Сейчас в Мурманске

16:58 14 ˚С Погода
6+

Дети третьего полюса

В мире животных
Максим Винарский
2 Июня, 2022, 12:20
Дети третьего полюса

Николай Рерих «Весть Шамбалы».



У немалого числа европейцев Тибет прочно ассоциируется со страной далёкой, загадочной и весьма труднодоступной. Страной, расположенной где-то высоко в горах Центральной Азии и хранящей древнюю и своеобразную культуру. Многие сразу вспомнят про легендарную Шамбалу (точнее Шамбхалу) – по одной из распространенных версий она находится именно здесь, в Тибете. Обилие преданий вокруг Шамбалы сделало Тибет местом паломничества для последователей различных эзотерических учений.

Но Тибет издавна вызывает живейший интерес и у людей, настроенных далеко не мистически. Я имею в виду историков, географов, ботаников, зоологов и учёных других специальностей, обращавшихся к изучению этого региона в поисках решений самых разных научных проблем. Долгое время это было сопряжено с большими трудностями, что объясняется не только географической удалённостью Тибета и суровостью его природных условий, но и историческими особенностями этой страны. В XVIII-XIX вв. тибетцы крайне подозрительно относились к иностранным путешественникам, и для европейского исследователя попасть в центральную часть Тибета было практически нереально. Побывать в Лхасе – резиденции тибетского далай-ламы – было мечтой всей жизни Николая Пржевальского, нашего замечательного исследователя Центральной Азии. Мечтой не осуществившейся: Пржевальский так никогда и не достиг своей цели и умер перед началом очередного путешествия, нацеленного на Тибет… Не более успешными оказались аналогичные предприятия американца Рокхиля, француза Бонвало, шведа Гедина. Французский путешественник Жюль Дютрёй де Рен в 1894 г. был убит в столкновении с местными племенами – опять же в тщетной попытке проникнуть в Центральный Тибет. В страну допускались только коренные жители Азии, исповедующие буддизм. Вот почему одним из первых исследователей, которому удалось попасть в Лхасу и опубликовать отчёт о своем пребывании там, был уроженец Российской империи Гомбожаб Цыбиков. Бурят по национальности, он путешествовал (в 1899–1902 гг.) в одиночку, под видом буддийского паломника, а не во главе вооружённого отряда из нескольких десятков казаков, как Пржевальский.     

В наши дни попасть в Тибет стало не в пример легче, но и сегодня такое путешествие сопряжено с известными трудностями. Страна располагается буквально в поднебесье – на территории огромного Цинхай-Тибетского плато, известного как самое большое по площади и самое высокое нагорье в мире. Средняя высота этого плато составляет 4877 м, что определяет весьма нетривиальные – с точки зрения рядового обитателя равнин – природные условия -- в первую очередь, климатические. Постоянная жизнь в Тибете требует от растений, животных и человека весьма существенных адаптаций, которые вырабатывались в ходе долгих лет эволюции – и биологической и культурной. Вот почему, с точки зрения исследователей, Тибет является прекрасной природной лабораторией, в которой можно изучать процессы эволюции и приспособления живых организмов к среде своего обитания. Здесь встречается большое число эндемичных видов и родов растений и животных, прекрасно чувствующих себя на своей высокогорной родине, но уже не способных спуститься ниже, чтобы освоить более благоприятные (с нашей точки зрения) условия среды.


Носороги и львы, песцы и пищухи

Журналисты и популяризаторы науки любят называть Цинхай-Тибетское плато «крышей мира», указывая на его высокогорное положение (кстати, такой же эпитет применяется и к нагорьям Памира), а ещё – «третьим полюсом», намекая на холодный неприветливый климат и общие суровые условия этой местности. Для плато характерны вечная мерзлота, резко континентальный климат с морозами, достигающими минус 40 градусов по Цельсию, и прочие атрибуты высоких широт. Однако интенсивные зоологические и ботанические исследования последних 10–15 лет показали, что определение «третий полюс» – это не просто красивая метафора. К удивлению многих, между Тибетом и «первым полюсом» (если считать им Арктику) обнаружились совершенно конкретные связи, выражающиеся в тесном родстве некоторых характерных арктических животных и растений с ныне живущими или уже вымершими обитателями Тибетского нагорья. Другими словами, «третий полюс» оказался «поставщиком» фауны и флоры для биоты Арктики, причём касается это таких видов, которые мы привыкли считать типично полярными и не представляем их себе живущими в других уголках мира. В свете этих открытий история формирования арктических экосистем стала выглядеть несколько по-иному. В биогеографии появилась и оживлённо обсуждается в наши дни новая концепция, названная “Out of Tibet” (в моём вольном переводе – «вышли мы все из Тибета»).

Но почему этих открытий пришлось ждать так долго? Несмотря на трудности, имевшие место в прошлом, животный и растительный мир Тибета изучаются уже более ста лет, тогда как эти новые взгляды были сформулированы буквально на глазах нынешнего поколения биологов. Ответ состоит в том, что именно в последние десятилетия в практику науки прочно вошли молекулярно-генетические методы исследования, позволяющие расшифровывать первичную структуру нуклеотидных последовательностей ДНК – то есть, проще говоря, прочитывать генетические «тексты», из которых состоят хромосомы животных и растений, и на этой основе выявлять скрытое от глаз родство между организмами, живущими сейчас на большом удалении друг от друга. Большой расцвет переживает в наши дни и палеонтология Тибета, обогатившая науку несколькими вполне сенсационными (без кавычек) находками. Кстати, в последние десятилетия палеонтологи научились извлекать и расшифровывать ДНК из ископаемых костей и зубов, что также привело к целому ряду интереснейших выводов.

 Обратимся к нескольким наиболее ярким примерам.

Одним из самых известных и «харизматичных» обитателей холодных тундростепей ледниковой эпохи был шерстистый носорог (Coelodonta antiquitatis), громадное рогатое чудовище, одетое плотным меховым покровом. Его ископаемые остатки, включая сохранившиеся в вечной мерзлоте фрагменты мягких тканей, издревле были добычей охотников за ископаемыми в арктике и субарктике Сибири. Происхождение этого гиганта долгое время оставалось неясным, пока в 2011 г. не было сообщено о находке в Тибете его вымершего родственника, получившего научного название Coelodonta thibetana. Анализ родословной этого вида и других древних носорогов северного полушария показал, что тибетский вид является прямым потомком шерстистого носорога, но как бы его прапрадедушкой. Жил он задолго до начала ледникового периода, в плиоцене, что соответствует на шкале геологического времени периоду 5.08–3.23 миллиона лет назад. Последним его потомком, не оставившим после себя наследников, как раз и был шерстистый носорог, гулявший по арктическим равнинам.

Дальше – больше. В 2014 г. китайские палеонтологи опубликовали статью с описанием нового вымершего вида лисиц (Vulpes qiuzhudingi), проживавшего на Тибете примерно в одно и то же время с тибетским носорогом. При ближайшем рассмотрении этот вид оказался предком песца – всем знакомой полярной лисицы. Палеонтологи предполагают, что это близкое родство вполне объяснимо. Тибет отличался крайне суровым климатом задолго до того, как северные широты Земли покрылись ледниковым щитом, и местные высокогорные лисы оказались прекрасно адаптированными к тому, чтобы во время мирового похолодания спуститься со своего поднебесья и двинуться на север покорять Арктику. Современный песец как раз и является потомком этих стародавних мигрантов.


Слева – карта, показывающая путь миграции предков песца из Тибета на север, справа – нижние челюсти вымершей тибетской лисы, Vulpes qiuzhudingi. Из: Wang et al. (2014), с изменениями.


Ещё один (наряду с песцом и волосатым носорогом) типичный обитатель холодных плейстоценовых ландшафтов, входивший в состав мамонтовой фауны, -- это так называемый «пещерный лев», или тигролев (Panthera leo spelaea). Название, кстати говоря, не очень корректное: подобно современным львам Африки, эти звери не жили в пещерах, да и откуда взяться пещерам на сибирских равнинах? По данным палеонтологов, в Сибири в плейстоцене тигролев был распространен весьма широко, крайние северные находки его ископаемых остатков были сделаны на Гыданском полуострове. Прекрасно адаптированный к условиям Арктики хищник, и тоже, как выяснилось, имевший своего пращура в Тибете. Современные данные, основанные на анализе ископаемых находок и древней ДНК, показывают, что крупные представители кошачьего семейства образуют группу родственных видов, предок которой скорее всего обитал где-то в районе Гималаев. В 2014 г. ископаемые остатки вымершего члена этой группы (Panthera blytheae) были найдены опять-таки в Тибете, на основании чего палеонтологи нарисовали впечатляющую картину расселения крупных кошачьих из Центральной Азии в разные стороны света. В Арктику, в Африку, в Северную и Южную Америку. Похоже, что такие всем прекрасно известные звери, как африканский лев, снежный барс, пума, ягуар и некоторые другие (включая исчезнувшего пещерного льва) берут своё начало именно с «третьего полюса». Чтобы обосноваться в Новом свете, потомкам первых крупных кошек пришлось из Тибета проникнуть сначала на северо-восток Азии, а потом переправиться через Берингов пролив (бывший в то время сухопутным мостом) и оказаться в Америке. Путешествие небыстрое и неблизкое, но времени у предков нынешних пум и ягуаров было предостаточно: по оценкам палеонтологов, их общий со львами и барсами предок обитал в Тибете в период 5.95–4.42 миллиона лет назад. Таким же путём прошли и предки североамериканских горных баранов, на которых, вероятно, охотились прародители ягуаров. Местом возникновения горных баранов (как американских, так и североазиатских) палеонтологи опять-таки называют Тибетское нагорье. 

Столь же очевидное тибетское родство нашлось и у млекопитающих заметно меньшего калибра. В отряде зайцеобразных есть своеобразная группа пищух (Ochotona), широко расселившаяся по Азии, а также проникшая в Северную Америку. Почти все пищухи – обитатели горных местностей, прекрасно адаптированные к климатическим условиям высокогорий. Многие виды пищух эндемичны для Центральной Азии, но есть и характерные для высоких широт её представители, такие как северная пищуха (Ochotona hyperborea), обитающая на северо-востоке Азии, включая Чукотку, Камчатку и заполярные области Восточной Сибири. Как вы уже, конечно, догадались, общий предок нынешних пищух был найден в Тибете, но найден не палеонтологами, а генетиками, расшифровавшими геном тридцати современных видов этой группы и наложившими реконструированную родословную на географическую (и палеогеографическую) карту. 



Общая схема расселения некоторых видов млекопитающих из Тибета на север Азии, в Африку и в Новый Свет (через Берингию). По: Deng et al. (2020), с изменениями.


Судя по всему, самая первая в мире пищуха жила ещё в миоцене, около 13.75 миллионов лет назад. Это означает, что она гораздо древнее предков песца и шерстистого носорога, и эволюционная история семейства пищуховых значительно длиннее. Но пути и маршруты расселения пищух в прошлом были примерно такими же, что и у перечисленных выше групп млекопитающих. В этом нет ничего удивительного. В природе все взаимосвязано, и редко когда отдельно взятый вид или род пускается в далекие странствия в одиночку. Хищники расселяются вслед за своими жертвами, а глобальные климатические и геологические процессы облегчают (или затрудняют) им перемещения, создавая, например, сухопутные мосты на месте нешироких морских проливов. 

Вверху – центр происхождения и направления миграции пищух (Ochotona). Аббревиатура QTP означает Цинхай-Тибетское плато. По: Wang et al. (2020), с изменениями. Внизу – пищуха Ройла (Индия, Гархвальские Гималаи). Фото Надежды Неупокоевой из статьи Боркин и др. (2021).


Не должен нас смущать и факт возникновения многих типично арктических видов в Тибете и вообще в нагорьях Центральной Азии. Долгое существование на «третьем полюсе» стало прекрасной «школой жизни» для этих организмов, адаптация которых к высокогорным условиям оказалась как нельзя кстати при проникновении в Арктику и Субарктику в холодное и ледовитое плейстоценовое время. Вполне вероятно, что песцами, носорогами и пищухами список полярных существ, имеющих историческую родину на Цинхай-Тибетском нагорье, далеко не исчерпывается. К сожалению, имеющиеся данные о центрах происхождения многих представителей мамонтовой фауны до сих пор довольно ограничены, и эволюцию целого ряда интересных видов нельзя пока реконструировать с удовлетворительной точностью. Но и прогресс палеонтологии, в том числе молекулярной, не стоит на месте. Есть неплохие шансы на то, что в самое ближайшее время в Центральной Азии отыщутся предки и других животных, которые сейчас обитают только в полярных и околополярных регионах. Выше я писал только о млекопитающих, но тибетское происхождение выявлено и для некоторых групп арктических растений; вполне вероятно, что аналогичные случаи будут выявлены среди беспозвоночных.


Современное знание и первые гипотезы

Три года назад коллектив российских биогеографов во главе с ихтиологом Александром Махровым опубликовал в «Зоологическом журнале» большой обзор, посвящённый происхождению арктической фауны и флоры. Авторы собрали много данных о происхождении самых разных групп животных и растений, доказывающих, что современная биота Арктики в значительной степени имеет горное происхождение, причём выходцы из Тибета представляют только часть более общей и более масштабной картины, являясь её частным случаем. Помимо Тибета, «корни» современных арктических видов прослеживаются в Альпах, Карпатах, а также других горных системах Евразии. Авторы обзора вполне логично объясняют это тем, что высокогорья являются своего рода экологическими аналогами полярных ландшафтов, той ареной жизни, на которой выковывались современные представители холодостойкой арктической биоты.

Но можно задать вопрос: почему же расселение многих групп шло именно в Арктику с южных гор, а не в обратном направлении? Вероятный ответ заключается в том, что современная среда обитания высоких широт молода по геологическим меркам. Ещё в плиоцене, 3–5 миллионов лет тому назад, природные обстановки на крайнем севере Евразии были значительно мягче нынешних, в то время как условия жизни высоко в горах и в те времена была далеко не курортными. Получается, что «третий полюс» в экологическом отношении является куда старше «первого», и именно здесь надо искать центр эволюции адаптированных к жизни в Арктике групп. Что прекрасно подтверждается палеонтологическими и молекулярно-генетическими исследованиями последних лет. Геологическая история современных высокоширотных ландшафтов слишком кратка, чтобы живущие там организмы успели приобрести необходимые для обитания в них адаптации. Разумно предположить, что современные «типично арктические» виды явились на крайний Север уже во всеоружии, готовые осваивать его экстремальные жизненные условия.  

Результаты новейших открытий, о которых я рассказал выше, сами по себе очень интересны и увлекательны, но ведь правильно говорят, что нет ничего нового под луной. То, о чём нам рассказывают исследования современных палеонтологов и генетиков, является доказательством в пользу научных гипотез, выдвинутых много лет тому назад, но в своё время не получивших признания у специалистов. Мне вспоминается история одной такой гипотезы, выдвинутой русским путешественником и натуралистом Григорием Ефимовичем Грумм-Гржимайло (1860–1936) в далёком уже 1907 году.


 Григорий Ефимович Грумм-Гржимайло.


Свою научную деятельность Грумм-Гржимайло начал как лепидоптеролог – специалист по изучению бабочек. Ещё в студенческие годы он познакомился с великим князем Николаем Михайловичем Романовым (1859–1919). Этот сиятельный аристократ по рождению своему был «обречён» на военную карьеру, но по складу ума и характера он был исследователем. С юности он увлёкся коллекционированием и изучением бабочек и достиг в этой области вполне профессионального уровня. К сожалению, жизненные обстоятельства не позволяли Николаю Михайловичу отправляться в далёкие экспедиции за насекомыми, и он поручал поездки для сбора бабочек своим помощникам, в число которых вошёл и молодой Грумм-Гржимайло. На средства великого князя он совершил несколько долгих экспедиций в Центральную Азию, посетив многие уголки, до него неизвестные европейским учёным, дав их географическое и энтомологическое описание. 

Обобщая результаты своих работ по бабочкам, в 1907 г. Грумм-Гржимайло выдвинул гипотезу о том, что некоторые группы этих насекомых (аполлоны, желтушки) возникли в Центральной Азии. Конкретно центром их происхождения учёный считал некий «древний тибетский материк мезозойского периода, лежавший в центре архипелага гористых островов, из которых значительнейшими были Бэй-Шань и Памир». Потомки «тибетских прототипов» этих родов расселились очень широко, достигнув Северной Америки и даже Патагонии. Как же бабочки из Тибета могли попасть в Анды и Патагонию? Крайне маловероятно, что они были способны пересечь Тихий океан, который, вопреки своему названию, совсем не тихий, а очень бурный. Судя по всему, они должны были расселиться сначала на север, попасть в Арктику и затем, через Берингов пролив, оказаться в Новом Свете. Это в точности соответствует путям расселения из Тибета предков ягуаров, пищух и горных баранов, которые реконструируют современные биогеографы.

К сожалению, в то время, когда жил и работал Грумм-Гржимайло, в его распоряжении не было тех данных палеонтологии и молекулярной генетики, которыми располагают учёные в наше время. Его гипотеза показалась современникам слишком фантастичной и малообоснованной.  Специалисты-энтомологи отвергли построения Грумм-Гржимайло и, по одной из версий, такое пренебрежение заставило самолюбивого и амбициозного автора навсегда оставить занятия насекомыми. Правда, русская и мировая наука от этого не проиграли: уйдя из энтомологии, Грумм-Гржимайло переключился на исследования в области исторической географии, этнографии и истории народов Центральной Азии, внеся в них весьма существенный вклад.

Эта история, связывающая энтомолога, работавшего на заре прошлого века, и новейшие достижения биологической науки, отлично иллюстрирует слова философа Льва Карсавина, сказанные совсем по другому поводу. Если история познания, – писал философ, – «не представляет собой собрание заблуждений человеческого ума и не стремится в ней каждая система к нулю, — каждый момент, каждое учение должны иметь свою ценность, независимую от того, воспримут ли их потомки или забудут».

А мы будем с нетерпением ожидать новых палеонтологических вестей с Цинхай-Тибетского плато.


Автор: Винарский Максим Викторович, д.б.н., профессор, зав. Лабораторией макроэкологии и биогеографии беспозвоночных СПбГУ и главный научный сотрудник Санкт-Петербургского филиала Института истории естествознания и техники РАН. Лауреат премии "Просветитель" в номинации «Естественные и точные науки» за книгу «Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира».  


Очерк написан при поддержке Российского научного фонда (грант 19-14-00066)

Список использованных литературных источников

Боркин Л.Я., Андреев А.В., Вершинин В.Л., Вершинина С.Д., Винарский М.В., Лопатина Е.Б., Неупокоева Н.И. Комплексная экспедиция Санкт-Петербургского союза учёных в Гархвальские Гималаи, Индия (2019): некоторые предварительные итоги // Биота и среда природных территорий. – 2021. – № 1. – С. 106–145. https://www.elibrary.ru/download/elibrary_45652958_75273568.pdf

Винарский М.В., Юсупова Т.И. «Конкистадор русской энтомологии»: Г.Е. Грумм-Гржимайло и его вклад в лепидоптерологию. Историко-биологические исследования, 13(4): 7–39. https://cyberleninka.ru/article/n/konkistador-russkoy-entomologii-g-e-grumm-grzhimaylo-i-ego-vklad-v-lepidopterologiyu/pdf

Deng T., Wy F., Zhou Z., Su T. 2020. Tibetan Plateau: An evolutionary junction for the history of modern biodiversity.  Science China Earth Sciences, 63: 172–187, https://doi.org/10.1007/s11430-019-9507-5

Makhrov A.A., Bolotov I.N., Artamonova V.S., Borovikova E.A. 2019. Mountain regions are the putative place of origin of many Arctic animal and plant forms. Зоологический журнал, 98(11): 1291–1303.

Wang X., Li Q., Takeuchi G.T. 2016. Out of Tibet: an early sheep from the Pliocene of Tibet, Protovis himalayensis, genus and species nov. (Bovidae, Caprini), and origin of Ice Age mountain sheep. Journal of Vertebrate Paleontology, 36(5): 1169190. DOI: 10.1080/02724634.2016.1169190

Wang X., Tseng Z.J., Li Q., Takeuchi G.T., Xie G. 2014 From ‘third pole’ to north pole: a Himalayan origin for the arctic fox. Proceedings of the Royal Society, series B, 281: 20140893. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2014.0893

Wang Z.Y., Lian D., Jin W., Tang M.K., Shalayiwu, Shao Y.L., Zhang P. 2020. Out of Tibet: Genomic Perspectives on the Evolutionary History of Extant Pikas. Molecular Biology & Evolution, 37(6):1577-1592. doi: 10.1093/molbev/msaa026

 









далее в рубрике