Андре Висcе,
Джон Флинн,
Рейнальдо Чарриер

Поразительные находки в Чилийских Андах свидетельствуют о том, что некогда Южную Америку населяли уникальные млекопитающие. Открытия ученых в корне меняют представления о геологической истории континента ОБ АВТОРАХ Андре Висcе (Andre R.Wiss), Джон Флинн (John J.Flynn) и Рейнальдо Чарриер (Reynaldo Charrier) исследовали палеонтологическую летопись чилийских Анд на протяжении последних 20 лет. Флинн - председатель и куратор отдела палеонтологии Американского музея естественной истории в Нью-Йорке и декан новой Высшей школы Ричарда Гилдера при музее. Висc - профессор наук о земле в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. Чарриер - профессор геологии в Чилийском университете в Сантьяго.

На границе бескрайних лугов, еще не зная об уготованной им судьбе, спокойно пасутся невиданные копытные животные, напоминающие лошадей, а рядом сними бродят похожие на антилоп нотоунгуляты (Notoungulata - отряд ископаемых млекопитающих) и ленивцы. Неподалеку грызут семечки шиншилла и крошечное сумчатое, сродни мыши. Ничто не нарушает покоя древнего мира. Но вот неожиданно на горизонте начинает извергаться один из вулканов, покрытых снегом, и по его крутым склонам устремляются вниз мутные потоки лавы. Вскоре раскаленное месиво, сметая все на своем пути, достигает равнины, погребая под собой ни о чем не подозревавших зверей.

Вулканический поток, принесший гибель множеству живых существ, стал настоящим подарком для палеонтологов. Через десятки миллионов лет после описанных событий в Андах в центральной части Чили силы горообразования и последующая эрозия вынесли на поверхность окаменевшие скелеты. Первую находку наша команда обнаружила еще в 1988г., когда мы занимались поисками остатков динозавров в высокогорной долине реки Тингуиририка неподалеку от границы с Аргентиной. С тех пор мы возвращаемся туда каждый год и к настоящему времени обнаружили в чилийских Андах более 1,5 тыс. окаменевших остатков древних млекопитающих.

К нашему удивлению выяснилось, что возраст древних чилийских животных составляет от 40 до 10 млн. лет, т.е. значительно меньше, чем мы ожидали. Многие из них оказались единственными ископаемыми млекопитающими данного периода, обнаруженными в Южной Америке. Некоторые наши находки пролили свет на малоизученный период эволюции местной фауны, другие же помогли разрешить старые споры о происхождении ключевых групп животных-иммигрантов. Кроме того, наши открытия позволили пересмотреть историю происхождения некоторых экосистем в этом уголке мира.

ОБЗОР: РОГ ИЗОБИЛИЯ ИСКОПАЕМЫХ В Андах в центральной части Чили было сделано более 1,5 тыс. находок. Многие оказались поистине уникальными: например обнаружено несколько новых видов млекопитающих, а также самые древние ископаемые грызуны на континенте. Представители фауны, возраст которых составляет от 40 до 10 млн. лет, заполняют пробел в истории удивительных млекопитающих Южной Америки. Некоторые находки свидетельствуют о том, что уже 32 млн. лет назад (на 15 млн. лет раньше, чем где бы то ни было в мире) здесь простирались равнины, поросшие травой.

Соблазнительная находка

До недавнего времени большая часть знаний о древних млекопитающих Южной Америки основывалась на информации об ископаемых, обнаруженных в самой южной части континента, главным образом в Патагонии. В данном регионе имеется множество выходов типичных пород, богатых костными фрагментами: глинистых сланцев, песчаников и других осадочных пород речного происхождения. До нашего приезда в Чили систематических палеонтологических исследований здесь не велось, поскольку большинство местных пород имеет вулканическое происхождение (принято считать, что лава и другие продукты извержения не могут сохранить органических остатков в силу высокой температуры).

Мы решили попытать счастья в долине реки Тингуиририка, когда узнали, что здесь обнаружены следы динозавров. Возраст камней был подходящий - тогда геологи полагали, что большая часть горных пород вдоль главного хребта чилийских Анд датируется не менее чем 65-100 млн. лет, т.е. относится к последней части мезозойской эры, когда на земле царствовали гигантские ящеры. Любые осадочные породы, способные сохранять отпечатки, могут также содержать и останки животных, оставивших свои следы. Мы решили, что если будем тщательно искать, то возможно нам повезет, и мы найдем кости какого-нибудь мелкого млекопитающего - современника динозавров, которые по размеру были не больше землеройки.

В 1988 г., в последний день нашей поездки, команда исследователей разделилась, чтобы осмотреть крутые склоны по обеим сторонам долины реки Тингуиририка. Группа, работавшая севернее реки, наткнулась на слой древних осадочных пород, в котором сохранились следы динозавров, затем продолжила поиски выше по долине. Однако, к разочарованию специалистов, единственными находками оказались ископаемые рыбы, аммониты и другие океанские жители, однако не было следа ни рептилий, ни млекопитающих. У исследователей, работавших на южной стороне реки, выдался столь же неудачный день.

Все изменилось в одночасье. Было уже далеко за полдень, когда мы заметили несколько осколков окаменевших костей и зубов, вмурованных в большой массив красновато-коричневой вулканической осадочной породы в тысяче метров над дном долины. При более внимательном рассмотрении оказалось, что перед нами остатки наземного позвоночного размером с небольшую лошадь.

Сначала мы подумали, что животные такого размера должны были быть необычными динозаврами или какими-либо иными загадочными созданиями мезозойской эры. Однако сложные дифференцированные зубы с высокой коронкой, плоской жевательной поверхностью и другими особенностями строения моляров говорили о том, что обнаруженное нами существо было млекопитающим, причем слишком большим и высокоразвитым, чтобы жить ранее 50 млн. лет назад. Вероятно, геологи ошиблись в оценке возраста здешних пород. Проведенный позднее анализ подтвердил, что наши ископаемые относятся к кайнозойской эре - периоду земной истории, начавшемуся 65 млн. лет назад с вымирания всех динозавров кроме тераподов (звероногих динозавров, предков современных птиц) и продолжающемуся поныне.

Зверинец на острове

Удивительные находки побудили нас посвятить весь следующий полевой сезон дальнейшему изучению этой территории. Когда в южном полушарии наступило лето, растаяли снега, и местные власти восстановили узенькую дорогу, размывавшуюся по весне, мы вернулись в долину реки Тингуиририка. Мы прибыли ясным солнечным январским утром 1989 г. с полным набором экспедиционного оборудования, разбили лагерь у небольшого ручья и вышли "на охоту".

С первых же минут работы в одном из обломков породы мы обнаружили череп млекопитающего, о чем, помимо прочего, свидетельствовало наличие только двух нижнечелюстных костей (у рептилий их несколько). Перед нами был новый вид нотоунгулят - разнообразной группы копытных травоядных животных, вымерших не более миллиона лет назад. Их размеры могли быть самыми разными: одни были не больше кролика, другие - с бегемота. Открытое нами существо, вероятно, походило на антилопу. А те зубы, что были найдены в предыдущем году, принадлежали нотоунгуляту, напоминвшему носорога. В общей сложности за первые три полевых сезона в Тингуиририке мы обнаружили остатки более чем 300 экземпляров животных, в том числе сумчатых, древних ленивцев, броненосцев и грызунов, напоминавших шиншилл.

Потребуются годы, чтобы в полной мере оценить значение наших находок, но уже сейчас очевидно, что они могут многое рассказать об истории ныне живущих млекопитающих Южной Америки: о ленивцах и обезьянах, муравьедах и шиншиллах. Их предки, как и те новые виды, что были найдены нами в долине Тингуиририка, появились в то время, когда Южная Америка была островным континентом. На протяжении большей части тех 80 млн. лет, что последовали за расколом суперконтинента Пангея и ее южной части, Гондваны, движение тектонических плит отделяло Южную Америку от других земель. Изоляция способствовала эволюции уникальных местных млекопитающих, адаптированных к условиям континента, и столь же необычных, как и эндемики других удаленных участков суши, таких как Австралия с ее утконосами и коалами или Мадагаскар, где живут лемуры.

К числу необычных предков современных групп животных можно отнести прыгающих сумчатых, саблезубых сумчатых "псевдокошек", родственников броненосцев, вооруженных массивными утолщениями с шипами на хвосте, грызунов размером с медведя, разнообразных ленивцев.

До недавнего времени все сведения о предках современных млекопитающих Южной Америки основывались в основном на находках в Патагонии, однако важнейшие данные о них отсутствовали. Например, палеонтологи установили, что ленивцы и муравьеды появились более 40 млн. лет назад, равно как и несколько экзотических вымерших групп животных (включая сумчатых и нотоунгулят). Однако не было обнаружено никаких ископаемых остатков, относящихся ко второй фазе истории южноамериканских млекопитающих - от 40 до 30 млн. лет назад. Какова же была наша радость, когда оказалось, что животные, которых мы обнаружили вТингуиририке, жили именно в те "темные века".

Исследователи предполагали, что за время таинственного пробела в палеонтологической летописи многие из местных уникальных групп млекопитающих претерпели взрывную диверсификацию. Наша коллекция включает самые древние образцы нескольких групп нотоунгулят и насчитывает по крайне мере 25 видов млекопитающих, большая часть которых не была известна науке. В ту же эпоху на континенте появились грызуны и приматы, которых ранее не наблюдалось среди обитателей Южной Америки.

Грызуны-мореплаватели

Ископаемые остатки самого древнего в Южной Америке грызуна стали одной из наиболее значительных находок вТингуиририке. Они позволили разрешить спор о происхождении нынешних капибар и шиншилл (их называют кавиоморфными грызунами, т.е. родичами самого известного из них - морской свинки, Cavia). Вместе со своими ближайшими родственниками они являются самыми древними грызунами, существенно отличающимися от более молодой группы, куда входят крысы, мыши и родственные им животные, прибывшие сюда с севера около 3,5 млн. лет назад, когда Панамский перешеек соединил обе Америки.

Палеонтологи сходятся во мнении, что первые кавиоморфные грызуны появились на континенте от 55 до 25 млн. лет назад, когда Южная Америка еще была изолирована. Ископаемые остатки этих существ указывали на то, что их предки родом из Африки, однако многие исследователи сочли, что зверьки не могли совершить столь далекое путешествие и решили, что они пришли по более короткому пути из Северной Америки, возможно, по цепочке карибских островов.

Чтобы разрешить спор, мы сравнили особенности анатомического строения животных изТингуиририки с ископаемыми грызунами, найденными в других частях мира. Наиболее показательной стала форма крошечных зубов, сохранившихся в нижней челюсти одного из черепов: верхние моляры животных из Тингуиририки имели пять отчетливых гребней - таких же, как и у африканских грызунов соответствующего периода. В отличие от них те же зубы у древних видов североамериканских грызунов имели лишь по четыре гребня. Таким образом, факты явно указывают на близкое родство грызунов из Тингуиририки с животными из Африки. Отсутствие вероятных предков кавиоморфных грызунов среди ископаемых Северной Америки также подтверждает их африканское происхождение.

Вероятно, первые кавиоморфные колонисты приплыли в Южную Америку с Черного континента на унесенных в море бревнах или других естественных плотах. Именно так ученые обычно объясняют появление различных необычных растений и животных в географически изолированных регионах. Идея о столь невероятном трансокеанском путешествии может показаться неправдоподобной, однако она выглядит не столь уж и фантастичной, если учесть некоторые географические особенности Земли в ту эпоху: 32 млн. лет назад ширина Южной Атлантики в самой узкой ее части составляла около 1,4 тыс. км, т.е. в два раза уже, чем сегодня. Кроме того, с востока на запад ее пересекали тропические течения. В таких условиях путешествие заняло бы около двух недель, притом под влиянием стресса животные, вероятно, впадали в оцепенение, замедляющее жизненную активность и метаболизм.

Следует также учесть, что в то время из-за образования ледяного щита в Антарктике уровень моря был понижен, и на пути горе-переселенцев могли встречаться вулканические острова, ныне ушедшие под воду.

Рождение экосистемы

С помощью новых точных методов датировки, основанных на анализе следовых количеств газа аргона, захваченного при кристаллизации горных пород, содержащих ископаемые, мы определили, что возраст млекопитающих Тингуиририки составляет от 33 до 31,5 млн. лет. Растущие полярные ледяные шапки и другие явления указывают, что мировой климат в то время становился холоднее и суше. Значительные климатические колебания происходили как раз в период процветания фауны Тингуиририки, что побудило нас выяснить, как реагировала экосистема на изменение природных условий.

Несмотря на то, что нам ни разу не удалось обнаружить в долине Тингуиририки остатков растений, мы сумели реконструировать среду обитания здешних млекопитающих. Анализ зубов ископаемых животных показал, что они существовали в совсем иных условиях, нежели их предки. Большинство древних южноамериканских травоядных, живших 65-34 млн. лет назад, кормились лесной растительностью - листвой и травой (в тот период большая часть континента была покрыта густыми лесами). Млекопитающие, употребляющие мягкую пищу, обычно имеют зубы с низкой коронкой, покрытые тонким слоем защитной эмали, закрывающей зубы только до десневой линии.

В Тингуиририке же наблюдалась совершенно иная картина: зубы большинства травоядных имели чрезвычайно высокую коронку, а эмаль заходила далеко за десневую линию, почти до самых кончиков корней. Такое строение (гипсодонтия) делает зубы более устойчивыми к истиранию. Травоядные Тингуиририки обрели такую челюсть вследствие постоянного попадания в пищу абразивных частиц. То же самое характерно для современных коров, антилоп, лошадей и других жителей прерий и саванн, которые питаются травой с примесью песка. Чем больше в регионе открытых пространств, тем выше процент гипсодонтных видов, а степень гипсодонтии в Тингуиририке (2/3 местной фауны) превышает даже ту, что наблюдается у современных животных, обитающих на Великих равнинах Северной Америки.

Итак, травоядные Тингуиририки паслись на обширных пространствах, поросших травой, а не в лесах. Профессор Университета Западного резервного района Дарин Крофт (Darin Croft) предложил два независимых исследования количества осадков и растительности, доминировавшей в древней экосистеме Тингуиририки. Статистический анализ распределения количества видов по различным категориям, выделенным на основе размеров тела и экологических признаков (так называемые ценограммы и анализ макрониш), показал, что здешние животные больше всего напоминали тех, что населяют сегодня сухие травяные равнины с небольшими участками леса, подобные некоторым районам африканской саванны или южноамериканским каатинга (тропическая листопадно-редколесная растительность в северо-восточной Бразилии) и гран-чако (сухое редколесье и кустарники в Боливии, Парагвае и Аргентине).

Наш вывод о том, что в древности здесь преобладали открытые, относительно сухие равнины, покрытые травой, оказался достаточно неожиданным, поскольку нечто подобное появилось на других континентах лишь 18 млн. лет назад. Возникновение таких экосистем на Тингуиририке на 15 млн. лет раньше, чем в других местах, могло стать результатом аридизации и похолодания.

Не сидеть без дела

Обнаружив целый клад палеонтологической и экологической информации в долине Тингуиририки, мы начали размышлять, было ли подобное стечение обстоятельств единственным в своем роде. Весной 1994 г. мы стали искать следы загадочной фауны в других крупных долинах, обращая особое внимание на выходы вулканической породы, столь распространенной в гористой местности. За несколько лет мы убедились, что ископаемые млекопитающие встречаются отнюдь не только в долине Тингуиририки, а потоки вулканической грязи, затопившей древние ландшафты, изливались неоднократно. На протяжении миллионов лет подобные катаклизмы происходили с завидным постоянством. С каждым разом все новые слои вулканического вещества покрывали прежние отложения вместе с содержащимися в них костями.

Со временем пласты окаменевшей осадочной породы и лавы достигли 3 км в толщину. А затем столкновение тектонических плит вознесло всю слоистую груду ввысь.

Анализ обнаруженной нами разнообразной фауны возрастом от 10 до 40 млн. лет помогает раскрыть неизвестные страницы истории региона. Одно из наиболее значительных открытий было сделано примерно в 100 км к северу от Тингуиририки, в водосборном бассейне реки Качапоаль (речь идет о наиболее полном из найденных когда-либо черепов древнего примата Нового Света). Череп длиной 5 см (причем сохранились обе глазницы и все зубы верхней челюсти) принадлежал маленькой обезьянке весом не более 1 кг. Существо, названное Chilecebus carrascoensis, напоминало современных мармозеток или тамаринов. Как и в случае с кавиоморфными грызунами, специалисты долго спорили, произошли ли приматы Нового Света из Северной Америки или из Африки. Однако детали строения черепа и зубов Chilecebus указывают на его африканское происхождение. Вероятно, как и кавиоморфные грызуны, предки этого примата каким-то образом пересекли Атлантику.

Наши открытия в центральном Чили убедили научную общественность в том, что вулканические отложения, считавшиеся ранее бесперспективными в плане поиска ископаемых, содержат прекрасно сохранившиеся кости и могут считаться лучшей летописью эволюции южноамериканских млекопитающих. За годы работы мы научились интуитивно угадывать местонахождение потенциальных находок. Однако трофеи достаются нам нелегко - вокруг лишь крутые горные склоны, удаленные от цивилизации. Несмотря на то, что некоторые "месторождения ископаемых" находятся всего в нескольких километрах от грунтовых дорог или тропинок, попасть туда можно только после длительного путешествия пешком, верхом, а то и на вертолете.

В целом, кайнозойские ископаемые чилийских Анд помогают понять эволюцию млекопитающих и трансформацию окружающей среды в Южной Америке, долгая история изоляции которой представляет собой замечательный природный эксперимент по изучению крупномасштабных эволюционных процессов.

Перевод: Б.В. Чернышев

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Splendid Isolation: The Curious History of South American Mammals. George Gaylord Simpson. Yale University Press, 1980.
2. Cenozoic Environmental Change in South America as Indicated by Mammalian Body Size Distributions (Cenograms). Darin A. Croft in Diversity and Distributions, Vol. 7, No. 6, pages 271-287; November 2001.
3. The Tinguiririca Fauna, Chile: Biochro-nology, Paleoecology, Biogeography, and a New Earliest Oligocene South American Land Mammal "Age." J. J. Flynn, A. R. Wyss, D. A. Croft and R. Charrier in Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, Vol. 195, No. 3/4, pages 229-259; June 15,2003.