Более 25 лет назад итальянский профессор
Антонио Лонжинелли предложил свой метод
реконструкции климата прошлого: изучение
изотопного состава кислорода в ископаемых костях млекопитающих. Главное предположение, на
котором был основан метод, заключалось в том, что
изотопный состав кислорода в органах и тканях
млекопитающих определяется в основном составом
потребляемой ими воды. Но атомы кислорода есть не
только в молекулах воды, а и во всех других
химических веществах, составляющих живой
организм, в том числе и в фосфатах (химическая
формула фосфат-аниона - PO43-). Поэтому
должна быть и количественная взаимосвязь
изотопного состава кислорода фосфатов костей и
зубов млекопитающих и среднего изотопного
состава местных метеорных вод.
 |
Бивень мамонта.Плечевая кость мамонта. |
Для проверки гипотезы Лонжинелли провел ряд
экспериментов на крысах. Их поили водой, в разной
степени обогащенной изотопом 18О. Анализ
физиологических жидкостей животных показал, что
изотопы в организме распределяются равномерно и
поэтому между изотопным составом потребляемой
воды и соответствующим значением для
физиологических жидкостей организма крыс
существует прямая зависимость.
Затем исследователь провел анализ
физиологических жидкостей ланей, диких и
домашних свиней, обитающих в разных районах
земного шара. Оказалось, что в пределах одного
региона относительное содержание изотопов
кислорода в крови этих животных постоянно.
Аналогичную закономерность ученые установили и
для изотопного состава крови человека вне
зависимости от пола и возраста: он зависел
исключительно от места проживания людей, то есть
от содержания изотопов в поверхностных
природных водах этой местности.
Также Лонжинелли с сотрудниками
проанализировали изотопный состав костей и
зубов групп людей, проживающих от Сомали до юго-востока
Гренландии. Для исследования брали кости как
мужчин, так и женщин, причем ни специального
отбора, ни отбраковки костей какой-либо части
скелета не производилось. Несмотря на очевидные
различия в питании и питье и возможности
перемещаться на большие расстояния, полученные
результаты показали существование
количественной взаимосвязи среднего изотопного
состава фосфатов костей и местных природных вод.
Похожая зависимость обнаружилась и у оленей,
лесных мышей и некоторых других животных.
Интересно, что для домашних животных (свиней,
коров, собак, кошек, лошадей) таких
закономерностей выявлено не было, вероятно, из-за
использования искусственных кормов (рыбной и
мясокостной муки, сухого молока, синтетических
протеинов и др.). Это выглядит странно, поскольку
для человека зависимости изотопного состава
костей от питания нет.
Данные израильских ученых Б. Луза и И. Колодного
подтвердили вывод о незначительной роли питания
в формировании изотопного состава кислорода
жидкостей тела млекопитающих, который, по их
мнению, определяется исключительно вариациями
изотопного состава вод. Но тем не менее
новозеландский крупный рогатый скот,
выращиваемый исключительно на естественных
кормах, показывает тесную корреляцию значений
относительного содержания изотопов жидкостей
тела и фосфатов костей с изотопным составом
атмосферных осадков, в то время как европейский (по
крайней мере - французский и итальянский),
потребляющий искусственные корма, такой
зависимости не дает. Так что вопрос о влиянии
питания на зависимость изотопного состава крови
и костей животных от природных вод остается на
сегодняшний день дискуссионным.
 |
Подготовка проб костей мамонтов к изотопному
анализу в лаборатории Пармского университета (Италия).
Фото автора. |
Научные данные, полученные итальянскими
учеными, позволили другим исследователям
вывести математические зависимости, связывающие
относительное содержание изотопов кислорода в
фосфатах костей млекопитающих и атмосферных
осадков, для человека и различных видов
современных животных: дикой свиньи, благородного
оленя, лани, лесных мышей, крупного рогатого
скота, овцы, для всех пяти существующих ныне
видов лошадей, слона, козы, муфлона, косули. Из-за
особенностей протекания процессов обмена
веществ (в том числе и температуры тела) у разных
видов млекопитающих зависимости изотопного
состава кислорода фосфатов и природных вод
различаются. Но, как выяснилось, у биологически
близких видов отличия, как правило, невелики. Это
позволяет использовать установленные
зависимости для реконструкций климата прошлого
по изотопному составу костей уже вымерших видов
животных (например, использование "уравнения
слонов" для ископаемых костей мамонтов).
 |
Дикие олени недалеко от поселка Баренцбург (о.
Шпицберген). |
Некоторые животные не подчиняются описанным
выше закономерностям совсем. Это те
млекопитающие, которые не пьют воду или пьют ее
очень мало. К таким видам животных относятся
кролики, североамериканский белохвостый олень,
кенгуру. Они получают влагу из растительности, но,
как уже говорилось выше, изотопный состав
кислорода листьев часто в большой степени
зависит от относительной влажности воздуха, а не
от содержания изотопов в природных водах.
Итак, на сегодняшний день имеется возможность
оценить величины относительного содержания
изотопов кислорода в метеорных водах далекого
прошлого по соответствующим значениям для
фосфатов костей древних млекопитающих, живших в
ту древнюю эпоху. Конечно, эти значения будут
средними, поскольку продолжительность жизни, а
следовательно, и время формирования фосфата
кальция в костях большинства млекопитающих
составляет несколько лет. Но это не так уж плохо,
так как при усреднении уменьшается вклад
случайных отклонений изотопного состава
потребляемой животными воды.
Назад | Вперед
Написать комментарий
| |
