8 июля 2007 г.

Палеогеография. Свидетельство о смерти

Совместные работы биологов и спелеологов позволяют заполнить почти все строки этого неприятного, но неизбежного для всего живого документа. Вместо фамилии и имени указываются род и вид животного (например - пещерный медведь, Spelaearctos spelaeus Ros), вместо города - название пещеры и ее элемент (Красная пещера, 5 этаж), вместо причин смерти - сведения о количестве костей (50) и особей, которым они принадлежали (3).

Анализ этих материалов позволяет предположить, что смерть вызвало внезапное подтопление берлоги с тремя особями медведей разного возраста (именно в режиме подтопления работает сегодня обычно сухой 2-й этаж пещеры). Остается незаполненной одна графа: время смерти...

Довольно точный ответ на этот вопрос дает палеогеография - наука, занимающаяся воссозданием физико-географических условий, существовавших в прошлом на поверхности Земли. Медведь (Ursus arctos) и пещерный медведь (Ursus spelaeus) входят в верхнепалеолитический фаунистический комплекс. Одновозрастны им такие животные, как мамонт, шерстистый носорог, лошадь, бизон, сайга, северный олень, песец, лемминг и пр. Согласно шкале геологического времени это поздний плейстоцен, отстоящий от нас на 120-100 тысяч лет.

Но как быть, если по обломку кости нельзя установить ни "имя", ни "фамилию" животного? Это довольно частая ситуация. Значит ли это, что такая находка, с большим трудом доставленная на поверхность, совершенно бесполезна? Разум специалиста не может примириться с этим. И снова поиски, которые вскоре начали давать первые результаты.

Еще в начале XIX в. был предложен метод определения возраста костей по содержанию в них фтора. Однако, как показали дальнейшие исследования, он дает более или менее надежные результаты для одной местности, только если фоссилизация кости идет с замещением фосфорсодержащим минералом - апатитом. Украинский геолог академик И. Г. Пидопличко в 1957 г. предложил более универсальный метод - прокаливание. Суть его очень проста. При фоссилизации органическая часть костной ткани - коллаген - замещается минеральной. Если прокалить кость, оставшийся незамещенным коллаген сгорит, а заместитель останется. Тогда по убыли веса при прокаливании можно судить о возрасте кости.

Несмотря на кажущуюся простоту метод прокаливания несколько лет не давал стабильных результатов. Вот тут-то и пригодилось двойное, геологическое и биологическое, образование Г. А. Бачинского. Собрав из пещерных местонахождений Украины десятки тысяч костей разного возраста, он занялся их лабораторной обработкой. Оказалось, что для надежной возрастной датировки костей в интервале от мэотиса до голоцена можно использовать три независимых метода: определение показателя двупреломления слагающих кость минералов (Nm, меняется от 1,608 до 1,565), плотности (g, меняется от 2,94 до 2,12 г/см3) и показателя прокаливания при 100-400 °С (Кп, меняется от 2,9 до 24,0%). Совместное применение этих методов, по возможности дополняемое фторовым методом, дает почти стопроцентную уверенность в результате.

Что же дают эти данные спелеологу? Он получает возможность датировать костные находки из разных частей пещеры. Поясним это на примере вскрытой пещеры Геофизическая на Ай-Петринском массиве в Крыму. Она состоит из входной шахты, горизонтального хода, трех внутренних колодцев глубиной 15-20 м и системы ходов на дне одного из них (рис. 73). В пещере в четырех местах найдены кости разных животных. Кости первой группы имеют только голоценовый возраст (Кп 23,7); второй и третьей - в основном среднеплейстоценовый (Кп 17,9); четвертой - позднеплиоценовый (Кп 3,8). Совместный анализ морфологии пещеры, взаимоотношений поверхностных карстовых форм и подземных отложений, положения костных остатков и их возраста позволяет восстановить историю формирования системы (римские цифры на рисунке).

Разрез вскрытой пещеры Геофизическая, Крым
Рис. 73. Разрез вскрытой пещеры Геофизическая, Крым


Первой в допозднеплиоценовое время заложилась горизонтальная галерея (I), которая должна иметь продолжение за глыбовым завалом (II); затем в раннем-среднем плейстоцене за счет последовательного поглощения стока образовались внутренние колодцы (II, III, IV); а при формировании коррозионной карстовой воронки в среднем-позднем плейстоцене (V) образовался огромный шестиметровый сталактит в своде колодца (VI); наконец, в позднем плейстоцене или в самом начале голоцена над куполом в своде галереи возникла провальная входная шахта (VI), через которую начал поступать голоценовый костный материал. Немного позже эту схему удалось подтвердить геофизическими методами - было прослежено недоступное продолжение галереи, а в 330-метровом южнобережном обрыве пройдена Мисхорская пещера.

Однако коллаген и сегодня раскрыл не все свои тайны. Его крупная белковая молекула может накапливать в себе дефекты. При изучении "жесткости" коллагена методом ЯМР (ядерно-магнитного резонанса) выяснилось, что его структурные особенности зависят от возраста. На примере костей крыс, быков и человека установлено, что с возрастом температура плавления гидратов коллагена снижается с 40 до 5 °С. Возможно, скоро будет предложен метод, позволяющий по обломку кости определять не только время смерти животного, но возраст особи, в котором она погибла.

Дублянский В.Н.,
научно-популярная книга