Австралопитеки ели булку с колбасой…
Соотношение изотопов стронция для гоминид и др. групп животных. Иллюстрация из обсуждаемой статьи
Значения Sr/Ca для гоминид и др. групп животных. Иллюстрация из обсуждаемой статьи
Значения Ba/Ca для гоминид и др. групп животных. Иллюстрация из обсуждаемой статьи
В результате первых ждал эволюционный триумф, а вторые, в связи с их привязанностью к ограниченному набору пищевых ресурсов, в конце концов вымерли примерно миллион лет назад, не адаптировавшись к изменившимся условиям.
Публикации на тему рациона ископаемых гоминид с завидной регулярностью появляются на страницах научных журналов. Благо, сейчас наука дала в руки антропологам множество замечательных методов. Мы уже многократно писали о том, какую богатую информацию специалисты могут извлечь из химического и изотопного состава древних зубов. Помимо рациона, это сведения и о среде обитания, и о характере миграций, и т.д. и т.п.
Авторы новой публикации в журнале Nature по содержанию кальция Ca, бария Ba и стронция Sr (а также его стабильных изотопов 87 Sr и 86 Sr) в эмали зубов выясняют новые особенности рациона южноафриканских австралопитеков (A. africanus), парантропов (P.robustus) и ранних Homo. Кроме того, исследователей интересует вопрос: занимали ли эти гоминиды разные территориальные ниши, или места их обитания совпадали? (кажется логичным первый вариант: скажем, парантропы жались к берегам рек, а ранние Homo гуляли по саванне…).
Исследования показывают, что:
Итак, в руки исследователям попали 4 коренных зуба Australopithecus africanus, 7 зубов Paranthropus robustus и 3 зуба ранних Homo из южноафриканских местонахождений Стеркфонтейн, Сварткранс и Кромдраай B. Для сравнения, ученые включили в исследование и зубы листоядных и травоядных животных с той же территории.
Состав эмали определялся методом лазерно-абляционной масс-спектрометрии. С этой целью зуб распиливался вдоль; полученная плоская поверхность полировалась; затем лазером выжигалась «дорожка» в направлении от границы между дентином и эмалью к поверхности зуба, и проводился спектральный анализ испаряемого вещества. Чтобы оценить вариативность значений, для каждого зуба делалось несколько тестов.
Каковы результаты?
Первая неожиданность: заметных отличий в соотношении 87 Sr/ 86 Sr между группами гоминид – НЕ выявлено. Таким образом, территории, занимаемые австралопитеками, парантропами и ранними Homo, имели сходный размер и, говоря научным языком, располагались на идентичном геологическом субстрате. А попросту, все эти гоминиды жили на одной территории, в одних и тех же местах. Странно…
Напротив, соотношения Sr/Ca and Ba/Ca показали существенные различия между 3-мя группами, (хотя области значений и перекрываются).
Значение Sr/Ca у австралопитеков африканусов заметно выше, чем у других таксонов, а Ba/Ca ранних Homo значительно ниже, чем у австралопитеков и парантропов. У Paranthropus robustus значения Sr/Ca and Ba/Ca промежуточны между австалопитеками и ранними Homо. Если сопоставлять с другими группами животных, то ранние Homo неотличимы от хищников, а парантропы – от листоядных.
Что касается A. africanus, то по соотношению Sr/Ca он похож на травоядных, а по Ba/Ca – на листоядных.
Это еще не всё.
Исследователи обратили внимание на то, что «внутри-зубная» изменчивость соотношений Sr/Ca и Ba/Ca у африканусов выше, чем у других групп. О чем это говорит? Потребление однородной пищи не дало бы такой картины! Гораздо вероятней, что пища этих австралопитеков представляла собой комбинацию двух разнородных компонентов (воображение рисует бутерброд с колбасой…). Cочетание листьев и плодов, в которых много стронция и мало бария, и мяса, в котором мало и того и другого, как раз может дать наблюдаемый эффект. Возможно, в зависимости от сезона, когда тот или иной ресурс скудел, австралопитеки переходили с растительной пищи на мясную и обратно. Это наиболее правдоподобное объяснение. Тогда становится ясным, почему проводившиеся ранее исследования (строения зубов, микроизноса зубной эмали и содержания изотопов углерода) давали противоречивые результаты.
Рацион парантропов был менее разнообразен и базировался главным образом на древесных растениях. В пище ранних Homo, напротив, преобладало мясо.
Рацион Австралопитека седибы: всё страньше и страньше…
Зубы MH1. Виден зубной камень… Источник: http://news.sciencemag.org/
Соотношение изотопов углерода 13C/12C для ранних гоминид. Австралопитеки из Малапы обозначены черными квадратами. Ближайший к ним Ардипитек рамидус – треугольнички… Иллюстрация из обсуждаемой статьи.
Фитолиты из зубного камня MH1 под микроскопом. а) двудольное растение (фрукт); b) древесина или кора; с) трава; d) осока. Иллюстрация из обсуждаемой статьи.
Вспомним хотя бы неандертальскую кашу. Или южноафриканских парантропов, неутомимо грызущих клубни и орехи, в то время как их двоюродные братья из Восточной Африки задумчиво жевали осоку.
Вот три группы методов, которые позволяют приоткрыть завесу над кулинарными тайнами далёкого прошлого.
1. Анализ содержания изотопов углерода (например, в эмали зубов) позволяет узнать, растения какого рода поедал хозяин этих зубов:
«С3— и С4-растения отличаются соотношением содержащихся в них изотопов углерода 12 С и 13 С. В частности, древесные растения и кустарники – для которых характерен C3-фотосинтез – накапливают больше изотопов углерода 12 С, чем травянистые растения саванн (С4-фотосинтез). Эти изотопы в итоге аккумулируются в тканях – прежде всего, костях и зубах – тех животных, которые данные растения поедают (а также, кстати, тех хищников, которые затем «поели» этих животных)».
Известно, что шимпанзе предпочитают фрукты и листву деревьев (С3-растения), даже находясь в саване, где полно травы (С4). Исследования последних лет показали, что рацион австралопитеков, парантропов и ранних Hоmо включал существенно больше саванных С4-растений, чем это характерно для современных человекообразных обезьян.
2. Изучая микроструктуру эмали зубов, можно выяснить некоторые особенности пищи, употребляемой гоминидом незадолго до смерти.
Анализ микроструктуры зубной эмали ранних гоминид показал, что питание африканского и афарского австралопитеков, а также Paranthropus boisei было довольно монотонным – в отличие от гораздо более разнообразного рациона Homo erectus и Paranthropus robustus.
В каких условиях жили австралопитеки из Малапы?
Судя по содержанию изотопов углерода в останках жвачных животных и грызунов, найденных там же, их рацион состоял практически полностью из C4-растений. В образце осадочной породы из слоя с костями гоминид найдено множество фитолитов трав, типичных для саванн. Эти данные, а также кости лошадей и других саванных животных указывают на то, что Малапу окружали открытые пространства, заросшие травой.
Таким образом, местность вблизи Малапы включала и лес, и саванну.
Итак, собственно исследование:
Изотопы углерода: лес или саванна?
Объекты исследования: верхний правый первый резец MH1 и верхний правый второй моляр MH2.
Результаты: соотношение 13 C/ 12 C, полученное для обоих образцов, лежит за пределами области значений для всех ранее исследованных африканских ранних гоминид (81 шт.). Рацион седибы практически полностью состоял из C3-растений, т.е. ресурсов леса!
Очень необычно для гоминид (если, конечно, MH1 и MH2 – типичные представители вида). Ближе всего по этому параметру зубы из Малапы находятся к гораздо более древнему ардипитеку. Среди современных животных рацион седиб можно сравнить с рационом саванных шимпанзе, или даже таких специализированных листоедов, как … жирафы.
Микроструктура зубов
Объекты исследования: верхний правый второй моляр MH1 и нижний правый второй моляр MH2.
Результаты: анизотропность оказалось такой же, как у большинства ранних гоминид. А вот фрактальная сложность выше, чем у большинства австралопитеков, хабилисов и Paranthropus boisei, и примерно соответствует средним величинам Homo erectus и Paranthropus robustus.
Фитолиты
Объекты исследования: левый верхний второй резец и левый верхний передний премоляр.
Впервые изучались фитолиты столь древнего гоминида! А всё благодаря исключительно хорошей сохранности зубов. Палеоантрополог Аманда Хенри из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка (Лейпциг) извлекла из зубного камня седиб 38 фитолитов.
Надо сказать, что кора и древесина до сих пор не встречались в рационе гоминид, хотя и поедаются многими современными приматами. Судя по тому, что даже в небольшой выборке фитолитов найдено так много всего, рацион седиб был очень разнообразным.
Обе особи A. sediba питались необычно по сравнению с прочими гоминидами этого периода. Судя по микротруктуре эмали, седибы употребляли в пищу твердые продукты, что ранее не встречалось у австралопитековых (кроме робустуса). Этим они отличаются, кстати, и от Australopithecus africanus, прямыми потомками которого, по идее, являются. По данным изотопного анализа, гоминиды из Малапы питались растениями лесов, подобно современным саванным шимпанзе. Разнообразие фитолитов говорит о «пестроте» рациона, в который, по крайней мере в некоторые сезоны, входила кора или древесина. Среди раних африканских гоминид A.sediba больше всего похож на Ардипитека (правда, про микроструктуру эмали и зубной камень Ардипитека ничего не известно…)
Судя по всему, Австралопитек седиба обитал в смешанной лесисто-травянистой местности (что-то вроде «припойменного леса»).
Это согласуется с особенностями посткраниального скелета седибы, сохранившего некоторые древесные адаптации. Вероятно, наш австралопитек иногда забирался на деревья, чтобы полакомиться листьями и плодами.
В популярном материале на сайте журнала Science один из авторов исследования, палеоантрополог Мэтт Спонхаймер (Matt Sponheimer) высказывает предположение: если седибы кормились в лесу, то размер их групп должен быть меньше, чем у других гоминид, т.к. в лесу риск нападения хищника не так велик, как в саванне…
В прошлом году из серии статей в Science мы узнали о многочисленных удивительных особенностях скелета Австралопитека седибы. Теперь к этому добавились экстраординарные пищевые пристрастия малапских «лесных человечков». Необычному австралопитеку – необычный обед!
20 фактов об австралопитеках
1. Самая первая находка австралопитека — череп детёныша 3—6 лет — сделана антропологом Раймондом Дартом (Raymond Dart) в 1924 году в местонахождении Таунг (Южная Африка). Дарт, австралиец по происхождению, прибыл в Африку преподавать анатомию в Йоханнесбурге. Череп с сохранившейся лицевой частью, нижней челюстью и естественным эндокраном — слепком мозговой части — Дарт нашёл среди материалов, добытых в известняковой каменоломне Таунга. От черепов обычных человекообразных обезьян находку отличали маленькие клыки, похожие на человеческие, довольно выпуклый лоб, а также смещённое вперёд большое затылочное отверстие. Последний факт позволил Дарту предположить, что найденные останки принадлежали прямоходящему существу. Открытый вид учёный окрестил Australopithecus africanus — «южная обезьяна африканская».
2. Хотя об открытии Дарта сообщил авторитетный научный журнал Nature, многие учёные долго не хотели признавать значение находки в Таунге. Во-первых, в то время прародину человечества искали в Евразии, а не в Африке. Во-вторых, строение черепа австралопитека противоречило распространённым тогда представлениям о том, что у наших предков увеличение мозга опережало в эволюции другие человеческие особенности (у Таунга мозг маленький, обезьяний). К тому же, Дарт был никому не известным «выскочкой», направившим описание находки в Nature в обход научных авторитетов. Лишь спустя 2 десятилетия учёные снова обратили внимание на «бэби из Таунга».
3. Удивительно, но в каменоломнях Таунга больше не обнаружили никаких останков гоминид. Зато последовали находки в других местах Южной Африки, прежде всего в системе пещер Стеркфонтейн, где серию находок в 30-е годы прошлого века сделали Роберт Брум (Robert Broom) и Джон Робинсон (John Talbot Robinson). Открытых ими гоминид сначала назвали Plesianthropus transvaalensis, но спустя какое-то время стало очевидно, что эти находки относились к австралопитекам. Среди знаменитых находок, сделанных в Стеркфонтейне — череп самки «Миссис Плез» Sts 5, череп самца «Мистер Плез» Stw 505, а также скелет Sts 14, включавший позвоночник, таз и бедренную кость. По находкам в Стеркфонтейне был описан и первый вид массивного австралопитека Paranthropus robustus. К известнейшим местонахождениям Южной Африки, подарившим учёным кости австралопитеков, в 40-е годы добавились Сварткранс и Макапансгат.
4. Полагают, что «ребёнок из Таунга» погиб в когтях хищной птицы. Об этом говорят характерные повреждения на черепе, в области глазниц — точно такие поклёвы есть на черепах современных павианов и мартышек, угодивших на обед к орлу. Есть, правда, и другие версии — некоторые считают, что детёнышем закусил леопард, но повреждения на черепе слишком мелкие. Кроме того, крупные кошки не оставляют после своей трапезы целых черепов.
5. Любопытно, что череп «ребёнка из Таунга» — эталонный экземпляр, по которому описали африканских австралопитеков — возможно, принадлежал парантропу, массивному австралопитеку. К такому виду пришли учёные в 1995 году, переисследовав знаменитую находку. Детёныши массивных австралопитеков мало отличались от своих грациальных собратьев. О принадлежности к парантропам говорят некоторые специфические черты, например, наднёбное расширение гайморовых пазух.
6. К настоящему времени описано не менее 6 видов представителей рода Australopithecus. А если добавить к ним массивных австралопитеков, число вырастает до 9. Наиболее изученные виды — австралопитеки африканский и афарский — описаны по сотням находок, в том числе по комплектным скелетам. Судя по всему, эта группа приматов была успешной и в течение более миллиона лет прекрасно себя чувствовала в африканских саваннах и лесостепях.
7. Самые древние останки австралопитека имеют возраст более 4 млн лет. Это кости и зубы вида Australopithecus anamensis (австралопитек анамский), найденные в Эфиопии, в местонахождении Аса Иссие (Asa Issie) в 2006 году. Сам вид описан в 1994 году и является вероятным предком афарских австралопитеков. Анамские австралопитеки, возможно, иногда ходили с опорой на согнутые пальцы рук, как нынешние гориллы и шимпанзе.
8. Самый поздний вид австралопитеков — Australopithecus sediba — жил в Южной Африке около 2 млн лет назад. Этот удивительный вид описан в 2010 году по двум скелетам, найденным в пещере Малапа в Южной Африке. В строении австралопитека седибы есть прогрессивные черты, делающие его похожим на людей — слабо выступающие скулы, небольшие зубы, особенности строения кисти, таза и ног. Однако мозг седибы маленький, руки относительно длинные, а ноги короткие. Возможно, от Australopithecus sediba произошли Homo naledi — странные ранние люди Южной Африки.
9. Говорим «австралопитек» — вспоминаем Люси. Знаменитый скелет самки афарского австралопитека AL 288-1 нашли в 1974 году в эфиопском Хадаре. Имя находка получила благодаря песне Битлз Lucy in the Sky with Diamonds, часто звучавшей во время раскопок в Эфиопии. 30 ноября скелет, разбросанный на небольшой площади, нашёл палеоантрополог Дональд Джохансон (Donald Carl Johanson). Возраст останков — 3,2 млн лет. Уникальность находки состояла в том, что впервые в руки учёных попал скелет австралопитека, включавший кости верхних и нижних конечностей, позвоночник, таз, челюсть с зубами. Это позволило специалистам составить полное представление об устройстве тела австралопитеков — и убедиться, что это были действительно прямоходящие создания. Кстати, недавно было установлено, что Люси погибла в результате падения с большой высоты. Вероятно, сорвалась с дерева.
10. Благодаря находке Люси и других останков австралопитеков, скелет этих древних приматов хорошо изучен. Австралопитеки — удивительные «мозаичные» существа с обезьяньей головой и человеческим телом. Впрочем, руки австралопитеков, их кисти с длинными изогнутыми пальцами сохраняли множество древолазательных адаптаций. Вероятно, часть времени эти приматы проводили на деревьях. Зато строение ног австралопитеков однозначно говорит о прямохождении. В то же время, судя по некоторым особенностям, их походка отличалась от нашей.
11. Особенно показателен таз австралопитека, известный не только по скелету Люси, но и по ряду других находок в Восточной и Южной Африке. Эта часть скелета австралопитеков похожа на таз современного человека — очень широкий и короткий, у Люси он даже шире, чем у современных женщин. Напоминает человеческий и крестец австралопитека.
13. Самый северный представитель австралопитеков — Australopithecus bahrelghazali, живший 3,5—3 млн лет назад. Его останки найдены на территории республики Чад (Северная Африка), в местонахождении Коро Торо. За пределами Африки австралопитеков пока что никто не находил.
14. Австралопитеки, вероятно, произошли от более ранних гоминид Восточной Африки — ардипитеков, живших более 4 млн лет назад в лесистых ландшафтах и совмещавших прямохождение с древолазанием.
Голова и скелет ардипитека.
15. Прямые потомки австралопитеков — ранние Homo, древнейшие люди. Их представители — Homo habilis и Homo rudolfensis — вероятно, произошли от афарского австралопитека и ещё мало отличались от своих предков строением, хотя и обладали уже более крупным мозгом.
16. Австралопитеки дали начало не только человеческому роду. От них произошли парантропы (или массивные австралопитеки) — гоминиды, специализировавшиеся на грубой растительной пище. В течение сотен тысяч лет парантропы были не менее успешной группой, чем Homo. Но в конце концов массивные австралопитеки полностью исчезли около 1 млн лет назад.
17. Поначалу палеоантропологи считали, что австралопитеки когда-то обитали в тех пещерах, в которых их нашли. Позже стало ясно, что значительная часть останков австралопитеков в южноафриканских пещерах — объедки со стола хищников, например леопардов, которые охотились на гоминид и поедали их в пещерах либо рядом с ними. Сами австралопитеки вряд ли жили в пещерах. В некоторых случаях пещеры служили для гоминид естественными ловушками. Так, австралопитеки седиба, чьи кости найдены в пещере Малапа, судя по всему, свалились в неё и разбились.
18. Длительное время считалось, что австралопитеки не изготовляли орудий. Правда, Раймонд Дарт предположил, что у австралопитеков существовала «остео-донто-кератическая» культура — использовались кости, зубы и рога животных, с их помощью австралопитеки якобы охотились на павианов. Так Дарт интерпретировал находки в пещерах Южной Африки обезьяньих черепов с характерными травмами. Однако гипотеза Дарта не подтвердилась. Черепа павианов оказались такой же добычей крупных кошек, как и останки австралопитеков в тех же пещерах.
Однако находки орудий в кенийском местонахождении Ломекви имеют возраст более 3 млн лет. В то время людей ещё не существовало. Кто же изготовил эти орудия? Кроме австралопитеков, некому.
Рядом с останками позднего австралопитека гархи (Australopithecus garhi) археологи обнаружили каменные орудия и расколотые кости антилопы.
19. Проведено множество исследований рациона австралопитеков. Судя по изотопному составу, их пища была разнообразной. В отличие от современных шимпанзе и горилл, австралопитеки питались не только плодами с деревьев, но и травянистыми растениями саванн — зёрнами злаков, осоками, корневищами и клубнями. Вероятно, в пище присутствовало и мясо, хотя и не составляло основы их рациона. Зубной камень австралопитека седибы, изученный под микроскопом, включал частицы древесной коры.
20. Самый полный скелет австралопитека — «Маленькая Стопа» Stw 573 — ещё полностью не изучен и не опубликован. Хотя первые части этого скелета нашли ещё в 1978 году, но поначалу их определили как относящиеся к мартышке. В 1994 году кости заново открыты в ящиках с окаменелостями, и с тех пор в гроте Сильверберг (Стеркфонтейн) велись работы по бережному извлечению частей скелета из скалы, в которую они вмурованы. Несколько лет назад публиковались статьи о кисти и стопе Stw 573, но полная информация о скелете так и не обнародована. В начале 2018 в СМИ появилась новость о том, что скелет полностью очищен, были опубликованы фотографии и видео. Стоит ожидать подробной научной статьи об этой удивительной находке.
Особенности строения и образ жизни австралопитековых
Специально для портала «Антропогенез.РУ».
Авторский проект С.Дробышевского. Электронная книга даст читателям базовую информацию о том, что известно современной науке о древней родословной человека.
Череп австралопитеков похож на череп шимпанзе. Характерны большие челюсти, массивные костные гребни для прикрепления жевательной мускулатуры, маленький мозг и большое уплощённое лицо. Зубы австралопитеков были очень большие, но клыки короткие, а детали строения зубов больше похожи на человеческие, чем обезьяньи.
В строении скелета австралопитеков характерны широкий низкий таз, относительно длинные ноги и короткие руки, хватательная кисть и нехватательная стопа, вертикальный позвоночник. Такое строение уже почти человеческое, отличия заключаются лишь в деталях строения и в маленьких размерах.
Образ жизни
Образ жизни австралопитеков, видимо, был непохож на известный у современных приматов. Они жили в тропических лесах и саваннах, питались преимущественно растениями. Впрочем, поздние австралопитеки охотились на антилоп или отнимали добычу у крупных хищников – львов и гиен. Ранние австралопитеки населяли преимущественно разного рода леса. Грацильные австралопитеки Южной Африки обитали в широком диапазоне условий – от влажных лесов до открытых сухих саванн. Массивные австралопитеки Южной Африки тоже были встречены в контексте разнообразных природных условий; считается, однако, что они держались ближе к воде, чем грацильные австралопитеки и «ранние Homo«, впрочем, есть и противоположные доказательства, свидетельствующие, что они обитали в более сухих и открытых ландшафтах. По большей части австралопитеки держались сравнительно открытых мест – в той или иной степени облесённых саванн.
Обычно находки австралопитеков Восточной Африки приурочены к околоводным экосистемам, чаще к берегам озёр. Однако это может быть лишь тафономическим артефактом, поскольку ископаемые останки лучше всего сохраняются именно в таких условиях. Возможно, что основная зона обитания австралопитеков располагалась на более отдалённых от воды территориях.
Вообще реконструированные африканские ландшафты времени существования австралопитеков чаще всего чрезвычайно мозаичны и часто на небольшой территории включают в себя элементы от сухих саванн до влажных тропических лесов. Возможно, разнообразие ландшафтных зон препятствовало крайней специализации австралопитеков; истоки высокой экологической пластичности современного человека, видимо, можно искать уже в том времени.
Австралопитеки жили группами в несколько особей и, видимо, постоянно кочевали по просторам Африки в поисках пропитания. Орудия австралопитеки вряд ли умели изготовлять, хотя использовали наверняка. Их руки были весьма похожи на человеческие, но пальцы были сильнее изогнуты и более узкие. Как уже упоминалось, древнейшие орудия известны из слоев в Эфиопии, датированных 2,7 миллионами лет назад, то есть спустя 4 миллиона лет после появления австралопитеков. В Южной Африке австралопитеки или их непосредственные потомки около 2-1,5 миллионов лет назад использовали костяные обломки для вылавливания термитов из термитников.
Рассмотрим более подробно каждую из групп австралопитеков.