Новости

16 августа, 2017 15:22

Древние записи на пыли

Источник: Коммерсантъ
Пыльца и споры травянистых растений и деревьев имеют очень прочную оболочку и поэтому хранятся миллионы лет. По их составу ученые восстанавливают картину природы прошлых тысячелетий, уточняют климат, состав почвы, растительный покров и могут описать среду обитания древних людей и животных.
Ископаемое пальцевой зерно тсуги, Джазатор, Алтай. Фото: ИАЭТ СО РАН
Различия форм пыльцы позволяют безошибочно определить, какому растению она принадлежит: 1 и 2 — сосна обыкновенная, 3 — горечавка, 4 — шиповник, 5 — терескен, 6 — ревень, 7 — ипомея, 8 — нонея, 9 — лох, 10 — полынь, 11 — черемица, 12 — осока Фото: ИАЭТ СО
Наталия Рудая за отбором проб в Чагырской пещере, Алтай. Фото: ИАЭТ СО РАН
3 / 4
Ископаемое пальцевой зерно тсуги, Джазатор, Алтай. Фото: ИАЭТ СО РАН
Различия форм пыльцы позволяют безошибочно определить, какому растению она принадлежит: 1 и 2 — сосна обыкновенная, 3 — горечавка, 4 — шиповник, 5 — терескен, 6 — ревень, 7 — ипомея, 8 — нонея, 9 — лох, 10 — полынь, 11 — черемица, 12 — осока Фото: ИАЭТ СО
Наталия Рудая за отбором проб в Чагырской пещере, Алтай. Фото: ИАЭТ СО РАН

Чем древнее слои, которые изучают археологи, тем меньше вероятности обнаружить в них что-либо, кроме каменных предметов. Нечасто исследователям удается найти при раскопках древесину, кожу, ткани или человеческие останки. Для их сохранности нужны особенные условия — сухой и холодный климат, отсутствие больших колебаний температуры, нейтральный состав почвы. Пыльца же и споры растений дают археологам, геологам, географам и антропологам массу информации об окружающем ландшафте, характере растительности и климате в определенные периоды. 

Самые интересные результаты получаются, когда данные разных наук дополняют друг друга. Например, тип добывания пищи напрямую зависит от окружающего природного ландшафта. Так, ученые Института археологии и этнографии СО РАН выяснили, что начало скотоводства древних людей в Барабинской низменности (7-5 тыс. лет назад) совпадает со временем повышения температуры, когда стали исчезать хвойные леса и низменность фактически превратилась в полноценное пастбище. Эти данные подтверждаются находками костей лошади, овцы и козы, датированные тем же периодом.

Архив со дна озера 

Термин "палинология" происходит от латинского слова pulvis — "пыль". Палинологические записи — один из самых надежных и достоверных архивов для изучения природы прошлого. Размер пыльцевых зерен составляет от 7-10 до 250 микрон (чаще всего 20-60 мкм). Пыльца всех травянистых и древесных растений имеет очень прочную биополимерную оболочку, которая сохраняется на протяжении многих тысяч лет. Она похожа на хитиновый покров насекомых, но еще прочнее. Растения производят много пыльцы, поэтому при исследовании успешно применяют статистический подход. С каждого образца взятого грунта насчитывают не менее 300 пылинок. После промываний, центрифугирования и многократной обработки кислотами и щелочами иногда из нескольких килограммов отобранного грунта остаются доли грамма искомого материала. 

— По присутствию пыльцы одних растений, ее количеству, процентному соотношению и сочетанию с пыльцой других растений можно выяснить не только, что именно росло на конкретной территории в исследуемый период,— поясняет сотрудница ИАЭТ СО РАН, кандидат биологических наук Наталия Рудая.— Эти данные говорят ученым о средней летней температуре, о влажности и составе почв. Отсюда становится понятно, какая среда обитания была у человека и животных в данной местности. Из горстки пылинок информация накапливается и разрастается, восстанавливая целые картины природы ушедших тысячелетий

Полученную информацию можно проверить и подтвердить результатами археологических раскопок — находками костей животных, птиц, рыб. Привести в соответствие или, выражаясь научным языком, скоррелировать эти процессы невозможно: и археология, и палинология опираются на факты, которые либо соответствуют друг другу, либо нет. 

— При исследовании Барабинской лесостепи мы использовали пыльцу из донных отложений озера — самый богатый и качественный источник информации,— рассказывает сотрудница ИАЭТ СО РАН Снежана Жилич о работе по гранту Российского научного фонда.— Наиболее древние озера содержат информацию о своем регионе за миллионы лет. Нижние слои отложений озера Большие Тороки в Каргатском районе Новосибирской области имеют возраст около 8 тысяч лет. 

По словам Наталии Рудой, брать пробы пыльцы и спор с палеолитических находок не имеет смысла: с камня все осыпается. Она пояснила, что анализы пыльцы берутся прямо из глубоко залегающего грунта, с вертикального среза. Лучший вариант для сбора пыльцы это керн со дна озера. Озера — идеальные архивы пыльцы. Она отлично сохраняется в безвоздушной среде и успешно датируется, поскольку слои оседают последовательно. Недавно сотрудники ИАЭТ проанализировали керн из Телецкого озера до возраста 4 тысячи лет. В трубку длиной несколько метров аккуратно набирается колонка керна. На Байкале, например, высота колонки керна составляет 600 метров. Кроме пыльцы и спор растений на дно озера оседают мелкие частицы угля и цисты паразитов. По слоям мелкого угля можно с высокой точностью датировать периоды больших пожаров. Цисты паразитов, в частности, власоглава — крупного глиста, который обитает в толстом кишечнике человека, найдены в пещерных слоях неолитического времени. В слоях эпохи палеолита цист власоглава ученые не обнаружили. 

Откуда в пещере пыльца? 

Наталия Рудая рассказала, что с помощью анализа пыльцы и спор из древних захоронений можно, например, узнать, что употребляли в пищу животные и люди. В мумиях, а также на скелетах животных и людей нередко обнаруживают пыльцу земледельческих и диких растений. В 1991 году в Тирольских Альпах на высоте 3210 м альпинисты нашли замерзшее тело неолитического человека, который, как выяснили ученые, жил около 5200 лет назад. По составу пыльцы на его одежде исследователи смогли узнать, что в свой последний день он проделал очень длинный путь: спустился из субальпийского пояса в долину, а потом опять поднялся в горы. За 9-12 часов до гибели он шел через лиственный лес, потом поднялся в хвойный, где последний раз поел, а затем вскарабкался на перевал, на котором и погиб. В остатках еды и образцах тканей кишечника погибшего были обнаружены пыльцевые зерна пшеницы, маревых, примулы, калужницы болотной, папоротника орляка, которые, похоже, были частью рациона, так как их содержание в образцах было значительным. Также были найдены частички древесины хвойных, что может говорить о приготовлении пищи на открытом огне. А пыльца пшеницы-однозернянки (полба) означает возможное существование в то время примитивной культуры земледелия. 

Массу вопросов у исследователей всего мира вызвала пыльца, покрывавшая могилу неандертальца, найденную в пещере Шанидар в начале 1970-х годов. Возраст погребения составил 60 тысяч лет. Пыльца цветов не могла сама собой появиться в глубокой пещере в таком количестве, ведь летучесть у цветочной пыльцы, в отличие, например, от сосновой, невысока. Следовательно, тело умершего могли осыпать цветами. А это, в свою очередь, могло означать, что современный обряд захоронения людей появился еще в неандертальские времена. Но пробы, не так давно взятые из этой пещеры, показали, что в ней и сейчас есть пыльца уже современная. Ее могли приносить и пчелы, и посетители пещеры, и животные. Даже ветер. Правда, обнаруженная пыльца оказалась не только от сложноцветных, но и от многих других растений, растущих в окрестностях пещеры. Так что версия о принесенных к могиле букетах пока все-таки остается наиболее близкой к достоверной. Наталия Рудая отметила, что в Чагырской пещере Алтайского края также обнаруживается современная пыльца сложноцветных, хотя вокруг пещеры пробы не показывают такое количество пыльцы. Кто же приносит ее туда? Пчелы? Турбулентные потоки воздуха? Эта загадка, которую ученым еще предстоит решить.

Тысячи древних микроулик 

Иногда пыльца является единственным свидетельством какого-то исторического явления. Так, признаки земледелия в виде пыльцы возделываемых культур могут быть обнаружены там, где не сохранились соответствующие орудия труда, и даже в археологически "стерильных" слоях (с полным отсутствием находок), например, в торфяниках, озерных или пойменных отложениях. Недавняя публикация международной группы палинологов и палеоботаников показали, что земледелие для Западной Сибири возникло в конце II — начале I тысячелетия до н. э. 

Еще одна археологическая загадка, которую помогли разгадать палинологические исследования, связана со знаменитой китайской Терракотовой армией, захороненной в мавзолее первого императора династии Цинь — Цинь Шихуанди — в 210-209 годы до н. э. С начала раскопок (1974 год) исследователи не могли определить место изготовления терракотовых фигурок воинов и коней, так как печи, где могли обжигаться фигурки, не были найдены. Ответ на этот вопрос был получен после изучения пыльцы, которая сохранилась в трещинах толстого слоя терракоты фигурок и в образцах почвы мавзолея. 

Выяснилось, что пыльцевые комплексы ясно могут быть разделены на две группы: один встречался в фигурках воинов, а второй — в фигурках лошадей. Сравнение пыльцевых комплексов фигурок и пыльцы из почвенных проб показало, что воины и лошади изготовлялись в разных местах. 

Но палинологи сотрудничают не только с археологами, но и с геологами, биологами, географами. Так, благодаря их исследованиям стало известно, что широколиственные деревья, произраставшие в Западной Сибири десятки тысяч лет назад, полностью исчезли с этих территорий после ледникового периода. В сибирских лесах не встретить лещину (фундук), дуб, липу или граб. При этом искусственные посадки липы прекрасно приживаются и растут, значит, местный климат и почва им подходят, однако естественного покрова этих лесов пока так и не появилось.

Самые интересные результаты получаются, когда данные разных наук дополняют друг друга. Например, тип добывания пищи напрямую зависит от окружающего природного ландшафта.

Тундростепь кругом

По остаткам пыльцы в древних отложениях ученые обнаружили, что в период плейстоцена, когда по планете бродили мамонты, бизоны и шерстистые носороги, на огромных территориях Евразии и Северной Америки был распространен такой тип ландшафта как тундростепь. Реликтовые участки тундростепей до сих пор можно встретить в Хакасии и Саяно-Алтае. Это была местность с сухим и холодным климатом, поросшая не мхами, как тундра, а степными травами, преимущественно злаковыми. Этими травами питалась вся вышеперечисленная мегафауна на протяжении короткого лета и долгой бесснежной зимы, поскольку после засушливой осени густая трава превращалась в богатые запасы сена. Позже, когда климат стал более теплым и влажным, а ледники отошли на север, эти богатые пастбища поросли кустарником, а затем и хвойными лесами и стали абсолютно неподходящими для проживания мегафауны. В наше время тундровые (олень) и степные (сайгак) животные, а также насекомые и растения распространены на разных территориях. 

Климат правит практически всеми процессами на нашей планете. А анализ пыльцы позволяет реконструировать его изменения за многие тысячелетия и даже спрогнозировать его перепады.

6 февраля, 2023
В ИАПУ ДВО РАН создали некопируемые метки из наночастиц золота и кремния для борьбы с контрафактом
Ученые института автоматики и процессов управления из института химии Дальневосточного о...
6 февраля, 2023
Петербургские ученые повысили эффективность синтеза магнитных наночастиц для адресной доставки лекарств в организм
Ученые Санкт-Петербургского университета и СПбГЭТУ «ЛЭТИ» предложили метод синтеза наиболее п...