А цветут ли там цветы в зоне вечной мерзлоты
Обновлено: 18.09.2024
Доисторические древности сохраняются практически неповрежденными не только в янтаре , но и в вечной мерзлоте, а также в ледниках. Причем, в отличие от янтаря, изо льда замороженное там тысячи лет назад можно достать и изучить. А иногда даже и оживить. О чем речь? Рассказываем.
Что такое вечная мерзлота
Явление это довольно сильно распространено на планете: в Северном полушарии в таком состоянии находится до 24% почвы, а в России вечная мерзлота покрывает от 60 до 65 процентов всей территории. Притом максимально зафиксированная ее глубина (в Якутии) составляет 1370 метров.
Раньше вечной мерзлоты было больше, ведь она — сохраняющийся по сей день привет от последнего глобального оледенения (110,0–11,7 тысячи лет назад), ныне постепенно уходящий в прошлое.
Примечательно при этом, что вечная мерзлота обнаруживается на всех континентах, кроме Австралии. Да-да, и в Африке она есть тоже, хотя речь там, а также в иных обычно жарких местах, идет о высокогорной вечной мерзлоте.
В 2009 году группа ученых под руководством Кендзи Ёсикавы с Аляски обнаружила участок вечной мерзлоты на вершине горы Килиманджаро, что в трех градусах к северу от экватора. На высоте около 4700 метров там нашли участок почвы, который оставался промерзшим на протяжении не менее чем двух лет. По прогнозам ученых, при сохранении наблюдаемого темпа таяния ледника на вершине горы из-за изменения климата, большая его часть исчезнет к 2040 году. Источник: WLDavies / Getty Images
Растения
Смолёвка узколистая — многолетнее травянистое растение высотой 5–25 см, произрастающее на северо-востоке Сибири, Дальнем Востоке и в Северной Америке сегодня, как и десятки тысячи лет назад. Тогда же, как и сегодня, рядом со смолёвкой жили суслики-евражки, которые как сейчас, так и в древности, имели обыкновение запасать в норах плоды и семена местных растений, упаковывая их в траву, веточки, листики, подпушку крупных животных. Если нора внезапно оказывалась залита водой, засыпана снегом или каким-то еще образом законсервирована, а затем попала в зону вечной мерзлоты, запасы сусликов вполне могли сохраниться до наших дней. В начале XXI века российские ученые обнаружили такое гнездо, и извлекли из него, в частности, семена смолёвки, спрятанные запасливым евражкой примерно 32 тысячи лет назад, согласно данным углеродного анализа. Со временем не без труда ученым удалось прорастить их и получить побег, цветки и плоды смолёвки, доказав таким образом, что оживление растений в возрасте десятков тысяч лет вполне возможно.
Со времени последнего оледенения смолёвка узколистая (на фото) почти не изменилась, как и евражки, благодаря которым до нас дошли ее семена, созревшие тридцать с лишним тысяч лет назад. А вот мамонтов, овцебыков, и шерстистых носорогов, обитавших в те времена, не осталось. Источник: shams bahari / Wikimedia Commons
Животные
Помимо запасов, сделанных доисторическими сусликами, ученые обнаруживали в вечной мерзлоте, в том числе и прямо в норах сусликов, хорошо сохранившиеся тушки животных — мелких грызунов, мышек например. Но обнаруживались в промерзшей тысячелетия назад почве, конечно, и животные покрупнее — значительно крупнее. Причем важно, что эти животные нередко сохранялись в мумифицированном виде и теперь их строение, внешний облик и образ жизни можно изучать.
Вот как это получалось: однажды полугодовалый мамонтенок ростом около метра и массой около 90 кг беззаботно гулял по тундростепи, по неосторожности свалился в яму, наполненную водой и грязью, не смог оттуда выбраться, замерз и утонул. Грязь и лед стали бедняге не только похоронным саваном, но и отличным консервантом. Неприятность эта с малышом приключилась в промежутке от 40 до 13 тысяч лет назад, а нашли его случайно в 1977 году, когда рыли яму бульдозером в Сусуманском районе Магаданской области, километрах в 300–400 к северу от Магадана. Пока до туши добирались ученые с консервантами, та успела немного оттаять и с нее опала шерсть, но в целом она отлично сохранилась, как можно видеть на фото внизу или в зале зоологического музея Зоологического института РАН, что на стрелке Васильевского острова в Санкт-Петербурге.
Это первая в истории полностью сохранная туша мамонтенка. Назвали его Димой в честь ручья, близ которого было сделано открытие. Это, конечно, далеко не единственное живое существо, сохранившееся в вечной мерзлоте в мало поврежденном виде — там находили и туши шерстистых носорогов и бизонов, и прекрасно сохранившегося жеребенка вымершей ныне породы, и многих других животных. Одна из последних громких находок — обнаруженный в 2018 году на севере Якутии мумифицированный детеныш вымершего пещерного льва. А что уж говорить о многочисленных костях и мамонтовых бивнях, которые стали предметом промысла для жителей российского Заполярья.
Ледяное царство расположено не только на поверхности Земли, но и в подземных владениях. В северных широтах на огромных площадях почва промерзает насквозь и не оттаивает годами, а то и столетиями. Это пространство называется вечная мерзлота. Ее площадь - 35 миллионов км 2 . Районы вечной мерзлоты на нашей планете занимают четверть суши, охватывая всю Антарктиду, большие площади в Европе, Азии и Северной Америке.
Даже в солнечной Африке есть районы вечной мерзлоты, но они находятся высоко в горах. А вот Австралия - единственный материк, на котором районы вечной мерзлоты полностью отсутствуют.
65% территории нашей страны (10-12 млн. км 2 ) находится в зоне вечной мерзлоты, которая протянулась от Кольского полуострова через всю Сибирь до Забайкалья.
Мощность грунта вечной мерзлоты может достигать десятков и сотен метров. В районе Якутска земля промерзла на 136 метров, в районе Амдермы - 274 метра, а в бухте Кожевникова - 600 метров. Рекордная глубина промерзания грунта зафиксирована в 1982 году в Якутии и составляет 1370 метров.
Вечная мерзлота на самом деле не такая уж и вечная. Кстати, климатологи и специалисты по мерзлотоведению не любят этот термин и предпочитают говорить: многолетняя мерзлота, многолетняя криолитозона. Она образовалась около 100 тысяч лет назад в результате великого оледенения планеты. После наступившего потепления льды отступили в сторону полюсов. У их окраин осталась промерзшая на много метров вглубь земля. Она хранит многие тайны планеты. Здесь прекрасно сохранились трупы давным-давно погибших животных. Они помогают ученым расширять познания о Земле.
Районы вечной мерзлоты очень ранимы, к ним требуется особенно бережное отношение. Стоит срезать в тундре с какого-то участка мох, и на этом месте образуется озеро или овраг. Для восстановления растительного покрова понадобится много лет.
Сейчас, в эпоху потепления, многолетняя мерзлота постепенно тает. Этот процесс оказывает глобальное влияние на жизнь человека. С одной стороны, он позволяет увеличить площадь возделываемых земель, улучшает условия для жизни. Но, с другой стороны, и опасных, неприятных последствий тоже немало. В зонах просадки грунта приходится полностью менять подход к строительству, ведь промерзший грунт очень прочный, а при оттаивании его прочность снижается. Оттаявшие воды стекают в океан и повышают его уровень. Оттаивание почвы приводит к увеличению выделения парниковых газов, а значит, меняет климат планеты.
Это интересно!
Весна в тундре
После долгой холодной зимы наступает весна. Солнце оттаивает снег и поверхность мерзлой почвы, и все живое в тундре спешит использовать каждый теплый день, ведь лето в тундре очень короткое - всего 2-3 месяца. Оно холодное, но зато с обилием солнечного света. Пройдя через границу 0 градусов, тундра быстро покрывается низкорослой, но яркой растительностью - цветами, цветущими кустарниками и карликовыми деревьями, а позже - ягодами и грибами.
Самые удалённые их области попадают в зону вечной мерзлоты, и холода в этих краях такие лютые, что люди там жить не могут.
Было бы жестоко разрушить чужие иллюзии и признаться, что в данный момент мы сидим в зоне вечной мерзлоты, а ледяной мистраль залетает в дом через дыру в стене и грозит вот-вот сорвать тонкую полиэтиленовую занавеску – нашу единственную защиту от свирепой стихии.
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова гидростат (существительное):
Последовательные стадии роста смолевки узколистной — растения с удивительной судьбой. 31 тысячу лет назад земляная белка спрятала его семена в своих кладовых, позабытые запасы замерзли, норки перекрылись десятками метров мерзлоты. Ученые нашли эти кладовые с семенами и, вооруженные передовыми технологиями, смогли заставить древние растения цвести и плодоносить. Получилось, что родительское растение видело мамонтов, а дочернее — ноутбуки и мобильные телефоны. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS
Группа ученых из Пущино работала с семенами растений возрастом 31 тысяча лет, поднятыми из слоев вечной мерзлоты. Ученым удалось, применив комплекс отработанных технологий, вызвать клеточное деление и органогенез в этих семенах. В результате они получили живые цветущие растения, которые после опыления дали нормальные семена с хорошей всхожестью. Это самое древнее из оживленных растений, далеко превзошедшее по возрасту предыдущего рекордсмена — двухтысячелетнюю финиковую пальму. Теперь научный мир имеет живой организм из прошедших эпох. Значение этого события трудно переоценить для дальнейшего исследования эволюции и реконструкции природных условий мира мамонтов и шерстистых носорогов.
Ожившие организмы прошлого. Тема звучит завораживающе волшебно. Но для современных людей, привыкших, как это ни странно, к всемогуществу науки и технологий, она звучит обнадеживающе достижимо. Действительно, ученые уже давно начали приступ этой волшебной твердыни. Одним из первых экспериментов такого рода стало восстановление лотоса из семян, пролежавших около 800 лет на дне высохшего озера в Маньчжурии. Эта работа относится к середине 60‑х годов XX века, когда удалось получить цветы и плоды из доисторических семян. Внушительное число исследователей после этой эффектной работы приступило к оживлению организмов прошлых эпох.
Другое дело — растения. Вот растительные остатки определенного вида — а вот выращенное из них растение, естественно, ожидаемого вида. Конечно, растения не станут рекордсменами древности, им не угнаться за микроорганизмами, но и здесь результаты впечатляют. Самое древнее из растений, которое удалось вырастить из исторических семян, — это финиковая пальма. Ее семена были найдены при археологических раскопках в Иродионе, около Мертвого моря; возраст слоев с семенами — I век нашей эры. Финиковая пальма, чьи семена прорастили ученые, была свидетельницей бурных событий в период становления христианства.
В действительности имеется и другая возможность: жизнеспособные семена и плоды могут сохраняться в вечной мерзлоте, которая обеспечивает для этого необходимую степень обезвоживания и низкие температуры. В середине 60‑х годов прошлого века из семян возрастом 10 тысяч лет, извлеченных из норок леммингов в вечной мерзлоте, были выращены люпины. Потом, правда, доказали, что эти семена современные и были привнесены грызунами существенно позже. Но идея, тем не менее, выглядела чрезвычайно плодотворной, так как именно вечная мерзлота на сегодняшний день является наиболее перспективным хранилищем древней жизни — бактериальной, грибной, растительной.
Именно в этом направлении вели поиск сотрудники Пущинского института биофизики клетки и Института физико-химических и биологических проблем почвоведения под руководством Давида Гиличинского. И именно им посчастливилось оживить самое древнее на сегодняшний день растение — смолёвку (Silene stenophylla) из семейства гвоздичных. Палеонтологи работали на берегу Колымы, исследуя плейстоценовые слои вечной мерзлоты. Эти слои формировались в условиях плейстоценовых тундростепей и содержат многочисленные и разнообразные остатки мамонтовой фауны: мамонтов, носорогов, оленей, мелких грызунов. Также многочисленны и норки грызунов, земляных белок.
Так, в местонахождении Дуванный Яр, где работала группа, насчитывается около 70 таких норок с кладовыми — хранилищами запасов. В некоторых норках были найдены нетронутые семена и плоды растений, число их в отдельных камерах достигает 600–800 тысяч. Так как в этой местности грызуны роют кладовые ниже уровня мерзлоты, то сохранность запасам была обеспечена с самого момента закладки. Как показало радиоуглеродное датирование, семена хранились в этом природном холодильнике 31–32 тысячи лет. Положение норок по отношению к верхне- и нижележащим слоям мерзлоты исключает возможность современного привноса какого бы то ни было макроматериала. Поэтому столь древний возраст семян в замерзших кладовых не вызывает никакого сомнения.
Смолёвка узколистная, выращенная из тканей древних семян: f — женские цветки, b — двуполые цветки с пестиками и тычинками. Современные смолёвки этого вида имеют только обоеполые цветы: это различие указывает на разницу в условиях, сопровождающих цветение. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS
Можно ли прорастить эти семена? Такую задачу поставила перед собой пущинская группа. Принципиальная возможность получить живое растение уже была доказана: на предыдущем этапе исследований наблюдали деление клеток у семян щавеля, осоки, толокнянки и смолёвки — всё из тех же запасников тридцатитысячелетней давности. Но наиболее перспективным объектом по ряду причин всё же была признана смолеёка.
Для начала была создана клеточная культура на основе клеток плаценты незрелого семечка. В этой ткани сосредоточены сахара и многие другие вещества, необходимые для роста и сохранения активных тканей. Также в плаценте повышена концентрация морфогенов — гормонов, ответственных за образование органов растения. Нужно при этом понимать, что общая адаптация растений арктических степей к холодным и сухим условиям безусловно способствовала такой удивительно долгой сохранности тканей в живом состоянии.
Ученые создали культуры из трех разных семечек для сравнения. Далее делящиеся клетки поместили в специальную среду с точно подобранным набором растительных гормонов. Под действием гормонов начался органогенез и появились корешки, а после перенесения растений на свет образовался хлорофилл и первые стебельки с листиками. Дождавшись листиков, растения пересадили в горшочки и поместили в оранжерею с подходящими условиями. Теперь осталось только наблюдать, как зацветают растения.
В качестве контроля ту же самую процедуру, начиная от отделения клеток плаценты и до самого цветения, проделали с современной смолёвкой, собранной на поле вокруг Дуванного Яра. Древние и контрольные растения были примерно одинаковыми, но только современные растения с обоеполыми цветками (и с пестиками, и с тычинками), а древние дали поначалу только женские цветы, и лишь потом появились и обоеполые. Далее цветы искусственно опылили, устроив строго перекрестное опыление — у ученых были предусмотрительно выращены растения из трех разных семечек. И получили семена. Всхожесть семян оказалась стропроцентной, хотя у современного контроля, прошедшего аналогичные процедуры, всхожесть оказалась ниже — 86–90%. Столь высокая всхожесть удивительна, и неизвестно, каких еще чудес нужно ожидать от оживленных растений. История их исследования только начинается.
Итак, пущинская группа представила цветущие и плодовитые растения, выращенные из тканей растений, поднятых из вечной мерзлоты, из прошлого. Это живые свидетели вымершей жизни в мамонтовых степях. Ученые показали принципиальную возможность подобного чуда, подробно описали методику. Остается надеяться, что этот исключительно интересный и значительный эксперимент будет продолжен, ведь в слоях вечной мерзлоты на Колыме имеется огромное разнообразие подобного материала: ученые определили семена еще 38 видов растений той эпохи. Восстановление этих растений даст колоссальный новый материал для понимания хода эволюционного процесса, для точных реконструкций экологии и условий плейстоценового времени.
Источники:
1) Svetlana Yashina, Stanislav Gubin, Stanislav Maksimovich, Alexandra Yashina, Edith Gakhova, David Gilichinsky. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost // PNAS, published online before print February 21, 2012.
2) Max J. Kennedy, Sarah L. Reader, Lisa M. Swierczynski. Preservation records of micro-organisms: evidence of the tenacity of life (PDF, 2,44 Мб) // Microbiology. 1994. V. 140. Pp. 2513–2529.
3) Helga Stan-Lotte, Terry J. McGenit, Andrea Lega, Ewald B. M. Denne, Kurt Glase, Karl O. Stette, Gerhard Wanner. Very similar strains of Halococcus salifodinae are found in geographically separated Permo-Triassic salt deposits // Microbiology. 1999. V. 145. Pp. 3565–3574.
Читайте также: