Животные, создавшие Америку: пять миллионов лет миграций

Кратко

• Мамонты достигли Северной Америки около 1,5 млн лет назад; бизоны последовали примерно 195 000–135 000 лет назад. Исследование мамонтов; исследование бизонов.
• Люди присутствовали в Уайт-Сэндс ещё до появления вапити, датируемого согласно приведённой хронологии примерно 15 000 лет назад. Даты присутствия людей; исследование вапити.
• Лошади пересекали Берингию в обоих направлениях задолго до одомашнивания. Древние геномы.
• Американская фауна также включает естественных колонистов, прибывших через Атлантику, и паразитов, перенесённых мигрирующими хозяевами. Цапли; ленточные черви.

Какие животные мигрировали между Старым и Новым Светом? #

Мамонт, бизон и вапити создают правдоподобную картину древней Северной Америки. Однако если поместить их в одну процессию, пересекающую Берингийский сухопутный мост, эта картина скрывает наиболее интересную часть их истории. Мамонты появились более чем на миллион лет раньше первых бизонов. Вапити прибыли настолько поздно, что люди уже оставляли следы в Нью-Мексико. Знакомая фауна Америки складывалась на протяжении колоссального промежутка времени, через разные проходы в изменяющемся ландшафте. Van der Valk et al.; Froese et al.; Meiri et al.; Pigati et al..

Эта история становится ещё более необычной, если вновь включить в картину вымерших животных. В Северной Америке обитали гиены-бегуны. В северо-западной Канаде жили сайгаки. В плиоценовом Вашингтоне обитал родственник красной панды. Их ископаемые остатки сохраняют сочетания животных, которые современные континентальные представления затрудняют себе представить. Арктические гиены; сайгаки Канады; первый североамериканский Parailurus.

Здесь под Старым Светом понимаются Африка и Евразия; под Новым Светом — обе Америки, включая Гренландию и Карибский бассейн. Основное внимание уделено естественному расселению за последние пять миллионов лет, прежде всего из Евразии в Северную Америку, а также обратным миграциям и пересечениям Атлантики, если они проясняют общую картину. Сезонная миграция и случайно унесённая в море птица отличаются от формирования популяции. Перенос животных людьми относится к другой части этой истории.¹

Как животные пересекали Берингийский сухопутный мост? #

Берингия соединяла северо-восточную Азию и северо-западную Северную Америку, когда понижение уровня моря обнажало расположенный между ними континентальный шельф. Это был обширный регион со своими собственными природными условиями, а не узкий путь, ведущий напрямую из Сибири на Великие равнины. Животные могли жить там, распространяться через него или не суметь продвинуться за его пределы. В описании переживших ледниковый период Службы национальных парков этот северный регион занимает центральное место в неоднократных обменах.

Имели значение три условия: суша должна была быть доступна для наземных животных, окружающая среда — поддерживать их существование, а путь дальнейшего продвижения — существовать. Эти условия не всегда совпадали. Реконструируя условия позднеледниковья, Педерсен и его коллеги обнаружили, что проход между материковыми ледниковыми щитами стал биологически пригодным лишь после того, как сами льды начали отступать. Разрыв на карте мог предшествовать коридору, способному обеспечить животных ресурсами для дальнейшего продвижения. Pedersen et al..

Это означает, что прибытие на Аляску и расселение к югу от ледниковых щитов были разными историческими событиями. Это также объясняет, почему успешное прохождение одним животным не может свидетельствовать о том, что этот путь был в равной мере пригоден для другого. Различия в рационе, предпочтениях относительно растительности и способности к перемещению приводили к различным историям миграции. Исследование вапити особенно показательно, поскольку в нём среда Берингии определяется как ограничивающий фактор для животного, которое уже присутствовало на азиатской стороне. Meiri et al..

Когда мамонты, бизоны, люди и вапити достигли Америки? #

Ниже приведена хронология, сопоставляющая отдельные линии. Ma означает «миллион лет назад»; ka — «тысяча лет назад». Дата, которой предшествует к, устанавливает факт присутствия. Остальные даты описывают предполагаемое расселение или колонизацию, как указано в последнем столбце.²

Одно из наиболее поразительных следствий связано с последовательностью появления людей и вапити. Независимое датирование подтверждает присутствие людей в Уайт-Сэндс примерно 23 000–21 000 лет назад, тогда как приведённая реконструкция истории вапити относит заселение Америки примерно к 15 000 лет назад. Согласно этим данным, люди появились в Америке раньше вапити. Здесь сопоставляются доказанное присутствие людей и оценка времени колонизации животным; это не превращает ни одну из дат в точную дату пересечения границы. Pigati et al.; Meiri et al..

Заселение Америки людьми имеет собственную географическую и археологическую последовательность, рассмотренную в хронологии палеолитических технологий Америки. Хронология животных создаёт необходимый контекст: континент, на который пришли люди, всё ещё принимал новые популяции крупных млекопитающих.

Почему некоторые животные пересекали этот путь неоднократно? #

Иммигрировавшая линия могла закрепиться, оказаться изолированной, а позднее встретить новую волну родственных животных. Древняя ДНК способна выявить такие встречи там, где перечень ископаемых видов этого сделать не может.

Мамонты дают особенно важный пример. ДНК сибирских мамонтов возрастом в миллион лет выявила глубоко разошедшиеся линии и показала, что колумбийские мамонты несли генетическое происхождение как от линии, родственной крестовским мамонтам, так и от линии, родственной шерстистым мамонтам. Их американская история включала гибридизацию. Одна-единственная стрелка с подписью «мамонты» скрывает процесс формирования этого происхождения. Van der Valk et al..

Бурые медведи и львы также пересекали этот путь несколькими волнами. Салис и его коллеги реконструировали эпизоды расселения, общие для этих крупных хищников, включая перемещения во время ледникового интервала примерно 191 000–130 000 лет назад. Это истории, восстановленные по отобранным генетическим линиям; древнейшая ископаемая находка и древнейшая сохранившаяся или отобранная материнская линия не обязательно обозначают одно и то же событие. Salis et al..

Лошади добавляют ещё один поворот. Их глубокая история связана с Северной Америкой, однако древние геномы кабаллоидных лошадей свидетельствуют о последующем перемещении в обоих направлениях, включая естественное возвращение из Евразии в Северную Америку. Два широких интервала расселения приходятся примерно на 875 000–625 000 и 200 000–50 000 лет назад. Эти животные переносили генетическое происхождение через Берингийский регион задолго до того, как люди перевезли одомашненных лошадей через Атлантику. Vershinina et al..

В долгой естественной истории лошади прослеживается эта более масштабная история. Здесь важно различать место происхождения линии и место, откуда происходила конкретная популяция мигрантов. Происхождение в Северной Америке вполне совместимо с более поздним прибытием из Евразии.

Верблюды особенно ясно иллюстрируют противоположное направление. Их семейство возникло в Северной Америке, а позднее расселилось в Евразию. Ископаемые остатки из Канадской Высокой Арктики связывают эту историю с северными средами, ныне весьма далёкими от популярного образа пустынного верблюда. Rybczynski et al..

Какие вымершие переселенцы когда-то жили в Северной Америке? #

Современная фауна плохо подходит для составления перечня древних переселенцев, поскольку вымирание уничтожило столь многих из них. Chasmaporthetes, бегающая гиена, проникла в Северную Америку примерно 4,7 млн лет назад. Два зуба из бассейна Олд-Кроу на территории Юкона позднее предоставили ископаемые свидетельства существования ранее предполагаемого северного маршрута. Арктические находки связывают историю, представленную в иных случаях широко разнесёнными местонахождениями Старого Света и более южных районов Америки.
Tseng, Zazula, and Werdelin.

Сайгаки также обитали на северо-западе Северной Америки в позднем плейстоцене. Их канадские остатки показывают, что животное, ныне ассоциируемое с Евразией, когда-то входило в состав фауны американской Арктики. Harington and Cinq-Mars.

Ископаемые хищники свидетельствуют о новых прибытиях: азиатские дикие собаки и Xenocyon среди псовых, Homotherium среди саблезубых кошек и Dinofelis среди других саблезубых форм. Это были самостоятельные линии с самостоятельной историей. «Волчий» и «саблезубый» описывают внешний облик слишком широко, чтобы указывать на одну-единственную миграцию. Fossil Caninae;
исследование Homotherium;
ревизия Dinofelis.

Ещё менее знакомым пришельцем был Parailurus — вымерший родственник красной панды, обнаруженный в плиоценовых отложениях штата Вашингтон. Название «американская красная панда» передаёт всю неожиданность находки, если при этом сохранять различие с ныне живущим азиатским видом. Когда-то Америка была домом для ветвей семейств, чьё современное распространение теперь рассказывает лишь часть их истории.
Tedford and Gustafson.

Мигрировали ли также мелкие животные, птицы и паразиты? #

Крупные млекопитающие — наиболее заметные странники. Более мелкие животные свидетельствуют о более широком обмене, включавшем отдельные волны расселения куньих, грызунов, землероек, птиц и насекомых. Один предковый пришлый вид впоследствии мог породить несколько американских видов, поэтому число ныне живущих видов не является подсчётом межконтинентальных переходов.

Паразиты меняют масштаб картины. Расселяющийся грызун мог переносить внутри себя другую линию животных. Реконструкция истории Arostrilepis связывает колонизацию Америки из Азии с четырьмя ледниковыми интервалами. Следовательно, межконтинентальная миграция перемещала не только видимых животных, но и экологические взаимосвязи.
Galbreath et al..

Какие животные пересекали Атлантику естественным путём? #

Летающим животным не всегда требовалась Берингия. Египетские цапли естественным образом достигли Южной Америки из Африки, а затем распространились по обеим Америкам. Исторические записи фиксируют их появление в Новом Свете в XIX веке, тогда как метеорологические исследования рассматривают, каким образом ветры могли сделать этот перелёт возможным. История их распространения гораздо более поздняя, чем обмены млекопитающими на севере. Massa et al.;
Arendt.

Малые белые цапли дают более недавний пример укоренения: размножение на Барбадосе датируется 1994 годом. Это важно, поскольку популяция на карибском острове уже является популяцией Нового Света; распространение на континент не было обязательным условием. Каравайки также принадлежат к более широкой атлантической истории естественного расширения ареала. Hayes and White;
данные о каравайках и исторический обзор.

Собаки относятся к отдельной категории. Перри и его коллеги на основании синтеза генетических и археологических данных предложили датировать их прибытие вместе с людьми примерно 15 000 лет назад. Это модель расселения при содействии человека, а не независимая миграция диких животных и не прямая датировка древнейших останков американских собак. Perri et al..

Что в действительности могут сказать нам даты миграций? #

Пятимиллионный интервал полезен, поскольку делает вопрос проверяемым. Он также исключает некоторые знакомые примеры. Самая ранняя иммиграция оленей могла предшествовать этой границе, хотя ископаемые олени встречаются в Америке непосредственно в пределах этого интервала. Происхождение белогрудого поползня реконструируется как более древнее проникновение — около 7,5 млн лет назад, в отличие от перечисленных выше более поздних прибытий поползней. Олени раннего плиоцена;
биогеография certhioid.

Для установления направления также необходимы свидетельства. Ископаемые остатки Gulo из раннего плиоцена Теннесси подтверждают североамериканское происхождение росомах и ставят под сомнение привычное представление об их первоначальном прибытии из Азии. Современный ареал, охватывающий оба континента, не позволяет установить, в каком направлении перемещались предки.
Samuels et al..

В совокупности эти пересечения описывают континент, который неоднократно принимал, преобразовывал и терял популяции животных. Некоторые мигранты оставили потомков в Америке; некоторые исчезли; некоторые пересекли границу в обратном направлении. Современный ареал животного — это сохранившийся результат этой истории. Мамонт и бизон в воображаемой процессии принадлежат одному и тому же ландшафту, но дорога, по которой их предки туда прибыли, использовалась более миллиона лет.

Методология и примечания #

Источники #

Дополнительные специализированные источники приведены рядом с соответствующими утверждениями и строками таблицы.

1. Froese, D., et al. (2017). “Fossil and genomic evidence constrains the timing of bison arrival in North America.” Proceedings of the National Academy of Sciences. Open author copy.

2. Van der Valk, T., et al. (2021). “Million-year-old DNA sheds light on the genomic history of mammoths.” Nature.

3. Vershinina, A. O., et al. (2021). “Ancient horse genomes reveal the timing and extent of dispersals across the Bering Land Bridge.” Molecular Ecology. Open manuscript.

4. Meiri, M., et al. (2014). “Faunal record identifies Bering isthmus conditions as constraint to end-Pleistocene migration to the New World.” Proceedings of the Royal Society B. Open full text.

5. Pigati, J. S. et al. (2023). “Independent age estimates resolve the controversy of ancient human footprints at White Sands.” Science. материал USGS.

6. Kjær, K. H. et al. (2022). “A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA.” Nature.

7. Salis, A. T. et al. (2022). “Lions and brown bears colonized North America in multiple synchronous waves of dispersal across the Bering Land Bridge.” Molecular Ecology.

8. Tseng, Z. J., Zazula, G. and Werdelin, L. (2019). “First fossils of hyenas (Chasmaporthetes, Hyaenidae, Carnivora) from north of the Arctic Circle.” Open Quaternary 5:6.

9. Pedersen, M. W. et al. (2016). “Postglacial viability and colonization in North America’s ice-free corridor.” Nature.

10. Rybczynski, N. et al. (2013). “Mid-Pliocene warm-period deposits in the High Arctic yield insight into camel evolution.” Nature Communications.

11. Perri, A. R. et al. (2021). “Dog domestication and the dual dispersal of people and dogs into the Americas.” Proceedings of the National Academy of Sciences.