа получены при секторальном выпиливании участка бивня от поверхностного слоя до его центральной части. Химическому анализу подвергались слои дентина через равные промежутки, начиная от поверхностного слоя, граничащего с цементом до наиболее глубокого внутреннего слоя. Хронологически слои находящиеся ближе к поверхности были отложены раньше, чем слои дентина расположенные в глубине бивня. Наиболее глубокие слои оказываются наиболее поздними по срокам их минерализации, поскольку прирастание  вещества бивня  происходит  на стенках пульпарной полости в  виде конусов (Maschenko, 2002).

Данная методика позволяет проследить изменение динамики химического состава вещества бивня в процессе онтогенеза в течение значительного промежутка времени как минимум составляющего 21-23 года. Данный период времени соответствует активному периоду жизни данной особи и характеризуется высокой степенью метаболизма и физиологической активности организма, при которой значительное количество веществ поступающих с пищей, водой и минеральным питанием включаются в физиологические процессы и биохимические реакции.

По радиальному направлению было отобрано 29 проб на химический анализ. Таким образом, одна проба, вероятно, соответствует приблизительно одному году жизни мамонта. Идея – изучая послойно химию получить какие-либо данные о миграциях мамонта. Повышенные концентрации тех или иных элементов в почве (коре выветривания) ведут к повышению их в растениях (пищи) и в костях самих мамонтов. А периодические изменения концентраций могут свидетельствовать о закономерностях его многолетних миграций. Согласно наблюдениям за современными африканскими слонами – их миграции ограничены огромными, но соблюдаемыми семейными участками. В перигляциальных степях из-за меньшей (?!) продуктивности они, вероятно, могли существенно увеличиваться! Были проведены определения химического состава (содержание 35 элементов и их соединений) в слоях изученного фрагмента с применением рентгенофлуоресцентного анализатора.

Для обработки полученных химических результатов были использованы методы теории передачи информации (Девдариани, 1972). Амплитуда вариаций разных элементов и их соединений существенно различаются. Поэтому были рассчитаны средние концентрации элементов в бивне и конкретные результаты химического анализа были нормированы по средним концентрациям. Далее были вычислены модули приращений нормированных результатов. Для каждой последовательной пары изученных слоев бивня вычислены суммы модулей приращения. Полученные результаты свидетельствуют, что во время нарастания бивня отмечаются, интервалы резких изменений химического состава и «спокойные» интервалы. Последних оказалось приблизительно в 2 раза больше.

Таблица 1 Вариации средних значений химических элементов в эпохи резких изменений и «спокойного режима» окружающей среды нашего мамонта

Для всех изученных элементов были рассчитаны средние концентрации для «спокойных» и «изменчивых» интервалов. Будучи нормированы по средним значениям для всех анализов, большинство элементов показали значения близкие к 1 в обоих случаях. Исключения приведены в Табл.1.

Можно предположить, что «спокойные интервалы» отложились в периоды обитания мамонта на прибрежных покрытых рыхлыми четвертичными отложениями «молодого» ледового комплекса, а визиты (примерно раз в три года) в горные системы с выходами интрузивных пород, где отмечаются полиметаллические, редкоземельные, ртутные и другие месторождения – приводили к резким изменениям химического состава пищи и костей мамонтов.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о дальних (многолетних) маршрутах миграций изученного якутского мамонта.

Список литературы

1.     Верещагин Н.К. Тихонов А.Н. Исследование бивней мамонтов // Труды ЗИН АН СССР. 1986. Т. 149. С. 3- 14.

2.     Девдариани А.С. Реконструкция истории климата методами теории передачи информации по данным микропалеонтологических анализов // Океанология. 1972. Т.12. №2.С.252-261.

3.     Fisher D.C. Seasons of death, growth rates, and life history of North American Mammoth. In: West, D. (Ed.). Proceedings of the International Conference of Mammoth Site Studies. Publications in Anthropology 22. University of Kansas. Lawrence, 2001. P. 121-135.

4.     Fisher D.C., Rountrey A.N., Beld S., Fox D., Gohman S., Tikhonov A., Mol D., Buigues B., Boeskorov G., Lazarev P. Life history of the Yukagir mammoth. Материалы IV международной мамонтовой конференции. Редакторы: Лазарев П.А., Боескоров Г.Г., Мащенко Е.Н. ФГНУ Институт прикладной экологии Севера: Якутск, 2010. С. 54-63.

5.     Maschenko E.N. Individual development, biology and evolution of the woolly mammoth Mammuthus primigenius (Blumenbach, 1799). 2002. Cranium 19/1. 120 p.