В эпоху позднего плейстоцена, от 125 тысяч лет до 12 тысяч лет назад, территорию Сибири населяли ныне вымершие виды хищников – пещерные львы и пещерные гиены. Изучая костные остатки этих млекопитающих, палеонтологи получают информацию об ареале их обитания, о том, где они устраивали себе жилище, конкурировали ли между собой в добывании пищи. Специалисты Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (ИГМ СО РАН) совместно с коллегами из Института земной коры СО РАН и Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН провели масштабную реконструкцию территории Байкало-Енисейской Сибири и показали, что в эпоху позднего плейстоцена пещерные львы и гиены старались жить в различных условиях и не конкурировать, что сильно отличается от уклада жизни современных львов и гиен, живущих в Африке. Часть данных для исследований палеонтологи получили на ускорительном масс-спектрометре ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия НГУ-Новосибирский научный центр» (ЦКП УМС НГУ-ННЦ). ЦКП создан совместно НГУ с Институтом археологии и этнографии СО РАН, Институтом катализа им. Г. К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН) и Институтом ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Результаты опубликованы в Русском териологическом журнале.
Байкало-Енисейская Сибирь представляет собой огромную территорию между Енисеем и Байкалом, ограниченную с юго-запада горной системой Восточных Саян. Между двумя отправными точками более тысячи километров, на которых в позднем плейстоцене обитали такие хищники, как пещерный лев и пещерная гиена.
«Суть нашей работы заключалась в том, чтобы соотнести объекты исследования, а именно все остатки пещерных львов и пещерных гиен, когда-либо найденных на территории Байкало-Енисейской Сибири, с определенным типом рельефа, – рассказывает старший научный сотрудник ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Дмитрий Маликов. – По расположению точек на карте видно, что все гиены сосредоточены на участках желтого и коричневого цвета, а это ни что иное, как горный ландшафт, связанный с пещерами, в которых в основном гиены и устраивали себе логово. А вот пещерный лев, несмотря на свое название, по нашим данным в пещерах совсем не обитал – кости этого крупного хищника встречаются на равнинных участках или в долинах рек. И это один из результатов нашей работы. Мы показали, что на территории Байкало-Енисейской Сибири два вида этих вымерших животных старались жить в различных условиях, тем самым нивелируя конкуренцию в отношении друг друга».
По словам специалиста, это сильно отличается от того, как живут современные львы и гены в Африке.
«Там они все же конкуренты, потому что живут и охотятся в одних и тех же местах, а здесь мы видим, что они, похоже, старались избегать друг друга. Практически нет точек на карте, где встречаются и те, и другие. Только в нескольких местах мы находили кости и гиен, и львов, при этом львы, по всей видимости, были убиты и затащены в логово гиенами», – добавляет Дмитрий Маликов.
Еще один интересный результат, который получили специалисты, связан с тем, что существенная часть костей пещерного льва была найдена рядом с палеолитическим стоянками.
«Мы не можем однозначно сказать, что люди убивали львов и питались ими, – объясняет Дмитрий Маликов. – На костях, с которыми мы работали, следов человеческой деятельности, например, разделки, нет. Но тем не менее эти кости на стоянку попали, то есть люди их туда принесли, а значит относились ко льву с интересом, может быть, он был для них символическим животным. Чего нельзя сказать о гиенах, кости которых отсутствуют на стоянках древнего человека. Возможно, это было либо табуированное животное, либо просто гиены не интересовали людей».
Ареал обитания пещерных львов и пещерных гиен на территории Байкало-Енисейской Сибири в позднем плейстоцене. Красные кружки – львы, фиолетовые квадраты – гиеныД. МаликовПолевой сбор материалов для исследования проводился на описываемой территории методами площадных раскопов, геологического шурфирования, а также на участках рек, где костный материал вымывается на пляжи. Именно пляжный материал нуждается в точной датировке, потому что не имеет четкой геологической привязки и его возраст непонятен. Часть данных исследователи получили на ускорительном масс-спектрометре ЦКП УМС НГУ-ННЦ.
«В данном исследовании мы датировали один костный фрагмент пещерного льва и два – пещерной гиены, – рассказывает директор ЦКП УМС НГУ-ННЦ кандидат химических наук Екатерина Пархомчук. Процедура выделения целевого вещества – коллагена – это длительный многостадийный процесс с использованием набора инструментов, методик и реактивов. Вначале проводится очистка от жиров и примесей, которые загрязняли кость в течение многих тысяч лет, затем кость размалывается в порошок, деминерализуется, и коллаген подвергается гидролизу для получения раствора, который затем лиофильно сушится. Перечисленные процедуры занимают несколько дней, в итоге получается сухой, слегка желтый порошок коллагена. Для получения информации о содержании радиоуглерода в коллагене необходимо получить из него графитизированный катод – фактически это спрессованная таблетка из смеси железа и элементарного углерода, которая получается также в многостадийном процессе, включающем сжигание коллагена, выделение углекислого газа из смеси получающихся газов и каталитическое восстановление углерода углекислого газа водородом до углерода. Катализатором графитизации служит порошок мелкодисперсного железа, предварительно тщательно очищенного от возможной примеси атмосферного углекислого газа».
По словам Екатерины Пархомчук, все перечисленные процедуры наполнены нетривиальными нюансами, критически важными для успешного датирования материала.
«Например, если кость загрязнена чужеродными белками, попавшими в нее относительно недавно, то плохая очистка может привести к существенному омоложению. И наоборот, если кость подвергалась воздействию водной среды, обогащенной древними карбонатами, то будет происходить удревнение», – объяснила специалист.
Наиболее востребованным направлением использования УМС по-прежнему остается археология и связанные с датированием биологических объектов исследования. Всего в мире насчитывается около 140 ускорительных масс-спектрометров, в России два УМС и оба они находятся в новосибирском Академгородке. Установки входят в исследовательскую инфраструктуру ЦКП УМС НГУ-ННЦ.
«Данная работа интересна не только с точки зрения объектов исследования, но и с точки зрения использованных инструментов. Образец пещерного льва готовился в ЦКП УМС НГУ-ННЦ на российских приборах графитизации и ускорительной масс-спектрометрии, а пещерная гиена – на установках швейцарского производства, – добавила Екатерина Пархомчук. – Обе даты, различающиеся между собой более чем на 10 тысяч лет, имеют хорошее совпадение с результатами, полученными в других лабораториях мира. То есть еще до того, как наша лаборатория, которая на международной арене носит название AMS Golden Valley, успешно прошла международное кросс-тестирование, было получено подтверждение высокого качества обработок и измерений на всех установках лаборатории, в том числе изготовленных российскими разработчиками».