Lämpöaalto hävitti jääkauden jättiläisen

Uusi dna-tekniikka osoittaa ihmiset syyttömiksi mammuttien joukkotuhoon. Villamammutit eivät sopeutuneet ilmastonmuutokseen, joka mullisti niiden elinympäristön.

Uusi dna-tekniikka osoittaa ihmiset syyttömiksi mammuttien joukkotuhoon. Villamammutit eivät sopeutuneet ilmastonmuutokseen, joka mullisti niiden elinympäristön.

Shutterstock

Ravinnon puutteesta riutuva villamammutti sinnittelee räntäsateessa. Jättiläinen ei ole pitkään aikaan löytänyt tarpeeksi syötävää, ja sen päivät ovat luetut luonnossa, joka on muuttunut nopeasti aivan toisenlaiseksi.

Kylmältä ja kuivalta arotundralta mammutin oli ollut helppo löytää tarpeeksi heiniä, ruohoja ja varpuja, mutta sen elinympäristöstä oli tullut sateiden pehmentämää tai lumista metsämaata.

Loppu lähestyy. Nälkiintynyt mammutti on alistunut kohtaloonsa, ja sen lauma etsii epätoivoisesti ravintoa muualta. Lajitovereita ei kuitenkaan pelasta enää mikään.

Mammutit ovat tulossa tiensä päähän siksi, että ennen niille hyvin laitumeksi sopinut kasvillisuusvyöhyke on kokemassa täydellisen mullistuksen ilmaston lämmetessä. Ekosysteemi muuttuu, ja arktinen alue on vain varjo entisestään.

Mammuteille maistuvat proteiinipitoiset kasvit häviävät, ja niiden tilalle ilmestyy puita ja pensaita.

Mammutteja ei metsästetty niin paljon, että ne olisivat loppuneet luonnosta. Eske Willerslev, professori

Kylmä, kuiva arotundra oli kaikkea muuta kuin eloton. Ilmastonmuutos johti joukkotuhoon.

© Shutterstock

Tutkijat ovat kiistelleet kauan siitä, mikä osuus ihmisillä ja ilmastonmuutoksella oli mammuttien ja muiden jääkauden suurnisäkkäiden häviämisessä. Tuore kansainvälinen tutkimus on vapauttanut ihmiset syytteestä.

Kaikki viittaa siihen, että ilmaston lämpeneminen ja elinympäristön muuttuminen kosteammaksi johtivat mammuttien häviämiseen.

Dna-analyyseihin perustuvan tutkimuksen takana olevaa tutkijaryhmää veti tanskalaisprofessori Eske Willerslev.

Mammutti oli jääkauden valtias

Jopa kuuden tonnin painoinen villamammutti oli tiiviin, paksun turkkinsa ansiosta sopeutunut erinomaisesti kylmyyteen, joka oli ominaista arktiselle alueelle jääkaudella. Pienet korvat ja lyhyt kaula minimoivat lämmönhukan – ja paleltumisriskin.

Kun pedot uhkasivat, mammutit puolustautuivat terävillä, käyrillä syöksyhampaillaan. Mammutit käyttivät syöksyhampaitaan avuksi myös kaivaessaan ravintoa, kuten ruohoja ja varpuja, lumen alta.

Arotundralla eli villamammuttien lisäksi muun muassa villasarvikuonoja, arovisenttejä, peuroja, susia, luolaleijonia ja luolahyeenoita. Noin 45 000 vuotta sitten eläinten rinnalle ilmestyi uusi laji: nykyihminen.

Näytteitä otettiin arktisella alueella 74:stä eri paikasta, kuten Siperiasta. Siellä eli mammutteja vielä 3 900 vuotta sitten (rengas). Näytteet kattavat yli 50 000 vuotta.

© Shutterstock

Löydetyt teräväreunaiset kivityökalut ja saaliseläinten luut ja muut jäännökset kertovat, että pohjoiseen saapuneet ihmiset metsästivät ahkerasti henkensä pitimiksi. Mammutteja uhkasi kuitenkin metsästystä selvästi suurempi vaara.

Kun jääkauden 26 000 vuotta sitten alkanut huipentuma päättyi 7 000 vuotta myöhemmin, maapallon ilmasto alkoi lämmetä. Korkeammat lämpötilat muuttivat luontoa maailmanlaajuisesti, mutta napaseuduilla muutos oli erityisen raju. Kun jää suli, lämpeneminen kiihtyi, koska paljaaseen maahan imeytyi enemmän lämpöä.

Maapallon keskilämpötilan nousu voi suhteellisen nopeasti mullistaa pohjoisia ekosysteemejä. Luonnon kehityskulusta on nytkin näkyvissä merkkejä: korkeampi keskilämpötila on johtanut esimerkiksi siihen, että Pohjoisen jäämeren jääpeitteen pinta-ala on pienentynyt noin 13 prosenttia vuosikymmenessä 1980-luvulta lähtien.

Viime jääkauden noin 11 000 vuotta sitten lopettanut nopea lämpeneminen vaikutti siis rajusti pohjoisiin ekosysteemeihin. Kuva siitä, miten suurnisäkkäät reagoivat ilmastonmuutokseen, on kuitenkin – lievästi sanoen – epäselvä.

Dna valottaa arktista luontoa

Menneisyyttä tutkivien tutkijoiden kannattaa vaivautua kauas pohjolaan. Dna:n kaltaiset orgaaniset aineet hajoavat nopeasti tropiikissa, mutta arktisessa arkkupakastimessa ne voivat säilyä erinomaisesti.

On esimerkiksi löydetty mammuttien jäännöksiä, jotka ovat vielä tuhansia vuosia ikiroudassa lojuttuaankin erittäin hyvässä kunnossa. Siperialaislöytöihin kuuluu 39 000 vuotta sitten elänyt poikanen, jonka iho, turkki ja aivot ovat yhä kutakuinkin tallessa. Jukaksi nimetty mammutti oli kuollessaan noin kahdeksanvuotias.

Vuonna 2010 löydettiin erinomaisesti Siperian ikiroudassa säilynyt mammutti, Juka, joka oli kuollut 39 000 vuotta sitten kahdeksan vuoden ikäisenä.

© Aaron Tam/AFP/Ritzau Scanpix

Tähän asti mammuttien historian tutkimiseen on tarvittu fossiileja. Professori Eske Willerslevin tutkijaryhmä on kuitenkin onnistunut kartoittamaan pohjolan luonnon kehitystä 50 000 vuoden ajalta soveltamalla uutta ympäristö-dna-menetelmää. Siinä käytetään mikroskooppisen pieniä dna-jäännöksiä, jotka ovat säilyneet maassa.

Perintöaines on peräisin sekä eläimistä että kasveista.

© Shutterstock & Ken Ikeda Madsen

Ikivanhaa dna:ta erotetaan jäästä

Dna:ta sisältävät näytteet esimerkiksi maasta tai jäästä antavat yksityiskohtaista tietoa niistä eläimistä ja kasveista, joita on esiintynyt pohjoisessa viimeisten 50 000 vuoden aikana.

© Shutterstock

1. Erilaisia näytteitä

Eri puolilla arktista aluetta otettiin 74:stä eri paikasta kaikkiaan 535 näytettä ikiroudasta eli pysyvästi jäässä olevasta maasta sekä eläinten että kasvien dna:n löytämiseksi.

© Shutterstock

2. Jäinen perintöaines

Dna eristettiin näytteistä laboratoriossa. Dna:ta monistettiin polymeraasiketjureaktiolla eli PCR-tekniikalla. Kun dna:ta oli käytössä enemmän, sitä alettiin sekvensoida ja kartoittaa.

© Shutterstock

3. Lajien tunnistus

Dna-jaksot talletettiin tietopankkiin lajien välisen vertailun mahdollistamiseksi. Analysoimalla ympäristö-dna:n ja tunnettujen lajien geneettistä vastaavuutta päästään selville siitä, mitä eläimiä tai kasveja näytteenottopaikalla muinoin oli.

Ympäristö-dna-tutkimusta varten otettiin 535 maanäytettä 74:stä eri paikasta Pohjois-Amerikasta Pohjois-Atlantin kautta Pohjois-Siperiaan ulottuvalla vyöhykkeellä. Löydettyä muinaista dna:ta verrattiin tunnettujen lajien perimään.

Tavoitteena oli selvittää paitsi se, millaisia eläimiä ja kasveja tutkimuspaikalla oli aikoinaan elänyt, myös se, milloin ne olivat olleet olemassa. Lisäksi tarkastelussa otettiin huomioon ilmaston kehitys peräti 50 000 vuoden aikana.

Analyysien mukaan mammuttien ja muiden suurnisäkkäiden esiintyminen arktisen alueen eri osissa oli selvässä yhteydessä kasvillisuuteen.

Kun jää suli ilmaston lämmetessä, mammuteille sopivasta kylmästä ja kuivasta arotundrasta alkoi tulla vetistä ja lumista maastoa. Ero entiseen elinympäristöön oli suuri.

© Mauricio Anton/SPL

Eri puolilta pohjoista napa-aluetta otetuista näytteistä löydettiin runsaasti muun muassa villamammuttien, villasarvikuonojen, arovisenttien, peurojen ja hevosten dna:ta. Odotuksenmukaisesti tutkimus paljasti, että isot kasvinsyöjät viihtyivät samoilla seuduilla samoihin aikoihin. Eläimet tietenkin hakeutuivat sinne, missä niille oli tarjolla tarpeeksi ravintoa.

Ympäristö-dna-tutkimuksella voidaan päästä myös vieraiden – ja tuntemattomiksi jäävien – lajien jäljille. Useissa näytteissä oli monenmoista dna:ta, eikä kaikkea perintöainesta onnistuttu liittämään tiettyihin lajeihin.

Jotta dna:n alkuperä kyetään määrittämään luotettavasti, sille pitää löytyä vertailuaineistosta vastaavuus. Kyse on yleensä jostain läheisestä sukulaisesta. Joissakin näytteissä oli esimerkiksi kameleihin ja suurkissoihin eli Panthera-suvun jäseniin viittaavaa dna:ta. Pohjoisessa elikin muinoin kamelieläimiä ja luolaleijonia. Hyvien osumien puuttuessa eläin tai kasvi jää tunnistamatta.

Sateet pilasivat pidot

Vaikka tuore tutkimus paljastaa arktisen alueen luonnon olleen monimuotoinen jääkaudella, lajimäärää voidaan vain arvailla. Näyttää kuitenkin siltä, että erilaisia eläimiä oli paljon.

Arotundra sopi pitkiä aikoja jääkaudella kasvinsyöjien elinympäristöksi. Siellä olivat hyvin edustettuina heinät, ruohot, varvut ja pensaat. Jääkauden kylmimmissä vaiheissa monet lajit löysivät helposti tarpeeksi ravintoa kitukasvuiselta kasvillisuusvyöhykkeeltä.

Maapallon keskilämpötilan nousu johti kuitenkin arotundran ja samalla mammuttien olemassaolon perustan häviämiseen. Joillakin seuduilla se säilyi kuitenkin luultua kauemmin.

Vielä 3 900 vuotta sitten jättiläiset yrittivät selviytyä Siperian keski- ja luoteisosissa jääkauden perua olevan kasvillisuuden varassa. Vallalla olevan käsityksen mukaanhan norsujen paksuturkkiset serkut hävisivät Euraasian mantereelta noin 6 000 vuotta aiemmin.

Ilmaston lämpenemisen seurauksena kylmä ja kuiva arotundra muuttui selvästi vetisemmäksi ja lumisemmaksi.

Kun myös kasvit alkoivat vaihtua toisiksi, kasvinsyöjät joutuivat siirtymään muualle löytääkseen itselleen sopivaa ravintoa.

Dna-näytteet valottavat ilmastonmuutoksen vakavia seurauksia pohjoisessa. Jääkauden lopulla kasvillisuus muuttui rajusti ja mammuttien elinolosuhteet mullistuivat.

© Shutterstock

Jääkausi huipentui

26 000–19 000 vuotta sitten: Dna-näytteiden valossa kylmän ja kuivan arotundran luonto näyttää monimuotoiselta. Erilaisia kasveja oli paljon, ja mammuttien lisäksi vyöhykkeellä eli hevosia, arovisenttejä, villasarvikuonoja, susia, peuroja ja jyrsijöitä.

© Mauricio Anton/SPL

Jään sulaminen mullisti

11 000 vuotta sitten: Jääkausi päättyi maapallon keskilämpötilan noustessa. Lämpeneminen lisäsi sateita, ja kasvillisuus muuttui toisenlaiseksi. Heinät ja ruohot vaihtuivat puihin ja pensaisiin.

© Shutterstock

Viimeisetkin mammutit hävisivät

3 900 vuotta sitten: Mammutit säilyivät pisimpään Siperian keski- ja luoteisosissa jääkauden perua olevan kasvillisuuden varassa. Alue ei kuitenkaan säästynyt muutokselta, ja mammuteilta loppui syötävä.

Havaittu yhteys ilmeni selvimmin alueilla, joilla vallitseviksi kasvilajeiksi tulivat vesikasvit ja kostean kasvupaikan vaativat kasvit. Niillä nisäkkäiden kirjo kapeni huomattavasti. Tämä osoittaa, että märempi ja lumisempi elinympäristö sopi eläimille huonosti.

Tutkimus ei tuonut esiin seikkoja, jotka puoltaisivat sitä käsitystä, että ihmisillä oli ratkaiseva merkitys mammutti- ja muiden suurnisäkäskantojen kestävyydelle. Ainoita nisäkkäitä, joita esiintyi runsaasti aina siellä, missä ihmisiäkin, olivat jänikset.

Tästä syystä voidaan olla hyvin varmoja siitä, että mammuttien joukkotuho ei johtunut ryöstömetsästyksestä.

Jääkarhu tukalassa asemassa

Jääkauden näyttävimpien eläinten sukupuutosta on kulunut jo tuhansia vuosia. Ilmastonmuutoksen takia tapahtumasarja uhkaa kuitenkin jatkua.

Maapallon keskilämpötilan nousu vaikuttaa laajasti luontoon. Viime aikoina monien lajien yksilömäärä on pienentynyt huolestuttavasti, ja esimerkiksi sellaiset nisäkkäät kuin norsut, tiikerit ja jääkarhut ovat uhanalaisia.

Viime jääkauden lopun tapaan nykyinen ilmastonmuutos on vahvimmillaan pohjoisessa. Jäätiköt ja merijää hupenevat, ja esimerkiksi jääkarhut menettävät elin- ja saalistusalueitaan.

Jääkarhu ei ole suinkaan ainoa vaarantunut laji, mutta suurin maalla elävä lihansyöjä on elinympäristön muutoksen armoilla niin kuin jääkauden suurnisäkkäät aikoinaan. Kun lumi ja jää sulavat, arktisen alueen lämpeneminen kiihtyy ja todennäköisesti sen ekosysteemit tuhoutuvat korkeamman keskilämpötilan myötä ensimmäisten joukossa.

On siis olemassa vaara, että jääkarhun pitkä taival päätyy samanlaiseen umpikujaan kuin villamammutin.