"Парк плейстоценовых зверей" (с сокращениями)
"Что было на земле раньше, до того, как появился человек, сотни, тысячи и миллионы лет назад? Фантасты создают красочные картины дочеловеческого прошлого, естествоиспытатели опровергают или подвергают сомнению их догадки. Одна из попыток воссоздать это прошлое в реальности предпринимается на северо-востоке Якутии в нижнем течении Колымы (30 км к югу от поселка Черский и 150 км к югу от побережья Северного ледовитого океана), в заказнике «плейстоценовый парк». там под руководством эколога С.А. Зимова с 1980-х годов идет эксперимент по восстановлению плейстоценовой тундростепи на месте тундровой растительности. Хотелось бы обсудить, насколько реалистичен этот проект.
Что такое тундростепь и какие животные там жили
Район заказника был выбран не случайно. В плейстоцене эта территория входила в ареал распространения тундростепей. У них есть и другие, более красивые названия, заимствованные из англоязычной научной литературы, — мамонтовые прерии, или мамонтовые степи. Во время последнего ледникового максимума (19–26,5 тысячи лет назад) тундростепь была самым большим по площади биомом Земли. Она простиралась от Восточной Сибири до Канады (в то время Евразия и Северная Америка были соединены Берингийским мостом — сушей на месте нынешнего Берингова пролива) и от современных арктических островов до Китая.
Хотя тундростепи как биом исчезли примерно 10–12 тысяч лет назад, кое-где в России сохранились участки реликтовых тундростепей, главным образом дриадовых (название происходит от типичной для них куропаточьей травы Dryas oxyodonta). Реликтовые тундростепи можно увидеть в Хакасии, на Алтае, в Забайкалье и Прибайкалье. Обычно они находятся на сухих южных склонах гор — сухость была важной чертой тундростепного ландшафта. А 10–12 тысяч лет назад, при потеплении, ледниковый щит растаял, влажность повысилась, тундростепь заместили тундра и тайга: место злаков заняли мхи. Таким образом, в северных широтах потепление привело к тому, что более продуктивный ландшафт сменился менее продуктивным, производящим меньше питательной биомассы.
Есть мнение, что экосистема тундростепей деградировала из-за вымирания видов плейстоценового мегакомплекса млекопитающих — мамонтов и их современников (а вымерли они также 10–12 тысяч лет назад), но это мнение представляется спорным. С тем же успехом можно предположить обратное — что мамонтовая фауна вымерла из-за исчезновения привычной кормовой базы в результате изменения климата.
Точно сказать, какой была растительность того периода, невозможно. Однако общий ее характер можно определить по обилию пыльцы тех или иных видов, семейств и родов растений в палеонтологических слоях. Там, где были тундростепи, присутствует пыльца древесных и травянистых видов; в тундролесостепях к ним добавляется пыльца сосны, лиственницы, березы, ивы и т. д. Палеоботаники и палеозоологи нередко сопоставляют тундростепи с современными саваннами.
Намного больше известно о животном мире плейстоценовых тундростепей Евразии и Северной Америки, которые, по предположениям специалистов, были довольно схожими. В них обитало множество видов крупных млекопитающих — шерстистые мамонты, шерстистые носороги, пещерные львы, бизоны, яки, овцебыки, гигантские олени, дикие лошади, медведи и другие звери, объединяемые в группу плейстоценовой мегафауны. Пещерные львы и другие хищники охотились на оленей и лошадей, а 180 тысяч лет назад на них начали охотиться люди. <…>
Станет ли парк Плейстоценовым
Центральное положение «теории восстановления тундростепей» — тезис о возможности замены природных тундровых сообществ растительности (в основном мохово-травянистых ассоциаций) злаковыми, которые и придадут образовавшемуся растительному покрову облик степей холодного климата. Автор этой теории эколог С.А. Зимов исходит из того, что, запустив на некую ограниченную территорию в тундре и лесотундре (которые можно считать аналогами степи и лесостепи в холодном климате) крупных травоядных, например бизонов и северных оленей, «аналогов» животных этого трофического уровня в плейстоцене, то они смогут «выесть» тундровую растительность — мохово-травянистый с карликовой березой и ивами покров, и ее место займут злаки и травы.
На сайте заказника «Плейстоценовый парк» читаем: «Теория Зимова основывалась на следующем: чтобы вместо лишайников и морошки была степь, нужно, чтобы трава не только быстро росла, но и быстро сгнивала и в виде питательных удобрений возвращалась в почву. В тундре же сейчас мертвые растения не разлагаются — холодно, — а слежавшимся “войлоком” уходят в вечную мерзлоту и медленно превращаются в торф. В результате органика безвозвратно теряется, вместо травы появляются менее требовательные, но медленно растущие мхи и лишайники, которые потребляют гораздо меньшее количество воды, что ведет к заболачиванию, — вот вам и тундра. Но если бедность тундровых почв компенсировать внесением азотных удобрений — например, навоза, то на месте скудных мхов и лишайников появляются быстрорастущие и высококалорийные злаковые растения. Плюс к этому копытные будут вытаптывать мох и “подстригать” кустарник, бурьян и тундровые “ползучие” деревья — дополнительно освобождая место под разнотравье, которому такие операции нипочем.
И теория подтвердилась — копытные “заработали”: растительность на территории парка действительно начала меняться! Животные расчистили заросли бурьяна и кустарников, расправились с многолетними залежами сухой мертвой травы, удобрили почву навозом. И тундра на экспериментальном участке начала превращаться в пастбище. <…> Для восстановления степной растительности очень важно добиться достаточно
высокой плотности травоядных, а сами они высокую плотность создавать не хотят — разбредаются. Забор (забором в начале 2000-х годов огородили территорию заказника по периметру, около 20 км. — Примеч. авт.) необходим, чтобы звери не разбегались, когда их станет много, а пастбища, ими самими создаваемые, еще не заработают в полную силу».
Эта страница сайта озаглавлена «Научное обоснование», но стилистика явно далека от научной, текст адресован неспециалистам. Как уже отмечалось, эксперимент продолжается три десятка лет, однако публикаций в рецензируемых журналах, которые описывали бы современное состояние флоры якутского Плейстоценового парка, мне найти не удалось.
На мой взгляд, превращение с помощью травоядных тундры и лесотундры в тундростепь неосуществимо. Ничего подобного не происходит в районах выпаса северных оленей. Если они подолгу пасутся на одном месте, то довольно быстро уничтожают естественную растительность: частично выедают, но в основном вытаптывают. Это особенно хорошо видно в местах прогона тысячных стад оленей во время ежегодных миграций на летние пастбища к берегам Северного Ледовитого океана. Оленей перегоняют по одним и тем же маршрутам, так что образуется широкая дорога, полностью лишенная растительности.
Конечно, на территории заказника не будет тысяч оленей. Но это строго ограниченная территория, всего 160 км2, и животные, даже если их будет относительно немного, станут кормиться на одних и тех же участках. Олени, например, выбирают строго определенные пастбища — мохово-лишайниковые, со злаками и т. д. Если площади этих пастбищ будут ограничены, то и выбьют они их быстро. Это же можно сказать и о других видах.
Многолетние наблюдения показывают, что деградировавший тундровый покров практически не восстанавливается даже спустя десятилетия. Он всегда заменяется вторичными группировками растительности, состав которых зависит от типов почвогрунтов, уровня залегания «вечной мерзлоты» и сезонного колебания ее верхней границы.
Сразу после того, как оленьи копыта разрушают верхнюю дернину (толщина ее не превышает нескольких сантиметров), нарушается естественный мерзлотный режим. Исчезает подушка из мхов, лишайника и травы, препятствующая проникновению тепла в толщу почвы, начинается протайка — летом верхняя граница залегания многолетнемерзлых грунтов опускается. Грунты теряют жесткую структуру, и результатом становится эрозия почвы, которую раньше «держала» мерзлота. И если даже вытоптанные участки все-таки зарастают, новые растительные сообщества далеко не всегда оказываются более продуктивными, чем прежние.
Организаторы «Плейстоценового парка» утверждают, что активный выпас, напротив, защитит вечную мерзлоту (утаптывание снега животными ухудшит теплоизоляцию и усилит промерзание почвы зимой), но это представляется маловероятным. Наблюдения в дикой природе за участками тундры с «высокой плотностью травоядных» показывают обратное.
И еще один важный вопрос: как мы поймем, что реконструкция тундростепи соответствует реальности, если не знаем в точности, какой была эта реальность? Каким был растительный состав, какова была производительность биома — высокой она была или низкой, была ли, наконец, в тундростепи вечная мерзлота? Вот что пишет Даниил Берман, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией в Институте биологических проблем Севера ДВО РАН (Магадан), в статье «Тундростепи — вымершие ландшафты плейстоценовой Берингии» (публикация на сайте РФФИ ): «…Геологи, мерзлотоведы, климатологи, палеонтологи (и зоологи, и ботаники) и другие специалисты нередко расходятся во мнениях, когда речь заходит о характеристике хотя бы основных черт тундростепных ландшафтов Берингии. (…) Во-первых, хотелось бы знать, на что были похожи тундростепи: на высокотравные луга, способные прокормить массу громадных травоядных, или на нынешние разбросанные по тундре мелкими клочками сухие участки со степными растениями, где от травинки до травинки больше, чем сама травинка? И во-вторых, что за климат был в холодные эпохи в Берингии, позволявший жить степным и тундровым организмам одновременно?» Кстати, сам Берман предполагает, основываясь на энтомологических данных, что продуктивность тундростепей была существенно ниже, чем принято считать.
Клонировать или замещать
Многие спрашивают: а нельзя ли клонировать вымерших обитателей тундростепи? Останки мамонтов, шерстистых носорогов и других животных регулярно находят в вечной мерзлоте, и каждая новая находка придает новый импульс идее клонирования.
Первые эксперименты по пересадке ядер клеток мамонта в яйцеклетки современных видов животных японские ученые выполнили в 2009 году, а в 2011-м даже пообещали через пять лет получить живой клон мамонта. Прошло пять лет и больше, мамонта пока нет. Правда, совсем недавно, в
марте 2019 года, вышла статья японцев об эксперименте, в котором ядра клеток сибирского мамонтенка Юки перенесли в мышиные яйцеклетки и наблюдали признаки биологической активности, похожие на начало деления («Scientific Reports», 2019, 9, 4050). Вывод, который делают сами авторы эксперимента: клонировать мамонта с помощью современных технологий переноса ядра невозможно — слишком далеко зашли разрушения ткани, но это перспективный метод для научных исследований древних клеток. Можно ли надеяться, что появятся другие методы, пока трудно сказать. Заявления о возможном клонировании представителей мамонтовой фауны время от времени звучат и в Академии наук Республики Саха (Якутия), однако неясно, есть ли там какие-то практические наработки.
Теоретически возможен и другой способ. Митохондриальная ДНК мамонта, а затем и его ядерный геном были полностью прочитаны, и мы знаем, что отличает его от генома слона. Возможно, редактирование генома близкого вида, скажем африканского слона, позволит слонихе родить детеныша, похожего на мамонта? Такой вариант предлагает группа знаменитого генетика и специалиста по синтетической биологии Джорджа Черча из Гарварда. Черч известен не только эксцентричными заявлениями вроде этого, но и весомыми научными заслугами, поэтому сообщение, что геном слона уже подвергся CRISPR-редактированию, было воспринято довольно серьезно. Однако и от Черча пока нет сообщений о мамонтенке. Аналогичный эксперимент — клонирование большерогого оленя с использованием лани в качестве суррогатной матери — затевался в Лондонском университетском колледже, но и оттуда новостей нет.
Справедливости ради нужно заметить, что не все одобряют эксперименты с клонированием вымерших животных. Ряд экспертов указывает, что сейчас на грани вымирания находится множество видов и было бы намного разумнее направить финансовые средства на то, чтобы помочь им выжить и приспособиться к меняющемуся миру, чем на призрачную надежду клонировать мамонта.
Более многообещающим представляется другое направление — вымерших животных заменить современными «аналогами».
Такие идеи возникают не только у нас в стране. Группа американских биологов в 2000-е годы предложила восстановить экосистемы Великих Равнин в том виде, какой они имели до вымирания мегафауны: в дополнение к сохранившимся там степным бизонам, вилорогам, толсторогам и снежным козам завезти лощадей Пржевальского (вместо исчезнувших американских диких лошадей), куланов, одногорбых верблюдов, диких двугорбых верблюдов, а также гуанако и викунью из Южной Америки, горного тапира (вместо калифорнийского и флоридского тапиров), зебр (вместо американской зебры). План включает также акклиматизацию в Америке африканских и индийских слонов, которые заменят мастодонтов и мамонтов. Контроль поголовья травоядных обеспечат интродуцируемые пумы (в горах) и ягуары (в лесах), медведи гризли, амурские тигры и красные волки, а в засушливых районах — гепарды, вместо вымершего американского гепарда. Однако пока это только идеи, единственной реальной акцией в рамках восстановления плейстоценовой мегафауны Америки стало возвращение в прерии Техаса болсоновых гигантских черепах из Мексики (это крупнейшая континентальная черепаха Нового Света).
Авторы этого замысла в своих работах ссылаются на публикации Зимова (см., например, «American Naturalist», 2006, 168, 660–681). Но сама концепция интродукции видов крупных млекопитающих зародилась еще раньше: например, в СССР и другие страны еще век назад начали завозить овцебыков из Канады, чуть позднее начались проекты по интродукции зубра.
Сторонники восстановления плейстоценовых комплексов утверждают, что в их проекте важна не чистота ДНК, а занятость экологических ниш, то есть современная «тундростепь» будет не точной копией подлинной плейстоценовой тундростепи, а неким ее функциональным подобием. Однако замена животных мамонтовой фауны современными аналогами сама по себе вызывает много вопросов. Если большерогого оленя с натяжкой можно заменить ныне живущим северным оленем или овцебыком, первобытного бизона — его американским сородичем, то современные слоны и львы вряд ли «согласятся» жить на Колыме.
Однако что касается североамериканского лесного бизона, это исчезающий вид, занесенный в Красную книгу Международного союза охраны природы и природных ресурсов (МСОП). Следует приветствовать все попытки акклиматизировать лесных бизонов, поскольку они позволяют сохранять этот древний вид, так что предложение поселить его в «Плейстоценовом парке» представляет интерес в любом случае.
У биологов — противников идеи «Плейстоценового парка» есть и другие возражения. Консервативная точка зрения связывает голоценовое вымирание с изменением климата, из чего следует невозможность восстановления мегафауны плейстоцена. В свою очередь сторонники идеи утверждают, что плейстоценовая мегафауна к моменту появления Homo sapiens успешно пережила несколько циклов оледенений и потеплений, а решающую роль в ее вымирании сыграл антропогенный фактор. Самый очевидный довод в пользу этой точки зрения — существование популяции мамонта-«малютки» на острове Врангеля всего 3,5–7 тысяч лет назад. Критики полагают также, что интродукция вместо плейстоценовых видов их современных аналогов может повредить имеющемуся биоразнообразию, как это часто случалось при вторжении чужеродных видов. За время, прошедшее после вымирания плейстоценовой мегафауны, успели сложиться совершенно иные биоценозы, для которых «плейстоценовые» виды могут быть опасны.
У технической стороны данного вопроса также есть серьезные недостатки. Восстановление плейстоценовой биоты требует привлечения значительных финансовых ресурсов.
Во-первых, необходимо создание особых охранных зон, где интродуцированные животные могли бы обитать, не вступая в контакт с человеком.
Во-вторых, даже интродукция одного вида требует значительных средств, на восстановление же всего набора видов, населявших биоту прежде, нужны огромные деньги; потребуется участие общественных организаций и финансирование со стороны многих фондов и государств.
В-третьих, очевидно, что восстановление плейстоценовой фауны займет много времени. К примеру, для формирования устойчивой популяции овцебыков на полуострове Таймыр потребовалось 20–25 лет, и это при неограниченных кормовых ресурсах и территории, отсутствии конкурентов и серьезного давления со стороны хищников, а также удаленности человеческих поселений. При восстановлении комплекса видов животные неизбежно столкнутся с пищевыми конкурентами, возможно, с ограниченностью территорий обитания. Кроме того, вероятно прямое или косвенное влияние на популяции животных со стороны человека, например браконьерство (обычное явление на территории обитания малых народностей Севера, которые видят в любом крупном животном потенциальную дичь). В таких условиях восстановление плейстоценовой биоты потребует в разы больше времени, а охрана от браконьеров — это снова деньги.
Несомненно, есть и другие причины, ставящие под сомнение саму идею реального восстановления плейстоценовых тундростепей. Так что с уверенностью можно сказать: сказка так и останется сказкой".
Кандидат биологических наук Н.В. Вехов,
"Химия и жизнь", №1, 2020