Где вы, мамонты? Статья
статья по биологии (6 класс)

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная

школа № 151 Красногвардейского района г. Санкт-Петербурга

195426, г. Санкт-Петербург, ул. Хасанская, д. 14, к. 2; тел.: (812) 417-24-80

Научно-исследовательская работа

Где вы, мамонты?

Область исследования – биолого-географическая

Автор: Бабаева Влада Вадимовна,

    ученица 6А класса ГБОУ СОШ № 151

    Красногвардейского района

                 Руководитель: Исаева Виктория Викторовна,

    учитель биологии ГБОУ СОШ № 151

Санкт-Петербург

2015

Одним из моих самых любимых музеев является зоологический музей на Васильевском острове. Там представлены коллекции насекомых, чучела животных и птиц, настоящие бивни и зубы разных мамонтов, но особенно мне нравится мамонтенок Дима, который  хорошо сохранился в вечной мерзлоте Сибири.

Экспонаты мамонтового зала уникальны – ведь животные, представленные здесь, уже несколько тысяч лет назад исчезли с лица земли. Знакомясь с этими экспонатами, я часто задаю вопрос: «Почему же вымерли мамонты, что помешало им дожить до наших дней?» Я стала читать специальную литературу и искать информацию об этих великанах. Оказывается, однозначного ответа пока не существует, есть много различных гипотез и версий, авторы которых пытаются ответить на этот вопрос.

Мы живём в новом веке, веке передовых технологий, когда человечеству известно почти всё. Однако в наше время люди хотят знать не только о будущем, но и о прошлом. О той забытой эпохе, когда ещё не было человека, а были только динозавры, мамонты и множество других интереснейших существ. И любой образованный человек задаст вопрос: «А почему они исчезли?». Именно на этот непростой вопрос я попытаюсь дать ответ в своей исследовательской работе.

Что мы знаем о том времени? О времени, когда жили колоссальные животные –  мамонты. Эти гиганты по сей день являются олицетворением силы и мощи. Но что могло уничтожить столь красивых и могучих животных?         Существует множество гипотез об их исчезновении. Некоторые версии абсурдны, а некоторые заслуживают особого внимания.

Цель исследования моей работы состоит в теоретическом обосновании причины вымирания мамонтов.

Гипотеза исследования связана с предположением о том, что мамонты не могли исчезнуть из-за какой-либо одной причины. Только в совокупности проблем того времени могло произойти вымирание.

На защиту выносится следующее положение: мамонты вымерли из-за совокупности воздействий внешней среды.

Соотношение размеров человека, мамонта и африканского слона

Мамонт – одно из самых крупных млекопитающих в истории нашей планеты. Это вымерший род из семейства слоновых, живший в четвертичном периоде. Достигали мамонты высоты 5,5 метров и массы тела 10 – 12 тонн. Таким образом, эти животные были в два раза тяжелее самых крупных современных наземных млекопитающих – африканских слонов.

Появились мамонты в плиоцене и жили 4,8 млн. – 4500 лет назад в Европе, Африке и Северной Америке. Найдены многочисленные кости мамонтов на стоянках древнего человека каменного века; обнаружены также рисунки и скульптуры мамонтов, сделанные доисторическим человеком. В Сибири и на Аляске известны случаи нахождения трупов мамонтов, сохранившихся благодаря пребыванию их в толще многолетней мерзлоты.

Ученые по крупицам собирают информацию об этих удивительных животных, населявших нашу планету 50 – 10 тысяч лет назад (а может быть, и в более позднее время) и вымерших вместе с такими представителями плейстоценовой фауны, как шерстистый носорог, пещерный лев и др.

Основные виды мамонтов по размерам не превосходили современных слонов, но при этом североамериканский подвид Mammuthus imperator достигал высоты 5 метров и массы 12 тонн.

Mammuthus imperator                                Mammuthus lamarmorae

Карликовые виды Mammuthus exilis и Mammuthus lamarmorae не превышали 2 метров в высоту и были массой до 900 килограммов. Они обладали более массивным туловищем, более короткими ногами, длинной шерстью и длинными изогнутыми бивнями; последние могли служить для добывания пищи в зимнее время из-под снега. Коренные зубы мамонта с многочисленными тонкими дентино-эмалевыми пластинами были хорошо приспособлены для пережевывания грубого растительного корма.

Крупную голову мамонта украшала черная прямая челка. Уши и хвост были относительно небольшого размера. На спине выдавался заметный горб. Мощное туловище опиралось на прочные ноги-столбы, с очень толстой, почти рогоподобной подошвой, диаметр которой достигал 35 – 50 см. На передней поверхности фаланг трех основных пальцев располагались округлые пластинки – ногти. Вся поверхность тела мамонта была покрыта желтовато-бурой или светло-коричневой шерстью с яркими черными вкраплениями на холке, ногах и хвосте. С боков – от лопаток, бедер и брюха – почти до земли свисала своеобразная меховая «юбка». Под кроющими остевыми волосами располагался подшерсток из сильно извитых волосков длиной около 15 см. В общем, «шуба» у мамонтов была очень теплая. Даже маленькие мамонтята появлялись на свет уже одетые в меховые «шубейки», чтобы не замерзнуть. Так, у всем известного 7–8-месячного магаданского мамонтенка Димы, обнаруженного старателями в верховьях Колымы летом 1977 года, шерсть на ногах достигала 12–14 см, на хоботе – 5–6 см, а на боках – 20–22 см.

Череп мамонта (как и других представителей отряда хоботных) отличался весьма характерными особенностями. Носовое отверстие находилось высоко на лбу, между глазами (почти как у китов). Длинные, образующие тонкостенные трубки верхнечелюстные и межчелюстные кости удерживали знаменитые бивни – огромные, тяжелые, загнутые вверх и внутрь верхние резцы.

Малюсенькие – длиной всего 3–4 см – молочные бивни были и у новорожденных мамонтят. К годовалому возрасту они, как всякие молочные зубы, выпадали, а на их месте развивались уже постоянные бивни, которые росли в длину и толщину на протяжении всей жизни зверя.

Наиболее крупные из известных мамонтовых бивней достигали в длину 400 – 450 см, имели диаметр у основания 18 – 19 см и весили по 100 – 110 килограмм. Для сравнения – наиболее крупные из известных бивней африканского слона, находящиеся ныне в Британском музее в Лондоне, весят 101,7 и 96,3 килограмм.

Бивни мамонтих были гораздо короче, тоньше и более прямые, чем бивни самцов. Так, у 18–20-летней самки, обнаруженной на Индигирке, длина их составляла 120 см, а диаметр у основания – всего 6 см.

В бивнях мамонтов было много органических веществ, и, сгорая, они давали черный уголь. Древние люди использовали бивни как топливо, а, кроме того, изготавливали из них наконечники для копий (длиной иногда до метра), иглы, шила, браслеты и статуэтки, изображавшие самих мамонтов, а также пещерных медведей, львов и т.п.

Ценные свойства бивней человек продолжал использовать и после того, как волосатые гиганты исчезли с лица Земли. Промысел – розыски и вывоз бивней – существовал задолго до первых русских арктических землепроходцев. Местное население собирало бивни и продавало их вместе с клыками моржей скупщикам из Монголии и Китая. Позже к сбору мамонтовой кости подключились русские. В 1809 году казак Яков Санников вывез с Новосибирских островов 250 пудов бивней (4000 кг), собранных примерно от 80 – 100 мамонтов. Санников сообщал, что почва некоторых из Новосибирских островов почти сплошь состоит из костей ископаемых слонов и даже морское дно усеяно мамонтовыми бивнями.

Крайне интересным представляется открытие, сделанное в 1990-х гг. российскими учеными на острове Врангеля, расположенном в 200 км от материка. Там обнаружили зуб взрослого мамонта, геологический возраст которого оказался на 6000 лет моложе, чем возраст самых молодых из известных ранее находок. Получается, что мамонты жили на Земле всего 4000 лет назад, тогда, когда уже царствовали египетские фараоны!

К сожалению, мамонт составил печальную компанию динозаврам и другим исчезнувшим видам флоры и фауны, которые современный человек может увидеть только в палеонтологическом музее. О причинах вымирания этих лохматых великанов исследователи спорят до сих пор. Рассматриваются самые разные более или менее вероятные теории. Но большинство ученых сходятся во мнении, что вымирание этих животных было медленным, постепенным, в течение нескольких тысяч лет, и связано большей частью с неприспособленностью к изменениям климата и среды обитания. Об этом говорят исследования «кладбищ мамонтов», изучение их костей, бивней, содержимого желудков.

В чем же причина вымирания мамонтов?

Вымирание тех или иных видов животных для Земли не редкость: и динозавры вымерли, и вообще 99% всех когда-либо существовавших видов животных к настоящему времени исчезли. Но к мамонтам и проблеме их вымирания у меня интерес особенный.

Я изучила наиболее популярные гипотезы, которые пытаются объяснить причину гибели этих величественных животных.

Изучение истории существования мамонта проводится на протяжении около 200 лет. Это направление является одной из составляющих исследования глобальных изменений природной среды и климата, поскольку климат и растительность — важнейшие факторы, характеризующие условия жизни растительноядных животных, к которым относится и мамонт. Начиная с 1960-х годов, получено значительное количество радиоуглеродных датировок непосредственно по костям, бивням, зубам и мягким тканям мамонтов, найденных на территории Сибири и прилегающих к ней районов.

На основании таких данных я попробовала определить области, пригодные по своим климатическим условиям для жизни мамонта в позднем плейстоцене и раннем голоцене. Также я решила установить, как с течением времени изменялся ареал распространения мамонтов на территории Земли и, в частности, на территории Сибири.

Красным цветом показана наиболее благоприятная область проживания мамонтов; оранжевым и желтым цветами показаны территории  менее благоприятные. Светло-зеленым цветом представлена зона, возможная для обитания, но далеко не благоприятная. Черными точками обозначены места находок останков мамонта. Черной линией указана северная граница распространения человека, а там, где линия не сплошная, а точками, — нет достаточно надежных данных.

В фазы потеплений и похолоданий не наблюдается значительных различий в ареале мамонта. На ряде палеолитических стоянок, датировки которых по углю и костям из культурного слоя отвечают эпохе максимального похолодания, в составе фауны отмечен мамонт. Таким образом, можно считать твердо установленным факт обитания мамонта на всей территории Сибири во время максимума последнего оледенения.

Распределение датированных останков мамонтов 18 – 15 тысяч лет назад принципиально не отличается от такового для всего этого времени. Мамонты обитали практически на всей территории Сибири. Примерно такие же размеры имел ареал мамонта и в один из ранних отрезков 15 – 12 тысяч лет назад.

Принципиально иной картина распределения датированных останков мамонта становится со временем около 12 тысяч лет назад. Его ареал существенно сокращается. Наиболее поздние датировки по мамонтам полуострова Таймыра — 9780–9670 лет назад; по мамонтам полуострова Гыдана — 9730–9600 лет назад. В голоцене, 9000–3700 лет назад, мамонты известны только на о. Врангеля, причем их размеры существенно меньше, чем у обычного мамонта позднего типа, что дало основание для выделения мелкого подвида Mammuthus primlgenius vrangelies.

Я проанализировала численность мамонтов в завершающий период их существования. Можно заметить, что в период 25 – 30 тысяч лет назад популяция мамонтов резко сокращается. Вплоть до 12 тысяч лет назад численность мамонтов сократилась вдвое. Причем можно отметить период 14 – 11 тысяч лет. Именно в этот период произошло наибольшее сокращение популяции мамонтов.

Таким образом, на рисунке хорошо видно, что на протяжении последних 30 тысяч лет ареал распространения мамонтов сокращается, а около 12,5 – 12 тысяч лет назад наблюдается резкое сокращение ареала мамонта. Также полученные данные говорят о том, что современный человек распространялся на север.

В чем же причина вымирания мамонтов?

Первая гипотеза была выдвинута еще в 19 веке Альфредом Уоллесом, согласно которой решающую роль в исчезновении мамонтов сыграла охота человека на этих животных.

Исторически, еще до того момента, как наукой были установлены и доказаны колебания климата в далеком прошлом, первой версией причин исчезновения мамонтов был человеческий фактор. В тот момент это казалось логичным, тем более, что выдвигалась эта теория в первую очередь европейскими учеными, не знакомыми с практикой охоты на индийских слонов – меньших по размеру родственников мамонтов.

Схема выглядит так: на границе ледникового периода, когда для людей стали улучшаться климатические условия, численность человечества стала расти. Это обусловило необходимость увеличения запасов пищи, одежды, строительных материалов. Все это – мясо, шкуры, кости – могли предоставить мамонты. Пользуясь своим разумом, способностью к абстрактному мышлению и используя природную подверженность мамонтов к панике, люди использовали массовые, загонные виды охоты, которые вели к гибели большого числа мамонтов. Увеличение пищевых и хозяйственных ресурсов подстегнуло демографический бум среди первобытных людей, на мамонтов стали охотиться еще чаще и масштабнее – и в результате за несколько тысяч лет все мамонты были истреблены.

Я считаю, что версия о том, что главную ответственность за вымирание мамонтов несут люди, все-таки маловероятна.

Во-первых, ученые сомневаются в том, что численность тогдашнего человечества была таковой, что позволяла уничтожить мамонтов на огромной территории от Европы до Мексики. Родственная мамонтам популяция слонов в Африке и Индии продолжает процветать, несмотря на постоянное их преследование людьми, вооруженными огнестрельным оружием. Во время окончательного вымирания мамонтов, ареал их существования резко сократился. Он занимал лишь низовья бассейна Индигирки, полуостров Таймыр и острова Северной Земли. Сходная ситуация существовала 12 – 9 тысяч лет назад. Около десяти тысячи лет назад мамонты окончательно исчезают из бассейна Индигирки и известны только на полуостровах Таймыр и Гыдан. А в то время в этих местах древние люди были очень редки. Последние мамонты на севере Сибири исчезли около десяти тысяч лет назад, когда эти пространства еще были практически безлюдны, а вооружение первобытных охотников было примитивным. Если один слон сейчас приходится на 30-40 квадратных километров, то численность мамонтов была значительно ниже.

Во-вторых, выяснилось, что охота на мамонтов дело куда более сложное, чем можно было себе представить. По аналогии со слонами, охотиться на которых сложно и с огнестрельным оружием, разъяренные мамонты в момент опасности вряд ли были легкой добычей, а уровень доступных тогда людям орудий (копья и стрелы с каменными наконечниками) делали массовое уничтожение этих гигантов невозможным.

В-третьих, преобладающая роль мамонтов в рационе людей не доказана – гораздо легче было охотиться на более мелкую дичь, а обилие мамонтовых костей на стоянке людей объясняется собиранием останков умерших своей смертью животных. Главными промысловыми видами древнего человека были лошади, бизоны, северные олени и другие животные ледниковой эпохи.

Мамонт и человек жили на Русской равнине бок о бок больше 30 тысяч лет и никакого истребления не происходило.

Таким образом, версия о гибели мамонтов в результате преследования их первобытными охотниками не выдерживает никакой критики.

Существует также мнение о том, что мамонтов могло погубить состояние собственного здоровья. Ученые не исключают, что на период окончания ледникового периода пришлась крупная вспышка неизвестной болезни, от которой популяция мамонтов и сократилась до катастрофически малых размеров. Более того, возможно, что эта же болезнь поразила и другие виды животных того времени, которые оказались более устойчивыми к ней и, в отличие от мамонтов, смогли ее пережить. Некоторые специалисты даже склоняются к тому, чтобы назвать эту болезнь, например, - это мог быть вирус гриппа, которым мамонты каким-то образом заразились при контакте с людьми. А так как у мамонтов против этого вируса иммунитета не было, это привело к их исчезновению.

Также выдвинута оригинальная теория по материалам археологических находок в Сибири, в Кемеровской области. Там обнаружено большое число мамонтовых костей, которые поражены специфической болезнью, приведшей к дефициту кальция и повышенной хрупкости костей. Возможно, изменение кормовой базы привело к дефициту минералов в меню мамонтов, из-за чего они стали менее активными в размножении и более подверженными гибельным травмам.

Некоторые ученые видят причину гибели мамонтов во внезапном катаклизме – падении на Землю гигантского метеорита, и страшном взрыве, который послужил причиной вымирания мамонтов.

Есть еще одна гипотеза – смена полюсов планеты, приведшая к вымиранию мамонтов.

Но сами ученые признают небольшую вероятность этих двух теорий.

        Я бы хотела остановиться более подробно на версии об исчезновении корма.

Подавляющая часть находок мамонтов приурочена к тем временам, когда наблюдалось не похолодание, а потепление. В разгар оледенения популяция мамонтов процветала. Знакомясь с многочисленными публикациями о мамонтах, я обратила внимание на то, что большинство людей не совсем верно представляют себе те условия, в которых жили эти животные.

С детских лет нам знакомы картины с изображениями мамонтов, бредущих по заснеженной тундре. Но взрослый мамонт потреблял в сутки свыше трехсот килограммов веточного корма. Что же они снегом в тундре питались?

Московский ученый В. П. Лукьянов так описывает гибель мамонтов в журнале «Природа»: «Осенью, когда мамонты возвращались на север, навстречу им повеяло сухим колючим морозом. Но вожак и вековечная привычка упрямо вели их навстречу ледяному ветру. Они поспешно пробирались сквозь чащи, на ходу утоляя голод обмороженной травой. Наконец стадо достигло берега и в растерянности остановилось на берегу изменившегося океана. Белый ледяной панцирь, ощетинившийся ропаками, накрепко сковал воды…».

        Давайте попытаемся представить себе климатическую и экологическую ситуацию в местах обитания мамонтов в ледниковый период. Известно, что эпоха оледенения продолжалась около ста тысяч лет и окончилась около десяти тысяч лет назад. Наблюдались тогда и потепления, но в целом имелась тенденция к накоплению льдов. Высота снежного покрова на севере Европы достигала двух километров. Ледовый покров простирался на юг до широты Воронежа и границ Франции. Льды покрывали Карпаты и Альпы. Ледовый покров был на севере Урала и на Новой Земле. Климат отличался резкой континентальностью. Это способствовало глубокому промерзанию почвы в зимний период. Вечная мерзлота на севере Сибири — это реликтовая мерзлота, сохранившаяся со времен ледникового периода.

Чем же питались в этих условиях мамонты и другие животные? Мамонты относятся к растительноядным животным, и питались они в основном травянистыми растениями (злаки, осока, разнотравье), мелкими кустарниками (карликовые березы, ивы), побегами деревьев и мхом. Зимой, чтобы прокормиться, они, в поисках корма, разгребали снег передними конечностями и чрезвычайно развитыми верхними резцами – бивнями, длина которых у крупных самцов была более 4 метров, а весили они при этом около 100 килограмм. Зубы мамонта были хорошо приспособлены для измельчения грубой пищи. Каждый из 4 зубов у мамонта в течение жизни менялся пять раз. В день мамонт съедал 200 – 300 килограмм растительности, то есть ему приходилось есть по 18 – 20 часов в сутки и все время передвигаться в поисках новых пастбищ.

Но основным кормом в рационе питания мамонтов, как доказывают ученые, были представители семейства ивовых. Дело в том, что важным качеством ивовых является их способность развиваться даже при отрицательных температурах, а кора, листья и ветки ивовых содержат много ценных веществ. Особую энергетическую ценность имеет так называемый осиновый жир. По своей консистенции он похож на маргарин.

Уже в феврале у некоторых видов ивовых появляются на ветвях "барашки", покрытые белым опушением цветочные почки. Зачем? Размышляя над этим вопросом, я пришла к заключению, что по аналогии с волосяным покровом белого медведя, покрывающие "барашки" волоски являются световодами, улавливающими солнечное излучение для ускорения вегетации. Благодаря "волосяному покрову" ивовые меньше страдают от морозов и значительно продляют срок вегетации, что очень важно в условиях севера. Неслучайно и то, что из всех древесных пород только ива смогла преодолеть Северный Полярный круг.

Населяемые мамонтами пространства представляли собой "северные саванны", где вместо зонтичных акаций произрастали ивняки. Их господству способствовало почти полное отсутствие хвойных растений, всходы которых погибали из-за низких температур и низкой влажности воздуха в зимний период. Господство ивовых создавало благоприятные условия для многих животных, в том числе и для мамонта.

Но с периода потепления начинает появляться моховый покров, который препятствует размножению ивовых семенами. С юга идет в наступление тайга. Активно формируется тундра. Ивовые насаждения стали приобретать фрагментарный характер и уже не могли прокормить обилие крупных животных. Началось их вымирание. Таяние ледников подняло уровень Мирового океана и привело к подтоплению обширных районов Сибири. Последние группы обреченных к вымиранию животных еще долго бродили по просторам Восточной Сибири, где снежный покров и заболоченность почвы были значительно ниже, чем на западе.

Не только мамонт, но и много других животных вымерло, потеряв свою кормилицу-иву. Ива не вымерла, а приспособилась жить в условиях тайги, став пищевой базой уже для других потребителей.

За сто тысяч лет пребывания в холодном климате мамонты стали специализироваться на вполне конкретных видах растений -  на ивовых, которые были приспособлены расти и распространяться именно в таких условиях, содержали в себе многие питательные и полезные вещества. Когда же климат изменился, ивовые растения, в большом количестве произраставшие в этих природно-климатических зонах, и сами стали чувствовать себя хуже, и им составили конкуренцию более теплолюбивые растения, например, хвойные. В результате мамонты лишились главного источника пищи и просто не успели перестроиться на другой рацион.

Освоение человеком Сибири довершило гибель мамонтов. Ученые рассчитали, что такой вариант возможен даже при совсем невысокой интенсивности охоты. Достаточно было убивать одного мамонта в расчете на одного человека раз в три года, чтобы свести на нет всю популяцию. 

Я убеждена, что назвать какое-то одно событие, приведшее к вымиранию мамонтов, нельзя. Проанализировав соответствующую литературу, я выстроила цепочку факторов, которые, по моему мнению, в своей совокупности привели к процессу исчезновения этих исполинских животных.

Первым звеном является, безусловно, изменение климата.

Следствием изменения климата является второе звено – исчезновение растений, которые давали мамонтам необходимые питательные вещества и минералы. Особенно это касается главной кормовой базы – представители ивовых. Но ивовые не столько исчезли, а стали произрастать на других территориях. На смену исчезнувших растений пришли уже другие растения, которые не содержали тех необходимых веществ для полноценной и здоровой жизни гигантов. В результате мамонты стали менее активны в размножении, а, значит, их популяция начинает медленно, но неотвратимо сокращаться.

Третье звено – это роль человека, то есть это, скорее, такой последний удар, когда популяция мамонтов уже была ослаблена.

Четвертое звено я представила со знаком вопроса. Мне кажется, что все мамонты не могли погибнуть от заражения каким-то вирусом. В конце концов, существуют мутации, в результате которых могли рождаться мамонтята, устойчивые к вирусу. Но, когда уже популяция сокращается, и организм мамонтов ослаблен в результате недостатка корма, то, безусловно, появление вируса могло внести вклад в исчезновение гигантских животных.

Таким образом, если отбросить предположения о падении метеоритов, извержении вулканов и других природных катаклизмов, то основными причинами гибели мамонтов будут климат, как следствие, исчезновение кормовой базы и, как завершающий удар, охота человека.

Вот такой получилась моя версия исчезновения мамонтов. Животных, которые являются олицетворением силы и красоты, гигантов, к сожалению не доживших до наших дней. Сейчас можно задавать множество вопросов о мамонтах. В чем, например, заключается основная ценность мамонтов и других вымерших представителей мамонтовой фауны, зачем нужны их исследования и новые поиски костей, скелетов, мерзлых туш? Можно ли и нужно ли попытаться «воскресить» этих загадочных великанов? Будет ли от живого мамонта научная и практическая польза или достаточно показывать скелеты этого животного в музеях и попытаться возродить промысел кости? Прежде всего, нужно указать вновь, что мамонт и его вымершие спутники десятки тысячелетий составляли среду, окружавшую первобытных людей, и были основой существования наших далеких предков. Именно эти животные обеспечили эволюцию человечества в Северном полушарии на протяжении всего каменного века. Знать же в деталях свою собственную историю – естественный долг любого культурного человека и целого народа. Наконец, изучение истории животного мира четвертичного периода имеет непосредственное отношение к проблеме охраны природы, которая все больше тревожит сознание современного человечества.